液晶基板玻璃冷端加工ADG和Particle缺陷對策設計

孟偉華

（鄭州旭飛光電科技有限公司 鄭州 450000）

0 引言

TRIZ意譯為發明問題的解決理論，TRIZ理論成功地揭示了創造發明的內在規律和原理，著力于澄清和強調系統中存在的矛盾，其目標是完全解決矛盾，獲得最終的理想解。TRIZ理論的強大作用正在于它為人們創造性地發現問題和解決問題提供了系統的理論和方法工具［1］。本文應用TRIZ理論和方法工具解決目前液晶基板玻璃冷端加工中存在的問題，為液晶基板玻璃產業中存在的技術瓶頸問題提供新的解決思路。

1 技術背景

液晶基板玻璃主要應用在液晶電視、智能手機、車載顯示屏等領域，隨著工業4.0發展和消費水平升級，可穿戴電子產品、人工智能、智慧城市等新興行業都是未來的增量點。尤其是在互聯網普及以及物聯網的快速發展下，顯示屏作為人機交互最主要的方式，其市場規模正在不斷擴大［2］。 液晶面板內部結構十分復雜，包括基板玻璃、偏光片、彩色濾光片、液晶等諸多部件。每一個部件的品質都會影響到最后的顯示及成像效果。液晶基板玻璃是光電顯示的核心部件，作為高新技術產業，對生產工藝要求極為苛刻［3］。

2 問題分析

影響液晶基板玻璃表面品質的因素包括ADG、劃傷、污漬、灰塵等，這些缺陷在進行鍍膜時會產生膜破、G斷、peeling等問題［4］，如何最大限度地減少這些因素對基板表面品質影響是行業內長期以來一直在研究的課題。針對影響基板玻璃表面品質的因素，進行以下分析。

2.1 因果分析

基板玻璃表面缺陷如圖1所示。

圖1 基板玻璃表面缺陷分類

對基板玻璃表面缺陷的原因查找，通過因果分析工具，得出造成基板玻璃表面缺陷的8個重要因子。

2.2 FMEA分析

通過FMEA工具對具體因子進行分析，如表1所示。

表1 FMEA分析

通過因果分析和FMEA分析得出5個急需解決的關鍵問題： ①切割造成ADG數量多； ②掰斷造成的ADG數量多； ③耳料回收產生ADG； ④研磨幅清洗效果差； ⑤研磨水溫不合適，研磨粉塵多。

3 問題求解

使用TRIZ理論，對目前存在的問題進行逐步分析，找出根因，解決問題［2］。

3.1 切割造成ADG數量多

切割刀輪在對玻璃進行切割時產生玻璃屑，粘附在玻璃表面，影響玻璃表面品質。為減少玻璃粉對基板玻璃表面品質的影響。根據76個標準解第一類中引入新的場F2來消除有害作用，如圖2所示。

圖2 物場分析及解決方案

3.2 掰斷造成的ADG數量多、耳料回收產生ADG

耳料掰斷過程中產生玻璃屑，以及耳料回收過程中產生玻璃屑粘附在玻璃表面，影響玻璃表面品質。 運用技術矛盾分析： 要對切割耳料進行去除，則“6靜止物體的面積”得到改善，但“30作用于物體的有害因素”惡化。查找《矛盾矩陣表》得到以下解法：27、2、39、35，見表2。

表2 有害因子分析（1）

通過分析發現，玻璃本身物理或化學參數無法改變，35原理不適用；玻璃耳料屬于玻璃原片的一部分無法替代，27原理不適用；玻璃屑的產生屬于物理改變，惰性環境對玻璃屑的減少沒有明顯的影響，39原理不適用；玻璃屑可以通過抽吸裝置減少，2原理應有明顯效果。所以可以使用2抽取原理進行應用設計。

要對切割耳料進行回收，則“15運動物體的作用時間”得到改善，但“31物體產生的有害因素”惡化。查找《矛盾矩陣表》得到以下解法：21、39、16、22，見表3。

表3 有害因子分析（2）

通過分析發現，切割耳料作用的時間與產生的不良缺陷成正比，36原理不適用；玻璃耳料的不良影響隨著玻璃耳料斗存在而存在，36原理不適用；玻璃耳料的不良產生屬于物理改變，惰性環境對玻璃耳料的不良產生沒有明顯的影響，39原理不適用；玻璃耳料可以通過回收裝置減少造成的不良影響，21原理應有明顯效果。所以可以使用21減少有害作用的時間原理進行應用設計。

3.3 研磨幅清洗效果差

研磨幅內隱藏玻璃粉多，研磨幅清洗裝置不能有效清除隱藏的玻璃粉。為提升清洗效果，需提升有效水量。

系統組成：清洗裝置、基板玻璃、噴嘴、有效水和無效水。

可以通過小人法直觀地進行分析，有效的水越多則需要更多噴嘴，噴嘴的結構要相對于基板玻璃成包圍狀態，這樣可以看出有效水增加，無效水減少，如圖3所示。

圖3 小人法分析

3.4 研磨水溫不合適，研磨粉塵多

運用技術矛盾分析，在對基板玻璃進行邊部研磨時，則“12形狀”得到改善，但“30作用于物體的有害因素”惡化。 查找《矛盾矩陣表》得到以下解法：22、1、2、35，如表4所示。

表4 有害因子分析（3）

通過分析發現，邊部研磨改善時造成的有害因素主要是研磨粉。研磨粉只要產生在研磨環境中即是有害因素，22原理不適用；研磨粉的產生是研磨過程中無法避免的過程，1原理不適用；研磨粉可以通過抽吸裝置減少，2原理應有明顯效果；研磨過程是物理和化學作用過程，改善冷卻劑或研磨輪成分可以減少研磨粉的產生，35原理應有明顯效果。所以可以使用2抽取原理和35物理或化學參數改變原理進行應用設計。

4 解決方案

通過以上矛盾的分析和求解，根據產線實際情況，制定以下解決方案：

4.1 根據抽取原理增加玻璃屑除塵裝置

通過加裝吹氣和抽塵裝置，使得在切割過程中產生的玻璃粉被吹離，并同時被抽塵裝置給吸走，避免了玻璃屑粘附在基板玻璃表面對品質造成影響，如圖4所示。

圖4 吹氣和抽塵裝置示意圖

4.2 根據減少有害作用的時間原理掰斷增加吸塵和耳料回收裝置

在掰斷位置增加風切和吸塵裝置，將粘附在玻璃表面的玻璃屑吹離，并利用真空吸附的吸力將玻璃屑帶走。同時，針對耳料過程中產生的玻璃屑，增加輔助裝置，使用“氣缸+吸盤”的方式將耳料放入耳料回收箱，如圖5所示。

圖5 氣缸和吸盤組合使用示意圖

4.3 改善研磨幅清洗裝置

采用多噴嘴清洗裝置，提升有效水量。多噴嘴結構如圖6所示。

圖6 多噴嘴結構示意圖

4.4 通過改變物理參數原理增加研磨水恒溫冷水系統

設置研磨水降溫系統，提高研磨時的冷卻效果，從而減少研磨粉的產生。具體設計如圖7所示。

圖7 冷卻水系統設計示意圖

5 結語

使用TRIZ理論對現有液晶玻璃基板冷加工中的品質問題進行分析求解，提出優化解決方案，為行業內相關品質問題的后續的解決和處理提出了提升方向，解決過程可以形成標準化實施方案，對相關問題解決都具有指導意義。本文通過應用TRIZ理論在解決復雜問題中起到的簡化問題、快速突破的優勢，相信對其它領域使用TRIZ理論解決問題必然能夠起到啟發和促進作用。