中国粉体网讯 2024年6月24日，全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会召开。中国建材国际工程集团有限公司和中建材玻璃新材料研究总院等共同完成的“高世代TFT-LCD超薄浮法玻璃基板关键技术与装备”成果，被授予国家技术发明二等奖。
来源：中研院
据悉，“高世代TFT-LCD超薄浮法玻璃基板关键技术与装备”是“十三五”国家重点研发计划项目，中国建材工程集团团队历经五年攻关，发明了TFT-LCD玻璃基板的“贵金属流道超薄浮法”新工艺，创建了具有中国特色的浮法液晶显示玻璃基板制造新技术和新装备。
什么是TFT-LCD玻璃基板？
TFT-LCD玻璃基板是显示面板的关键材料，主要用作薄膜晶体管（TFT）阵列的底板和彩色滤光片（CF）的底板。基板玻璃在TFT-LCD 面板的原材料成本中占比约20%，而实际上其对面板产品性能的影响十分巨大，基板玻璃质量直接影响到面板成品的分辨率、透光度、重量、可视角度等。作为重要的基底材料，玻璃基板之于TFT-LCD 产业的意义相当于硅晶圆之于半导体产业。
TFT玻璃基板制造工艺复杂，技术门槛高，关键的核心技术只有少数企业拥有。TFT-LCD 玻璃基板制备工艺包括送料、基板成型以及后续加工。其中原材料的配方对性能产生很大影响，不仅要考虑玻璃的各种理化性能，而且要在不改变化学成分的情况下选取恰当合理的配方，降低玻璃熔融温度，节约能源消耗，实现低成本产出具有特定性能的合格玻璃。基板成型技术对玻璃的尺寸及其精度等也具有较大的影响。而后续加工主要是对玻璃基板进行分割、研磨、洗净等过程的调控。
TFT-LCD玻璃基板用石英原料
TFT-LCD 玻璃基板用玻璃必须不含有碱金属氧化物，一般是含铝的硼硅酸盐玻璃，同时要求玻璃中疙瘩、气泡等缺陷少，如果玻璃组分中含有碱金属氧化物（如 Li2O、Na2O、K2O等），碱金属离子受热会从基板玻璃中析出扩散进沉积的半导体材料中，使半导体层中的液晶和薄膜晶体管中毒，降低薄膜特性，缩短显示器的寿命。
SiO2是TFT-LCD玻璃基板重要的结构元素，SiO2以硅氧四面体[SiO4]的结构形成不规则的连续网络而成为玻璃的骨架，占玻璃组成58%～63%，它能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、应变点、耐热性、硬度、机械强度、黏度和透紫外光性。
而引入二氧化硅的原料是石英，为了保证玻璃化学成分的稳定和避免有害杂质元素的侵害，需对石英原料进行选矿提纯以控制Fe、K、Na等有害杂质元素。石英原料粒度也是影响TFT-LCD玻璃基板质量的重要指标，主要是因为玻璃熔融质量与原料的粒度组成及粒径大小相关，石英颗粒在无碱铝硼硅酸盐玻璃熔制过程中的溶解和扩散是渐变的。根据硅酸盐形成过程动力学，石英颗粒在玻璃熔体中的溶解速度取决于其扩散速度，而石英颗粒的扩散面积与玻璃熔体的粘度决定了其扩散速度，所以石英颗粒的粒径越小，表面积就越大，扩散面积就越大，则反应活化能就越大，使得石英颗粒更容易参与到玻璃熔体的形成反应过程中，将减少颗粒未完全熔融情况。因此，TFT-LCD玻璃基板需对石英原料粒度进行严格控制。
凯盛石英材料（黄山有限公司）发布的企业标准Q/245400 KS 02-2020《TFT-LCD玻璃基板用高纯石英粉》中对TFT-LCD玻璃基板用高纯石英粉产品粒度指标、化学成分指标等进行了规定。
粒度筛析指标要求
注：“+”表示筛上，“-”表示筛下
激光粒度仪分析指标要求
化学成分指标要求
参考来源：
新华网.信息显示玻璃原创突破 中研院获2023年度国家技术发明奖二等奖
李佩悦.TFT-LCD玻璃基板用海相沉积型天然石英砂的工艺矿物学研究
宋艳莉等.高世代TFT-LCD超薄玻璃基板的市场供需情况
杜鹏.TFT-LCD玻璃基板隔层材料结构与性能的研究
贺贤举.TFT-LCD 玻璃基板用脉石英工艺矿物学研究
Q/245400 KS 02-2020《TFT-LCD玻璃基板用高纯石英粉》
（中国粉体网编辑整理/初末）
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