摘要：新时期，无论是工艺还是科技，都离不开玻璃制品，而随着对科技产品的要求越来越高，对玻璃质量的要求也随之提高。本文主要对TFT-LCD基板玻璃采用流孔下引法、熔融溢流法及浮法等成形技术的特点与应用状况进行对比，全面且综合地阐述了这种玻璃的高温粘度、液相线温度、高温电导率等技术性能的研究方法及相关进展。
关键词：无碱硼铝硅酸盐玻璃；粘度；技术性能
引言
TFT-LCD（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，薄膜晶体管液晶显示器）是一种采用新技术，利用新型材料和新工艺，并且规模比较大的半导体全集成电路制造技术。而TFT-LCD液晶玻璃基板又是平板显示器的关键材料。但是，TFT-LCD液晶玻璃基板生产具有投资量大，技术门槛高等特点，在实际生产环节的难度比较大，它对原材料品位、生产环境（如压力、温度、湿度、洁净度等）、工艺控制精度的要求十分苛刻。当然，在如此苛刻的条件下所生产出来的产品，其质量关可以保证，这便是现代化、规模化生产的顶尖技术。
一、对基板玻璃的性能要求
为了能达到最高的标准和液晶显示屏的要求，这种超薄玻璃必须无碱、无砷。而且，还要达到高化学稳定性、高热稳定性、微缺陷、低密度、高弹性等高性能的要求。在制造过程中，基板玻璃需要在真空中进行蒸镀与刻蚀，所以，在材料选择时必须选择耐高温、耐强酸强碱的。在进行高温处理时，一定要严格地防止电路的损伤，基板玻璃的热稳定性要确保在合格范围内。应变点温度、热膨胀系数等因素都要进行严格的检测，以确保生产出来的产品都是优等品。有时我们可能会忽略重量以及厚度，在制作的过程中，玻璃基板必须确保非常薄，此时的玻璃基板的厚度会不断减薄，这会导致机械强度降低，这样会导致在包装和运输时，容易造成很大的难题。所以，不单单是要将玻璃的密度降到最低点，而且还要将弹性模量相对应的提升。
二、TFT-LCD玻璃的生产技术
在早期的玻璃制作过程中，玻璃的成形技术有垂直引上法、平拉法、浮法、压延法等等。然而，玻璃基板这种玻璃，作为一种无碱破铝硅酸盐玻璃，其组成不包括含碱金属氧化物，在窑炉熔化的过程中，具有难熔化和难澄清的难点，熔化温度和澄清温度1620℃以上，最高时可达到1650℃，而三氧化二铝的含量较高，所以粘度就特别大。这样一来，其成型的高温范围就比较小，所以，在融化的时候，必须要在专业的窑炉中来进行融化。同时，也只能利用特殊的成形系统来辅助完成。到目前为止，全世界的显示器产商采用的主要方法也都相同，即流孔下引法、熔融溢流法、浮法成形法。
流孔下引法比较简单、易懂，主要是将均质玻璃液熔化，然后将其进行澄清处理，再从溢流槽的一侧引入溢流槽中，且从槽口向下自由流出。与此同时，其成形尺寸容易掌控，特别是在特殊用途的超薄玻璃制作时，具有独特的优势。在生产小尺寸的玻璃基板时，这种方法十分适合。同时，此方法不能对宽度较大的玻璃进行生产，而且，由于金属铂制品不能承受其较大的机械力，因而导致在具体的工作过程中，其流孔容易变形，这就会造成玻璃厚度的不均匀、平滑度比较差。所以，在当今玻璃显示器越来越大的情况下，这种方法已经逐渐被淘汰了。
熔融溢流成形技术是将熔化并澄清好的均质玻璃从溢流槽的一侧引入，等待其液体充满流槽后，从槽顶的两侧流下来，并在底部重新汇合形成一个新的平板，在重力作用下向下拉引。溢流槽的尺寸和形状都经过精密的设计，其玻璃形成以后的宽度在拉引点附近设置了制冷和制热装置，通过对温度的操控，可以精确地控制玻璃的厚度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为玻璃在成形过程中，玻璃的两面都不与任何设备具有表面接触，如金属材料和耐火材料等，所以，这种玻璃的表面质量就具有超高强度的水平，而且，采用这种方式便无需再进行研磨或者抛光处理。与此同时，在平面显示器的制作过程中，也不需要考虑因为接触而造成的表面性差异等问题，需要注意的是，这种方式的缺点是产量较小、单位能耗高，而且由于尺寸的限制，这种方法制造出来的玻璃宽度通常不足浮法的一半。
浮法生产基板玻璃的原理技术与普通浮法成型技术原理基本一致，也就是将在熔窑中熔融玻璃液送入液态锡槽中，在玻璃表面的张力与地球引力的双重作用下，实现自然摊平，然后利用拉边机拉薄，冷却以后就会得到所需要的玻璃。
三、TFT-LCD基板玻璃技术性能
（一）粘度
在生产玻璃的过程中，熔制、澄清、均化、冷却、成形、退火等技术过程中的温度一般都是与其相对应的粘度特征点进行比照，进而来设定生产中的各工序温度参数。所以，在掌控粘度的变化规律之中，在控制生产的同时，需要提高产品的质量。无碱硼铝硅酸盐玻璃中，粘度是玻璃的重要物理性质。玻璃的熔制、澄清、均化、成形等因素与玻璃高温粘度密切相关。基板玻璃无碱高铝使得玻璃液的高温粘度大，澄清就会比较困难，需要尽可能地降低高温粘度为基板玻璃的成形。同时，玻璃的低温特征粘度参考点主要包括软化点温度、应变点温度、转变点温度，这些与玻璃的成形、退火、再加工等有着密切的关系。研究表明，当阳离子电荷多、半径小时，在形成大的阴离子基团的过程中可能会导致粘滞活化能增加，增加玻璃的粘度、碱土金属制品氧化物对粘度的作用比较复杂，一方面会出现大量的阳离子，它们在游离的过程中会使大量的阴离子基团中和，然后解离，降低粘度；另一方面，碱土金属制品离子有积聚作用，可能夺取硅氧阴离子基团中的氧团聚在自己周围，而形成更大的离子基团，增大粘度、低温时，钙离子积聚作用是主导性的，能使粘度增大；高温下，氧化钙含量低于百分之十能加速玻璃的熔化和澄清过程，提高应变点，降低高温粘度，调整玻璃的料性，有利于高速度拉引玻璃带。但当氧化钙含量过高时，钙离子积聚作用会大大增强，导致高温粘度增大，同时析晶倾向增大；以氧化镁取代部分氧化钙，以改善玻璃的析晶能力和结晶速度，提高玻璃的热稳定性。但氧化镁的含量高时，玻璃的应变点较低，氧化钡与氧化锶能与难熔组分共同作用形成低熔点共熔物，从而降低硅酸盐熔点。此外，在硼铝硅酸盐玻璃系统中，相关专家和研究团队已经发现：三氧化二硼可降低高温粘度，而在低温时，含量低于百分之十五便可以增大粘度，而高于百分之十五会减少粘度。
（二）液相线温度
玻璃的液相线温度是熔融态玻璃液中开始出现晶相的最高温度，它的玻璃液相线温度主要是取决于玻璃的化学组成。常用的测试方法有梯度炉法、高温显微镜法。所以，在设计基板玻璃的化学组成成分时，一定要尽量考虑降低玻璃的力学性能和热稳定性等造成的缺陷。在铝硼硅酸盐玻璃系统中，通过掺入三氧化二钇可以降低相线温度，能够有效地阻止玻璃熔体析晶。经研究表明，场强越大，对玻璃结构的积聚作用就越强。
结束语
总之，由于使用熔融溢流法的生产技术含量高，且十分复杂。因此，为了打破国外垄断的这一局面，就需要我们进行不断地努力。值得骄傲的是，我国东旭光电具有完全的自主知识产权，在经过了近十年的不断发展，这种技术已经十分先进。但需要主要注意的是，我们还有很多的不足之处亟待提高。
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论文作者:魏猛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/26
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