本發(fā)明涉及光傳導材料，尤其是涉及一種導光板玻璃。

背景技術：

側入式背光模組一般設計在底側led進行光源入射。在整個背光模組中最關鍵的零件就是導光板，其功能為將線光源或點光源變成的面光源。要得到高品質的顯示畫面，背光源射出的光的均勻性非常重要，導光板就是達到此目的的關鍵性光學元件，它能將光線導向所需要的方向，使其達到要求的亮度和均勻度。該技術源于光學的全反射原理，凡折射率大于l的透明材料，在其內部傳播的光線會發(fā)生全反射現(xiàn)象，使得光線從薄板的一個側面射入經材料內部后會從另一個側面射出，而在導光板表面設計微結構可以破壞光的全反射，使多數(shù)光線垂直導光板平面射出。

目前，主流白光led是由藍光led+黃色熒光粉所構成，是最常見也是最成熟的技術。由于藍光激發(fā)光譜的峰值在波數(shù)440～480nm之間，發(fā)射光譜中黃綠光區(qū)的峰值在530～580nm之間，且人眼最為敏感的可見光波長在550nm附近，因此可以采用可見光范圍內在紫光邊界400nm對應的透過率t400與t550的比值，聯(lián)合藍光激發(fā)光中心450nm峰值對應的透過率t450與t550的比值，兩者綜合起來評估導光板材質的光學性能：t400/t550和t450/t550越高，對白光led光譜還原度越高。然而，pmma導光板不僅存在熱加工處理過程發(fā)生黃化的問題，而且t450/t550一般不高于99.5％，t400/t550一般不高于98％。雖然這樣的衰減并不明顯，而且人眼對紫光的敏感度較弱，但隨著顯示器尺寸的增大，光線經過多次全反射后光路被放大數(shù)十倍，容易造成遠光源區(qū)與近光源區(qū)的色域偏差加大，給導光板微結構和油墨結構的設計及工藝調整帶來嚴重的負面影響。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種光學性能較好的導光板玻璃。

一種導光板玻璃，所述導光板玻璃以下述氧化物基準的質量百分含量表示，包括如下組分：

55％～75％的sio2，1％～10％的al2o3，0～15％的b2o3，5％～15％的r2o，10％～20％的mo，0％～10％的zno、0％～5％的zro2及0～2％的稀土氧化物；

其中，所述r2o選自li2o、na2o及k2o中的至少一種，所述mo選自cao、sro及bao中的至少兩種。

在其中一個實施例中，以氧化物基準的質量百分含量表示還含有0.001％～0.01％的fe2o3。

在其中一個實施例中，所述mo為sro及bao的混合物，且0.7≤bao/sro≤1.4，式中化學式代表該化合物的質量百分含量。

在其中一個實施例中，所述mo為cao、sro及bao的混合物，且0.9≤(sro+bao)/cao≤1.5，式中化學式代表該化合物的質量百分含量。

在其中一個實施例中，所述導光板玻璃中不含有ti。

在其中一個實施例中，所述導光板玻璃換算為2.5mm的厚度在可見光波數(shù)為380nm～780nm內的透過率大于92％，內透過率大于99％，折射率nd大于1.49，透過率t400/t550大于99％，t450/t550大于99.5％。

在其中一個實施例中，所述導光板玻璃中的sio2在導光板玻璃制備過程中以酸洗超白石英砂的形式引入。

在其中一個實施例中，所述酸洗超白石英砂中fe2o3含量≤30ppm。

在其中一個實施例中，所述導光板玻璃中的ca在導光板玻璃制備過程中以超白石灰石的形式引入。

在其中一個實施例中，所述超白石灰石中fe2o3含量≤50ppm。

上述導光板玻璃為鋁硅酸鹽玻璃，鋁硅酸鹽玻璃的強度較高，剛性較佳，其彈性模量一般為pmma材料的20倍以上，同等厚度下，玻璃導光板的剛性是pmma導光板的20倍以上，應用于背光模組時可取消結構支撐件，簡化背光模組的結構；鋁硅酸鹽玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性、耐候性和化學穩(wěn)定性，在其正常工作范圍和使用環(huán)境條件下，其受熱膨脹和吸濕膨脹較小，不會對顯示 效果和結構支撐造成影響；導光板玻璃換算為2.5mm的厚度在可見光波數(shù)為380nm～780nm內的透過率大于92％，內透過率大于99％，折射率nd大于1.49，透過率t400/t550大于99％，t450/t550大于99.5％。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將對本發(fā)明進行更全面的描述。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內容的理解更加透徹全面。

一實施方式的導光板玻璃，以下述氧化物基準的質量百分含量表示，包括如下組分：

55％～75％的sio2，1％～10％的al2o3，0～15％的b2o3，5％～15％的r2o，10％～20％的mo，0％～10％的zno、0％～5％的zro2及0～2％的稀土氧化物；

其中，r2o選自li2o、na2o及k2o中的至少一種，mo選自cao、sro及bao中的至少兩種。

二氧化硅(sio2)是重要的玻璃形成氧化物。sio2可以降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、軟化點、機械強度和透紫外光能力。sio2的含量在55～75％(wt)較為合適，優(yōu)選在60～72％，特優(yōu)選在65～70％。當含量較高時，需要較高的熔化溫度，且析晶傾向增大，同時過多的sio2原料比重會導致fe含量偏高，最終影響玻璃的光學性能。

al2o3屬于中間體氧化物，能降低玻璃的析晶傾向，提高玻璃的化學穩(wěn)定性、機械強度和折射率，并能減輕熔融玻璃液對耐火材料的侵蝕。al2o3的含量在1～10％(wt)較為合適，優(yōu)選在1～7％，特優(yōu)選在2～5％。高含量的al2o3，容易導致玻璃的熔制溫度升高，但同樣可以補強玻璃網(wǎng)絡連接程度，可以獲得較低的熱膨脹系數(shù)，al2o3的含量較多，需要較高的熔化溫度，而且一般以長石類礦物原料引入al2o3有利于玻璃配合料的熔化，但長石類礦物中的重金屬成分不夠穩(wěn)定，容易對玻璃的光學性能造成負面影響。

導光板玻璃為鋁硅酸鹽玻璃，b2o3在硅酸鹽玻璃體系中與硅氧四面體共同組成結構網(wǎng)絡，能降低玻璃的膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性， 增強玻璃的折射率和改善玻璃的光澤，但不是必需成分。b2o3在高溫時能起到助熔作用，降低玻璃的高溫粘度，在低溫時提高玻璃的粘度玻璃網(wǎng)絡結構中形成較多的[bo4]四面體，可以有效改善玻璃的熱穩(wěn)定性，但含量過高容易降低折射率，不利于光線做全反射傳導。b2o3的含量在0～15％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～7％，根據(jù)不同堿金屬和堿土金屬含量可以確定更優(yōu)的b2o3的含量。b2o3不是必需成分，一般在需要更低的熱膨脹系數(shù)的玻璃時可引入一定量。當b2o3引入量過高時，由于硼氧三角體增多，容易發(fā)生“硼反?！爆F(xiàn)象。

r2o是玻璃網(wǎng)絡外體氧化物，能提供游離氧是玻璃結構中的o/si比值增加，發(fā)生斷鍵，因而可以降低玻璃的粘度，作為原料成分中的主要助熔劑。然而，r2o會增大玻璃的熱膨脹系數(shù)，降低玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和機械性能。r2o的含量在5～15％(wt)較為合適，優(yōu)選在5～13％，特優(yōu)選在5～11％。較高含量的li2o可以有效降低玻璃的高溫粘度，但其作為原料價格較昂貴。

cao是網(wǎng)絡外體氧化物，在導光板玻璃結構中主要起穩(wěn)定劑作用，提高玻璃的化學穩(wěn)定性和機械強度。cao的含量在3～12％(wt)較為合適，優(yōu)選在5～10％，特優(yōu)選在5～8％。cao的含量較高時，增大玻璃的析晶傾向，且容易使玻璃發(fā)脆，成型后的退火速率需要提高，否則容易炸裂。

sro及bao的作用與cao類似，可提高玻璃的折射率，修飾玻璃的光學常數(shù)。sro的含量在0～10％(wt)較為合適，優(yōu)選在2～8％，特優(yōu)選在3～6％。bao含量比例較高時，會使紫外吸收向長波方向移動，bao的含量在1～10％(wt)較為合適，優(yōu)選在2～7％，特優(yōu)選在3～5％。

sr²⁺和ba²⁺可有效提高玻璃的折射率，以滿足導光板玻璃較高折射率的要求。然而，隨著堿土金屬離子半徑的增大，紫外截止波長向長波方向移動，容易增大紫光區(qū)的吸收。因此，借助三元或者二元混合堿效益，可以在光學性能方面達到最佳狀態(tài)，折射率nd與透過率比例t400/t550、t450/t550達到理想狀態(tài)。堿土金屬含量配比中，0.9≤(sro+bao)/cao≤1.5，優(yōu)選1.1≤(sro+bao)/cao≤1.2；0.7≤bao/sro≤1.4，優(yōu)選1.0≤bao/sro≤1.1，式中化學式代表該化合物的質量百分含量。

zno在高溫下具有較好的助熔效果，可以有效降低導光板玻璃的高溫粘度， 但不是必需成分，其可作為中間體氧化物，在游離氧充足時，可以形成鋅氧四面體進入玻璃結構網(wǎng)絡，使玻璃結構趨于穩(wěn)定，能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和折射率。zno的含量在0～10％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～6％，特優(yōu)選在0～4％。zno含量較高時，玻璃析晶傾向較高，容易導致玻璃失透。

zro2為中間體氧化物，能提高玻璃的粘度、彈性模量、折射率、熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和機械強度，不是必需成分。zro2的含量在0～5％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～3％。zro2含量較高時，玻璃較難熔化，熔制溫度升高，同時玻璃析晶傾向較高，容易導致玻璃失透。

稀土氧化物作為網(wǎng)絡外體氧化物，能降低玻璃粘度，顯著提高玻璃的折射率，對玻璃的光學常數(shù)其修飾作用。其不是必需成分，在導光板某些特殊應用上需要更低的色散系數(shù)時，可引入少量la2o3。其含量在0～2％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～1％。稀土氧化物含量較高，容易造成玻璃著色，同時極大地增加玻璃的原料成本。

fe2o3作為玻璃成分中的雜質，對玻璃透過率和顏色造成極大的影響，需要被嚴苛地控制其含量。為了獲得良好的可見光透過率，其含量控制在0.001％～0.01％較為合適，優(yōu)選≤80ppm，特優(yōu)選≤50ppm。

主流的超白玻璃的可見光透過率一般大于91.5％，主要特點在于其fe2o3含量控制在120ppm以內，優(yōu)質的超白玻璃可控制在100ppm以內。在應用于導光板領域，超白玻璃雖然在機械強度、熱穩(wěn)定性、耐候性和化學穩(wěn)定性上優(yōu)于pmma材料，但整體光學性能略低于pmma，由于成分均一性和含有一定量fe2o3使其對光的色散較大，容易使背光模組出光面的色偏和顏色均一性較差。

對于導光板而言，需要其在可見光波長380～780nm范圍內的透過率盡可能的高，盡量不發(fā)生任何波數(shù)范圍內光的吸收，從而可以匹配不同光譜特性的背光源。光學級pmma在紫光區(qū)域的透過率較差，也說明其材質受紫光及紫外光長時間照射容易發(fā)生老化衰變等問題。在這一問題上，玻璃材質導光板擁有得天獨厚的優(yōu)勢。然而，玻璃原料硅砂、石灰石等容易引入fe等著色金屬離子，含量較高時嚴重影響玻璃的光學性能。

鐵在玻璃中以fe²⁺和fe³⁺的形式存在，玻璃的顏色主要取決于兩者的平衡態(tài)。fe²⁺離子從可見光區(qū)域的一部分至紅外區(qū)域均有較寬的吸收，在可見光譜區(qū)的吸收能力約為fe³⁺的10倍，著色能力也是fe³⁺的10倍，但少量fe³⁺的玻璃在光譜紫外區(qū)也能呈現(xiàn)出強烈的吸收，進而影響到玻璃在可見光紫光區(qū)的透過率。

另一方面，玻璃中引入r⁺和m²⁺離子后，硅酸鹽玻璃網(wǎng)絡結構斷裂形成較多的非橋氧，電子容易從非橋氧上受激發(fā)，產生紫外光范圍的吸收，紫外截止波長增大，進而影響可見光紫光區(qū)域的吸收。在保證鋁硅酸鹽玻璃熔化質量的前提下，盡量降低堿金屬和堿土金屬的含量，并利用混合堿效益可促使fe³⁺離子在紫外區(qū)的吸收峰向低波數(shù)方向移動，進而可控制玻璃在紫光區(qū)域的吸收。

由于玻璃制備時，礦物原料中不可避免的存在著fe2o3等雜質，在礦物原料的選擇上尤為關鍵。引入fe2o3等雜質的主要礦物原料為石英砂、石灰石，因此優(yōu)選的，導光板玻璃中的sio2在導光板玻璃制備過程中以酸洗超白石英砂的形式引入，酸洗超白石英砂中fe2o3含量≤30ppm較為合適，優(yōu)選≤20ppm，進一步優(yōu)選≤10ppm；鋁硅酸鹽玻璃中的ca在鋁硅酸鹽玻璃制備過程中以超白石灰石的形式引入，超白石灰石中fe2o3含量≤50ppm較為合適，優(yōu)選≤30ppm。

稀土氧化物作為網(wǎng)絡外體氧化物，能降低玻璃粘度，顯著提高玻璃的折射率，對玻璃的光學常數(shù)其修飾作用。其不是必需成分，在導光板玻璃某些特殊應用上需要更低的色散系數(shù)時，可引入少量la2o3。其含量在0～2％(wt)較為合適，優(yōu)選在0～1％。稀土氧化物含量較高，容易造成玻璃著色，同時極大地增加玻璃的原料成本。

優(yōu)選的，導光板玻璃中不含有ti，目的就是避免其對紫光區(qū)域的吸收，只有盡量避免導光板玻璃對近紫外區(qū)到紫光區(qū)間產生任何的吸收，t400/t550和t450/t550才可能越高，才可以滿足導光板玻璃對白光led較高的光學還原度。

優(yōu)選的，導光板玻璃換算為2.5mm的厚度在可見光波數(shù)為380nm～780nm內的透過率大于92％，內透過率大于99％，折射率nd大于1.49，透過率t400/t550大于99％，t450/t550大于99.5％。

上述導光板玻璃為鋁硅酸鹽玻璃，鋁硅酸鹽玻璃的強度較高，剛性較佳，其彈性模量一般為pmma材料的20倍以上，同等厚度下，玻璃導光板的剛性 是pmma導光板的20倍以上，應用于背光模組時可取消結構支撐件，簡化背光模組的結構；鋁硅酸鹽玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性、耐候性和化學穩(wěn)定性，在其正常工作范圍和使用環(huán)境條件下，其受熱膨脹和吸濕膨脹較小，不會對顯示效果和結構支撐造成影響；導光板玻璃中引入r⁺和m²⁺離子后，導光板玻璃網(wǎng)絡結構斷裂形成較多的非橋氧，電子容易從非橋氧上受激發(fā)，產生紫外光范圍的吸收，紫外截止波長增大，進而影響可見光紫光區(qū)域的吸收，在保證導光板玻璃熔化質量的前提下，盡量降低堿金屬和堿土金屬的含量，并利用混合堿效益可促使fe³⁺離子在紫外區(qū)的吸收峰向低波數(shù)方向移動，進而可控制玻璃在紫光區(qū)域的吸收；導光板玻璃中嚴格控制fe離子總量，并確定了fe²⁺離子比例在最優(yōu)范圍，以獲得對白光led最佳的還原度。

上述導光板玻璃的制備方法，包括以下步驟：

步驟s100、按各氧化物基準的質量百分含量稱取對應的原料混合后熔融得到玻璃液。

優(yōu)選的，按各氧化物基準的質量百分含量稱取對應的原料混合后在1350℃～1400℃下保溫至少0.5小時繼續(xù)升溫值玻璃熔制溫度得到玻璃液。

優(yōu)選的，導光板玻璃中的sio2在導光板玻璃制備過程中以酸洗超白石英砂的形式引入，酸洗超白石英砂中fe2o3含量≤30ppm較為合適，優(yōu)選≤20ppm，進一步優(yōu)選≤10ppm；導光板玻璃中的ca在導光板玻璃制備過程中以超白石灰石的形式引入，超白石灰石中fe2o3含量≤50ppm較為合適，優(yōu)選≤30ppm。

用于制備玻璃配合料的原料為：酸洗超白石英砂、鋁粉、硼砂、碳酸鋰、純堿、碳酸鉀、超白石灰石、碳酸鍶、碳酸鋇、氧化鋅、鋯石、硫酸鈉、氧化鑭等。但原料的種類并不限于此。

步驟s200、將玻璃液均化澄清后澆鑄在模具中成型，并進行退火得到導光板玻璃。

優(yōu)選的，將玻璃液在1570℃～1620℃下均化澄清至少5小時后澆鑄在模具中成型，并在508℃～600℃下進行退火至少0.5h。

上述導光板玻璃的制備方法，工藝簡單。

以下結合具體實施例對上述導光板玻璃進行詳細說明。

實施例1～7

實施例1～7的導光板玻璃中的各組分的摩爾百分含量如表1所示。

表1

注：表1中，各組分的摩爾百分含量計算時未將fe2o3的含量計算在內。

實施例1～7的導光板玻璃制備時，將原料充分混合均勻后待實驗室高溫電爐升溫至1350℃時，將玻璃配合料裝入鉑金坩堝并一起放入電爐中，1350℃保溫0.5h后繼續(xù)升溫至玻璃熔制溫度，玻璃液在1620℃下均化澄清5h以上。然后，將玻璃液澆注在特制的成型模具中形成規(guī)定的形狀，并在馬弗爐中600℃下退火0.5h，通過切磨拋制備得到可用于測試的樣片。其中，fe2o3含量由試樣的 熒光x射線分析所得。如表1示，實施例1-7中導光板玻璃中鐵含量均可控制在100ppm以內。

對實施例1-7的導光板玻璃、對比例1的普通超白玻璃及對比例2的pmma制成相同的樣品進行測試，測試結果見表2。

其中，10²dpa.s溫度采用gb/t10247-2008測定；

熱膨脹系數(shù)(cte)、轉變溫度、折射率、透過率、內透過率、通過無色光學玻璃測試方法：gb/t7962-2010測定。

表2

從表2中可以看出，實施例1～7的導光板的光學性能均明顯優(yōu)于對比例1 及對比例2，且對白光led光譜還原度非常高。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的一種或幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。