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【摘 要】 基于长期对电子玻璃基板清洗工艺的经验积累，对清洗系统中的盘刷清洗单元、喷淋清洗单元、烘干输出单元的原有设计的不足进行了分析讨论，并对其实施了优化设计改造。优化结果表明，优化改造后经过清洗的玻璃基板表面颗粒显著减少，破片几率明显降低，产品良率得到提高，这不但有利于生产经济效益的增加，而且也为国内同行提供了宝贵的经验借鉴。
【关键词】 电子玻璃基板 清洗单元 优化设计 应用
液晶平板显示以其技术成熟、性能稳定、轻薄、节能、环保等优势如今已经进入规模化生产阶段，然而作为液晶显示面板生产所用的关键上游原材料——电子玻璃基板的核心生产技术却长期掌握在美国康宁、日本旭硝子、日本电气硝子和日本板硝子等四家国外公司的手中。近两年，在国家产业政策的积极引导及战略产业面临转型升级的大背景下，中国大陆的电子玻璃基板制造业才有了初步发展[1～3]。电子玻璃基板制造工艺主要分为熔融成型、划线掰断和研磨清洗三大核心技术工艺。研磨清洗工艺作为电子玻璃生产的最后一道核心技术，其在确保产品的最终品质方面具有重要地位。电子玻璃基板清洗系统主要包括预湿单元、盘刷清洗单元、超声波清洗单元、滚刷清洗单元、喷淋清洗单元以及基板烘干输出单元等，这些单元彼此独立而又相互关联，在其共同配合作用下，确保最终经过清洗的玻璃基板光滑洁静，达到液晶面板制造所用基板的要求标准[4，5]。由于国内大陆液晶玻璃产业发展较晚，玻璃基板清洗工艺设计及应用经验不足，导致国内企业目前在此方面存在着基板清洗颗粒度较高、破片率高、划伤严重等问题，从而严重制约着企业综合良品进一步提升。这里，我们基于对清洗工艺的长期应用经验积累，对清洗工艺组成系统单元中的盘刷清洗单元、喷淋清洗单元、烘干输出单元的原有设计实施了优化改造，通过技术改造，极大减少了基板表面的颗粒数，降低了基板清洗破片的几率，提高了最终输出产品的光洁度质量及良品率，从而提高了企业的经济效益，也为国内同行技术的优化和完善提供了宝贵的经验借鉴。
1 盘刷清洗单元的优化设计及应用
盘刷清洗单元的主要功能是：通过安装在与玻璃传输方向水平垂直的驱动轴上的一排盘刷对传输中的玻璃基板进行机械力刷洗作用，以促使粘附在玻璃基板表面的玻璃切割碎屑、研磨粉等颗粒被强力去除。
1.1 原有盘刷单元设计结构及不足
如图1所示是原有设计的盘刷结构示意图。从图1可以看出，盘刷主要通过安装在公共驱动轴（4）上的彼此同向锥形驱动齿轮（5）与固定在盘刷刷盘上的锥形齿轮（3）的齿合作用来实现对玻璃基板（1）的机械清洗作用。但是，在这种结构设计及运行工作状态下，传输中的玻璃基板经常发生跑偏及叠片事故。
如图1所示通过对传传输中的玻璃基板受力分析可知，传输中基板跑偏及叠片事故发生主要直接原因是由于清洗单元所有盘刷刷盘转向一致，从而使处于水平传输中的与刷盘平行的玻璃基板受到一个扭矩作用，这个扭矩促使运行中的玻璃基板受力总是趋向一个方向，从而引发水平传输中基板跑偏、叠片现象的发生。因此，解决原有设计不足的直接切入点在于刷盘转向问题。
1.2 原有盘刷单元结构的优化设计
依据盘刷单元齿轮动力传动过程原理结果分析，不难发现，盘刷刷盘之所以转向一致，关键在于所有垂直安装在驱动轴上的锥形齿轮同向安装导致，如果将相临的驱动锥形齿轮彼此反向安装在驱动轴上，且齿轮数量为偶数个，那么就可以使相邻的刷盘转向彼此相反，使每个刷盘作用在玻璃基板上的扭力矩彼此抵消，从而使传输中玻璃基板所受合扭力矩为零，这样就可以解决原有设计结构不足的问题。据此分析，我们对盘刷清洗单元驱动锥齿的安装方式进行了优化安装，通过优化调整，使相邻的盘刷刷盘转向彼此相反，从而确保基板所受合扭力矩几乎为零，极大减少跑偏、叠片事故的发生。
2 喷淋清洗单元优化设计及应用
2.1 喷淋清洗单元原有设计及不足
喷淋清洗单元作为玻璃基板清洗烘干输出前的一道工序，其主要起着对玻璃基板表面进行最后一次全面冲刷洁净作用，以将基板表面颗粒度降低到最小程度，喷淋用水纯度为18MΩ以上。
2.2 原有喷淋单元设计构型及参数优化
经过反复多次对原有设计构型进行调整，最终寻到最优优化方案，通过将喷淋管直径增大至约50mm，基板上下两侧喷淋管两端喷嘴到基板距离h1减小至约50mm，其余喷距h2减小至约150mm，喷嘴与基板表面夹角α增大至约80°，同时喷嘴口径扩大一倍左右，这样只需提高供水泵的功率，那么同压下供水流量可增加四倍左右，调整喷嘴与基板的夹角，避免了基板走斜，缩短喷淋管两端喷嘴与基板间距离缩短，对基板两长边加强冲洗，而其余喷嘴保证对整片基板均匀清洗，既保证了基板运行的要求而又提高了清洗效果。
3 结语
通过对电子玻璃基板清洗系统的盘刷清洗单元、喷淋清洗单元和烘干输出单元的优化设计和实施，不但极大强化了洁净清洗能力，降低玻璃基板跑偏、叠片、撞片、颗粒度高等因素导致的加工不良率高的技术难点，从而有利与节约生产成本，提高产品综合良品率，同时，这些优化设计方案也将为国内同行技术的提升提供宝贵的经验借鉴，推动国内电子液晶玻璃基板行业共同发展。
参考文献：
[1]杨伯荣.世界TFT-LCD产业现状.液晶与显示，2001，15（3），154-158.
[2]田民波.电子显示.清华大学出版社，2001，56-64.
[3]李维，郭强.液晶显示应用技术.北京：电子工业出版社，2000，41-46.
[4]谢崇凯.《TFT-LCD液晶显示的工作原理》.2002年10月.