手机屏幕玻璃化学组成.doc

1、 手机屏幕玻璃化学组成、光学性质1. TFTLCD 基板玻璃化学组成从全球来看，TFT-LCD 基板玻璃产业己经不是一个新兴朝阳产业了，从 CORN NG 7059 基板玻璃投入市场发展到日前为止，己经经历 20 多年历史，基板玻璃的生产工艺和关键设备在国外都己经相当成熟了，只是因为我国的 TFT-LCD 基板玻璃产业发展较晚，国外各大公司对我国实行技术封锁，使得我国的生产工艺技术相对落后，但是我国具有很大 TFT-LCD 市场，相信我国依靠自卞创新会取得成功的。对于未来的 TFT-LCD 基板玻璃的化学组成来说，可能与日前市场上所销售的基板玻璃相类似，仍属于碱土金属硼铝硅酸盐玻璃。研究结果表

2、明:(1)颗粒均匀且粒度小于 75 微米的石英砂适合作为熔制无碱铝硼硅酸盐玻璃化学组成中 Si02 的引入原料，在玻璃熔制过程中不会出现 “富硅氧层” ，符合 TFT-LCD 基板玻璃的熔制要求:(2)在无碱铝硼硅酸盐玻璃中掺入稀土氧化物 Y2O3，可以改善玻璃的网络结构，提高玻璃的热膨胀系数、特征粘度参考点温度以及玻璃的密度，且 Y2O3 在无碱铝硼硅酸盐玻璃中的最佳外添加量为 0.80 wt.%，继续增大添加量不会提高玻璃的各项性能。（3)在无碱铝硼硅酸盐玻璃中保持碱土金属氧化物总量为 10.34 wt.%不变时，调节玻璃化学组成中的氧硅比在 2.44 和 2.45 之间时，可以使所设计的

3、无碱铝硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数达到。soi3oo=32 X 10-7/0C o（4)在无碱铝硼硅酸盐玻璃化学组成(Wt.)为 Si02 63.20%, A1203 17.30%,B203 8.00%, Sr0+Ca0 ) 10.34%, Y203 0.80%, Sn02 0.16%，保持碱土金属氧化物总量不变时，逐渐用Sr0 替代 CaO,随着 n(Sr0)/n(Ca0)比值的增大，无碱铝硼硅酸盐玻璃的高温粘度逐渐增加，玻璃的工作温度和熔融温度逐渐增大，玻璃的成形温度范围也逐渐增大，玻璃的密度也逐渐增大，且玻璃的密度保持在 2.41 g/cm3-2.46 g/cm3 之间，符合 TF T-LC

4、D 基板玻璃轻薄化发展的要求; 玻璃的热膨胀系数逐渐减小，但热膨胀系数保持在 2 9 X 10-7/ 0C - 3 8 X 10-7/ 0C之间，玻璃的特征粘度参考点温度和显微维氏硬度呈现出先增大后减小并逐渐趋十平衡的趋势，并在 n(RO)/n(A1203)=0.96 时达到了极大值，且应变点温度均大十 7100C,显微维氏硬度大于 640 kgf/mm2，符合 TFT-LCD 基板玻璃热膨胀性能和耐热性的要求，且玻璃的耐化性优良。从 20 世纪 80 年代美国康宁公司推出了首块牌号为 7059 的无碱铝硼硅酸盐玻璃后，TFT-LCD 基板玻璃已经发展了近 30 年，TFT-LCD 基板玻璃的

5、化组成也由原来的含有大量重金属元素的化学组成发展到今天的环保型化学组成，并且在性能上得到了很大的改进。我国研发 TFT-LCD 基板玻璃较晚，国内的 TFT-LCD 面板商的基板玻璃基本是依靠进口国外产品。综合起来 TFT-LCD 基板玻璃主要存在以下几个方面的问题:(1)环保型澄清剂 从 TF T-LCD 基板玻璃化学组成的发展历程来看， TFT-LCD 基板玻璃是无碱铝硼硅酸盐玻璃系统，因为只有无碱铝硼硅酸盐玻璃才能满足基板玻璃的性能要求，TFT-LCD 基板玻璃发展的主要制约因素是生产高精度超薄无碱铝硼硅酸盐玻璃。TFT-LCD 的基板玻璃属于高粘度的无碱铝硼硅酸盐玻璃，全程的生产过程都

6、是在恒温恒压的高洁净的厂房中生产，基板玻璃产品在外观、尺寸、理化性能等方面的质量要求很高，所以对熔炉的结构、熔炉的温度、成形参数、溢流砖的精度、生产的环境、加工的精度、厂房的洁净度以及基板玻璃的物流运输等方面的要求都极其严格，几乎是零缺陷的要求，所以制备 TFT-LCD 基板玻璃要求控制好玻璃的各种缺陷，特别是玻璃中所含的气泡数要控制得非常好，每千克玻璃中直径小于 0.05 mm 的气泡要少于一个 l, 33, 39，这就要求熔融玻璃要经过很好的澄清过程，把玻璃熔体中的气泡排除干净。四大厂商中除了日本 Asahi 公司的产品 AN 100 是用浮法成形工艺(Float Process ) 58

7、-59，其他的厂商所生产的基板玻璃都是采用的溢流熔融成形技术(Overflow Fusion Process ) ，而浮法成形工艺的玻璃熔窑的窑炉长度有足够的长(20 m)，可以通过如此长的玻璃窑炉达到物理澄清的效果，而溢流成形因为窑炉的长度不够，所以需要在基板玻璃化学组成中加入化学澄清剂以排除玻璃熔体中的气泡，但是传统的澄清剂如 As203 和 Sb203 对环境污染很大，所以在生产基板玻璃过程中应尽可能的不使用对环境有害的澄清剂，但是到目前为止，还没有开发出一种澄清效果可以与传统澄清剂相媲美的环保型澄清剂。( 2 ) 硼挥发 在 TFT-LCD 基板玻璃的化学组成中，B203 在用于生产玻

8、璃配合料中一般是通过高纯硼酸来引入的，但是硼酸的分解温度很低，在 3 00 摄氏度时就完生成了硼酐，在高温下硼酸容易分解产生水蒸气，这样就引起了原料的挥发性问题，最终造成基板玻璃的成分与所设计生产的玻璃化学组成不同，而且，在不同的玻璃熔窑中，硼酸的挥发率是不同的，即使是在同一个玻璃窑炉中，不同时间和不同温度制度下的硼的挥发也是不相同的，所以，研究控制硼组分的挥发对于生产 TFT-LCD 基板玻璃有着非常重要的意义。(3)析晶温度 对于溢流熔融成形法来说，其工艺性能最重要的就是控制玻璃的析晶温度和高温粘度，而析晶温度是直接影响玻璃质量的重要因素，如果析晶温度过高，会使玻璃熔体在流经溢流砖的时候由

9、于得不到足够的热量而缓慢冷却使玻璃析出晶体，晶体的生长会使玻璃在溢流熔融时留下划痕、条纹、结石甚至气泡等缺陷，严重的话会引起基板玻璃在溢流成形时断板，所以对于溢流熔融成形工艺来说，尽可能的降低玻璃的析晶温度有利于基板玻璃的生产。另外，TFT-LCD 基板玻璃属于无碱高铝硼硅酸盐玻璃，在制造过程中需要较高的成形工艺温度，这个温度已经超过了普通钠钙硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃成形工艺的温度上限，而且因为 TF T-LCD 基板玻璃在化学组成上 Si02 和 A1203 这两种难熔物质的含量较高，使得基板玻璃熔体的粘度很高，不利于基板玻璃的成形。(4)成形方法 目前生产高精度超薄 TFT-LCD 基板玻

10、璃的主要成形方法是溢流熔融成形法，溢流熔融法是美国康宁公司的专利技术45-49，是可制造各种无碱的超薄的高性能高质量基板玻璃的平板玻璃成形技术。溢流熔融法是采用一个长条型的熔融槽( Fusion Pump，如附录 A 中图 c)所示 )，将熔融的玻璃熔体输送到该熔融槽的中心，再利用溢流的方式，将两股向外溢流的玻璃熔体在熔融槽的下方处再结合成超薄的基板玻璃。溢流熔融法具有控制玻璃表面的性能，玻璃表面不用研磨，成形工艺简单，可以生产出具有双原始玻璃表面的高精度超薄 TFT-LCD 基板玻璃，同时还可免除研磨或抛光等后段加工工艺过程等优点，所以溢流熔融法已成为生产超薄基板玻璃的主流方法，特别适用于生

11、产厚度小于2.0 mm 的高精度超薄平板玻璃，目前用溢流成形法可以生产出厚度仅为 0.3 mm 的高精度超薄基板玻璃，但该成形方法目前被美国康宁公司和口本的公司所垄断，所以开发新型的生产超薄的平板玻璃的成形方法很有必要。下方处再结合成超薄的基板玻璃。溢流熔融法具有控制玻璃表面的性能，玻璃表面不用研磨，成形工艺简单，可以生产出具有双原始玻璃表面的高精度超薄 TFT-LCD 基板玻璃，同时还可免除研磨或抛光等后段加工工艺过程等优点，所以溢流熔融法已成为生产超薄基板玻璃的主流方法，特别适用于生产厚度小于 2.0 mm 的高精度超薄平板玻璃，目前用溢流成形法可以生产出厚度仅为 0.3 mm 的高精度超

12、薄基板玻璃，但该成形方法目前被美国康宁公司和口本的公司所垄断，所以开发新型的生产超薄的平板玻璃的成形方法很有必要。2.OLEDOLED (Organic Light Emitting Display)即有机发光显示器,在手机 LCD 上属于新型产品,被称誉为“梦幻显示器” 。OLED 显示技术与传统的 LCD 显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED 显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著的节省耗电量。OLED 与 TFT 和 SLCD/ASV 的这些区别是：后者这些都属于液晶的其中一种，需要透光才能可能开清

13、图像，而 OLED 不需要，它的每个像素点都能发光。 OLED 又可以分为两种：无源驱动的 PMOLED 和有源驱动的 AMOLED。PMOLED 一般是单色的，在一些手机上会有些很小如：零点几英寸用来显示手机时间和状态的的副屏幕就是 PMOLED。一、OLED 的结构OLED 由以下各部分组成：OLED 的结构基层（透明塑料，玻璃，金属箔）-基层用来支撑整个 OLED.阳极（透明）-阳极在电流流过设备时消除电子（增加电子 “空穴” ） 。有机层-有机层由有机物分子或有机聚合物构成。导电层-该层由有机塑料分子构成，这些分子传输由阳极而来的 “空穴”.可采用聚苯胺作为 OLED 的导电聚合物。发

14、射层-该层由有机塑料分子（不同于导电层）构成，这些分子传输从阴极而来的电子；发光过程在这一层进行。可采用聚芴作为发射层聚合物。阴极（可以是透明的，也可以不透明，视 OLED 类型而定）-当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路。(本文转自电子工程世界：http:/ 的发光过程OLED 发光的方式类似于 LED,需经历一个称为电磷光的过程。OLED 的发光过程具体过程如下：1、OLED 设备的电池或电源会在 OLED 两端施加一个电压。2、电流从阴极流向阳极，并经过有机层（电流指电子的流动） 。3、阴极向有机分子发射层输出电子。4、阳极吸收从有机分子传导层传来的电子。 （这可以视为阳极向传导层

15、输出空穴，两者效果相等。5、在发射层和传导层的交界处，电子会与空穴结合。6、电子遇到空穴时，会填充空穴（它会落入缺失电子的原子中的某个能级） 。7、这一过程发生时，电子会以光子的形式释放能量。8、OLED 发光。9、光的颜色取决于发射层有机物分子的类型。生产商会在同一片 OLED 上放置几种有机薄膜，这样就能构成彩色显示器。10 、光的亮度或强度取决于施加电流的大小。电流越大，光的亮度就越高。(本文转自电子工程世界：http:/ )OLED 的 基 本 结 构 是 由 一 薄 而 透 明 具 半 导 体 特 性 之 铟 锡 氧 化 物 (ITO)， 与 电 力 之 正极 相 连 ， 再 加 上

16、 另 一 个 金 属 阴 极 ， 包 成 如 三 明 治 的 结 构 。 整 个 结 构 层 中 包 括 了 ： 空 穴 传输 层 (HTL)、 发 光 层 (EL)与 电 子 传 输 层 (ETL)。 当 电 力 供 应 至 适 当 电 压 时 ， 正 极 空 穴 与 阴极 电 荷 就 会 在 发 光 层 中 结 合 ， 产 生 光 亮 ， 依 其 配 方 不 同 产 生 红 、 绿 和 蓝 RGB 三 原 色 ，构 成 基 本 色 彩 。 OLED 的 特 性 是 自 己 发 光 ， 不 像 TFT LCD 需 要 背 光 ， 因 此 可 视 度 和 亮 度均 高 ， 其 次 是 电 压

17、需 求 低 且 省 电 效 率 高 ， 加 上 反 应 快 、 重 量 轻 、 厚 度 薄 ， 构 造 简 单 ， 成本 低 等 ， 被 视 为 21 世 纪 最 具 前 途 的 产 品 之 一 。 有 机 发 光 二 极 体 的 发 光 原 理 和 无 机 发 光 二 极 体 相 似 。 当 元 件 受 到 直 流 电 （ Direct Current； DC） 所 衍 生 的 顺 向 偏 压 时 ， 外 加 之 电 压 能 量 将 驱 动 电 子 （ Electron） 与 空 穴（ Hole） 分 别 由 阴 极 与 阳 极 注 入 元 件 ， 当 两 者 在 传 导 中 相 遇 、 结

18、 合 ， 即 形 成 所 谓 的 电 子-空 穴 复 合 （ Electron-Hole Capture） 。 而 当 化 学 分 子 受 到 外 来 能 量 激 发 後 ， 若 电 子 自旋 （ Electron Spin） 和 基 态 电 子 成 对 ， 则 为 单 重 态 （ Singlet） ， 其 所 释 放 的 光 为 所 谓 的荧 光 （ Fluorescence） ； 反 之 ， 若 激 发 态 电 子 和 基 态 电 子 自 旋 不 成 对 且 平 行 ， 则 称 为 三重 态 （ Triplet） ， 其 所 释 放 的 光 为 所 谓 的 磷 光 （ Phosphores

19、cence） 。 当 电 子 的 状 态 位 置 由 激 态 高 能 阶 回 到 稳 态 低 能 阶 时 ， 其 能 量 将 分 别 以 光 子（ Light Emission） 或 热 能 （ Heat Dissipation） 的 方 式 放 出 ， 其 中 光 子 的 部 分 可 被 利 用当 做 显 示 功 能 ； 然 有 机 荧 光 材 料 在 室 温 下 并 无 法 观 测 到 三 重 态 的 磷 光 ， 故 PM-OLED元 件 发 光 效 率 之 理 论 极 限 值 仅 25%。 PM-OLED 发 光 原 理 是 利 用 材 料 能 阶 差 ， 将 释 放 出 来 的 能 量

20、 转 换 成 光 子 ， 所 以 我 们可 以 选 择 适 当 的 材 料 当 做 发 光 层 或 是 在 发 光 层 中 掺 杂 染 料 以 得 到 我 们 所 需 要 的 发 光 颜色 。 此 外 ， 一 般 电 子 与 电 洞 的 结 合 反 应 均 在 数 十 纳 秒 （ ns） 内 ， 故 PM-OLED 的 应 答速 度 非 常 快 。 P.S.： PM-OLED 的 典 型 结 构 。 典 型 的 PM-OLED 由 玻 璃 基 板 、 ITO（ indium tin oxide； 铟 锡 氧 化 物 ） 阳 极 （ Anode） 、 有 机 发 光 层 （ Emitting M

21、aterial Layer） 与 阴 极（ Cathode） 等 所 组 成 ， 其 中 ， 薄 而 透 明 的 ITO 阳 极 与 金 属 阴 极 如 同 三 明 治 般 地 将 有 机发 光 层 包 夹 其 中 ， 当 电 压 注 入 阳 极 的 空 穴 （ Hole） 与 阴 极 来 的 电 子 （ Electron） 在 有机 发 光 层 结 合 时 ， 激 发 有 机 材 料 而 发 光 。 而 目 前 发 光 效 率 较 佳 、 普 遍 被 使 用 的 多 层 PM-OLED 结 构 ， 除 玻 璃 基 板 、 阴 阳 电极 与 有 机 发 光 层 外 ， 尚 需 制 作 空 穴

22、注 入 层 （ Hole Inject Layer； HIL） 、 空 穴 传 输 层（ Hole Transport Layer； HTL） 、 电 子 传 输 层 （ Electron Transport Layer； ETL） 与 电 子注 入 层 （ Electron Inject Layer； EIL） 等 结 构 ， 且 各 传 输 层 与 电 极 之 间 需 设 置 绝 缘 层 ，因 此 热 蒸 镀 （ Evaporate） 加 工 难 度 相 对 提 高 ， 制 作 过 程 亦 变 得 复 杂 。 由 于 有 机 材 料 及 金 属 对 氧 气 及 水 气 相 当 敏 感 ，

23、制 作 完 成 後 ， 需 经 过 封 装 保 护 处 理 。PM-OLED 虽 需 由 数 层 有 机 薄 膜 组 成 ， 然 有 机 薄 膜 层 厚 度 约 仅 1,000 1,500A（ 0.10 0.15 um） ， 整 个 显 示 板 （ Panel） 在 封 装 加 干 燥 剂 （ Desiccant） 後 总 厚 度 不 及200um（ 0.2mm） ， 具 轻 薄 之 优 势 。3. AMOLED而 AMOLED ，全称：Active Matrix/Organic Light Emitting Diode，其是能彩色化的。在显示效能方面，AMOLED 反应速度较快、对比度更高、

24、视角也较广，这些是 AMOLED天生就胜过 TFT LCD 的地方 ;另外 AMOLED 具自发光的特色，不需使用背光板，因此比TFT 更能够做得轻薄，而且更省电 ;还有一个更重要的特点，不需使用背光板的 AMOLED可以省下占 TFT LCD 34 成比重的背光模块成本，不过其也存在于其他的相比在同样的分辨率的情况下，颗粒感稍强些。AMOLED 显示屏有天生的缺陷，就是它的像素排列和LED 的排列并不一样，虽然显示效果好，但是由于排列的原因，实际显示像素仅为标称的66%，虽然不影响图片和视频的观看，但却是很多人看 i9000 屏幕的文字显示效果很差的原因（点距大，文字边缘不清晰）。AMOLE

25、D 与 TFT 二者相比，前者反应速度较快、对比度更高、视角也较广、也更轻薄。同时，AMOLED 由于自身会发光的特点，耗电量仅为 TFT 屏的六成，十分适合做手机屏幕。相信随着 AMOLED 的不断成熟，它会被采用到更多的手机上。 目前除三星电子与 LG 飞利浦 以发展大尺寸 AMOLED 产品为主要方向外，三星 SDI、友达等都是以中小尺寸为发展方向。而目前三星多款手机都开始搭载 AMOLED 手机屏幕（比如三星 8300），在比如 2008 年 8 月发布的 NOKIA N85，以及 2009 年第一季度上市的 NOKIA N86 都采用了 AMOLED。就可以看出目前主流厂商对 AMO

26、LED 的重视。由于AMOLED 无无论画质、效能及成本上，先天表现都较 TFT LCD 优势多。这也是许多国际大厂尽管良率难以突破，依然不放弃开发 AMOLED 的原因。显示效能方面，AMOLED 反应速度较快、对比度更高、视角也较广，这些是 AMOLED 天生就胜过 TFT LCD 的地方；另外 AMOLED 具自发光的特色，不需使用背光板，因此比 TFT 更能够做得轻薄，而且更省电；还有一个更重要的特点，不需使用背光板的 AMOLED 可以省下占 TFT LCD 34 成比重的背光模块成本，尤其 AMOLED 在省电方面的特色，很适合手机，目前 AMOLED 面板耗电量大约仅有 TFT

27、LCD 的 6 成，未来技术还有再下降的空间。当然 AMOLED 最大的问题还是不良率，所以 AMOLED 面板的价格足足高出 TFT LCD 50%，这对客户大量采用的意愿，绝对是一个门槛，而对奇晶而言，现阶段也还在调良率的练兵期，不敢轻易大量接单。AMOLED 屏幕的构造有三层，AMOLED 屏幕、Touch Screen Panel 跟外面保护的那层玻璃。而里面又包括了触控感应器与空气层。看完这个架构原理，相信大家应该知道，为什么我们手中乐 Phone 屏幕为什么这么娇嫩了，因为外层是一块真正的玻璃，就算屏幕玻璃层碎了一小部分，一旦空气层破坏，就会导致触摸失灵了。AMOLED 屏幕与 T

28、FT 屏幕的区别：其实从上面总结的 AMOLED 优点，已经几乎可以看到 tft 的缺点了，在给大家简单总结下二者的区别。TFT 技术更成熟，应用更广泛，技术指标上比不上 AMOLED，但相对稳定。从原理讲，AMOLED 是自身发光，而 TFT 是依靠背光源。AMOLED 更薄、主动发光（不需要背光源）、视角广、亮度高、响应快速、省电1.对比传统 LCD，AMOLED 屏幕非常薄，并且可以在屏幕中集成触摸层，做超薄机更有优势。2.高分辨率 AMOLED 采用 pentile 排列，不像传统 LCD 那样一个像素点等于红绿蓝三个亚像素的合集，而是一个像素=1 绿 0.5（蓝 红） ，大幅强调绿色

29、，使画面看起来更鲜艳。3.AMOLED 自发光，单个像素在显示黑色时下不工作，显示深色时低功耗。所以AMOLED 在深色下省电，并且具有传统 LCD 几百倍的对比度，还不会漏光。4.AMOLED 具有一定的柔韧性，比起玻璃基板的 LCD 屏幕不宜损坏。5.AMOLED 和 SUPER AMOLED 的色域都非常广，但偏色。这些都是 AMOLED 在技术上特有的优势，其他至于亮度高不高，阳光下是否可视那是其他工艺的加成了。AMOLED 显示屏有天生的缺陷，就是它的像素排列和 LED 的排列并不一样，虽然显示效果好，但是由于排列的原因，实际显示像素仅为标称的 66%，虽然不影响图片和视频的观看，但却是很多人看 i9000 屏幕的文字显示效果很差的原因（点距大，文字边缘不清晰）。如果实际分辨率仅为标称的 66%，那么实际总像素点是 38.4 万*66%=25.344 万。如果这时候再去和 M9 的总像素点为 61.44 万的屏幕相比，i9000 的总分辨率仅为 M9 的41.25%，不到一半，也就说， M9 的是 i9000 的两倍多。PS：光学性质我没有查到。