TFT—LCD生产过程中Glass碎片机理分析

庞华山 盛大德 高雪松 章旭 王野

摘 要：随着液晶显示技术的快速发展，TFT LCD产品在显示领域已经占据了统治地位。Glass作为重要的原材料，被广泛应用于LCD产品的生产中，然而在生产过程中，会常有Glass碎片发生。文章通过对Glass碎片机理的分析，对生产制造提供有力帮助。

关键词：TFT-LCT；Glass碎片；机理分析

中图分类号：TN837 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）24-0051-02

Abstract： With the rapid development of liquid crystal display （LCD） technology， TFT LCD products have occupied a dominant position in the field of display. Glass， as an important raw material， is widely used in the production of LCD products. However， glass fragments often occur in the production process. Through the analysis of the mechanism of Glass fragments， this paper provides a powerful help for the production and manufacture of Glass fragments.

Keywords： TFT-LCT； Glass fragment； mechanism analysis

引言

随着TFT-LCD在电视、手机、笔记本电脑、显示器以及手持终端设备等领域的广泛应用，近年来发展迅猛，已受到人们的广泛关注[1]。Glass作为生产工艺中的重要原材料之一，需满足高化学稳定性、高热稳定性、高弹性、高抗静电性、高硬度等多个关键因素。然而生产过程中的Glass碎片一直是影响制造业产能、稼动的关键因素之一，同时碎片产生的污染对产品品质也会带来一定影响。

1 玻璃强度的影响因素

1.1 Glass成分组成

目前市场常见的普通玻璃成分组成为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，影响Glass强度的关键因子在于化学键与化学成分组成，其中影响要素在于键强及单位体积内键的数目，不同组成的玻璃，其结构间的键强均不同。如桥氧离子与非桥氧离子的键强不同，碱金属离子与碱土金属离子的键强也不同。

1.2 Glass中潜在的缺陷

潜在的缺陷包括宏观以及微观的缺陷。宏观缺陷由于夹杂的化学组成与主体玻璃的化学组成不一致而造成内应力，因此在生产过程中容易发生碎片。微观缺陷例如局部棒状异物、散点异物这些微观缺陷常在宏观缺陷地方集中，因此导致玻璃产生的微裂纹，严重影响了玻璃的强度。

1.3 环境温度

根据对玻璃-200到+500℃范围内的测试，强度最低值位于200℃左右。最初随着温度的升高，热起伏现象有了增加，使缺陷处积聚了更多的应变能，增加破裂的几率。当温度高于200℃时，强度的递升可归于裂口的钝化，从而缓和了应力的集中。由于TFT-LCD制造业生产过程中为恒温状态，因此环境温度暂不涉及。

1.4 应力变化

玻璃中残余应力的存在，特别是分布不均匀的残余应力的存在，使强度大为降低。残余应力净增加0.5-1倍时，抗弯强度降低9%-12%。通过退火可使玻璃中的残余应力降到制品应力允许值范围内，这样可以大大提高玻璃制品的强度。玻璃钢化后，玻璃表而存在压应力，内部存在张应力，而且是有规律的均匀分布，而使玻璃强度提高。

2 Glass断裂分析

为确保分析准确性，本文采用目前TFT-LCD領域广泛应用的康宁0.5 T玻璃进行实验分析，现象及结果如下：

2.1 受力均匀性实验分析

如图所示，通过实验表明，分支在均匀外力时分支是对称的（图1），且分叉频率与失效应力有关。当受到非均匀外力时分叉是非对称状态（图2），且分叉方向与受力点方向相反。

2.2 受力大小实验分析

如图3至6所示，受力程度依次为：LOW-Middle-High-Extremely Hight，实验结果显示，碰触的力度越大，玻璃基板分支越多。

2.3 受力点位置确认分析

最常见的碎片按照受力方式区分，可分为碰、按和顶三种方式，可根据显微镜判断出受力点位置。如图7为模拟玻璃基板碰撞示意图，图8显示的过程为碰撞后的显微镜下示意图，明显可见有“贝壳状”断层产生，通过显微镜可以明显检测到玻璃基本表面有撞击点如图9，由此通过“贝壳状”条纹走向可判断出受力方向。

3 生产过程中的破片检测及预防

破片检测系统是一种较为直观、简介的检测设备，不需要有传动的机构与复杂的CIM数据。一般结构为多个CCD固定于基板传动方向的左右两侧，透过高速动态取像机制扫描整片基板的两侧区域。系统因小检测区域而得到最快的检测速度。

在TFT-LCD各不同制成段有不同的传送方式，以下例举容易发生破片的部位及有效对策（表1）。

参考文献：

[1]罗丽平， 向南，金基用.TFT-LCD生产及发展概况[J].现代显示，2012（03）：31-38.