摘 要：我國作為TFT-LCD產品的消費大國，近年來對TFT-LCD的市場需求正逐漸提升，玻璃基板是生產TFT-LCD極為重要的材料，其性能如何直接決定了TFT-LCD產品的質量。本文介紹了TFT-LCD用玻璃基板的性能要求，并初步分析了其性能檢測方法。
關鍵詞：TFT-LCD；玻璃基板；性能
隨著技術手段的不斷創新與深化，薄膜晶體管型液晶顯示器憑借清晰的圖像、豐富的色彩、逼真的視覺感受以及較輕的重量等諸多優勢在顯示器的市場中逐漸占據主流地位，傳統陰極射線管顯示器相比TFT-LCD在質量和性能方面有很大不足，正日益從顯示器領域中淘汰。TFT-LCD的構成中包含了偏光板、背光源以及液晶面板等元件，液晶面板的制作過程中玻璃基板是必不可少也是最為重要的一部分，一塊液晶面板的生產需要底層玻璃基板和濾光片兩塊玻璃基板。玻璃基板即通常而言的素玻璃，其主要特點是平滑度、精細度都十分高，并且極薄。玻璃基板的使用歷史不長，自20世紀90年代開始，由日本研發并正式投入生產，到目前為止玻璃基板已經進行了數次更新換代。盡管玻璃基板在顯示器的制作全過程中僅僅耗費5%左右的成本，但玻璃基板的性能直接決定了顯示器的制造水準，影響顯示器在分辨率、視角、重量、透光水平等諸多方面的表現。
1 TFT-LCD用玻璃基板的性能要求
1.1 外觀與尺寸
顯示器的制造工藝對于精密性有著極高要求，玻璃基板的外觀尺寸的誤差不能超過0.1mm，對玻璃基板的厚度和外表的平整程度也有十分嚴格的限制。平整度高的玻璃基板可以保證光刻過程順利進行，使曝光時可以充分聚焦于整個平面，避免電路故障的產生。此外，玻璃基板的尺寸必須控制在極小的誤差范圍內，否則會對像素和電場的穩定造成破壞，導致顯示器出現色彩或是灰度不均勻的問題。除了以上外觀條件的限制，玻璃基板的表面應保證不存在污漬或是劃痕，一些內在缺陷如包裹體或是氣泡應盡量避免，即使存在也應保證內在缺陷足夠小，缺陷面積不能超過單個像素面積的20%。
1.2 物理性質
1.2.1 機械強度
由于顯示器的制造中涉及將玻璃基板的母片進行分割，此外顯示器所處的外在環境存在不穩定性，一旦受到外在沖擊會造成不可逆的毀壞，因而必須保證玻璃基板的機械強度達到較高水準。
1.2.2 密度
TFT-LCD用玻璃基板在筆記本電腦的顯示器等輕便的儀器上應用較多，較輕的設備重量決定了顯示器的重量要盡可能輕。此外，由于制造顯示器的過程離不開對玻璃基板的頻繁轉移，因而玻璃基板的重量不能太大，否則會給移動過程造成很大麻煩。另外，目前顯示器的尺寸有逐漸變大的制造趨勢，以上都要求玻璃基板的密度應盡可能低，我國目前的針對TFT-LCD用玻璃基板制造標準規定玻璃基板的密度不能超過每立方厘米2.5克。
1.3 化學穩定性
顯示器的制造中需要利用復雜多樣的化學手段對玻璃基板進行處理，玻璃基板會受到酸堿度不同的各種溶液的侵蝕，而用于刻蝕的溶液不能在顯示器上留下明顯可見的沉積物等殘留物質，因而玻璃基板必須有較高的穩定性，使其在遭受溶液的侵蝕后不會發生太大變化。
1.4 熱穩定性
玻璃基板的熱穩定性包含如下幾方面：熱收縮系數、熱膨脹系數、耐熱性。當對玻璃基板進行各種高溫處理時，溫度最高可以達到600攝氏度，基板的剛性必須足夠高，否則會出現粘滯問題，玻璃變形時造成的熱應力也會影響正常的尺寸。
1.5 堿性物質的要求
堿性物質對TFT性質的材料會造成嚴重污染，并會降低電子元件的壽命，在堿性物質中鈉離子由于具有最高的遷移率，對元器件的污染最為嚴重。因而TFT-LCD用玻璃基板的成分中不能含有堿性物質。而常規的無堿玻璃在制造中由于原料和耐火材料中含有鈉元素，因而玻璃中或多或少的會含有一定量的過氧化鈉。對TFT-LCD用玻璃基板的堿性物質的含量要進行嚴格控制，保證堿的含量不超過5微米。為了盡可能避免玻璃基板中含有堿性物質，在原材料的選擇方面應盡量選取不含堿性元素的原料，此外在制造玻璃的過程中可以利用新型熔融法避免基板玻璃接觸到耐火材料，從而減少雜質的引入量。
2 性能檢測方法
對于玻璃基板的尺寸的測量常用到的儀器是卡尺和螺旋測微儀，翹曲度可以用塞尺或是厚度翹曲測量儀進行測量，厚度的測量要用到千分尺和厚度翹曲測量儀，另外測量波紋度時可以采用粗糙度儀。玻璃基板不可避免會存在一定的內部缺陷，表面可能也有污點或是劃傷等瑕疵，對于以上缺陷的檢查通常是在黑暗的屋子中，保持屋內環境的清潔，對玻璃基板進行燈光照射，所利用的光源是1100-1600Lux的鹵素燈或LED燈。
總之，我國作為TFT-LCD需求大國，在TFT-LCD的生產和制造方面的技術水平以及規模化程度正逐步顯著提升。玻璃基板在TFT-LCD的制造過程中發揮著不可替代的重要作用，不同于常規的平板玻璃，玻璃基板對于產品的質量和性能有著十分嚴格的條件限制。針對TFT-LCD用玻璃基板進行探索與研究是極為必要的。本文分析了TFT-LCD用玻璃基板的性能要求以及測量方法，希望未來針對玻璃基板的自主研發與應用達到更高的層次，將玻璃基板的生產企業、設計公司以及科研院校結合起來，三方協作，從而推動我國TFT-LCD用玻璃基板的制造水準的提升。
參考文獻：
[1]陸丹，徐剛.TFT-LCD玻璃基板材料性能與生產特點[J].新材料產業，2011（9）：64-67.