中國(guó)粉體網(wǎng)訊 2024年6月24日，全國(guó)科技大會(huì)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)、兩院院士大會(huì)召開。中國(guó)建材國(guó)際工程集團(tuán)有限公司和中建材玻璃新材料研究總院等共同完成的“高世代TFT-LCD超薄浮法玻璃基板關(guān)鍵技術(shù)與裝備”成果，被授予國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
來源：中研院
據(jù)悉，“高世代TFT-LCD超薄浮法玻璃基板關(guān)鍵技術(shù)與裝備”是“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，中國(guó)建材工程集團(tuán)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)五年攻關(guān)，發(fā)明了TFT-LCD玻璃基板的“貴金屬流道超薄浮法”新工藝，創(chuàng)建了具有中國(guó)特色的浮法液晶顯示玻璃基板制造新技術(shù)和新裝備。
什么是TFT-LCD玻璃基板？
TFT-LCD玻璃基板是顯示面板的關(guān)鍵材料，主要用作薄膜晶體管（TFT）陣列的底板和彩色濾光片（CF）的底板。基板玻璃在TFT-LCD 面板的原材料成本中占比約20%，而實(shí)際上其對(duì)面板產(chǎn)品性能的影響十分巨大，基板玻璃質(zhì)量直接影響到面板成品的分辨率、透光度、重量、可視角度等。作為重要的基底材料，玻璃基板之于TFT-LCD 產(chǎn)業(yè)的意義相當(dāng)于硅晶圓之于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。
TFT玻璃基板制造工藝復(fù)雜，技術(shù)門檻高，關(guān)鍵的核心技術(shù)只有少數(shù)企業(yè)擁有。TFT-LCD 玻璃基板制備工藝包括送料、基板成型以及后續(xù)加工。其中原材料的配方對(duì)性能產(chǎn)生很大影響，不僅要考慮玻璃的各種理化性能，而且要在不改變化學(xué)成分的情況下選取恰當(dāng)合理的配方，降低玻璃熔融溫度，節(jié)約能源消耗，實(shí)現(xiàn)低成本產(chǎn)出具有特定性能的合格玻璃�；宄尚图夹g(shù)對(duì)玻璃的尺寸及其精度等也具有較大的影響。而后續(xù)加工主要是對(duì)玻璃基板進(jìn)行分割、研磨、洗凈等過程的調(diào)控。
TFT-LCD玻璃基板用石英原料
TFT-LCD 玻璃基板用玻璃必須不含有堿金屬氧化物，一般是含鋁的硼硅酸鹽玻璃，同時(shí)要求玻璃中疙瘩、氣泡等缺陷少，如果玻璃組分中含有堿金屬氧化物（如 Li2O、Na2O、K2O等），堿金屬離子受熱會(huì)從基板玻璃中析出擴(kuò)散進(jìn)沉積的半導(dǎo)體材料中，使半導(dǎo)體層中的液晶和薄膜晶體管中毒，降低薄膜特性，縮短顯示器的壽命。
SiO2是TFT-LCD玻璃基板重要的結(jié)構(gòu)元素，SiO2以硅氧四面體[SiO4]的結(jié)構(gòu)形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)而成為玻璃的骨架，占玻璃組成58%～63%，它能降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、軟化溫度、應(yīng)變點(diǎn)、耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度、黏度和透紫外光性。
而引入二氧化硅的原料是石英，為了保證玻璃化學(xué)成分的穩(wěn)定和避免有害雜質(zhì)元素的侵害，需對(duì)石英原料進(jìn)行選礦提純以控制Fe、K、Na等有害雜質(zhì)元素。石英原料粒度也是影響TFT-LCD玻璃基板質(zhì)量的重要指標(biāo)，主要是因?yàn)椴Ａ廴谫|(zhì)量與原料的粒度組成及粒徑大小相關(guān)，石英顆粒在無堿鋁硼硅酸鹽玻璃熔制過程中的溶解和擴(kuò)散是漸變的。根據(jù)硅酸鹽形成過程動(dòng)力學(xué)，石英顆粒在玻璃熔體中的溶解速度取決于其擴(kuò)散速度，而石英顆粒的擴(kuò)散面積與玻璃熔體的粘度決定了其擴(kuò)散速度，所以石英顆粒的粒徑越小，表面積就越大，擴(kuò)散面積就越大，則反應(yīng)活化能就越大，使得石英顆粒更容易參與到玻璃熔體的形成反應(yīng)過程中，將減少顆粒未完全熔融情況。因此，TFT-LCD玻璃基板需對(duì)石英原料粒度進(jìn)行嚴(yán)格控制。
凱盛石英材料（黃山有限公司）發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/245400 KS 02-2020《TFT-LCD玻璃基板用高純石英粉》中對(duì)TFT-LCD玻璃基板用高純石英粉產(chǎn)品粒度指標(biāo)、化學(xué)成分指標(biāo)等進(jìn)行了規(guī)定。
粒度篩析指標(biāo)要求
注：“+”表示篩上，“-”表示篩下
激光粒度儀分析指標(biāo)要求
化學(xué)成分指標(biāo)要求
參考來源：
新華網(wǎng).信息顯示玻璃原創(chuàng)突破 中研院獲2023年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)
李佩悅.TFT-LCD玻璃基板用海相沉積型天然石英砂的工藝礦物學(xué)研究
宋艷莉等.高世代TFT-LCD超薄玻璃基板的市場(chǎng)供需情況
杜鵬.TFT-LCD玻璃基板隔層材料結(jié)構(gòu)與性能的研究
賀賢舉.TFT-LCD 玻璃基板用脈石英工藝礦物學(xué)研究
Q/245400 KS 02-2020《TFT-LCD玻璃基板用高純石英粉》
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
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