本发明涉及一种在使用铂结构的玻璃制造工艺中使铂夹杂物最小化的方法和装置。
背景技术:
1、液晶显示器(lcd)是使用矩形薄板玻璃基板的平板显示装置的代表。在上述基板玻璃的制造中,使熔融玻璃水平溢流的溢流下拉法因其基板玻璃优异的平整度和表面性能而得到广泛应用。制造装置中与熔融玻璃接触的部件或容器通常由铂族金属或铂族金属合金制成,或者涂覆有铂族金属或铂族金属合金。
2、铂,作为铂族元素之一,是一种热力学耐热金属,即使在远高于其熔点1,769℃的高温下在空气中也不会氧化,并且即使在其沸点4,170℃下也不会氧化。此外,铂的化学反应性低、对玻璃的污染低、玻璃润湿性低、形状加工性优异,并且可以在直流加热系统中用作电阻器。因此,在玻璃基板的制造过程中,其经常被用作熔融玻璃的容器或输送路径的材料。
3、然而,当铂在高温(在lcd基板玻璃的制造中通常高于1600℃)下接触熔融玻璃时,其与物理溶解在熔融玻璃中的氧反应,然后以氧化物的形式溶解到熔融玻璃中。铂和熔融玻璃中物理溶解的氧之间的反应也与玻璃的成分有关。更具体而言,具有低熔点的磷酸盐玻璃如激光玻璃显示出在相对较低的温度下氧化铂并溶解到熔融玻璃中。
4、在技术文献1中,如式1所示,据报道,铂与物理溶解在熔融玻璃中的氧反应,被氧化并溶解到熔融玻璃中。
5、
6、kpt(t) = [ptn+(玻璃)]·[o2-]n/2 / [pt(s)]·ao2n/4 (2)
7、k’pt(t) = kpt(t)·[pt(s)] / [o2-]n/2 = [ptn+(玻璃)] / ao2n/4 (3)
8、log[ptn+(玻璃)] = n/4·log ao2 + log k’pt (4)
9、(s:固体,a:活性,k:平衡常数,o2:物理溶解的氧)
10、由式2的平衡常数k得出的铂在玻璃中的溶解度由式4至式3给出,并且铂的溶解度随着氧活性的增加而增加,与熔融玻璃中存在的铂的氧化态(n)的n/4成正比,如式4所示。尽管我们知道铂和氧之间的反应取决于熔融玻璃中的氧活性,如式1和2所示,但铂的热力学自由能数据仍然未知,因此反应发生的温度只能取决于经验数据。
11、溶解在熔融玻璃中的氧可由以下途径产生,即二氧化锡的分解以及水分和硫酸盐的分解。
12、在另一专利文献1,kr 10-1135919中,公开了在制造玻璃基板的过程中,由于铂族元素或铂族元素合金与熔融玻璃接触而产生电动势。因此,提供了一种从外部施加电位到至少一部分制造工序以抵消电动势从而防止铂溶解的方法。尽管相关玻璃公司已经开发出许多防止气泡的技术,但针对铂夹杂物形成原理而采取的对策却很少。
13、事实上,上述铂与物理溶解在熔融玻璃中的氧反应而被氧化并以离子状态包含在熔融玻璃中时,还不是缺陷。然而,由于熔融玻璃的温度和氧分压等条件的变化,溶解的铂氧化物被还原为铂金属并析出,铂成为缺陷,称为铂夹杂物。如果铂夹杂物存在于玻璃基板的表面附近,则铂夹杂物很可能在玻璃基板上以突起的形式出现。玻璃基板表面上的突起可导致lcd成膜过程中的图案断开或短路,这可导致显示缺陷。目前,玻璃基板行业对铂夹杂物的控制尚无明确的解决方案。
14、[专利文献]
15、(专利文献01)韩国专利号10-1135919
16、[技术文献]
17、(技术文献01)m.yamamoto and r.akiyama,reports res.lab.asahi glass co.,ltd.,56,7(2006)
技术实现思路
1、由此可见,存在两种有效减少铂夹杂物缺陷的途径。第一种途径是通过减少高温区中物理溶解在熔融玻璃中的氧的量,使熔融玻璃中以离子状态溶解的铂最小化,从而抑制铂的氧化。
2、第二种途径是通过增加低温区中物理溶解的氧的量来使铂的还原最小化,使得以离子状态溶解在熔融玻璃中的铂可以保持在离子状态而不会析出为铂金属。
3、因此,本发明是为了解决上述问题而设计的,并且上述问题通过以下配置得以解决。
4、应当理解,前面的一般性描述和以下的详细描述仅仅是示例性和解释性的,而非对如所要求保护的本发明的限制。
5、本发明提供一种用于使铂夹杂物最小化的玻璃基板的制造方法,所述方法通过处理装置对熔融玻璃进行处理,所述处理装置的至少一部分包括铂族金属材料,所述方法包括以下步骤:
6、在炉中加热玻璃材料以形成熔融玻璃;
7、将所述熔融玻璃供应至具有高温区和低温区的处理装置中;
8、控制所述高温区的温度变化和/或在所述高温区和/或所述低温区施加电位。
9、根据上述发明,高温区的温度变化小于30℃。
10、根据上述发明,在高温区施加的电位为正。
11、根据上述发明,在高温区施加的电位是直流电位。
12、根据上述发明,高温区中的氧分压因施加的电位而降低。
13、根据上述发明,在低温区施加的电位为负。
14、根据上述发明,在高温区施加的电位是直流电位。
15、根据上述发明,低温区中的氧分压因施加的电位而升高。
16、根据上述发明,高温区至少包括精炼槽,将精炼槽与连接精炼槽和炉的铂管之间的温差控制为低于30℃。
17、根据上述发明,精炼槽的温度为1620℃以上。
18、根据上述发明,低温区至少包括搅拌槽。
19、根据上述发明,其中高温区为1575℃以上。
20、根据上述发明,其中低温区为1400℃以下。
21、根据上述发明,成形装置通过使用溢流下拉法、浮动法或狭缝下拉法形成玻璃基板来形成玻璃基板。
22、本发明进一步提供一种用于使铂夹杂物最小化的玻璃基板的制造装置,其包括:
23、加热玻璃材料以形成熔融玻璃的炉,
24、具有高温区和低温区的处理装置,以及
25、将熔融玻璃成形为玻璃基板的成形装置,
26、其中,所述高温区和/或所述低温区设置有电流控制装置。
1.一种用于使铂夹杂物最小化的玻璃基板的制造方法,其包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述高温区的温度变化小于30℃。
3.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,在所述高温区施加于所述熔融玻璃上的电位为正。
4.根据权利要求3所述的玻璃基板的制造方法,其中,在所述高温区施加的电位是直流电位。
5.根据权利要求3所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述高温区中的氧分压因施加的电位而降低。
6.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,在所述低温区施加于所述熔融玻璃上的电位为负。
7.根据权利要求6所述的玻璃基板的制造方法,其中,在所述高温区施加的电位是直流电位。
8.根据权利要求6所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述低温区中的氧分压因施加的电位而升高。
9.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述高温区至少包括精炼槽,将所述精炼槽与连接所述精炼槽和所述炉的铂管之间的温差控制为低于30℃。
10.根据权利要求9所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述精炼槽的温度为1620℃以上。
11.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述低温区至少包括搅拌槽。
12.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述高温区为1575℃以上。
13.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述低温区为1400℃以下。
14.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,成形装置通过使用溢流下拉法、浮动法或狭缝下拉法形成玻璃基板来形成玻璃基板。
15.一种用于使铂夹杂物最小化的玻璃基板的制造装置,其包括: