中國(guó)粉體網(wǎng)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(huà)面上的細(xì)膩清晰、色彩上的“多”和“真”、反應(yīng)速度更快，還具有重量輕質(zhì)、厚度很薄、無(wú)輻射、抗干擾、亮度高、工作電壓低、能耗較低、更加環(huán)保等特點(diǎn)，是目前國(guó)際上發(fā)展較為成熟同時(shí)應(yīng)用十分廣泛的產(chǎn)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(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，其生產(chǎn)控制精度與半導(dǎo)體行業(yè)相當(dāng)，代表著目前全球現(xiàn)代玻璃規(guī)模化制造領(lǐng)域的最高水平�；宀Ａё鳛門FT-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(qū)動(dòng)所必需的電極和開(kāi)關(guān)元件。
（圖源：凱盛）
TFT-LCD液晶顯示對(duì)基板玻璃提出了強(qiáng)耐酸耐堿性、良好的熱穩(wěn)定性、高彈性模量、低密度、缺陷少以及無(wú)堿無(wú)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(shí)用到各種強(qiáng)酸強(qiáng)堿如NaOH、氫氟酸的清洗和刻蝕，所以基板玻璃需要優(yōu)良的熱學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性；高溫處理過(guò)程中堿金屬離子可能通過(guò)阻隔層，使介電材料受到污染，同時(shí)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(jié)構(gòu)元素，SiO2以硅氧四面體［SiO4］的結(jié)構(gòu)形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)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(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、軟化溫度、應(yīng)變點(diǎn)、耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)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(zhì)量百分比是最大的，而且在玻璃的熔制過(guò)程中，不同的石英砂顆粒的溶解和擴(kuò)散會(huì)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(zhì)量和玻璃的生產(chǎn)成本，所以石英砂的選擇對(duì)無(wú)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(xué)成分的穩(wěn)定和避免有害雜質(zhì)元素的侵害，需對(duì)石英原料進(jìn)行選礦提純以控制Fe、K、Na等有害雜質(zhì)元素。石英砂粒度也是影響TFT-LCD玻璃基板質(zhì)量的重要指標(biāo)，主要是因?yàn)椴Ａ廴谫|(zhì)量與原料的粒度組成及粒徑大小相關(guān)，石英顆粒在無(wú)堿鋁硼硅酸鹽玻璃熔制過(guò)程中的溶解和擴(kuò)散是漸變的。根據(jù)硅酸鹽形成過(guò)程動(dòng)力學(xué)，石英顆粒在玻璃熔體中的溶解速度取決于其擴(kuò)散速度，而石英顆粒的擴(kuò)散面積與玻璃熔體的粘度決定了其擴(kuò)散速度，所以石英顆粒的粒徑越小，表面積就越大，擴(kuò)散面積就越大，則反應(yīng)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(yīng)過(guò)程中，將減少顆粒未完全熔融情況。因此，TFT-LCD玻璃基板需對(duì)石英原料粒度進(jìn)行嚴(yán)格控制。
有實(shí)驗(yàn)表明，石英砂的形態(tài)和尺寸對(duì)無(wú)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(wú)堿鋁硼硅酸鹽玻璃的熔制，而石英砂的顆粒尺寸大于90μm時(shí)，玻璃熔制時(shí)會(huì)出現(xiàn)“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(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，其對(duì)石英原料需求量與日俱增，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量已達(dá)10萬(wàn)噸/年，年增長(zhǎng)率約為20%～30%，基本上由矽比科(Sibelco)公司壟斷，占市場(chǎng)份額90%以上，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)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(zhì)石英資源的枯竭，尋找可替代的石英資源迫在眉睫。目前關(guān)于TFT-LCD玻璃基板用石英原料的產(chǎn)業(yè)報(bào)道也很少見(jiàn)。
參考來(lái)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(xué)研究，中建材蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
吳孟鳴，無(wú)堿硼鋁硅酸鹽玻璃組成與工藝性能的研究，武漢理工大學(xué)
張磊，TFT-LCD基板玻璃配方及工藝性能研究，北京工業(yè)大學(xué)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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