中國粉體網訊 2024年6月24日，全國科技大會、國家科學技術獎勵大會、兩院院士大會召開。中國建材國際工程集團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鍵技術與裝備”成果，被授予國家技術發明二等獎。
來源：中研院
據悉，“高世代TFT-LCD超薄浮法玻璃基板關鍵技術與裝備”是“十三五”國家重點研發計劃項目，中國建材工程集團團隊歷經五年攻關，發明了TFT-LCD玻璃基板的“貴金屬流道超薄浮法”新工藝，創建了具有中國特色的浮法液晶顯示玻璃基板制造新技術和新裝備。
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%，而實際上其對面板產品性能的影響十分巨大，基板玻璃質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 產業的意義相當于硅晶圓之于半導體產業。
TFT玻璃基板制造工藝復雜，技術門檻高，關鍵的核心技術只有少數企業擁有。TFT-LCD 玻璃基板制備工藝包括送料、基板成型以及后續加工。其中原材料的配方對性能產生很大影響，不僅要考慮玻璃的各種理化性能，而且要在不改變化學成分的情況下選取恰當合理的配方，降低玻璃熔融溫度，節約能源消耗，實現低成本產出具有特定性能的合格玻璃。基板成型技術對玻璃的尺寸及其精度等也具有較大的影響。而后續加工主要是對玻璃基板進行分割、研磨、洗凈等過程的調控。
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），堿金屬離子受熱會從基板玻璃中析出擴散進沉積的半導體材料中，使半導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。
而引入二氧化硅的原料是石英，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。石英原料粒度也是影響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。
凱盛石英材料（黃山有限公司）發布的企業標準Q/245400 KS 02-2020《TFT-LCD玻璃基板用高純石英粉》中對TFT-LCD玻璃基板用高純石英粉產品粒度指標、化學成分指標等進行了規定。
粒度篩析指標要求
注：“+”表示篩上，“-”表示篩下
激光粒度儀分析指標要求
化學成分指標要求
參考來源：
新華網.信息顯示玻璃原創突破 中研院獲2023年度國家技術發明獎二等獎
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研究
宋艷莉等.高世代TFT-LCD超薄玻璃基板的市場供需情況
杜鵬.TFT-LCD玻璃基板隔層材料結構與性能的研究
賀賢舉.TFT-LCD 玻璃基板用脈石英工藝礦物學研究
Q/245400 KS 02-2020《TFT-LCD玻璃基板用高純石英粉》
（中國粉體網編輯整理/初末）
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