液晶玻璃基板应力分析与对策

随着光电产业的不断发展，电子产品向超薄化、高清晰、全面屏方向发展，对液晶玻璃基板的品质要求也日益提高。应力是影响基板玻璃成型品质的主要因素，为满足客户需要，提升产品竞争力，提高玻璃基板应力的管控水平，应了解应力的分类及影响因素，不断优化玻璃基板的应力，提升产品的竞争力。基板玻璃应力主要分为热应力和机械应力。由于温度梯度造成的应力，称为热应力。其中温度较高的部分，形成压应力；温度较低的部分，形成拉应力。因外力作用产生的应力，称为机械应力。热应力：又分为永久应力和残余应力。在生产过程中主要消除的是残余应力，而影响残余应力的主要因素为：退火炉内温度的变化，导致玻璃基板退火不彻底，应力变大；厚薄不同的玻璃散热不一致造成退火横向温度不同，形成相邻较大的拉应力、压应力；玻璃基板形状的不稳定，导致炉内玻璃基板形状与退火温度曲线不匹配，在形状变化区形成差异较大的拉应力；炉体所在区域环境压力差变化，导致退火温度整体升高或降低，形成不稳定的拉应力、压应力。（1）退火炉温度：退火温度对应力的影响：退火温度变化，玻璃基板退火点随着变化，引起玻璃基板退火不彻底，导致应力变化，如图1所示。正常退火温度，应力数值稳定且小；异常退火温度，应力数值及散差大。图1退火温度与应力关系对策：①根据理论退火温度曲线推算出符合产线实际退火曲线温度；②调整退火炉高度控制退火速率；③设定产线退火点温度控制范围，并制定调整方案。（2）厚度：厚度对应力的影响：①厚度较厚区域，温度高，散热慢，多造成压应力，且压应力数值较大（如图2所示，应力图中浅色圆圈表示）；②厚度较薄区域，温度低，散热快，多造成拉应力，且拉应力数值较大（如图2所示，应力图中深色圆圈表示）。图2应力与厚度间关系对策：①较薄的区域，升高对应退火区加热器功率来提高玻璃板温度，改变退火横向温差；调整定型区冷却风量以增加玻璃基板厚度，改变该区域玻璃基板厚度分布；②较厚的区域，减少对应退火区加热器功率来降低玻璃板温度，改变退火横向温差；调整定型区冷却风量以降低玻璃基板厚度，改变该区域玻璃基板厚度分布。（3）BOW形：玻璃基板在退火炉内横向温差作用下，由于炉体左右温差不同在玻璃基板上形成的凹凸面称为BOW形，如图3所示。在液晶玻璃生产中，非接触面称为A面，接触面称为B面，故A面形成凸起形称为A-BOW，B面形成凸起形称为B-BOW，而两面均有凸起形称为S-BOW。在正常生产过程中只有A-BOW是具备合格品的先决条件。BOW形变化，即玻璃的形状改变会产生机械应力，同时也会造成退火炉内部气流的改变，退火炉横向的温差也会改变，从而产生热应力。图3BOW形的分类BOW形对应力的影响：①A-BOW中应力呈现拉应力、压应力交叉出现，应力值相对稳定；②B-BOW中应力两端呈压应力，中间呈拉应力，且应力数值偏大（200psi以上）；③S-BOW中应力中S-BOW处呈拉应力，A-BOW处呈拉应力、压应力交叉出现，且应力数值偏大（200psi以上）。对策：①BOW形变化，可通过使用专用工具进行处理，使其恢复正常A-BOW状态；②通过升高退火炉中间功率，做大BOW形，稳定形状；③通过大幅度整体升高定型功率，提升定型炉内BOW形稳定性；④调整分段式牵引辊位置参数干涉玻璃基板形状，迫使玻璃基板稳定。机械应力：目前液晶基板采用溢流下拉法生产的玻璃基板厚度0.4～0.5mm，此厚度下的玻璃基板不利于形状稳定。切割需要把A-BOW的玻璃基板紧贴到水平的砧板条上，当横切机切割完成后，水平的玻璃基板恢复至A-BOW形状，其必然存在晃动，故切割后晃动量产生的机械力越大，影响应力越大。横切机及机器人工作示意图见图4。图4横切机及机器人工作示意图玻璃基板晃动对应力的影响：玻璃基板晃动大，玻璃基板上出现应力超出管控范围的点，且呈随机分布趋势。对策：①在监控玻璃基板的视频中设定标尺，时刻监控玻璃基板的晃动情况，晃动超出标尺查找原因并做出相应调整；②通过工艺优化减小BOW形，减小切割后BOW形恢复反弹力，减小晃动