TFT-LCD玻璃基板用海相沉積型天然石英砂的工藝礦物學研究

李佩悅，馬立云，吳建新，高惠民，管俊芳

(1.中建材蚌埠玻璃工業設計研究院有限公司，蚌埠 233018;2.浮法玻璃新技術國家重點實驗室，蚌埠 233018; 3.硅基材料安徽省實驗室，蚌埠 233018；4.武漢理工大學資源與環境工程學院，武漢 430070)

0 引 言

液晶玻璃基板作為TFT-LCD戰略新興產業重要的硅基功能材料，國內外知名公司均涉足其中[1-4]。TFT-LCD 玻璃屬于無堿鋁硼硅酸鹽玻璃，如果玻璃組分中含有堿金屬氧化物(如Li2O、Na2O、K2O等)，堿金屬離子受熱會從基板玻璃中析出擴散進沉積的半導體材料中，使半導體層中的液晶和薄膜晶體管中毒，降低薄膜特性，縮短顯示器的壽命[5-8]。SiO2是TFT-LCD玻璃基板重要的結構元素，SiO2以硅氧四面體[SiO4]的結構形成不規則的連續網絡而成為玻璃的骨架，占玻璃組成58%～63%，它能降低玻璃的熱膨脹系數，提高玻璃的熱穩定性、化學穩定性、軟化溫度、應變點、耐熱性、硬度、機械強度、黏度和透紫外光性[6-9]。而引入二氧化硅的原料是石英，為了保證玻璃化學成分的穩定和避免有害雜質元素的侵害，需對石英原料進行選礦提純以控制Fe、K、Na等有害雜質元素。石英原料粒度也是影響TFT-LCD玻璃基板質量的重要指標，主要是因為玻璃熔融質量與原料的粒度組成及粒徑大小相關，石英顆粒在無堿鋁硼硅酸鹽玻璃熔制過程中的溶解和擴散是漸變的。根據硅酸鹽形成過程動力學，石英顆粒在玻璃熔體中的溶解速度取決于其擴散速度，而石英顆粒的擴散面積與玻璃熔體的粘度決定了其擴散速度，所以石英顆粒的粒徑越小，表面積就越大，擴散面積就越大，則反應活化能就越大，使得石英顆粒更容易參與到玻璃熔體的形成反應過程中，將減少顆粒未完全熔融情況。……