工艺玻璃

玻璃基板制造的三种主流工艺

发布时间:2022/5/4 10:12:52   
什么是玻璃基板?玻璃基板是一种表面极其平整的浮法生产薄玻璃片,经光刻加工后制成透明导电图形,是液晶面板上游的核心部件。液晶面板产业链分为上、中、下游三部分,上游主要是面板材料生产;中游是面板生产组装;下游是显示终端生产。玻璃基板是液晶面板产业的最上游,不仅广泛应用在TN/STN、TFT等液晶面板结构中,也是OLED必不可少的基底材料。一块液晶面板通常需要两块玻璃基板,分别供作底层玻璃基板及彩色滤光片的底板使用。玻璃基板内侧具有沟槽结构,并附着配向膜,可以让液晶分子沿着沟槽整齐的排列,在上、下两层玻璃两侧贴有TFT薄膜晶体管和彩色滤光片。玻璃基板化学特性:

主要理化参数:

01应变点

在制造TFT工艺过程中,基板需要反复地热处理,温度最高要加热到℃。在这一温度下,基板若需要保持刚性,不能有任何黏滞流动现象,应变点必须高于℃,再加上25℃的保险量,玻璃的应变点至少要在℃以上。

02化学稳定性

基板玻璃要求必须经得住显示器制造过程中的各种化学处理,如腐蚀剂、清洗剂、强酸、强碱等,因此,基板对化学稳定性的要求非常严格。

03碱的限制

因为在基板玻璃上印制电路的要求,玻璃不能含有一价碱金属,即R2O含量尽可能的低,甚至为0。一旦玻璃中含有一价碱金属,在高温时,一价碱金属会从玻璃内部向玻璃表面溢出,造成印刷电路的短路或故障等问题。

04热膨胀系数

由于在液晶面板的制造中,需要在玻璃表面镀上一层硅,所以玻璃的热膨胀系数必须与硅匹配。氧化硅的膨胀系数为5~7×10/℃,一般来讲,基板玻璃的膨胀系数在0~℃温度范围内,小于40×10/℃。

玻璃基板制造的主流工艺:

玻璃基板的制造工艺主要有浮法、流孔下引法和溢流熔融法三种,目前的主流工艺是溢流熔融法。

01浮法制造工艺

浮法制造工艺是应用最广泛、历史最悠久的平板玻璃制造工艺。熔融玻璃从池窑中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面上,在重力和表面张力的作用下,玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化,经冷却后被引上过渡辊台。浮法的优势在于产能高、易于基板玻璃面积尺寸的扩大。

▲浮法工艺示意图

02流孔下拉法

流孔下拉法是将熔融玻璃液导入由铂合金制程的流孔漏板槽中,在重力的作用下玻璃溶液流出,再通过滚轮碾压、冷却室固化成型。其中温度和流孔开孔大小共同决定玻璃的产量,而流孔开孔大小和下拉速度则共同决定玻璃的厚度,温度分布决定玻璃的平整度。

▲流孔下拉法示意图

03溢流熔融法

溢流熔融法是将熔融玻璃液导入导管,玻璃液到达容积上限后,从导管两侧沿管壁向下溢流而出,类似瀑布一样在下方汇流后形成片状基板。溢流熔融技术可以产出具有双原始玻璃表面的超薄玻璃基材,相较于浮式法及流孔下拉法,可免除研磨或抛光等后加工制作过程,现已成为TFT-LCD基板玻璃制造工艺的主流。

▲溢流熔融法示意图

以美国康宁公司的溢流法成型工艺为例,以下是基板玻璃生产的详细过程:

配料

玻璃基板制作前,需要进行配料,将纯砂和其他无机物融合,调制好的玻璃原料混合物,将流入大型熔炉。

熔融

这些混合物在炉内会被加热到远高于摄氏度,并熔化成液体。

下拉成形

熔化后的玻璃溶液被送入一个V型槽,液体在V型槽边缘均匀流过,并沿着边缘溢流向下。利用玻璃溶液自身重力,在空中被“拉”成一片片玻璃。

在空中成形时,根据不同的应用要求,可以灵活精准地控制玻璃的厚度。

后段加工

对未经精细加工的玻璃母板进行切割、打磨、清洗、检查、包装等一系列后段加工操作,用于液晶显示屏制造的基板玻璃成品便制作完成。

目前,全球的液晶面板产业正逐步向中国大陆聚集,这里孕育着重大的突破和变革,作为显示产业链顶端的玻璃基板,将拥有广阔的发展空间!

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