玻璃製程介紹:玻璃製程材料特性與差異

平面顯示器所使用的玻璃基板之材料,有主要成份為二氧化硅(SiO2)、氧化硼(B2O3)和氧化鋁(Al2O3)中含堿土類金屬氧化物RO,以及含堿金屬氧化物R2O等兩大類。
因平面顯示器的種類、應用領域和驅動方式不同,而使用不同尺寸的玻璃基板材料,分格式或格子式(Segment)的扭曲向列型(TN)面板)的蘇打石灰玻璃。
簡單矩陣式的扭曲向型和超扭曲向列型(STN)之面板的玻璃材料是蘇打石灰玻璃和中性硼硅酸玻璃(Neutral Borosilicate Glass)。

玻璃基板的材料及其特性
玻璃的溫度以及尺寸的關系
若玻璃基板加熱于成膜溫度,則因因熱收縮效應而產生尺寸減小,薄膜組件因成膜制程和圖案化制程來1回反復操作,而使機板發生熱收縮,并影響圖案的精密度,也影響到組件的特性。

熱處理玻璃機板
熱處理玻璃機板和未熱處理玻璃基板熱收縮變化圖:
目前改善熱收縮的對策有使用高耐熱性的玻璃材料或預先退火熱處理,以得高的尺寸安定性玻璃基板。

玻璃機板材料的種類不同有所差異
1.蘇打石灰玻璃:成長堿金屬溶出防止膜于基板表面,利用化學氣相沉積法或化學液相沉積法。
2.非堿金屬硼硅酸玻璃和非堿金屬鋁硼硅酸玻璃:此類玻璃的堿性金屬成份的含有量少0.1%的重量百分比,扭曲向列型和扭曲向列型,其玻璃基板堿性金屬成份溶出量的容許是0.3%,高信瀨度的要求值在0.2%以下。
3.中性硼硅酸玻璃:一般指玻璃基板中堿金屬含有量小于蘇打石灰中的50%,調節其成份并使其成中性化,則可大幅地減少堿金屬離子的溶出。
在TFT制程中,因為金屬或氧化物的薄膜在進行蝕刻工程時,均會使用到不同的酸性和堿性的溶液,故玻璃基板材需考慮到其對各種蝕刻液的化學藥品耐久性。
玻璃化學藥品耐久性則有耐水性、耐酸性和耐堿性等三大項目。
1.耐水性意指基板置于90度c之離子交換水中保持40小時,并測量其前后單位面積之重量變化的特性,依玻璃種類的蘇打石灰、非堿性金屬和中性硼硅酸之順序。
2.耐酸性是把基板置于95度c而濃度為0.01N的硝酸水溶液中保持20小時,并測量其前后單位面積之重量變化的特性,依玻璃種類的蘇打石灰、非堿金屬和中性硼硅酸之順序。
3.耐堿性是把基板置于80度c的堿性蘇打水溶液中保持1小時,并測量其前后單位面積之重量變化的特性,依玻璃種類的蘇打石灰、非堿金屬和中性硼硅酸之順序。
表性玻璃基板在各種藥品中浸泡時,單位面積的重量減少之化學耐藥性或耐久性比較。
一般制程中在基板上均會成長SiO2、ITO、SiN和Cr等功能性或結構性的薄膜,這些薄膜都應有良好的和強固的附額著力,在簡單矩陣式液晶面板之材質,為鍍有SiO2膜的蘇打石灰玻璃,在主動式矩陣式液晶面板之材質,為鍍有ITO膜的非堿金屬玻璃和中性硼硅酸玻璃。
在整個制程中,因為金屬或氧化物的薄膜在進行蝕刻工程時,均會使用不同的酸性和堿性的溶液,故在玻璃基板材料需要考慮到其對各種蝕刻液的話學藥品耐久度在整個制程中,因為金屬或氧化物的薄膜在進行蝕刻工程時,均會使用不同的酸性和堿性的溶液,故在玻璃基板材料需要考慮到其對各種蝕刻液的話學藥品耐久度。
玻璃基板的制作技術
液晶平面顯示器用之玻璃基板的制作技術,因為其材料的成份和一般玻璃得制造過程以及其要求項目是有些不同的。
*其制造方法為直接吹氣成型或吹玻璃法、模型成型法和裝飾法。
*目前平面面板顯示器用之玻璃基板的制造方法,有流動床法、溶融向下曳引法、化學氣相反應法、在曳引法。
其中流動床法因具有低成本的量產型成形而占有優勢。
如下圖所示,流動床法適用于制作蘇打石灰玻璃、低堿金屬玻璃和非堿金屬玻璃,溶融法以非堿金屬玻璃為主,向下曳引法則是以鋁硼硅玻璃為主,化學氣相反應法應用于合成石英,而在曳引法則是用于制作低堿金屬玻璃和非堿金屬玻璃。*流動床法為英國畢盧金頓‧布拉扎斯公司所開發的方法,乃是在溶融錫表面上將溶融玻璃水平式拉曳成板狀基板,一般適用于大板型量產之蘇打石灰玻璃板的制造。
溝漕式向下曳引法是將溶融玻璃垂直式向下拉曳成平板狀基板,孔口端的表面成凹凸狀影響基板平坦性,而需要再進行研磨工程。
溶融向下曳引法為美國康寧公司所開發的方法,其方法是由溶融之兩測垂直方向流下,而形成平坦狀玻璃基板。在曳引法為日本Hoya& Nippon Sheet所開發的技術,其方法是將溶融玻璃制作成母板玻璃,再將母板玻璃送到加熱爐,使其呈軟化玻璃,并延壓成型為薄狀玻璃基板,此一方法容易進行玻璃的替換,可適用于連續性的生產規模。
化學氣相反應法則應用于石英玻璃基板,其方法為四氯化硅、氧氣和氫氣等反應性氣體,進行化學反應后形成玻璃錠,再將此一玻璃定進行刀切割加工成需厚度的基板材。
在玻璃量產化技術擴大時,所可能面臨到的問題有槽窯爐及引出量方式的設計、成形槽放大比例而槽體受力大,機械其需維持、白金倒槽的設計、垂直退火距離增加而廠房設計高度也增加而廠房設計高度也增加、熔爐高度增加造成操作和維護上不易、玻璃寬度增加而退火爐寬度也增加。

流動床法為英國畢盧金頓‧布拉扎斯公司所開發的方法,乃是在溶融錫表面上將溶融玻璃水平式拉曳成板狀基板,一般適用于大板型量產之蘇打石灰玻璃板的制造
溝漕式向下曳引法是將溶融玻璃重直式向下拉曳成平板。
溶融向下曳引法為美國康寧公司所開發的方法,其方法是由溶融之兩個垂直方向流下,而形成平板狀的玻璃基板..
再曳引法為日本Hoya&Nippon sheet所開發的技術,其方法是將溶融玻璃制作成母板玻璃,再將母板玻璃送至加熱爐,使其程軟化玻璃,再將其壓成薄板。
化學氣相反應法應用于制造多晶硅用的石英玻璃基板,其方法為CCl4、O2、H2,等氣體,進行化學反應后形成玻離錠,再將其切割形成基板。
玻璃基板的后段加工技術及其特性
玻璃基板的制造流程,可分為溶融成形工程和就客戶要求尺寸之后段加工工程,前段工程是制成母片玻璃,而后段工程則是切割和表面研磨等母片玻璃的后續處理。
平面顯示器的玻璃基板的特性要求有:
1.輕、薄、平坦、大型化
2.化學耐久性
3.熱穩定性
4.玻璃材質品質好
玻璃基板形狀而言,其厚度由最初的1.1mm逐次地演變為0.7mm、0.5mm、乃至于0.4mm的極薄限度值,其從外形尺寸則以300mm對角的形狀較多,一般所用的玻璃基板厚度,因顯示面積的大小、機械的強度和規格需求等因素有所變化。
在TFT-LCD整個制程中,因為玻璃機板上要制作微細的圖案之薄膜組件,而其表面之缺點是必需避免的,在玻璃表面上,若存在有刮痕、污物、凹凸和異物附著等缺點的話,則薄膜的密著性列化和電極配線的斷線等問題將會產生。
就玻璃基板表面所容許的凹凸質而言,其表面粗糙度的容許值,隨主動式矩陣型、扭曲向列型、超扭曲向列型和鐵電液晶型,分別地是100~150A、200~300A、200~300A和200~300A。

玻璃基板材料技術發展趨勢,為基板大型化、輕量化、低成本化以及高自動撿查高效率化。
為求大量生產以便求降低成本,而有不同世代的玻璃尺寸被設計而出來,玻璃基板尺寸的大小會影響到可截取玻璃的片數,而尺寸標準化成為一種重要的課題。
因筆記本電腦和攜帶式信息用之LCD面板對輕量化有強列的要求,輕量而有強度的玻璃基板成為重要的項目。
因LCD面板制造廠商的成本控制和考慮,而要求低價格化零組件,因而玻璃制造商因應這一個趨勢,未來若能開發出不需要在經過熱處理和研磨工程的素玻璃和母片玻璃,直接進行TFT階段的生產則有效達到低價格化。
不同世代玻璃面板之切割率

第三代玻璃面板(550x650)/3.5代世代玻璃基板(650X830)
切割片數
 

/science/jm623x6
玻璃製程-5(5)
上述玻璃種類的材質特色與優缺點等觀念,經常用於玄關、房間、廚房、陽台、客廳、店面、室內、浴室、廁所等場所門窗,也經常與鋁窗、氣密窗、隔音窗、窗戶、玻璃窗、玻璃百葉窗等玻璃種類選擇推薦,另外,亦可運用於鋁門、玻璃門、玻璃拉門、摺疊門、玻璃大門、玻璃自動門、玻璃電動門、玻璃玄關門、玄關的屏風、玻璃隔間、玻璃造型牆、落地門、落地窗、乾濕分離、淋浴拉門、玻璃採光罩、玻璃扶手、玻璃欄杆、桌面、塗鴉牆等玻璃種類選擇推薦

>>更多門窗知識
我有玻璃維修問題,我想估價
姓小姐/先生(必填)
連絡電話
所在區域
施工項目
詢問內容
驗證碼點擊驗證圖可更換驗證碼

服務區域

  • 台北市
    中正區、大同區、中山區、松山區、大安區、萬華區、信義區、士林區、北投區、內湖區、南港區、文山區
  • 新北市
    板橋區、中和區、永和區、新莊區、五股區、泰山區、林口區、三重區、蘆洲區、土城區、樹林區、三峽區、鶯歌區、新店區、淡水區、八里區、汐止區、深坑區
  • 基隆市
    仁愛區、中正區、信義區、中山區、安樂區、七堵區、暖暖區
  • 桃園市
    桃園區、中壢區、平鎮區、八德區、楊梅區、蘆竹區、大溪區、龍潭區、龜山區、大園區、觀音區、新屋區、復興區
  • 新竹市
    東區、北區、香山區
  • 苗栗縣
    苗栗市、通霄鎮、苑裡鎮、竹南鎮、頭份鎮、後龍鎮、卓蘭鎮、西湖鄉、頭屋鄉、公館鄉、銅鑼鄉、三義鄉、造橋鄉、三灣鄉、南庄鄉、大湖鄉、獅潭鄉、泰安鄉
  • 臺中市
    中區、東區、南區、西區、北區、北屯區、西屯區、南屯區、太平區、大里區、霧峰區、烏日區、豐原區、后里區、東勢區、東勢區、東勢區、石岡區、新社區、和平區、神岡區、潭子區、大雅區、大肚區、龍井區、沙鹿區、梧棲區、清水區、大甲區、外埔區、大安區
  • 南投縣
    南投市、埔里鎮、草屯鎮、竹山鎮、集集鎮、名間鄉、鹿谷鄉、中寮鄉、魚池鄉、國姓鄉、水里鄉、信義鄉、仁愛鄉
  • 彰化縣
    彰化市、員林鎮、和美鎮、鹿港鎮、溪湖鎮、二林鎮、田中鎮、北斗鎮、花壇鄉、芬園鄉、大村鄉、永靖鄉、伸港鄉、線西鄉、福興鄉、秀水鄉、埔心鄉、埔鹽鄉、大城鄉、芳苑鄉、竹塘鄉、社頭鄉、二水鄉、田尾鄉、埤頭鄉、溪州鄉
  • 雲林縣
    斗六市、斗南鎮、虎尾鎮、西螺鎮、土庫鎮、北港鎮、莿桐鄉、林內鄉、古坑鄉、大埤鄉、崙背鄉、二崙鄉、麥寮鄉、臺西鄉、東勢鄉、褒忠鄉、四湖鄉、口湖鄉、水林鄉、元長鄉
  • 嘉義縣
    太保市、朴子市、布袋鎮、大林鎮、民雄鄉、溪口鄉、新港鄉、六腳鄉、東石鄉、義竹鄉、鹿草鄉、水上鄉、中埔鄉、竹崎鄉、梅山鄉、番路鄉、大埔鄉、阿里山鄉
  • 嘉義市
    東區、西區
  • 臺南市
    中西區、東區、南區、北區、安平區、安南區、永康區、歸仁區、新化區、左鎮區、玉井區、楠西區、南化區、仁德區、關廟區、關廟區、關廟區、龍崎區、官田區、麻豆區、佳里區、西港區、七股區、將軍區、學甲區、北門區、新營區、後壁區、白河區、東山區、六甲區、下營區、柳營區、鹽水區、善化區、大內區、山上區、新市區、安定區
  • 高雄市
    楠梓區、左營區、鼓山區、三民區、鹽埕區、前金區、新興區、苓雅區、前鎮區、小港區、旗津區、鳳山區、大寮區、鳥松區、林園區、仁武區、大樹區、大社區、岡山區、路竹區、橋頭區、梓官區、彌陀區、永安區、燕巢區、田寮區、阿蓮區、茄萣區、湖內區、旗山區、美濃區、內門區、杉林區、甲仙區、六龜區、茂林區、桃源區、那瑪夏區
  • 屏東縣
    屏東市、潮州鎮、東港鎮、恆春鎮、萬丹鄉、長治鄉、麟洛鄉、九如鄉、里港鄉、鹽埔鄉、高樹鄉、萬巒鄉、內埔鄉、竹田鄉、新埤鄉、枋寮鄉、新園鄉、崁頂鄉、林邊鄉、南州鄉、佳冬鄉、琉球鄉、車城鄉、滿州鄉、枋山鄉、霧台鄉、瑪家鄉、泰武鄉、來義鄉、春日鄉、獅子鄉、牡丹鄉、三地門鄉
  • 宜蘭縣
    宜蘭市、羅東鎮、蘇澳鎮、頭城鎮、壯圍鄉、員山鄉、冬山鄉、五結鄉、三星鄉、大同鄉、南澳鄉
  • 花蓮縣
    花蓮市、鳳林鎮、玉里鎮、新城鄉、吉安鄉、壽豐鄉、秀林鄉、光復鄉、豐濱鄉、瑞穗鄉、萬榮鄉、富里鄉、卓溪鄉
  • 臺東縣
    臺東市、成功鎮、關山鎮、長濱鄉、海端鄉、池上鄉、東河鄉、鹿野鄉、延平鄉、卑南鄉、金峰鄉、大武鄉、達仁鄉、綠島鄉、蘭嶼鄉、太麻里鄉