从面板易碎浅谈LCD研磨布的设计开发

I phone 4困惑之玻璃面板易碎 

最近一名加州男人LeBuhn非常窝火，他的女儿摔碎了他刚买不久的iPhone 4，一怒之下，他就以集体诉讼的形式将苹果送上了法院，指控其手机设计有缺陷。LeBuhn表示，他女儿仅仅在三英尺高度的地方摔掉iPhone 4就导致玻璃破裂，而苹果的市场宣传则宣称“这种玻璃比塑料硬30倍，用于直升机和高速列车”。 

调查机构SquareTrade也曾有报告称，iPhone 4的报告事故率遥远高于3GS，主要问题就来自于两面玻璃太容易破裂。 

——-中华液晶网

为什么面板玻璃这么易碎？ 

我们知道，支撑手机面板的主要部件就是两侧的玻璃基板，其强度直接影响着整机的抗击强度。

而玻璃作为一种脆性材料，硬而脆；如果整个玻璃表面非常光滑没有任何裂纹，那么玻璃基板的强度还是相当高的。但是一旦表面有一个细微的裂纹，那么，这个裂纹对这个基板强度的影响是致命的。生活中我们经常看到玻璃刀划割玻璃，只需轻轻一划，原本很好很强大的玻璃就可以轻轻的用手掰开！这就是划痕、裂纹对玻璃、陶瓷这些脆性材料的致命影响，一些细小的微弱的裂缝，都足以导致整体在较小作用力下的粉身碎骨。

如今液晶面板越来越向着功能化，触摸屏方向发展，为了更好的显示色彩，更好的展示原色，面板玻璃也越来越薄化，而触摸屏功能以及液晶面板经常处于各种杂乱复杂的碰撞环境中，则要求液晶面板的强度越来越高。这两者，本来就是一对相对意义上的矛盾体。

在TFT-LCD液晶面板领域，玻璃面板的强度主要有两个强度值，一是面压，也就是面板的总耐压承受力，这个主要是跟玻璃的制造工艺有关；二是弯曲强度，也即三点弯曲强度，经常用液晶面板的bending值来表示。在TFT-LCD的制程中，通过制程优化及良好的控制，能把面板的bending值控制在一个较好的范围之内，提高弯曲强度。

面板的弯曲强度 

弯曲强度，是指材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力，用公斤/厘米2[帕]表示；一般常用三点弯曲强度、四点弯曲强度这些方法来表征材料的弯曲强度，在液晶领域，经常用三点弯曲强度，测试原理如下图：

图中：三个红箭头所处位置及方向分别表示三个作用力位置及方向。

1、玻璃的弯曲强度跟玻璃表面的裂纹数目有密切关系，随着裂纹个数的增加，弯曲强度逐渐减小，这就说明了脆性材料的表面光洁度直接影响其力学性能的原因，同时也说明随着裂纹个数的增加，包含最危险裂纹的概率增加了。

2、玻璃的弯曲强度不仅与表面裂纹个数有关，而且与表面裂纹长度有关，随着裂纹长度的增加，弯曲强度也逐渐减小。

在一个脆性材料的受力过程中（如下图），体系是一个亚稳定状态，美丽外表掩饰下的，是一个脆弱的频临崩溃的不稳定状态，各种看不见的、看得见的裂纹都蓄势待发，此时假如在表面有一个细微的划痕，积蓄在体系内的所有应力都会集中从这些裂纹里爆发，只需比原来小的多的力，就可以四两拨千斤，使体系崩裂。

实际环境中的液晶屏，各种挤压、碰撞都是以这种形式的作用存在。你的手机如此抗压吗？

清洁研磨布的作用不容小视 

作为TFT-LCD贴偏前的最后一道清洁，研磨布的作用不容小视，选择的恰当与否，直接影响着面板的质量。我们都知道TFT-LCD的制程很复杂，尤其是前面的Array和Cell两道工序，纷繁复杂，而如果在最后一道工序中没能控制好裂纹导致了面板弯曲强度不够，那损失是相当大的，因为主要性能都已经在前两道完成，而最后module阶段，不可能再有机会修复。

清洁研磨布，说是清洁，其实质也是研磨。通过砂带表面研磨颗粒的在玻璃表面的磨削作用，把杂质碎屑都去除掉，在这个过程当中，由于施加在研磨布上面的压力比较大，使得磨料对玻璃也有一定的切削作用，就像砂带打磨工件，研磨布也在啃噬着玻璃表面，形成各种相对于磨料大小的研磨划痕。根据使用研磨布磨料的大小，形成的研磨划痕大小粗细不一。而根据上面的分析，玻璃表面划痕的数量与大小，决定着玻璃的弯曲强度。

下图为研磨布粒度与清洁能力、Bending值这些直接的大致关系示意图。

随着磨料粒度的增大，研磨布的磨削力增大，所以清洗能力、效率随之增加。但是由于大颗粒对玻璃造成的划伤数量、粗细增大，所以面板的Bending值在逐渐降低。

在考虑给客户推荐产品时，主要还是综合考虑客户对清洗能力、效率的要求以及对面板Bending值的要求。前者影响生产效率，影响产量，后者影响产品质量，影响产品在市场上的竞争力。 

通过产品设计来改善研磨布对玻璃的划伤 

实际使用过程中，磨料的大小、硬度、研磨布微观结构这些都会影响到产品的正常使用。为了有效的避免使用过程中产生划伤，可以从如下几个方面着手改善：

1.提高容屑槽  面板的清洁过程中，会有较多的清洗杂质，如果这些杂质不及时排除掉，杂质累积夹杂着胶斑，很容易就团聚成大颗粒，对面板的划伤更容易，更大。因此在研磨布生产过程中，严格控制好产品厚度，形成适当的凹槽非常必要。同时，通过功能化的基材，人为的事先形成凹槽，如采用复合无纺布，复合网纹布等，都是基于这个原因。

2. 采用较柔软磨料 面板的清洁，一般不需要太大的磨削力。因此在以清除玻璃碎屑为主的部分客户中，可以采用硬度比氧化铝更小的氧化铈、氢氧化铝、碳酸钙等磨料，这些磨料硬度都接近玻璃，可以有效的避免在研磨过程中对玻璃造成的划伤。

小结 

面板的质量影响着最终产品的质量，只有提高玻璃面板的抗弯曲强度，才能提高面板质量。

通过产品设计，合理选择产品，能有效提高面板的抗弯曲强度。