液晶玻璃基板原片密度的检测与管控.docx

0引言

玻璃基板作为液晶显示面板最关键的原材料之一，主要用作薄膜晶体管的底板和彩色滤光片，即TFT和CF。液晶显示面板对玻璃基板有着多项指标要求，密度是其中之一，一般要求不超过2.6g/cm3。这个指标对于玻璃基板制造商是很容易达到的，但是在实际应用过程中，一些质量问题与玻璃基板的密度有着紧密的联系，需要更加深入地研究玻璃基板的密度。检测和管控玻璃的密度是一种快捷有效发现问题和解决问题的方法。密度测试的标准方法规定测定密度前对玻璃样品进行精密退火，以消除玻璃内部残余应力的影响。本文通过对实际问题的研究，发现玻璃基板原片密度，对于管控玻璃基板的质量和分析解决液晶面板制程中的有关问题非常重要。

1检测和管控玻璃密度的意义

（1）监控玻璃的理化性能、补正料方

玻璃的理化性能必须稳定在一定的范围内才能满足使用要求。决定玻璃理化性能的主要是玻璃的成分和结构，因此玻璃成分需要每日都检测。CRT玻壳的成分检测比较繁琐，需要将玻璃样品研磨成粉末，加入助熔剂熔制成玻璃片，才能用X射线荧光光谱仪检测。制样过程中的颗粒效应、化学试剂的添加、熔样的均匀性、熔样模具的质量等都会产生一定的检测误差。

（2）监控生产工艺的稳定性

原料成分的变化、配料称量误差和配合料均匀度的波动、熔制工艺的波动等都可能引起玻璃密度的变化。配料过程中的误操作、称量的精度、输送过程中的飞散损失会产生配料的误差，致使玻璃的成分发生变化，引起密度的波动。熔制工艺中的温度波动可能导致易挥发原料的挥发率变化，从而使玻璃的成分发生变化，引起密度的波动。

（3）监控成形、退火工艺的稳定性

玻璃的成形是一个从液态到固态、从高温到低温的过程，在此过程中，热历史对玻璃的密度有着较大的影响。玻璃的黏度大，导热性差，使结构状态的变化大大迟于温度的变化。玻璃从高温冷却下来，淬火（急冷）玻璃比退火（缓冷）玻璃的密度低。一组风冷瓶子的密度比缓慢退火瓶子的密度低了0.0041g/cm3。

2玻璃基板密度测试实验

在同一批次液晶玻璃基板产品中随机抽取8片，从每片玻璃基板的固定位置切取60mm×60mm的样品4块，检测玻璃基板原片的密度。将检测过的样品在马弗炉内进行精密退火，设定退火温度730℃，时间2h，温度控制精度±2℃，检测退火后的玻璃基板密度。

3分析与讨论

玻璃基板原片密度与退火后玻璃密度测试数据见表1，测试曲线见图1。

图1玻璃基板原片密度和退火后玻璃密度对比曲线

（1）实验数据分析

退火处理后，玻璃基板样品的密度值增加，玻璃结构更加致密。经计算，密度值平均增加0.0066g/cm3。玻璃基板原片密度波动大于退火后密度的波动。玻璃基板原片密度最小值为2.3799g/cm3，最大值为2.3833g/cm3，极差为0.0034g/cm3；退火后检测的密度最小值为2.3874g/cm3，最大值为2.3884g/cm3，极差为0.0010g/cm3。

（2）存在问题

随着液晶显示技术的不断更新换代，液晶显示产品越来越追求高品质，像素更加微型化，图像更细腻逼真。在工艺制程上，需要在玻璃基板上进行多次镀膜、多次曝光、反复加热。由于玻璃是处于热力学的介稳状态，具有极高的能级。在受到反复加热的过程中，有自发到低能级稳定状态的趋势，所以结构上会发生变化，引起微小的形变。尽管这种形变只有×10-6级，但是对于高精度的显示面板也是足以致命的缺陷，主要表现为面板发生翘角或翘边、TP（TotalPitch，全面积尺寸）不良等缺陷，有的批次表现特别明显，批次与批次之间差别较大，或个别批次内产品之间的差别也较大，严重时导致生产不能正常进行。

（3）结果与讨论

以上问题的出现与玻璃的抗形变能力有关，涉及到玻璃的应变点、弹性模量等性能。批次之间的波动或同一批次内的波动说明产品的一致性不够好。从本文对密度的实验数据可以看出，通过密度检测的方式可以对玻璃基板抗再热形变的能力做初步的判断。在实验中，如果依据传统检测密度的方法，通过退火方式消除应力后检测玻璃基板的密度，得到密度的数据是比较稳定的，这种检测的方式只能反映与成分有关的因素，不能反映出玻璃内部结构上的变化，也就不能反映面板生产厂家遇到的形变问题。

4结语

玻璃密度检测的标准方法规定了检测密度前应对样品进行退火处理，但通过对比玻璃基板原片密度和退火后玻璃密度发现，玻璃基板退火后的密度是非常稳定的，不能客观反映出液晶面板生产中出现的翘角、翘边、TP不良等形变问题。

液晶面板生产厂家使用的是玻璃基板原片，因此原片的密度才能真实地反映由玻璃结构变化导致的形变问题。玻璃基板的制造商应监测玻璃基板原片的密度，并制定管控工艺参数，以便及时发现生产工艺的波动对玻璃性能的影响。