黃德偉，武 偉，王國(guó)全，邵廷榮

(成都中光電科技有限公司，成都 610031)

液晶玻璃基板作為光電顯示領(lǐng)域的基礎(chǔ)材料，一直是影響行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。而應(yīng)力作為液晶玻璃基板的重要品質(zhì)指標(biāo)，其大小不僅是玻璃基板產(chǎn)品品位的標(biāo)志，還對(duì)面板的制程有著一定的影響[1]。因此為了更好的滿足客戶，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，降低應(yīng)力一直是玻璃基板生產(chǎn)中亟待解決的課題。

1 理論分析

在玻璃基板的制程中，主要存在厚度方向的厚度應(yīng)力、玻璃帶寬度方向的平面應(yīng)力、拉引傳動(dòng)及裁切掰斷施加的機(jī)械應(yīng)力。厚度方向的應(yīng)力是由于玻璃帶在冷卻過程中沿厚度方向不可避免的溫度差所引起的；平面方向的應(yīng)力是由于冷卻時(shí)沿玻璃帶寬度方向溫度不均勻引起的；機(jī)械應(yīng)力是由于溢流下拉引板過程中，拉引傳動(dòng)系統(tǒng)、裁切掰斷系統(tǒng)，塑造玻璃帶在寬度方向呈現(xiàn)出A-Bow形態(tài)，改變熱應(yīng)力塑造的形變所附加產(chǎn)生的應(yīng)力，且A-Bow形態(tài)大小隨傳動(dòng)系統(tǒng)和裁切掰斷系統(tǒng)而呈現(xiàn)波動(dòng)[2]。以上3種應(yīng)力共同作用耦合，在制程中表現(xiàn)出永久應(yīng)力和暫時(shí)應(yīng)力，玻璃帶通過退火松弛并降溫到室溫，經(jīng)過裁切掰斷后的半成品殘留的殘余應(yīng)力。

由于溢流下拉法特點(diǎn)，玻璃帶通過退火區(qū)進(jìn)行退火松弛的時(shí)間一般只有十幾秒，相對(duì)來說時(shí)間短，要求產(chǎn)生的永久應(yīng)力小和較高退火質(zhì)量才能得到理想的最低應(yīng)力。在生產(chǎn)制程中，影響應(yīng)力的因素很多，其排列組合種類更多，或多或少、或大或小影響著應(yīng)力。該文探討影響應(yīng)力的主要因素：在寬度方向上厚薄不同的玻璃散熱不一致造成的厚度方向的應(yīng)力；拉引玻璃基板成形及切割掰斷等附加作用所施加的玻璃形狀，產(chǎn)生較大的應(yīng)力；引板熱歷史溫度梯度構(gòu)建退火松弛，產(chǎn)生較大的應(yīng)力。

2 應(yīng)力的主要影響因素

2.1 厚薄差

溢流法生產(chǎn)中，玻璃基板厚度的控制主要靠牽引輥施加在玻璃板上的拉力及速度，進(jìn)行牽引拉薄，由于受到黏性阻力和玻璃帶寬度方向溫度場(chǎng)的影響， 寬度方向上會(huì)出現(xiàn)較大的厚度不均勻，即厚薄差。厚薄差較大時(shí)對(duì)應(yīng)力有顯著的影響，厚度較薄的地方，由于玻璃薄散熱快，形成張應(yīng)力；厚度較厚的地方由于散熱慢，形成壓應(yīng)力。厚度差值在寬度方向上，位置距離越近差值越大，張壓應(yīng)力值越大；厚度極差幅度越大，應(yīng)力數(shù)值越大。

改善厚度方向的應(yīng)力，使其盡可能最小是降低應(yīng)力的基礎(chǔ)條件。要想厚度方向應(yīng)力最小，首先要保證厚薄差水平的優(yōu)異。當(dāng)厚薄差水平提升，差值降低后，在這單一因素下，對(duì)應(yīng)位置的應(yīng)力自然會(huì)隨之降低。

在這單一因素下，實(shí)際生產(chǎn)中，整板厚薄差控制在0.012 mm以下，可以有效降低應(yīng)力到100 Psi以下，如果厚薄差上升到0.016 mm水平，應(yīng)力就會(huì)有明顯上升，要想做到60 Psi以下的水平， 厚薄差一般要做到0.008 mm左右。

2.2 玻璃形狀A(yù)-Bow形態(tài)

在溢流法生產(chǎn)中，在切割掰斷時(shí)機(jī)器人吸附非品質(zhì)區(qū)完成掰斷，其吸附面定義為B面，與其對(duì)應(yīng)無任何接觸面定義為A面。

豎向玻璃帶由于熱工梯度的作用，在退火爐內(nèi)存在熱工塑造的形變，經(jīng)過牽引系統(tǒng)、切割掰斷系統(tǒng)等機(jī)械附加約束的作用，共同作用耦合形成玻璃形狀，在寬度方向上，圓弧頂唯一且在A面定義為A-Bow，如圖1(a)所示，圓弧頂唯一且在B面定義為B-Bow，如圖1(b)所示，多個(gè)圓弧頂且在A面和B面都有定義為S-Bow，如圖1(c)所示。

由于牽引系統(tǒng)、切割掰斷系統(tǒng)等機(jī)械附加約束的作用，改變熱工塑造的形變，必然對(duì)其額外增加應(yīng)力，在此過程中要得到最小應(yīng)力，就需要這兩種形變最好同向，即機(jī)械塑造的形變和熱工塑造的形變方向相同，在Bow形大小幅度上最好一致[3]。由于切割掰斷的需要，玻璃形狀要求A-Bow形態(tài)，才能很好的完成切割掰斷。

在實(shí)際生產(chǎn)中，Bow形是產(chǎn)品合格的先決條件，Bow的形狀波動(dòng)，都會(huì)造成應(yīng)力大小的波動(dòng)，應(yīng)力調(diào)整時(shí)要確保Bow形的狀態(tài)良好和形狀穩(wěn)定。

2.3 溫度梯度的構(gòu)建

溢流法生產(chǎn)中，玻璃帶經(jīng)定型爐冷卻、固化后，逐漸降溫至退火點(diǎn)區(qū)域。由于溢流法的特點(diǎn)，經(jīng)過退火區(qū)域進(jìn)行應(yīng)力松弛只有十幾秒來消除應(yīng)力，因此，定型爐及退火爐的溫度梯度的構(gòu)建及高效退火至關(guān)重要[4]。在溫度梯度的構(gòu)建中，主要遵循：1)降溫勻速，玻璃帶在縱向及寬度方向上溫差不易過大，保證降溫過程中熱工產(chǎn)生的應(yīng)力要小；2)降溫過程中熱工塑造的形變應(yīng)以A-Bow形態(tài)為主，保證和機(jī)械約束的形態(tài)匹配性；3)溢流法中退火區(qū)有很多個(gè)加熱單元，組成減緩玻璃降溫功能，各加熱單元之間存在冷區(qū)極易造成不均勻性。構(gòu)建高效的退火，各單元間的功率分配也應(yīng)該遵循遞減或者遞增，減少突變，并注意冷區(qū)的影響。

在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)雙折射應(yīng)力測(cè)量?jī)x數(shù)據(jù)，標(biāo)注每個(gè)測(cè)量點(diǎn)位的應(yīng)力性質(zhì)，從定型爐功率、水管工藝、退火爐功率等進(jìn)行排列組合，并遵循以上原則，構(gòu)建合理匹配的熱工工藝制度，以達(dá)到熱工制度下的最小應(yīng)力。

3 實(shí)驗(yàn)與分析

1)測(cè)試厚薄差對(duì)應(yīng)力的影響。為了改善厚薄差水平，生產(chǎn)中通常采用加熱管來精調(diào)厚薄差。圖2、圖3分別是用加熱管精調(diào)過的厚度曲線(厚薄差0.06 mm)和未經(jīng)精確調(diào)整的厚度曲線(厚薄差0.011 mm)。厚薄差較小時(shí)，應(yīng)力圖形分布較為規(guī)則，且張壓應(yīng)力分布均勻，應(yīng)力測(cè)量值偏小，圖2對(duì)應(yīng)的應(yīng)力最大值為46 Psi；厚薄差大時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力也偏大，且應(yīng)力圖形張壓應(yīng)力分布混亂，圖3對(duì)應(yīng)的應(yīng)力最大值78 Psi。

2)測(cè)試Bow形對(duì)應(yīng)力的影響。通過測(cè)試可知：A-Bow時(shí)應(yīng)力較好，B-Bow時(shí)由于玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力較差，達(dá)200 Psi以上；由此可以得出：溢流法生產(chǎn)中，玻璃Bow形對(duì)應(yīng)力有顯著的影響。

在玻璃基板厚薄差指標(biāo)優(yōu)異的情況下，人工干預(yù)Bow形，使Bow形分布不一致時(shí)，測(cè)試對(duì)應(yīng)的應(yīng)力情況。在人工干預(yù)下，使Bow形呈現(xiàn)出不平滑不規(guī)則的A-Bow形態(tài)，在Bow形不規(guī)則位置對(duì)應(yīng)的應(yīng)力是張、壓應(yīng)力集中交匯區(qū)，且相鄰位置張、壓應(yīng)力都偏大，不利于應(yīng)力的改善。

綜合以上：玻璃基板的厚薄差、Bow型形態(tài)、A-Bow的一致性等因素對(duì)應(yīng)力有直接的影響。在確保厚薄差優(yōu)異的基礎(chǔ)上，以3#牽引輥位置A-Bow平滑一致為佳，再通過退火爐橫向溫度梯度的優(yōu)化，對(duì)應(yīng)力的調(diào)整效果顯著。

在以上因素較好的前提下，根據(jù)張、壓應(yīng)力性質(zhì)，針對(duì)應(yīng)力大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置，適量調(diào)整退火爐C1-C3區(qū)功率，應(yīng)力指標(biāo)可逐漸優(yōu)化到60 Psi以下水平。

4 結(jié) 論

該文通過分析影響應(yīng)力的因素，詳細(xì)闡述了應(yīng)力的對(duì)策思路，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了厚薄差、Bow型及A-Bow一致性對(duì)應(yīng)力的影響。實(shí)驗(yàn)表明：厚薄差小有利于應(yīng)力的改善；在厚薄差優(yōu)異的基礎(chǔ)上，A-Bow形態(tài)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力較好，且Bow形平滑均勻、一致性好時(shí)應(yīng)力狀況較好。因此，在規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)中，優(yōu)先確保厚薄差，在此基礎(chǔ)上控制好Bow型形態(tài)，配合定型爐和退火爐工藝組合，精準(zhǔn)控制玻璃進(jìn)入退火區(qū)的溫度，可有效降低應(yīng)力。