TFT-LCD玻璃基板制造方法

TFT-LCD玻璃基板制造方法：浮式法、流孔下引法、溢流熔融法2004-8-19

目前在商業(yè)上應(yīng)用的玻璃基板，其主要厚度為0.7mm及0.6mm，且即將邁入更薄(如0.4mm)厚度之制程?；旧?，一片TFT-LCD面板需使用到二片玻璃基板，分別供作底層玻璃基板及彩色濾光片(COLORFILTER)之底板使用(彩色濾光片剖面圖如圖一)。一般玻璃基板制造供貨商對于液晶面板組裝廠及其彩色濾光片加工制造廠之玻璃基板供應(yīng)量之比例約為1:1.1至1:1.3左右。

LCD所用之玻璃基板概可分為堿玻璃及無堿玻璃兩大類；堿玻璃包括鈉玻璃及中性硅酸硼玻璃兩種，多應(yīng)用于TN及STNLCD上，主要生產(chǎn)廠商有日本板硝子（NHT）、旭硝子（Asahi）及中央硝子(CentralGlass)等，以浮式法制程生產(chǎn)為主；無堿玻璃則以無堿硅酸鋁玻璃(AluminoSilicateGlass，主成分為SiO2、Al2O3、B2O3（氧化硼）及BaO（氧化鋇）等)為主，其堿金屬總含量在1%以下，主要用于TFT-LCD上，領(lǐng)導(dǎo)廠商為美國康寧(Corning)公司，以溢流熔融法制程生產(chǎn)為主。

超薄平板玻璃基材之特性主要取決于玻璃的組成，而玻璃的組成則影響玻璃的熱膨脹、黏度(應(yīng)變、退火、轉(zhuǎn)化、軟化和工作點)、耐化學(xué)性、光學(xué)穿透吸收及在各種頻率與溫度下的電氣特性，產(chǎn)品質(zhì)量除深受材料組成影響外，也取決于生產(chǎn)制程。

玻璃基板在TN/STN、TFT-LCD應(yīng)用上，要求的特性有表面特性﹑耐熱性﹑耐藥品性及堿金屬含量等；以下僅就影響TFT-LCD用玻璃基板之主要物理特性說明如下：

1.張力點(StrainPoint)：為玻璃密積化的一種指標(biāo)，須耐光電產(chǎn)品液晶顯示器生產(chǎn)制程之高溫。

2.比重：對TFT-LCD而言，筆記型計算機為目前最大的市場，因此該玻璃基板之密度越小越好，以便于運送及攜帶。

3.熱膨脹系數(shù)：該系數(shù)將決定玻璃材質(zhì)因溫度變化造成外觀尺寸之膨脹或收縮之比例，其系數(shù)越低越好，以使大屏幕之熱脹冷縮減至最低。

其余有關(guān)物理特性之指標(biāo)尚有熔點、軟化點、耐化學(xué)性、機械強度、光學(xué)性質(zhì)及電氣特性等，皆可依使用者之特定需求而加以規(guī)范。

整個玻璃基板的制程中，主要技術(shù)包括進料、薄板成型及后段加工三部分，其中進料技術(shù)主要控制于配方的好壞，首先是在高溫的熔爐中將玻璃原料熔融成低黏度且均勻的玻璃熔體，不但要考慮玻璃各項物理與化學(xué)特性，并需在不改變化學(xué)組成的條件下，選取原料最佳配方，以便有效降低玻璃熔融溫度，使玻璃澄清，同時達(dá)到玻璃特定性能，符合實際應(yīng)用之需求。而薄板成型技術(shù)則攸關(guān)尺寸精度、表面性質(zhì)和是否需進一步加工研磨，以達(dá)成特殊的物理、化學(xué)特性要求，后段加工則包含玻璃之分割、研磨、洗凈及熱處理等制程。

到目前為止，生產(chǎn)平面顯示器用玻璃基板有三種主要之制程技術(shù)，分別為浮式法(FloatTechnology)、流孔下引法(SlotDownDraw)及溢流熔融法(OverflowFusionTechnology)?！案∈椒ā币蛳邓揭斓年P(guān)系，表面會產(chǎn)生傷痕及凹凸，需再經(jīng)表面研磨加工，故投資金額較高，惟其具有可生產(chǎn)較寬之玻璃產(chǎn)品（寬幅可達(dá)2.5公尺）且產(chǎn)能較大(約達(dá)10萬平方公尺/月)之優(yōu)點；“溢流熔融法”有表面特性較能控制、不用研磨、制程較簡單等優(yōu)點，特別適用于產(chǎn)制厚度小于2mm的超薄水平度、幫浦的表面性質(zhì)及玻璃的引出量。

熔融溢流技術(shù)可以產(chǎn)出具有雙原始玻璃表面的超薄玻璃基材，相較于浮式法(僅能產(chǎn)出的單原始玻璃表面)及流孔下拉法(無法產(chǎn)出原始玻璃表面)，可免除研磨或拋光等后加工制程，同時在平面顯示器制造過程中，也不需注意因同時具有原始及與液態(tài)錫有接觸的不同玻璃表面，或和研磨介質(zhì)有所接觸而造成玻璃表面性質(zhì)差異等，已成為超薄平板玻璃成型之主流。

浮式技術(shù)(floattechnology)流孔下引技術(shù)(slotbushingdowndraw)溢流熔融技術(shù)(fusionoverflow)

成分鈉鈣硅玻璃鈉鈣硅玻璃/鋇硼硅低堿鋇硼硅低堿玻璃/

玻璃/鋁硅酸鹽無堿玻璃鋁硅酸鹽無堿玻璃

產(chǎn)量(公噸/日)400-7005-205-20

熔爐建造所需空間占地廣闊所需面積較小，但需挑高所需面積較小，但需挑高

投資金額大中間大

建造時間(月)18-2415-1815-18

拉出的方向水平垂直向下垂直向下

成型的介質(zhì)液態(tài)錫鉑銠合金流孔漏板可供溢流的熔融幫浦

成型之原理利用液態(tài)錫與玻璃膏密度之差異重力重力

厚度控制熔爐的引出量、導(dǎo)桿施力的大小和水平方向玻璃平板的拉出速率熔爐的引出量、流孔開口的大小和下拉的速率玻璃膏的溢流量和下拉的速率

厚度范圍0.5-25mm0.03-1.1mm0.5-2.5mm

面積大小大面積中小面積中大面積

后續(xù)再加工之可居中最高最低

能性(研磨或拋光)

代表廠家AsahiNE