液晶基板玻璃冷端加工ADG和Particle缺陷对策设计

孟伟华

（郑州旭飞光电科技有限公司 郑州 450000）

0 引言

TRIZ意译为发明问题的解决理论，TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。TRIZ理论的强大作用正在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具［1］。本文应用TRIZ理论和方法工具解决目前液晶基板玻璃冷端加工中存在的问题，为液晶基板玻璃产业中存在的技术瓶颈问题提供新的解决思路。

1 技术背景

液晶基板玻璃主要应用在液晶电视、智能手机、车载显示屏等领域，随着工业4.0发展和消费水平升级，可穿戴电子产品、人工智能、智慧城市等新兴行业都是未来的增量点。尤其是在互联网普及以及物联网的快速发展下，显示屏作为人机交互最主要的方式，其市场规模正在不断扩大［2］。 液晶面板内部结构十分复杂，包括基板玻璃、偏光片、彩色滤光片、液晶等诸多部件。每一个部件的品质都会影响到最后的显示及成像效果。液晶基板玻璃是光电显示的核心部件，作为高新技术产业，对生产工艺要求极为苛刻［3］。

2 问题分析

影响液晶基板玻璃表面品质的因素包括ADG、划伤、污渍、灰尘等，这些缺陷在进行镀膜时会产生膜破、G断、peeling等问题［4］，如何最大限度地减少这些因素对基板表面品质影响是行业内长期以来一直在研究的课题。针对影响基板玻璃表面品质的因素，进行以下分析。

2.1 因果分析

基板玻璃表面缺陷如图1所示。

图1 基板玻璃表面缺陷分类

对基板玻璃表面缺陷的原因查找，通过因果分析工具，得出造成基板玻璃表面缺陷的8个重要因子。

2.2 FMEA分析

通过FMEA工具对具体因子进行分析，如表1所示。

表1 FMEA分析

通过因果分析和FMEA分析得出5个急需解决的关键问题： ①切割造成ADG数量多； ②掰断造成的ADG数量多； ③耳料回收产生ADG； ④研磨幅清洗效果差； ⑤研磨水温不合适，研磨粉尘多。

3 问题求解

使用TRIZ理论，对目前存在的问题进行逐步分析，找出根因，解决问题［2］。

3.1 切割造成ADG数量多

切割刀轮在对玻璃进行切割时产生玻璃屑，粘附在玻璃表面，影响玻璃表面品质。为减少玻璃粉对基板玻璃表面品质的影响。根据76个标准解第一类中引入新的场F2来消除有害作用，如图2所示。

图2 物场分析及解决方案

3.2 掰断造成的ADG数量多、耳料回收产生ADG

耳料掰断过程中产生玻璃屑，以及耳料回收过程中产生玻璃屑粘附在玻璃表面，影响玻璃表面品质。 运用技术矛盾分析： 要对切割耳料进行去除，则“6静止物体的面积”得到改善，但“30作用于物体的有害因素”恶化。查找《矛盾矩阵表》得到以下解法：27、2、39、35，见表2。

表2 有害因子分析（1）

通过分析发现，玻璃本身物理或化学参数无法改变，35原理不适用；玻璃耳料属于玻璃原片的一部分无法替代，27原理不适用；玻璃屑的产生属于物理改变，惰性环境对玻璃屑的减少没有明显的影响，39原理不适用；玻璃屑可以通过抽吸装置减少，2原理应有明显效果。所以可以使用2抽取原理进行应用设计。

要对切割耳料进行回收，则“15运动物体的作用时间”得到改善，但“31物体产生的有害因素”恶化。查找《矛盾矩阵表》得到以下解法：21、39、16、22，见表3。

表3 有害因子分析（2）

通过分析发现，切割耳料作用的时间与产生的不良缺陷成正比，36原理不适用；玻璃耳料的不良影响随着玻璃耳料斗存在而存在，36原理不适用；玻璃耳料的不良产生属于物理改变，惰性环境对玻璃耳料的不良产生没有明显的影响，39原理不适用；玻璃耳料可以通过回收装置减少造成的不良影响，21原理应有明显效果。所以可以使用21减少有害作用的时间原理进行应用设计。

3.3 研磨幅清洗效果差

研磨幅内隐藏玻璃粉多，研磨幅清洗装置不能有效清除隐藏的玻璃粉。为提升清洗效果，需提升有效水量。

系统组成：清洗装置、基板玻璃、喷嘴、有效水和无效水。

可以通过小人法直观地进行分析，有效的水越多则需要更多喷嘴，喷嘴的结构要相对于基板玻璃成包围状态，这样可以看出有效水增加，无效水减少，如图3所示。

图3 小人法分析

3.4 研磨水温不合适，研磨粉尘多

运用技术矛盾分析，在对基板玻璃进行边部研磨时，则“12形状”得到改善，但“30作用于物体的有害因素”恶化。 查找《矛盾矩阵表》得到以下解法：22、1、2、35，如表4所示。

表4 有害因子分析（3）

通过分析发现，边部研磨改善时造成的有害因素主要是研磨粉。研磨粉只要产生在研磨环境中即是有害因素，22原理不适用；研磨粉的产生是研磨过程中无法避免的过程，1原理不适用；研磨粉可以通过抽吸装置减少，2原理应有明显效果；研磨过程是物理和化学作用过程，改善冷却剂或研磨轮成分可以减少研磨粉的产生，35原理应有明显效果。所以可以使用2抽取原理和35物理或化学参数改变原理进行应用设计。

4 解决方案

通过以上矛盾的分析和求解，根据产线实际情况，制定以下解决方案：

4.1 根据抽取原理增加玻璃屑除尘装置

通过加装吹气和抽尘装置，使得在切割过程中产生的玻璃粉被吹离，并同时被抽尘装置给吸走，避免了玻璃屑粘附在基板玻璃表面对品质造成影响，如图4所示。

图4 吹气和抽尘装置示意图

4.2 根据减少有害作用的时间原理掰断增加吸尘和耳料回收装置

在掰断位置增加风切和吸尘装置，将粘附在玻璃表面的玻璃屑吹离，并利用真空吸附的吸力将玻璃屑带走。同时，针对耳料过程中产生的玻璃屑，增加辅助装置，使用“气缸+吸盘”的方式将耳料放入耳料回收箱，如图5所示。

图5 气缸和吸盘组合使用示意图

4.3 改善研磨幅清洗装置

采用多喷嘴清洗装置，提升有效水量。多喷嘴结构如图6所示。

图6 多喷嘴结构示意图

4.4 通过改变物理参数原理增加研磨水恒温冷水系统

设置研磨水降温系统，提高研磨时的冷却效果，从而减少研磨粉的产生。具体设计如图7所示。

图7 冷却水系统设计示意图

5 结语

使用TRIZ理论对现有液晶玻璃基板冷加工中的品质问题进行分析求解，提出优化解决方案，为行业内相关品质问题的后续的解决和处理提出了提升方向，解决过程可以形成标准化实施方案，对相关问题解决都具有指导意义。本文通过应用TRIZ理论在解决复杂问题中起到的简化问题、快速突破的优势，相信对其它领域使用TRIZ理论解决问题必然能够起到启发和促进作用。