中國粉體網訊 TFT-LCD即薄膜晶體管液晶顯示器，這種顯示器不僅能滿足畫面上的細膩清晰、色彩上的“多”和“真”、反應速度更快，還具有重量輕質、厚度很薄、無輻射、抗干擾、亮度高、工作電壓低、能耗較低、更加環保等特點，是目前國際上發展較為成熟同時應用十分廣泛的產品。
TFT-LCD玻璃基板作為液晶顯示面板的核心部件，是電子信息顯示產業的關鍵戰略材料，其生產控制精度與半導體行業相當，代表著目前全球現代玻璃規模化制造領域的最高水平。基板玻璃作為TFT-LCD面板上下兩片重要材料，最下面玻璃底板制作薄膜晶體管陣列；上方CF基板為彩色濾光片承載驅動所必需的電極和開關元件。
（圖源：凱盛）
TFT-LCD液晶顯示對基板玻璃提出了強耐酸耐堿性、良好的熱穩定性、高彈性模量、低密度、缺陷少以及無堿無砷等性能要求。TFT-LCD工藝制造中，基板玻璃表面需要在較高溫度下真空鍍膜，同時用到各種強酸強堿如NaOH、氫氟酸的清洗和刻蝕，所以基板玻璃需要優良的熱學性能和化學穩定性；高溫處理過程中堿金屬離子可能通過阻隔層，使介電材料受到污染，同時破壞基板玻璃上的薄膜材料特性，降低面板使用壽命，所以基板玻璃中堿金屬含量低于1000ppm。
SiO2是TFT-LCD玻璃基板重要的結構元素，SiO2以硅氧四面體［SiO4］的結構形成不規則的連續網絡而成為玻璃的骨架，占玻璃組成58%～63%，它能降低玻璃的熱膨脹系數，提高玻璃的熱穩定性、化學穩定性、軟化溫度、應變點、耐熱性、硬度、機械強度、黏度和透紫外光性。
引入二氧化硅的原料是石英砂，由于石英砂原料在玻璃配合料中所占的質量百分比是最大的，而且在玻璃的熔制過程中，不同的石英砂顆粒的溶解和擴散會直接影響到玻璃的形成速度，這就直接影響了玻璃的熔制質量和玻璃的生產成本，所以石英砂的選擇對無堿鋁硼硅酸鹽玻璃的熔化和玻璃的性能都具有很大的影響。
為了保證玻璃化學成分的穩定和避免有害雜質元素的侵害，需對石英原料進行選礦提純以控制Fe、K、Na等有害雜質元素。石英砂粒度也是影響TFT-LCD玻璃基板質量的重要指標，主要是因為玻璃熔融質量與原料的粒度組成及粒徑大小相關，石英顆粒在無堿鋁硼硅酸鹽玻璃熔制過程中的溶解和擴散是漸變的。根據硅酸鹽形成過程動力學，石英顆粒在玻璃熔體中的溶解速度取決于其擴散速度，而石英顆粒的擴散面積與玻璃熔體的粘度決定了其擴散速度，所以石英顆粒的粒徑越小，表面積就越大，擴散面積就越大，則反應活化能就越大，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玻璃基板需對石英原料粒度進行嚴格控制。
有實驗表明，石英砂的形態和尺寸對無堿鋁硼硅酸鹽玻璃的熔制具有顯著的影響，顆粒均勻且尺寸較小的石英砂顆粒有利于無堿鋁硼硅酸鹽玻璃的熔制，而石英砂的顆粒尺寸大于90μm時，玻璃熔制時會出現“富硅氧層”（編注：指石英砂顆粒在玻璃熔體表面富集），不利于玻璃的熔制，其中顆粒均勻且粒度小于75μm的湖北某地石英砂適合作為TFT-LCD基板玻璃中SiO2的引入原料，符合TFT-LCD基板玻璃的熔制要求。
隨著信息顯示產業的迅速發展，其對石英原料需求量與日俱增，目前國內市場需求量已達10萬噸/年，年增長率約為20%～30%，基本上由矽比科(Sibelco)公司壟斷，占市場份額90%以上，國內生產TFT-LCD玻璃基板用石英原料的僅有很少幾家，原礦為脈石英和石英巖礦，隨著高品質石英資源的枯竭，尋找可替代的石英資源迫在眉睫。目前關于TFT-LCD玻璃基板用石英原料的產業報道也很少見。
參考來源：
李佩悅等，TFT-LCD玻璃基板用海相沉積型天然石英砂的工藝礦物學研究，中建材蚌埠玻璃工業設計研究院有限公司
吳孟鳴，無堿硼鋁硅酸鹽玻璃組成與工藝性能的研究，武漢理工大學
張磊，TFT-LCD基板玻璃配方及工藝性能研究，北京工業大學
（中國粉體網編輯整理/平安）
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