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一文了解柔性显示时代,玻璃基板制程、材料种类及实际数据

编辑:chinafpd 2017-11-07 09:06:09 浏览:1627  来源:未知

平面显示器所使用的玻璃基板之材料,有主要成份为二氧化硅(SiO2)、氧化硼(B2O3)和氧化铝(Al2O3)中含碱土类金属氧化物RO,以及含碱金属氧化物R2O等两大类。

因平面显示器的种类、应用领域和驱动方式不同,而使用不同尺寸的玻璃基板材料,分格式或格子式(Segment)的扭曲向列型(TN)面板)的苏打石灰玻璃。

简单矩阵式的扭曲向型和超扭曲向列型(STN)之面板的玻璃材料是苏打石灰玻璃和中性硼硅酸玻璃(Neutral Borosilicate Glass)。

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玻璃基板的材料及其特性

玻璃的温度以及尺寸的关系

若玻璃基板加热于成膜温度,则因因热收缩效应而产生尺寸减小,薄膜组件因成膜制程和图案化制程来1回反复操作,而使机板发生热收缩,并影响图案的精密度,也影响到组件的特性。

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热处理玻璃机板

热处理玻璃机板和未热处理玻璃基板热收缩变化图:

目前改善热收缩的对策有使用高耐热性的玻璃材料或预先退火热处理,以得高的尺寸安定性玻璃基板。

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玻璃机板材料的种类不同有所差异#p#分页标题#e#

1.苏打石灰玻璃:成长碱金属溶出防止膜于基板表面,利用化学气相沉积法或化学液相沉积法。

2.非碱金属硼硅酸玻璃和非碱金属铝硼硅酸玻璃:此类玻璃的碱性金属成份的含有量少0.1%的重量百分比,扭曲向列型和扭曲向列型,其玻璃基板碱性金属成份溶出量的容许是0.3%,高信濑度的要求值在0.2%以下。

3.中性硼硅酸玻璃:一般指玻璃基板中碱金属含有量小于苏打石灰中的50%,调节其成份并使其成中性化,则可大幅地减少碱金属离子的溶出。

在TFT制程中,因为金属或氧化物的薄膜在进行蚀刻工程时,均会使用到不同的酸性和碱性的溶液,故玻璃基板材需考虑到其对各种蚀刻液的化学药品耐久性。

玻璃化学药品耐久性则有耐水性、耐酸性和耐碱性等三大项目。

1.耐水性意指基板置于90度c之离子交换水中保持40小时,并测量其前后单位面积之重量变化的特性,依玻璃种类的苏打石灰、非碱性金属和中性硼硅酸之顺序。

2.耐酸性是把基板置于95度c而浓度为0.01N的硝酸水溶液中保持20小时,并测量其前后单位面积之重量变化的特性,依玻璃种类的苏打石灰、非碱金属和中性硼硅酸之顺序。

3.耐碱性是把基板置于80度c的碱性苏打水溶液中保持1小时,并测量其前后单位面积之重量变化的特性,依玻璃种类的苏打石灰、非碱金属和中性硼硅酸之顺序。

表性玻璃基板在各种药品中浸泡时,单位面积的重量减少之化学耐药性或耐久性比较。

一般制程中在基板上均会成长SiO2、ITO、SiN和Cr等功能性或结构性的薄膜,这些薄膜都应有良好的和强固的附额着力,在简单矩阵式液晶面板之材质,为镀有SiO2膜的苏打石灰玻璃,在主动式矩阵式液晶面板之材质,为镀有ITO膜的非碱金属玻璃和中性硼硅酸玻璃。

在整个制程中,因为金属或氧化物的薄膜在进行蚀刻工程时,均会使用不同的酸性和碱性的溶液,故在玻璃基板材料需要考虑到其对各种蚀刻液的话学药品耐久度在整个制程中,因为金属或氧化物的薄膜在进行蚀刻工程时,均会使用不同的酸性和碱性的溶液,故在玻璃基板材料需要考虑到其对各种蚀刻液的话学药品耐久度。

玻璃基板的制作技术

液晶平面显示器用之玻璃基板的制作技术,因为其材料的成份和一般玻璃得制造过程以及其要求项目是有些不同的。#p#分页标题#e#

*其制造方法为直接吹气成型或吹玻璃法、模型成型法和装饰法。

*目前平面面板显示器用之玻璃基板的制造方法,有流动床法、溶融向下曳引法、化学气相反应法、在曳引法。

其中流动床法因具有低成本的量产型成形而占有优势。

如下图所示,流动床法适用于制作苏打石灰玻璃、低碱金属玻璃和非碱金属玻璃,溶融法以非碱金属玻璃为主,向下曳引法则是以铝硼硅玻璃为主,化学气相反应法应用于合成石英,而在曳引法则是用于制作低碱金属玻璃和非碱金属玻璃。*流动床法为英国毕卢金顿‧布拉扎斯公司所开发的方法,乃是在溶融锡表面上将溶融玻璃水平式拉曳成板状基板,一般适用于大板型量产之苏打石灰玻璃板的制造。

沟漕式向下曳引法是将溶融玻璃垂直式向下拉曳成平板状基板,孔口端的表面成凹凸状影响基板平坦性,而需要再进行研磨工程。

溶融向下曳引法为美国康宁公司所开发的方法,其方法是由溶融之两测垂直方向流下,而形成平坦状玻璃基板。在曳引法为日本Hoya& Nippon Sheet所开发的技术,其方法是将溶融玻璃制作成母板玻璃,再将母板玻璃送到加热炉,使其呈软化玻璃,并延压成型为薄状玻璃基板,此一方法容易进行玻璃的替换,可适用于连续性的生产规模。

化学气相反应法则应用于石英玻璃基板,其方法为四氯化硅、氧气和氢气等反应性气体,进行化学反应后形成玻璃锭,再将此一玻璃定进行刀切割加工成需厚度的基板材。

在玻璃量产化技术扩大时,所可能面临到的问题有槽窑炉及引出量方式的设计、成形槽放大比例而槽体受力大,机械其需维持、白金倒槽的设计、垂直退火距离增加而厂房设计高度也增加而厂房设计高度也增加、熔炉高度增加造成操作和维护上不易、玻璃宽度增加而退火炉宽度也增加。

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流动床法为英国毕卢金顿‧布拉扎斯公司所开发的方法,乃是在溶融锡表面上将溶融玻璃水平式拉曳成板状基板,一般适用于大板型量产之苏打石灰玻璃板的制造

沟漕式向下曳引法是将溶融玻璃重直式向下拉曳成平板。

溶融向下曳引法为美国康宁公司所开发的方法,其方法是由溶融之两个垂直方向流下,而形成平板状的玻璃基板..

再曳引法为日本Hoya&Nippon sheet所开发的技术,其方法是将溶融玻璃制作成母板玻璃,再将母板玻璃送至加热炉,使其程软化玻璃,再将其压成薄板。#p#分页标题#e#

化学气相反应法应用于制造多晶硅用的石英玻璃基板,其方法为CCl4、O2、H2,等气体,进行化学反应后形成玻离锭,再将其切割形成基板。

玻璃基板的后段加工技术及其特性

玻璃基板的制造流程,可分为溶融成形工程和就客户要求尺寸之后段加工工程,前段工程是制成母片玻璃,而后段工程则是切割和表面研磨等母片玻璃的后续处理。

平面显示器的玻璃基板的特性要求有:

1.轻、薄、平坦、大型化

2.化学耐久性

3.热稳定性

4.玻璃质量好

玻璃基板形状而言,其厚度由最初的1.1mm逐次地演变为0.7mm、0.5mm、乃至于0.4mm的极薄限度值,其从外形尺寸则以300mm对角的形状较多,一般所用的玻璃基板厚度,因显示面积的大小、机械的强度和规格需求等因素有所变化。

在TFT-LCD整个制程中,因为玻璃机板上要制作微细的图案之薄膜组件,而其表面之缺陷是必需避免的,在玻璃表面上,若存在有刮痕、污物、凹凸和异物附着等缺陷的话,则薄膜的密着性列化和电极配线的断线等问题将会产生。

就玻璃基板表面所容许的凹凸质而言,其表面粗糙度的容许值,随主动式矩阵型、扭曲向列型、超扭曲向列型和铁电液晶型,分别地是100~150A、200~300A、200~300A和200~300A。

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玻璃基板材料技术发展趋势,为基板大型化、轻量化、低成本化以及高自动捡查高效率化。

为求大量生产以便求降低成本,而有不同世代的玻璃尺寸被设计而出来,玻璃基板尺寸的大小会影响到可截取玻璃的片数,而尺寸标准化成为一种重要的课题。#p#分页标题#e#

因笔记本电脑和携带式信息用之LCD面板对轻量化有强列的要求,轻量而有强度的玻璃基板成为重要的项目。

因LCD面板制造厂商的成本控制和考虑,而要求低价格化零组件,因而玻璃制造商因应这一个趋势,未来若能开发出不需要在经过热处理和研磨工程的素玻璃和母片玻璃,直接进行TFT阶段的生产则有效达到低价格化。

不同世代玻璃面板之切割率

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第三代玻璃面板(550x650)/3.5代世代玻璃基板(650X830)

切割片数

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