從面板易碎淺談LCD研磨布的設計開發

 

I phone 4困惑之玻璃面板易碎 

        最近一名加州男人LeBuhn非常窩火,他的女兒摔碎了他剛買不久的iPhone 4,一怒之下,他就以集體訴訟的形式將蘋果送上了法院,指控其手機設計有缺陷。LeBuhn表示,他女兒僅僅在三英尺高度的地方摔掉iPhone 4就導致玻璃破裂,而蘋果的市場宣傳則宣稱“這種玻璃比塑料硬30倍,用于直升機和高速列車”。 

調查機構SquareTrade也曾有報告稱,iPhone 4的報告事故率遙遠高于3GS,主要問題就來自于兩面玻璃太容易破裂。 

-------中華液晶網

為什么面板玻璃這么易碎? 

我們知道,支撐手機面板的主要部件就是兩側的玻璃基板,其強度直接影響著整機的抗擊強度。

而玻璃作為一種脆性材料,硬而脆;如果整個玻璃表面非常光滑沒有任何裂紋,那么玻璃基板的強度還是相當高的。但是一旦表面有一個細微的裂紋,那么,這個裂紋對這個基板強度的影響是致命的。生活中我們經??吹讲AУ秳澑畈A?,只需輕輕一劃,原本很好很強大的玻璃就可以輕輕的用手掰開!這就是劃痕、裂紋對玻璃、陶瓷這些脆性材料的致命影響,一些細小的微弱的裂縫,都足以導致整體在較小作用力下的粉身碎骨。

如今液晶面板越來越向著功能化,觸摸屏方向發展,為了更好的顯示色彩,更好的展示原色,面板玻璃也越來越薄化,而觸摸屏功能以及液晶面板經常處于各種雜亂復雜的碰撞環境中,則要求液晶面板的強度越來越高。這兩者,本來就是一對相對意義上的矛盾體。

TFT-LCD液晶面板領域,玻璃面板的強度主要有兩個強度值,一是面壓,也就是面板的總耐壓承受力,這個主要是跟玻璃的制造工藝有關;二是彎曲強度,也即三點彎曲強度,經常用液晶面板的bending值來表示。在TFT-LCD的制程中,通過制程優化及良好的控制,能把面板的bending值控制在一個較好的范圍之內,提高彎曲強度。

面板的彎曲強度 

彎曲強度,是指材料在彎曲負荷作用下破裂或達到規定撓度時能承受的最大應力,用公斤/厘米2[]表示;一般常用三點彎曲強度、四點彎曲強度這些方法來表征材料的彎曲強度,在液晶領域,經常用三點彎曲強度,測試原理如下圖:

 

       
 
   

圖中:三個紅箭頭所處位置及方向     

分別表示三個作用力位置及方向。

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1、玻璃的彎曲強度跟玻璃表面的裂紋數目有密切關系,隨著裂紋個數的增加,彎曲強度逐漸減小,這就說明了脆性材料的表面光潔度直接影響其力學性能的原因,同時也說明隨著裂紋個數的增加,包含最危險裂紋的概率增加了。

2、玻璃的彎曲強度不僅與表面裂紋個數有關,而且與表面裂紋長度有關,隨著裂紋長度的增加,彎曲強度也逐漸減小。

 

在一個脆性材料的受力過程中(如下圖),體系是一個亞穩定狀態,美麗外表掩飾下的,是一個脆弱的頻臨崩潰的不穩定狀態,各種看不見的、看得見的裂紋都蓄勢待發,此時假如在表面有一個細微的劃痕,積蓄在體系內的所有應力都會集中從這些裂紋里爆發,只需比原來小的多的力,就可以四兩撥千斤,使體系崩裂。

       
 
   

實際環境中的液晶屏,各種擠壓、碰撞  

都是以這種形式的作用存在。

你的手機如此抗壓嗎?

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

清潔研磨布的作用不容小視 

作為TFT-LCD貼偏前的最后一道清潔,研磨布的作用不容小視,選擇的恰當與否,直接影響著面板的質量。我們都知道TFT-LCD的制程很復雜,尤其是前面的ArrayCell兩道工序,紛繁復雜,而如果在最后一道工序中沒能控制好裂紋導致了面板彎曲強度不夠,那損失是相當大的,因為主要性能都已經在前兩道完成,而最后module階段,不可能再有機會修復。

清潔研磨布,說是清潔,其實質也是研磨。通過砂帶表面研磨顆粒的在玻璃表面的磨削作用,把雜質碎屑都去除掉,在這個過程當中,由于施加在研磨布上面的壓力比較大,使得磨料對玻璃也有一定的切削作用,就像砂帶打磨工件,研磨布也在啃噬著玻璃表面,形成各種相對于磨料大小的研磨劃痕。根據使用研磨布磨料的大小,形成的研磨劃痕大小粗細不一。而根據上面的分析,玻璃表面劃痕的數量與大小,決定著玻璃的彎曲強度。

下圖為研磨布粒度與清潔能力、Bending值這些直接的大致關系示意圖。

隨著磨料粒度的增大,研磨布的磨削力增大,所以清洗能力、效率隨之增加。但是由于大顆粒對玻璃造成的劃傷數量、粗細增大,所以面板的Bending值在逐漸降低。

在考慮給客戶推薦產品時,主要還是綜合考慮客戶對清洗能力、效率的要求以及對面板Bending值的要求。前者影響生產效率,影響產量,后者影響產品質量,影響產品在市場上的競爭力。

 

通過產品設計來改善研磨布對玻璃的劃傷 

實際使用過程中,磨料的大小、硬度、研磨布微觀結構這些都會影響到產品的正常使用。為了有效的避免使用過程中產生劃傷,可以從如下幾個方面著手改善:

1.提高容屑槽  面板的清潔過程中,會有較多的清洗雜質,如果這些雜質不及時排除掉,雜質累積夾雜著膠斑,很容易就團聚成大顆粒,對面板的劃傷更容易,更大。因此在研磨布生產過程中,嚴格控制好產品厚度,形成適當的凹槽非常必要。同時,通過功能化的基材,人為的事先形成凹槽,如采用復合無紡布,復合網紋布等,都是基于這個原因。

2. 采用較柔軟磨料 面板的清潔,一般不需要太大的磨削力。因此在以清除玻璃碎屑為主的部分客戶中,可以采用硬度比氧化鋁更小的氧化鈰、氫氧化鋁、碳酸鈣等磨料,這些磨料硬度都接近玻璃,可以有效的避免在研磨過程中對玻璃造成的劃傷。

 

小結 

面板的質量影響著最終產品的質量,只有提高玻璃面板的抗彎曲強度,才能提高面板質量。

通過產品設計,合理選擇產品,能有效提高面板的抗彎曲強度。

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