
近年來,液晶顯示技術(shù)快速發(fā)展,經(jīng)歷從TN、STN、TFT到AMOLED的發(fā)展歷程,液晶顯示器以其特有的較高對比度和色彩飽和度贏得了大眾的認可,已逐步發(fā)展成為信息顯示領(lǐng)域的主導技術(shù)和研發(fā)熱點,液晶顯示器在高端平板顯示器市場所占的比重急速增加。但是如今玻璃基板制造仍存在一些復雜工藝和沒有解決的技術(shù)難點。
這些技術(shù)難點存在的原因主要有:在進行玻璃基板切割和裂片過程中技術(shù)不良可能會導致廢品的產(chǎn)生,最終增加生產(chǎn)成本,在此過程中存在的缺陷主要有裂痕大、跳線、缺角和崩邊等;在切割和裂片過程中會產(chǎn)生很多的玻璃屑,這些玻璃屑的存在會影響很多工序,如:液晶灌注、產(chǎn)品的清洗、COG(chip on glass)和貼偏振膜等,嚴重的還可能產(chǎn)生廢品。因此對TFT-LCD制作工藝的進一步完善是很多企業(yè)的關(guān)注熱點。
1、玻璃基板切割裂片概述
液晶面板的生產(chǎn)線世代是根據(jù)玻璃基板的尺寸大小來劃分的,不同的世代線可以切割出不同的產(chǎn)品,這樣可以通過避免不必要的浪費從而節(jié)約生產(chǎn)成本。例如,4.5代線玻璃基板的大小約是920mmx730mm。
玻璃裂片指的是玻璃基板被切割后出現(xiàn)的裂痕,一般情況下,裂痕的深度為70~100um,:接下來在裂痕的背面施加一定外力就可以分離玻璃。由于玻璃基板的厚度不同,所以被切割后所產(chǎn)生的裂痕也是不同的,同時裂片機的裂片壓力也會根據(jù)被切割玻璃基板的厚度而定。
從理論上來講,想要裂片機順利切割玻璃,其裂片壓力應大于玻璃基板的斷裂強度。玻璃基板切割裂片的過程中會產(chǎn)生橫向微裂紋和垂直裂紋,一般情況下,橫向微裂紋會在裂片過程中橫向擴展,最終形成玻璃屑;而垂直裂紋會在裂片過程中縱向貫穿整個玻璃基板,最終使得玻璃發(fā)生斷裂。
2、斷裂機理
微裂紋的理論依據(jù)是脆性材料斷裂,斷裂過程分為兩步,其一為產(chǎn)生微裂紋;其二為微裂紋擴展。微裂紋端部應力的大小不受其形狀的影響,而受端部曲率半徑和微裂紋長度的影響。
具體作用機理為:當有外力在脆性材料上發(fā)生作用時,微裂紋的邊緣應力迅速增加,此時微裂紋的長度也隨著微裂紋邊緣應力的增大而增加,這就是我們所說的微裂紋的擴展。
通過對脆性材料的斷裂過程進行研究,我們發(fā)現(xiàn)脆性材料斷裂存在一個臨界長度,當微裂紋長度比臨界長度大的時候,微裂紋會自動從擴展狀態(tài)過渡到斷裂狀態(tài),在這個過程中,微裂紋邊緣應力越來越大,同時釋放的彈性應變能也越來越大,最終導致產(chǎn)生更多的微裂紋和分枝,進而產(chǎn)生很多新的表面,這些表面粗糙且呈現(xiàn)波紋貝殼狀,這種形式可以吸收多余的彈性應變能。
3、玻璃基板切割裂片的工藝流程
目前,玻璃基板切割裂片的方式主要有兩種,一種是兩面同時切割;另一種是先單面切割,然后切割另一面。TFT-LCD切割裂片的工藝流程為:切割TFT面;反面裂TFT面;切割CF面;反面裂CF面。具體示意見圖1。
在完成切割后,就開始裂片,裂片就是要達到分離玻璃的目的,其主要操作過程是通過切割在玻璃基板上施加一定外力,這樣在切割后,玻璃基板縱向就會產(chǎn)生一定的裂紋,這些裂紋會逐步擴展直到玻璃末端,最終使得玻璃分離。
一般情況下,裂片主要借助裂片機來完成。從裂片機結(jié)構(gòu)來看,裂片機主要由刀頭、裂片平臺和寬度為0.01mm的聚氨酯材質(zhì)刀構(gòu)成。裂片過程中,當裂片機刀頭接觸玻璃基板表面時,就可以把裂片壓力施加到玻璃上。裂片機結(jié)構(gòu)中刀頭的原點就是刀頭和玻璃基板接觸的位置,當?shù)额^剛接觸玻璃基板時,并沒有對玻璃基板進行擠壓,只有設(shè)定一定的壓力,刀頭才會作用于玻璃基板。其中裂片機刀頭的壓力根據(jù)玻璃基板的厚度來設(shè)定。
以TFT-LCD為例,該玻璃基板有兩塊粘合在一起的基板,一般而言電極被固定在TFT基板上面,裂片過程中TFT基板最后被裂片,因此如果裂片機設(shè)定的壓力不合適,可能會造成電極被壓壞。
4、結(jié)語
隨著科技的高速發(fā)展,人們對于生活品質(zhì)有越來越高的要求,其中對于視覺享受的追求已成為促進消費的主要源泉。越來越多的電視廠家以薄屏、大屏及清晰度作為主打特色來吸引消費者,這就要求玻璃基板越來越薄而液晶顯示器越來越大。這就要求我們有精湛的玻璃基板切割裂片技術(shù)和工藝,因此我們要加強對于玻璃基板切割裂片技術(shù)的研究,以適應快速發(fā)展的社會需求。