TFT—LCD生產過程中Glass碎片機理分析

龐華山 盛大德 高雪松 章旭 王野

摘 要：隨著液晶顯示技術的快速發展，TFT LCD產品在顯示領域已經占據了統治地位。Glass作為重要的原材料，被廣泛應用于LCD產品的生產中，然而在生產過程中，會常有Glass碎片發生。文章通過對Glass碎片機理的分析，對生產制造提供有力幫助。

關鍵詞：TFT-LCT；Glass碎片；機理分析

中圖分類號：TN837 文獻標志碼：A 文章編號：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

隨著TFT-LCD在電視、手機、筆記本電腦、顯示器以及手持終端設備等領域的廣泛應用，近年來發展迅猛，已受到人們的廣泛關注[1]。Glass作為生產工藝中的重要原材料之一，需滿足高化學穩定性、高熱穩定性、高彈性、高抗靜電性、高硬度等多個關鍵因素。然而生產過程中的Glass碎片一直是影響制造業產能、稼動的關鍵因素之一，同時碎片產生的污染對產品品質也會帶來一定影響。

1 玻璃強度的影響因素

1.1 Glass成分組成

目前市場常見的普通玻璃成分組成為Na2SiO3、CaSiO3、SiO2，影響Glass強度的關鍵因子在于化學鍵與化學成分組成，其中影響要素在于鍵強及單位體積內鍵的數目，不同組成的玻璃，其結構間的鍵強均不同。如橋氧離子與非橋氧離子的鍵強不同，堿金屬離子與堿土金屬離子的鍵強也不同。

1.2 Glass中潛在的缺陷

潛在的缺陷包括宏觀以及微觀的缺陷。宏觀缺陷由于夾雜的化學組成與主體玻璃的化學組成不一致而造成內應力，因此在生產過程中容易發生碎片。微觀缺陷例如局部棒狀異物、散點異物這些微觀缺陷常在宏觀缺陷地方集中，因此導致玻璃產生的微裂紋，嚴重影響了玻璃的強度。

1.3 環境溫度

根據對玻璃-200到+500℃范圍內的測試，強度最低值位于200℃左右。最初隨著溫度的升高，熱起伏現象有了增加，使缺陷處積聚了更多的應變能，增加破裂的幾率。當溫度高于200℃時，強度的遞升可歸于裂口的鈍化，從而緩和了應力的集中。由于TFT-LCD制造業生產過程中為恒溫狀態，因此環境溫度暫不涉及。

1.4 應力變化

玻璃中殘余應力的存在，特別是分布不均勻的殘余應力的存在，使強度大為降低。殘余應力凈增加0.5-1倍時，抗彎強度降低9%-12%。通過退火可使玻璃中的殘余應力降到制品應力允許值范圍內，這樣可以大大提高玻璃制品的強度。玻璃鋼化后，玻璃表而存在壓應力，內部存在張應力，而且是有規律的均勻分布，而使玻璃強度提高。

2 Glass斷裂分析

為確保分析準確性，本文采用目前TFT-LCD領域廣泛應用的康寧0.5 T玻璃進行實驗分析，現象及結果如下：

2.1 受力均勻性實驗分析

如圖所示，通過實驗表明，分支在均勻外力時分支是對稱的（圖1），且分叉頻率與失效應力有關。當受到非均勻外力時分叉是非對稱狀態（圖2），且分叉方向與受力點方向相反。

2.2 受力大小實驗分析

如圖3至6所示，受力程度依次為：LOW-Middle-High-Extremely Hight，實驗結果顯示，碰觸的力度越大，玻璃基板分支越多。

2.3 受力點位置確認分析

最常見的碎片按照受力方式區分，可分為碰、按和頂三種方式，可根據顯微鏡判斷出受力點位置。如圖7為模擬玻璃基板碰撞示意圖，圖8顯示的過程為碰撞后的顯微鏡下示意圖，明顯可見有“貝殼狀”斷層產生，通過顯微鏡可以明顯檢測到玻璃基本表面有撞擊點如圖9，由此通過“貝殼狀”條紋走向可判斷出受力方向。

3 生產過程中的破片檢測及預防

破片檢測系統是一種較為直觀、簡介的檢測設備，不需要有傳動的機構與復雜的CIM數據。一般結構為多個CCD固定于基板傳動方向的左右兩側，透過高速動態取像機制掃描整片基板的兩側區域。系統因小檢測區域而得到最快的檢測速度。

在TFT-LCD各不同制成段有不同的傳送方式，以下例舉容易發生破片的部位及有效對策（表1）。

參考文獻：

[1]羅麗平， 向南，金基用.TFT-LCD生產及發展概況[J].現代顯示，2012（03）：31-38.