液晶玻璃基板热端生产中Adherd Glass（ADG）影响因素及改善措施

邵廷荣 黄德伟 武伟 詹成磊 胡松寒

（成都中光电科技有限公司 成都 611731）

0 引言

液晶玻璃基板作为液晶平板显示器的重要组成部分，随着市场对显示面板分辨率、轻薄化的要求越来越高，对玻璃基板表面品质要求更为严苛。溢流下拉法生产液晶基板玻璃，在热端生产如横切、纵切、掰断、运输、包装过程中，常常会产生一定量的玻璃粉尘，如改善措施不到位，在重力、静电吸附作用下，极易在高温下分散或团状聚集粘附于玻璃表面，产生Adherd Glass（ADG）缺陷，从而影响玻璃品质。其形状根据产生不同工位分为：贝壳状、不规则形态、条状，尺寸为30 ～ 300 mm。热端产生的ADG缺陷，在后续加工过程中，很难通过清洗消除，并且可能造成表面划伤等缺陷，无法满足下游面板生产要求。

1 溢流法TFT液晶玻璃基板制造流程

图1为溢流下拉法玻璃基板生产流程示意图。

2 ADG形态及尺寸

ADG常见形态为：贝壳状、不规则形态、条状（均为面检放大图片），尺寸：30 ～ 300 mm。见图2。

ADG在玻璃基板分布情况：在暗室通过10Klux强光检查时发现ADG一般成团状聚集或整板点状分布。对比图见图3。

3 ADG产生原因

3.1 玻璃热切割及掰断

根据微裂纹理论，对于玻璃基板这种脆性材料的断裂可以分为两个过程：第一是微裂纹的产生；第二是微裂纹的扩展至玻璃自动断裂，当断裂深度大于玻璃的断裂临界长度时，就会迅速扩展使材料断裂。如图4所示。溢流下拉法工艺流程中，玻璃基板成型完成后需要进行横向切割和纵向切割。玻璃在刀轮划线切割过程中会产生一定玻璃粉尘，在掰断时出现一定飞散，极易在高温和静电作用下，粘附于玻璃表面，形成ADG。由于该过程产生的ADG粘附力极强，很难在后续加工中清洗干净，存在较大的划伤风险，严重影响玻璃品质。

3.1.1 横向划线切割及掰断过程

切割刀轮通过伺服电机带动划线气缸对成型、退火后玻璃带进行宽度方向划线，此时玻璃部分接触端面为5 mm宽的胶条（砧板条），后经导向、机器人实现玻璃掰断。此处切割温度为230 ℃左右。图5为横向切割示意图。

横向划线切割玻璃基板从退火炉出来时为自由状态，为保证应力翘曲等品质，工艺上会让玻璃基板保持稳定BOW形。在横切端时玻璃基板就是带弧面的形状的。而砧板平直，割刀划线时就会有受力不是恒定的，有波峰波谷，进而划线深度在中间会更深，边部会相对较浅。划线时玻璃会产生较大形变，增加划线难度，刀压过大中间部位易划破，刀压小玻璃不易分离，在掰断时造成缺块多块等，划线掰断时玻璃极易产生一定贝壳状ADG。

3.1.2 纵向划线切割及掰断过程

沿着玻璃流动方向对玻璃耳料进行划线切割分离，去掉非品质区。该处切割温度70 ℃左右。纵向划线切割示意见图6。

纵向划线切割玻璃在小车上为悬挂自由状态。因拉边机夹持后玻璃板边部拉边痕较厚，横切掰断后冷却不均匀原因，玻璃板在竖直方向上会有C形的弧度，在5 mm宽平直的砧板上进行划线，割刀划线时受力是不稳定的，有波峰波谷，进而划线深度中间会更深，上下端会相对较浅。因割刀作用力在玻璃表面，进行切割时玻璃会有形变，不易切割。此处可能形成团状聚集玻璃粉尘。

3.2 真空负压吸尘系统能力不足或系统异常

真空负压吸尘一般跟随划线系统运行，其正常使用为-1 000 Pa左右，随着时间推移玻璃粉尘会逐渐堵塞过滤网，其吸尘能力下降，形成聚集性团状ADG。见图3。

3.3 生产过程中玻璃的破碎、扬尘

玻璃在划线切割、掰断、装载、运输过程中可能破片或碎裂，在空气中形成玻璃粉尘，飘落至玻璃表面形成ADG。

3.4 切割工艺的调整、切割刀轮差异、机器人掰断程序变化

划线切割起始位置、划线深度、掰断位置及机器人掰断姿态不匹配，掰断过程中受力不均，可能产生玻璃边缘局部崩口现象，从而形成贝壳状ADG。特别是切割刀轮的选择则是该缺陷控制重要一环。由于不同厂家刀轮品质、刀轮型号、齿形、齿数、角度存在差异，生产过程中刀轮切割线破裂形态不同，产生玻璃粉尘和掰断效果也不同，如与生产工艺不匹配，可批量产生ADG。见图7、图8。

3.5 生产现场环境压差或气流发生变化

为保证玻璃品质，TFT-LCD液晶基板玻璃生产现场各区域之间对环境压差控制非常严格，如现场环境压力波动或气流发生变化，将导致空气中细小玻璃粉尘乱飘扬，如吸附至玻璃表面可形成ADG缺陷。

3.6 现场卫生清扫、操作人员数量及流动等影响

在TFT-LCD热切加工区域，其洁净度要求较高（1000级），如现场卫生清洁、操作人员无序流动频繁使现场洁净超标，均可使飞散在空气中细小粉尘粘附于玻璃表面，形成ADG。

4 改善措施

（1）选择优质刀轮

适合现场生产工艺的切割刀轮，可有效提高划线质量、产量，刀轮使用寿命；有效降低划线过程中崩口导致ADG不受控现象。

不同玻璃厚度选择不同的齿形刀轮有利于切割，刀轮角度越小，齿数越多，切割时磨损越大，刀轮寿命就越低；反之，刀轮角度越大，齿数越少，磨损就越小，但可能在玻璃表面打滑无法破开玻璃影响切割，刀轮使用寿命则可能较低。厚度0.2 mm、0.3 mm超薄基板玻璃一般选择：刀轮角度105°、f2.0全刃齿刀轮、齿深3 ～ 5 N、齿数300 ～ 450齿；而厚度0.4 mm、0.5 mm基板玻璃可选择：角度115°～ 125°、f3 mm全刃齿刀轮、齿深5 ～ 8 N、160齿刀轮。

（2） 优化割刀机构精度

对刀压系统的精密调整措施进行技术改造，实现精准划线，减少玻璃粉尘，从而降低ADG发生几率。

从玻璃切割原理可知，刀轮的压力与刀轮切入基板玻璃的深度密切相关，不同刀轮角度所需的压力不同，不同的玻璃表面温度，其切割硬度也不同。因此，采用在切割机上设计一套精密调压阀和低摩擦气缸系统，根据不同玻璃厚度、温度精准调整压力，减少玻璃粉尘，降低ADG缺陷，提高玻璃良率。

（3）优化掰断工艺

通过横切和纵切划线过程，可知因玻璃形状原因，整个划线产生的微裂纹深度是不均匀的，而吸盘吸附及掰断动作是一致的，没有区别对待，那么微裂纹浅的区域掰断时就极易产生团状ADG。对这种情况，可以优化掰断动作。在掰断时玻璃板是必定会靠住砧板条的。通过调整吸盘、机器人位置等手段，使玻璃在掰断开始时处于悬空状态，达到微裂纹扩展的目的，到一定角度后玻璃板再靠住砧板条进行掰断。微裂纹经过扩展后裂纹深度增加，再掰断就减少了硬掰断产生ADG的概率。

（4）优化划线质量，排除影响划线质量因素

通过对设备改造和工艺改进，优化割刀划线与吸盘吸附玻璃的工艺时序，减少在划线切割过程中玻璃板受吸盘吸附时外力的影响，使玻璃形变在切割过程能自行释放压力，从而使划线深度变得更加均匀，掰断时阻力更小，玻璃两侧ADG大幅降低。

（5）强化划线区域真空吸尘能力

安装吸尘风箱，在划线区域形成负压微环境。特别是在横切、纵切划线工位，及时吸走掰断及划线过程中产生的玻璃细粉。如图9、图10所示。

（6 ）基板玻璃静电去除

在生产过程中会不断产生静电（感应电），极易吸附环境中粉尘，形成ADG。因此，通过在掰断、运输、包装过程增加离子风棒（主要原理：通过电离平衡方法将压缩空气分离为正负离子与物体表面正负离子中和），消除静电，从而降低ADG缺陷。

（7）强化设备耗材点检

加强重点部件使用情况点检，特别是切割刀轮使用寿命控制，一旦有裂纹、缺块、破片产生，及时查找原因，及时更换备件，保证切割质量，减少ADG。

（8）加强生产现场环境监控

加强生产现场温度、湿度、压差、洁净度监控，降低由于环境波动原因产生ADG。

5 实践结果

通过采取加强现场环境洁净管控，设备、工艺、技术改进优化，操作人员强化培训等措施，使划线掰断造成的破片、缺块率从3%下降至0.3%，横切刀轮使用寿命由1 500 m提升至3 000 m、纵切则由原来的6 000 m提升至10 000 m，切割后产生的玻璃屑和玻璃粉尘明显减少，通过10Klux强光照射，品质区ADG缺陷率达到0.1%以下，已超越国内外同行水平。

液晶基板玻璃在生产过程中不同于传统玻璃生产，任何微小变化都可能导致玻璃板面异常，严格控制好ADG有利于玻璃后续制程。有效减少ADG缺陷，可以大幅提高产品良率、降低生产成本、提高经济效益，有利于提升产品市场竞争力。