[發明專利]一種TFT-LCD封接用無鉛低膨脹系數玻璃粉及其制備方法

無效

• 申請號: 201110433392.7
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102515535A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 鄧德剛;徐時清;劉遠平;王煥平;趙士龍;華有杰;黃立輝;夾國華;李晨霞
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: C03C8/24
• 分類號: C03C8/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術領域

本發明屬封接玻璃粉及其制備方法領域，特別涉及一種TFT-LCD封接用無鉛低膨脹系數玻璃粉及其制備方法。

背景技術

近年來隨著平板顯示技術的迅猛發展，已逐步取代了傳統的CRT型(Cathode?Ray?Tube，陰極射線管)顯示器產品，而TFT-LCD(Thin?Film?Transistor?Liquid?Crystal?Display，薄膜晶體管液晶顯示器)是目前市場上的主流平板顯示產品，其中TFT-LCD基板玻璃(以下簡稱基板玻璃)是TFT-LCD的重要組成部分，已成為制約TFT-LCD發展的關鍵原材料之一，每一塊TFT-LCD面板由兩片基板玻璃組成，分別用作薄膜晶體管陣列基板和彩色濾波片的基板。基板玻璃在化學組成，性能要求以及其生產工藝和條件都要求極高，而基板玻璃的物理化學性能是由基板玻璃的化學組成來決定的，基板玻璃屬于鋁硼硅酸鹽玻璃，需要滿足的基本要求包括較低的熱膨脹系數(α＝30×10^-7/℃～38×10^-7/℃)，良好的耐熱性(應變點溫度大于650℃)和機械穩定性，較高的玻璃軟化點(高于900℃)。TFT-LCD面板的兩片基板玻璃是通過封接玻璃相互粘接的。

封接玻璃是一種低熔焊接材料。該材料具有較適宜的熔化溫度和封接溫度，良好的耐熱性和化學穩定性，高的機械強度，廣泛應用于電真空和微電子技術、激光和紅外技術、高能物理、能源、宇航、汽車等眾多領域，實現了玻璃、陶瓷、金屬、半導體間的相互封接。應用的產品有陰極射線管顯示器、真空熒光顯示器、等離子體顯示器、真空玻璃、太陽能集熱管、激光器、磁性材料磁頭和磁性材料薄膜等。

美國專利US19874710479公開了一種低熔點含鉛封接玻璃的制備方法，該玻璃體系的主要成分為：80-90％PbO、2-5％ZnO、8-15％B₂O₃、2-5％SiO₂、1-3％Al₂O₃。該玻璃體系的封接溫度為420～450℃，通過添加填料可將熱膨脹系數降至(35～70)×10^-7/℃；該體系玻璃雖然能夠較好的滿足大多數玻璃器件的封接要求，但其中PbO含量高達80％，在日益重視環保的今天，玻璃中含鉛是一個非常致命的缺陷，鉛對環境以及人類造成了嚴重的污染與毒害。2003年，歐盟頒布了“廢棄電氣電子設備指令”(簡稱WEEE，Waste?Electrical?and?Electronical?Equipment)和“電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令”(簡稱RoHS，Restriction?of?Hazardous?Substances?in?Electrical?and?Electronic?Equipment)，全面禁止在電子電氣產品中使用鉛、鎘、汞、鉈、六價鉻及其化合物。歐美和日本率先開出具有廣泛運用前景的不含電子產品禁用元素的低熔點玻璃將形成技術或標準壁壘。近年來人們一直在努力尋找不含鉛的低溫環保封接玻璃。

低熔點封接玻璃的無鉛化是目前的主要發展趨勢，國內外學者進行了大量的研究工作，并取得了良好的效果；目前的研究主要集中在磷酸鹽玻璃體系、釩酸鹽玻璃體系和鉍酸鹽玻璃體系等三大體系上。

美國專利US005256604A公布了一種磷酸鹽封接玻璃，軟化溫度為290～325℃，熱膨脹系數為(130～160)×10^-7/℃，該玻璃的熱膨脹系數較大，不能用于中、低膨脹系數的封接。中國建筑材料科學研究總院專利CN101066840B報道了一種SnO-ZnO-P₂O₅體系封接玻璃，封接溫度為360～500℃，熱膨脹系數為(75～115)×10^-7/℃，通過添加填料可將熱膨脹系數降至(70～75)×10^-7/℃，但由于高溫下SnO在空氣中極易被氧化成SnO₂，因此在該體系封接玻璃的制備和使用過程中都需要在還原氣氛或惰性氣體保護下進行，由此導致工藝復雜、成本較高。