当前位置: 工艺玻璃 >> 工艺玻璃介绍 >> 平板显示玻璃化学减薄工艺及不良案例分析
(1.东旭集团有限公司,河北石家庄;.平板显示玻璃技术和装备国家工程实验室,河北石家庄)
原载:玻璃与搪瓷,年1月
随着现代科学技术的飞速发展,平板显示设备越来越趋向轻薄化、便携化,目前主流的平板显示技术主要包括液晶显示(TFT-LCD)、有机发光(OLED)及触摸屏(TP)等。随着显示技术竞争加剧,平板显示用玻璃的厚度已从0.7mm降至目前0.5mm,在手机等便携式设备中应用的玻璃厚度更下降至0.3mm,甚至0.mm以下。但是,市售平板显示玻璃的厚度主要集中在0.3mm及以上,这与市场应用对接在厚度方面形成了一个空档。为此,越来越多的面板厂商采用成盒后化学减薄的方式来满足市场对轻薄化趋势的需求。
1减薄工艺及优缺点介绍
目前主流的减薄工艺分为两大类,一种是物理减薄方法,主要是利用玻璃基板与研磨粉之间的摩擦作用达到玻璃减薄的目的,这种方法精度不好控制,并且耗时较长、良率较低;第二种方法是化学减薄法,利用玻璃基板与腐蚀液之间的相互反应,达到化学减薄的作用,这种方法减薄时间短,设备投入小,产品良率高,且减薄液的成分简单成本低,逐渐成为了玻璃基板减薄的主流技术方法。化学减薄主要原理:基本都采用氢氟酸为主要成分再辅助加入其它强酸,酸液与玻璃中的二氧化硅发生反应,受侵蚀的玻璃基板表面发生剥离实现减薄目的。其化学反应通常表示为:
现有的化学减薄方式主要有3种,如图1。
根据减薄工艺的不同,上述化学减薄方式在实际生产中都有应用:
(1)多片直立浸泡式(Dip)可同时处理多片玻璃,但侵蚀产生的白色粉末状沉淀易粘附在玻璃基板的下端。
()单片直立喷洒式(Spray)可同时对玻璃基板两面进行侵蚀,废液可回收利用,但侵蚀后的表面容易产生凹点,后续需要抛光处理。
(3)瀑布流式(Lcascade)废液最少,表面最光滑,甚至可以不用抛光。
减薄流程及不良原因分析
化学减薄分为单面和双面减薄,但其流程大致相同,主要有以下几步:上制具(Jig)贴边胶、装货(LD,上货,装货,把玻璃装到架子上)、蚀刻、水洗3道、风刀、卸货(ULD,卸货,装进卡匣)、除胶/清洁,减薄后需要抛光的还要进行抛光处理。
玻璃减薄后出现的局部蚀刻不一致、凹凸点等不良主要原因有以下3种。
(1)玻璃本身的气泡、颗粒、条纹等缺陷造成减薄过程中出现减薄不良(图),改善措施主要是提高玻璃本身品质和减小漏检率。
()玻璃表面,薄化前玻璃表面有胶类物质(UV残胶、背胶残胶)、人员指纹、擦拭痕迹未被清除,导致在减薄时蚀刻速率不一致造成减薄后表面不平整(图3),改善措施是加强清洁能力、加强人员训练。
(3)工艺设备
a输送装置出现故障,在处理故障时须先停止蚀刻液供应,必将造成玻璃表面药液残留,导致侵蚀速率不一致;
b喷嘴堵塞造成玻璃局部侵蚀,间接降低药液浓度,从而降低侵蚀速率,形成表面不匀(见图4);
c瀑布流平台由于蚀刻后反应物堆积造成分叉,玻璃传送至分叉位置时蚀刻速率降低造成局部不平整。
针对上述3种原因引起的表面不良的对策方法主要是:对循环药液储罐增加过滤装置,防止蚀刻产物堆积造成瀑布流分叉;增加保养频度及时清理瀑布流平台堆积物;调整侵蚀液液配方,使部分侵蚀产物溶于侵蚀液中,减少堆积和堵塞。
(4)其他原因造成的减薄后表面不良:在面板制作过程中玻璃表面刮刺伤、升降支点(LiftPin)、凹点、吸盘凹点(Robot)对玻璃造成凹、凸痕迹等(图5)。
对策方法主要是找出相关位置的机构进行材质或机械动作的改善。如果玻璃表面在减薄前就有刮刺伤,减薄过程会对该部位的划伤产生放大效应。
(5)侵蚀液对玻璃减薄的影响:减薄用化学侵蚀液主要是HF加少量其他酸液组成一定比例的混酸,在进行化学侵蚀时不同比例的混酸对应不同工艺生产的玻璃,如果用一种混酸去侵蚀不同工艺生产的玻璃时,在被侵蚀玻璃下端容易出现侵蚀物堆积的情况,造成玻璃下端被侵蚀物覆盖造成减薄不良。图7是不同工艺生产的玻璃在同一种侵蚀液侵蚀后,废液显微照片,由图可以看出废液中A玻璃侵蚀物颗粒直径1~3μm,B玻璃侵蚀物颗粒直径~4μm,C玻璃侵蚀物颗粒直径0~40μm,在一定体积的溶液中C玻璃侵蚀物最多,其次为A玻璃,B玻璃最少,所以在减薄工程中不同工艺的玻璃需对应相应的侵蚀液。
3结论
根据化学减薄后玻璃基板表面产生的缺陷进行分析,玻璃基板的组成和侵蚀液的组成有很大关系,同时与玻璃内在缺陷和表面加工缺陷也有关系。
(1)玻璃原片中的颗粒、条纹、气泡缺陷,导致其蚀刻后表面质量差。
()玻璃表面刮伤、升降凹点、吸盘凹点、在切割、研磨、抛光加工过程中产生的表面缺陷是其蚀刻表面质量差的主要影响因素。
(3)同一种侵蚀液对不同组分和不同工艺生产出的玻璃原片侵蚀效果也有很大差别。
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