CN109909868A - 一种tft-lcd玻璃面研磨装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TFT‑LCD玻璃面研磨装置及方法，其特征在于：增为三组研磨机，每组研磨机采用多头研磨盘，其中研磨机由研磨机台、吸附垫、研磨垫、研磨磨盘组成；研磨磨盘和磨盘轴承为不锈钢或铁材质，研磨垫采用PP发泡材质中加入氧化铈研磨粉，研磨垫的A硬度为20‑90，研磨粉的粒度为6μm以下。选用TFT‑LCD基板玻璃，依次进行粗磨，磨削量为20‑30μm、细磨，磨削量为10‑20μm、精磨磨削量为3‑5μm，使玻璃的粗造度控制在0.05μm以内。本发明的优点：（1）采用多组研磨机台，研磨深度大；（2）采用多头研磨磨盘，提高研磨效率；（3）根据玻璃的测量结果，单独对每个磨盘进行精准调整，保证研磨精度。
Description
技术领域
本发明属玻璃制备领域，涉及TFT-LCD玻璃制备领域，具体涉及一种TFT-LCD玻璃面研磨装置及方法。
背景技术
在浮法TFT-LCD玻璃生产过程中，玻璃液在锡槽下表面即锡面（锡槽中含有微量氧、锡槽温度1100℃以上），锡极易与氧发生反应（见图1），高温下所生成的氧化锡、氧化亚锡的结构和性质发生了变化，与玻璃存在离子交换和扩散过程。TFT-LCD玻璃主要成分二氧化硅高温熔化后，形成氧离子多面体（三角体和四面体），多面体间顶角相连形成三维空间连续的网络（无序排列），在硅氧键形成的网状结构中R离子嵌在中间（见图2）。对于钠钙玻璃，R离子一般是钠离子、钾离子、钙离子等。根据TFT-LCD玻璃的结构图，Sn2+、Sn4+会渗透到玻璃中，在玻璃锡面形成渗锡层（20-40μm）。TFT-LCD玻璃用于液晶面板显示，在显示过程中，通电使液晶进行旋转形成显示画面，若玻璃表面聚集有活跃的金属离子（如渗锡层），通电的状态下金属离子跑到线路中造成电极短路，故需要将TFT-LCD玻璃锡面的渗锡层去掉。
同时由于TFT-LCD玻璃的锡面与锡槽接触，锡面会有微小凹凸或波纹（即玻璃的粗造度），最大粗造度可达5μm，而TFT-LCD玻璃用于液晶显示面板，要求TFT-LCD玻璃的粗造度小于0.05μm，故需要将TFT-LCD玻璃的锡面进行面研磨，除去渗锡层和粗造度，满足生产要求。
通常采用研磨的方法去除玻璃的渗锡层和表面粗糙度（碱金属离子含量小于0.1%以下），但现有玻璃研磨工艺多采用单台研磨机进行一次性研磨，在需要研磨深度较多的情况下，需要增加研磨时间（如：研磨6μm，需要研磨1200s），这大大限制了研磨的效率。专利号公开号为CN102653074A《玻璃板的研磨方法》中采用研磨工具研磨玻璃板，将高度为 0.3μm以下的波纹而使其降低至 0.05μm 以下，从而制造平板显示器用玻璃基板。但其研磨量非常小，不适用于粗造度达到5μm和含有渗锡层（20-40μm）的玻璃进行研磨。
发明内容
本发明的目的是为了有效去除浮法TFT-LCD玻璃的渗锡层（20-40μm）和粗造度（约5μm），提供了一种TFT-LCD玻璃面研磨装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种TFT-LCD玻璃面研磨装置，其特征在于：由原有的单台研磨机增为三组研磨机，每组研磨机采用多头研磨盘，其中研磨机由研磨机台、吸附垫、研磨垫、研磨磨盘组成；研磨磨盘和磨盘轴承为不锈钢或铁材质，研磨垫采用PP发泡材质中加入氧化铈研磨粉，研磨垫的（邵氏硬度）A硬度为20-90，氧化铈研磨粉的粒度为6μm以下。
进一步，每个研磨机至少采用2个研磨磨头。
进一步，每组研磨机的数量至少为1台，可根据研磨的磨削量进行调整。
一种TFT-LCD玻璃面研磨方法，选用TFT-LCD基板玻璃，其特征在于包括以下步骤：
1.粗磨：采用研磨垫的（邵氏硬度）A硬度为60-90，研磨粉粒度为3-6μm，研磨液（氧化铈和去离子水的混合物）浓度为60-90%、PH值控制在7-8，调节研磨盘的研磨压力0.7-0.5MPa和旋转速度小于60r/min，研磨磨盘按照上、下、左、右的轨迹进行研磨，使整块玻璃的表面无死角，均匀研磨，磨削量为20-30μm，使玻璃的粗造度控制在10μm以内；
2.细磨：采用研磨垫的（邵氏硬度）A硬度为50-90，研磨粉粒度为2-5μm，研磨液（氧化铈和去离子水的混合物）浓度为50-80%，PH值控制在7-8，调节研磨盘的研磨压力0.6-0.2MPa和旋转速度小于60r/min，研磨磨盘按照上、下、左、右的轨迹进行研磨，使整块玻璃的表面无死角，均匀研磨，磨削量为10-20μm，使玻璃的粗造度控制在1μm以内；
3.精磨：采用研磨垫的（邵氏硬度）A硬度为20-90，研磨粉粒度为1-3μm，研磨液（氧化铈和去离子水的混合物）浓度为40-60%，PH值控制在7-8，调节研磨盘的研磨压力0.5-0.15MPa和旋转速度小于60r/min，研磨磨盘按照上、下、左、右的轨迹进行研磨，使整块玻璃的表面无死角，均匀研磨，磨削量为3-5μm，使玻璃的粗造度控制在0.05μm以内。
进一步，所选用TFT-LCD玻璃基板的渗锡层为20-40μm、表面粗糙度为5μm以内。（浮法TFT-LCD玻璃基板分为空气面和锡面，在成型的过程中由于锡面和锡接触，锡面渗锡层可达到40μm，表面粗燥度达到5μm）
进一步，所述步骤3还可采用（邵氏硬度）A硬度20以下的鹿皮等材质作为研磨垫，不加研磨液，控制研磨压力为0.5-0.15MPa，研磨转速为120r/min，直接对玻璃表面进行抛光180s以上，使玻璃的粗造度控制在0.05μm以内。
研磨液配合研磨垫进行研磨，增加玻璃与研磨垫之间的摩擦力，研磨液是氧化铈和去离子水的混合物，由于氧化铈在碱性条件下容易结块，需要控制研磨液PH值为6-8；研磨液的粒度和浓度影响研磨效果，粒度为6μm以下，浓度控制在60%-90%。
研磨垫的A硬度越高，越能以较少的磨削量降低玻璃表面的粗造度或渗锡层深度。采用氧化铈作为主要研磨材料，研磨过程中氧化铈颗粒能够以化学分解和机械摩擦两种机理来对玻璃表面进行研磨、抛光，效率高。具体而言，氧化铈颗粒通过机械摩擦，去除玻璃表面的凹凸层，使玻璃露出新鲜的表面，同时玻璃中的二氧化硅在研磨的过程中水解，生成硅胶层、硅酸凝胶层，使得玻璃表面软化。由于铈是变价元素，其吸附电子的能力强，因而能够吸附羟基，并促使硅胶层、硅酸凝胶层脱水后沉淀，增加化学反应速率和去除率。同时氧化硅键在玻璃表面的位置发生变化，从而使得被抛光的玻璃表面更为平整，以去除划痕。
本发明的优点：（1）采用多组研磨机台，研磨深度大；（2）采用多头研磨磨盘，提高研磨效率；（3）根据玻璃的测量结果，单独对每个磨盘进行精准调整，保证研磨精度。
附图说明
图1是锡槽中的氧循环示意图；
图2是玻璃分子结构图；
图3是研磨机台结构图；
图4是研磨机台研磨方法示意图；
图5是研磨磨盘移动轨迹图。
1-研磨机台 2-研磨磨盘旋转方向 3-吸附垫 4-研磨磨盘 5-TFT-LCD玻璃 6-研磨垫 7-研磨磨盘向下的压力 8-研磨磨盘轴承 9-研磨液 。
具体实施方式
结合图3、4和5对本发明作进一步的说明：
实施例1
一种TFT-LCD玻璃面研磨装置，包括3个面研磨机，每个研磨机均采用2头的研磨盘，研磨机由研磨机台1、吸附垫3、研磨垫6、研磨磨盘4组成，研磨磨盘4和磨盘轴承8为不锈钢材质，研磨垫6（市场购买得来）采用PP发泡材质中加入氧化铈研磨粉，研磨垫6的（邵氏硬度）A硬度为30-90，研磨粉的粒度为6μm以下。
一种TFT-LCD玻璃面研磨方法，选用尺寸为2200*2500mm的TFT-LCD基板玻璃5（测得其玻璃表面凹凸0.1μm、渗锡层35μm），依次进行粗磨、细磨、精磨，具体实施步骤如下：
1.粗磨：采用研磨垫6的（邵氏硬度）A硬度为90，研磨粉粒度为5μm，研磨液（氧化铈和去离子水的混合物）浓度为85%、PH值控制在7.5，调节研磨盘的研磨压力0.58MPa和旋转速度30r/min，研磨磨盘4（2头，不锈钢材质）先进行横向移动，从玻璃的一边移动至另一边，再将研磨磨盘进行纵向移动一定距离（小于研磨盘半径），再进行横向移动进行研磨，为了使玻璃表面研磨均匀、无死角，研磨至边部的时候，将研磨盘露出玻璃边部的宽度不小于研磨磨盘的1/4，均匀研磨180s，使玻璃的粗造度控制在10μm以内；
2.细磨：采用研磨垫6的（邵氏硬度）A硬度为50，研磨粉粒度为3μm，研磨液（氧化铈和去离子水的混合物）浓度为60%，PH值控制在8，调节研磨盘的研磨压力0.32MPa和旋转速度35r/min，研磨磨盘4（2头，不锈钢材质）先进行横向移动，从玻璃的一边移动至另一边，再将研磨磨盘进行纵向移动一定距离（小于研磨盘半径），再进行横向移动进行研磨，为了使玻璃表面研磨均匀、无死角，研磨至边部的时候，将研磨盘露出玻璃边部的宽度不小于研磨磨盘的1/4，均匀研磨120s，使玻璃的粗造度控制在1μm以内；
3.精磨：采用研磨垫6的（邵氏硬度）A硬度为20，研磨粉粒度为1μm，研磨液（氧化铈和去离子水的混合物）浓度为40%，PH值控制在7.5，调节研磨盘的研磨压力0.28MPa和旋转速度40r/min，研磨磨盘4（2头，不锈钢材质）先进行横向移动，从玻璃的一边移动至另一边，再将研磨磨盘进行纵向移动一定距离（小于研磨盘半径），再进行横向移动进行研磨，为了使玻璃表面研磨均匀、无死角，研磨至边部的时候，将研磨盘露出玻璃边部的宽度不小于研磨磨盘的1/4，均匀研磨120s，使玻璃表面的厚薄差控制在0.05μm之内。
TFT-LCD玻璃通过吸附垫3固定在机台1上，研磨垫6粘附在研磨磨盘4上，通过磨盘向研磨垫6施加压力，并作用于TFT-LCD玻璃1上，加入研磨液进行研磨。为了更好的对玻璃进行面研磨，控制研磨精度，提高研磨效率，在一台机台上，至少设置2组研磨磨盘4同时进行研磨，研磨磨盘4的数量可根据需要研磨的玻璃尺寸（尺寸最大可达3330*3130mm）而定。研磨磨盘4的直径小于2m，可研磨的面积小于磨盘面积的1.5倍，达到最佳的研磨效果。
实施例2-5实施例见下表1：
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种TFT-LCD玻璃面研磨装置，其特征在于：由原有的单台研磨机增为三组研磨机，每组研磨机采用多头研磨盘，其中研磨机由研磨机台、吸附垫、研磨垫、研磨磨盘组成；研磨磨盘和磨盘轴承为不锈钢或铁材质，研磨垫采用PP发泡材质中加入氧化铈研磨粉，研磨垫的A硬度为20-90，研磨粉的粒度为6μm以下。
2.根据权利要求1所述一种TFT-LCD玻璃面研磨装置，其特征在于每个研磨机至少采用2个研磨磨头。
3.根据权利要求1所述一种TFT-LCD玻璃面研磨装置，其特征在于每组研磨机的数量至少为1台。
4.一种TFT-LCD玻璃面研磨方法，选用TFT-LCD基板玻璃，其特征在于包括以下步骤：
1）.粗磨：采用研磨垫的A硬度为60-90，研磨粉粒度为3-6μm，采用氧化铈和去离子水的混合物作为研磨液，使研磨液的浓度为60-90%、PH值为7-8，调节研磨盘的研磨压力0.7-0.5MPa和旋转速度小于60r/min，研磨磨盘按照上、下、左、右的轨迹进行研磨，使整块玻璃的表面无死角，均匀研磨，磨削量为20-30μm，使玻璃的粗造度控制在10μm以内；
2）.细磨：采用研磨垫的A硬度为50-90，研磨粉粒度为2-5μm，采用氧化铈和去离子水的混合物作为研磨液，使研磨液的浓度为50-80%、PH值为7-8，调节研磨盘的研磨压力0.6-0.2MPa和旋转速度小于60r/min，研磨磨盘按照上、下、左、右的轨迹进行研磨，使整块玻璃的表面无死角，均匀研磨，磨削量为10-20μm，使玻璃的粗造度控制在1μm以内；
3）.精磨：采用研磨垫的A硬度为20-90，研磨粉粒度为1-3μm，采用氧化铈和去离子水的混合物作为研磨液，使研磨液的浓度为40-60%，PH值为7-8，调节研磨盘的研磨压力0.5-0.15MPa和旋转速度小于60r/min，研磨磨盘按照上、下、左、右的轨迹进行研磨，使整块玻璃的表面无死角，均匀研磨，磨削量为3-5μm，使玻璃的粗造度控制在0.05μm以内。
5.根据权利要求4所述一种TFT-LCD玻璃面研磨方法，其特征在于所述步骤3）采用A硬度20以下的鹿皮作为研磨垫，不加研磨液，控制研磨压力为0.5-0.15MPa，研磨转速为120r/min，直接对玻璃表面进行抛光180s以上，使玻璃的粗造度控制在0.05μm以内。
6.根据权利要求4或5所述一种TFT-LCD玻璃面研磨方法，其特征在于所选用TFT-LCD玻璃基板的渗锡层为20-40μm、表面粗糙度为5μm以内。
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