高清显示面板玻璃固结磨料抛光机理与工艺研究

高清显示面板玻璃固结磨料抛光机理与工艺研究

摘要

随着高清显示电子产品的不断更新，其面板玻璃对耐用性提出了更高的要求。铝硅酸盐玻璃经化学强化后具有高强度、抗冲击和抗表面划伤等优良力学性能，被广泛应用到高清显示面板玻璃基板中，特别是作为触摸手写屏和液晶显示屏（如 TFT-LCD、平板电脑、智能手机等）的屏幕保护材料。为了能提高显示效果和使用寿命，表面超精密加工是获得高质量表面最有效手段之一。本文针对硬脆材料加工中出现的问题，开展了热压固结磨料研磨垫与冰冻固结磨料抛光盘工艺实验，分析工艺参数对材料去除率和表面质量的影响，同时研究了铝硅酸盐玻璃的脆塑转变条件，为大规模生产高清显示屏面板玻璃提供技术支持。

本文主要完成的工作和取得成果如下：

1. 基于纳米压痕和划痕法研究了高清显示面板玻璃力学性能与脆塑转变条件。纳米压痕测量其硬度和弹性模量，采用维氏硬度计对显示面板玻璃印压计算断裂韧性，纳米划痕实验研究脆塑转变机理条件，确定临界载荷和临界划痕深度，并与经验公式计算的临界深度进行对比分析。

2. 高清显示面板玻璃的研磨实验与工艺优化。 设计正交实验表， 采用W14金刚石固结磨料研磨垫对高清显示面板玻璃进行研磨实验； 分析了各因素在不同水平下对材料去除率和粗糙度两个指标的影响， 获得最优加工工艺参数并验证。

3. 采用聚氨酯材料在铸铁抛光盘上制作冰盘模具，用纳米氧化铝和硅溶胶制备了冰冻固结磨料抛光盘并对高清显示面板玻璃进行正交实验研究，获得了亚纳米级的超光滑表面，对比分析了最优工艺参数。 实验表明冰冻硅溶胶抛光盘无论在抛光效率还是抛光效果上都优于氧化铝抛光盘，综合优化了冰冻硅溶胶抛光工艺参数，并对其抛光机理进行了分析。

关键词：高清显示面板玻璃，脆塑转变，固结磨料 CMP， 去除率，表面粗糙度

1.1 引言

在光学领域中，光学技术与新材料科学和信息科学的不断融合，使得光学材料被广泛应用于航空航天、电子、光学、仪器仪表等领域，如半导体材料、光学玻璃、光学塑料、光学与非线性光学晶体材料等。二十世纪 90 年代以后，光学玻璃主要应用在三大领域：（1） 光信号传输，如液晶投影电视、影像扫描器、激光打印机等；（2） 光储存领域，如 DVD-ROM、 HD-DVD和 MD-PLAYER 等计算机硬盘玻璃基板；（3）光电显示，如薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）、等离子体显示器（PDP）等，都得到迅猛发展。在光电产品中广泛应用于信息采集、传输、存储、转换和显示等各个方面，光学玻璃得到普及和应用[1]。光学玻璃是在普通的硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、铅钾硅酸盐玻璃等原料中掺杂入少量对光敏感的物质，如氯化银，溴化银等，再加入少量的增敏剂如氧化铜，增加玻璃对光线的敏感度；在制造光学玻璃方面需要保证高度精确的折射率、高均匀度、阿贝数和高透明度等技术指标。

TFT-LCD 玻璃在过去几年内年产量增长趋缓，但在智能电子产品（如 iPad、 TFT-LCD、智能手机等）屏幕保护玻璃的应用需求却在不断提高。美国的康宁公司是最早研究高清显示面板玻璃的厂商，其主要产品 Gorilla 强化玻璃被用于高端电子显示装置和设备的保护屏，其表面经过化学强化后能提高其防刮擦性和强度，目前刚投产了 EAGLEXG 轻薄环保的玻璃基板。在康宁 Gorilla 玻璃主导铝硅酸盐玻璃市场的情况下，许多 TFT-LCD 厂商在改装现有熔炉的基础上向生产铝硅酸盐玻璃转移，以满足面板玻璃不断提高的生产需求。而德国肖特公司是唯一以浮法工艺生产高硼硅酸盐玻璃显示面板的厂商，其面板玻璃占据市场总需求量的 90%份额。“十二五”至 2020 年期间，国内将建 10 条年产量在 60t/d 以上的高强耐热平板玻璃生产线，主要包括超薄（厚度小于 1mm）高硼硅平板玻璃、 2~3mm 铝硅酸盐平板玻璃等。

目前市场上用于制造高清显示面板的玻璃为高硼硅酸盐和铝硅酸盐玻璃，它们都属于典型的硬脆材料，本文以铝硅酸盐玻璃为研究对象，它具有硬度高、抗划伤、脆性强、韧性低等特点，当对脆性材料稍微施加超过弹性极限载荷时就会发生断裂，因而导致表面加工后容易产生裂纹和凹凸不平的坑，影响工件表面质量和性能。如果能在超精密加工领域内研究出先进制造技术并应用到实际生产中，其前景将是巨大的并大幅度降低生产成本。

1.2 硬脆材料脆塑转变机理国内外研究现状

从传统的切削加工去除机理来看，材料去除主要分为脆性断裂去除和塑性域去除。常用的金属材料加工都属于塑性域去除，按照一般的车削、磨削、铣削等方式加工；但对硬脆性材料如陶瓷、光学玻璃、单晶硅等，用传统的加工方式以塑性切削方式很难实现，因为在其精密加工过程中极易碎裂，导致被加工件的表面质量得不到保障。

化学机械抛光系统组成主要包括以下几点：

（1）抛光液。 传统的 CMP 抛光液由磨粒、 pH 调节剂、分散剂、氧化剂等构成，大约占据 CMP 工艺成本的 40%。目前颗粒包括二氧化硅、碳化硅、氧化铈以及金刚石微纳米颗粒，其中二氧化硅以其低损伤、低应力的特点成为抛光液中主要的磨粒。由于抛光液越来越向高纯化、高性能化和节能环保型的方向发展，抛光液成分被列为涉密商业资料，目前市场份额被Cabot、 Hitachi、 Fuiimi、 Rohm and Hass 等公司垄断。

（2）抛光垫。抛光垫主要起着贮藏和运输抛光液、支撑工件旋转、摩擦以及传输压力等作用。对于不同材料的抛光，所选用的抛光垫也存在差别，目前按材质可以分为：聚氨酯、无纺布、带绒毛结构的无纺布抛光垫等。目前具有很好应用前景的固结磨料抛光垫是集抛光液与抛光垫两者一身，逐渐成为了抛光垫发展的方向，设计抛光垫表面开沟槽或网格，还可以充分利用抛光液以提高抛光效率。

（3）抛光机及检测设备。抛光机是 CMP 的重要设备，主要由旋转抛光工作台、抛光压头、在线监测装置、电气控制系统以及其它部件组成，随着信息与自动化水平的不断提高，对抛光设备也提出更高的要求，如设备集成自动化、干进干出系统、多工序加工、终点检测等，从而提高设备的加工效率和自动化程度水平。

1.3.2 固结磨料 CMP 研究现状

游离磨料 CMP 由于在大去除量的条件下需要消耗大量的抛光液，成本高且对环境污染大；另外，抛光垫表面的微孔在抛光过程中很容易被游离磨料和抛光残留产物填满而出现釉化现象。为解决游离磨料 CMP 中所暴露出的缺点，需要对该技术进行改进，由此固结磨料抛光垫应运而生。它是将磨料固结在以树脂等高聚合物抛光垫中，由去离子水和化学试剂配制抛光液，大大降低了磨粒的用量。如图 1.2 为固结磨料抛光垫截面图，在抛光过程中固结在抛光垫上裸露出的磨粒才会与工件表面接触部位发生摩擦作用，造成材料的去除；抛光速率对材料的表面形貌和硬度有较高的选择性，而对材质无较高的要求。由于磨粒是固结在抛光垫上，所以在少量的磨粒情况下即可达到平坦化的目的，直接地降低了生产成本和抛光液使用后的处理工序，间接减轻了环境污染等压力，同时还可显著降低过抛光时表面出现的凹陷（Dishing）和过蚀（Erosion）现象。 3M 公司最早开始研究固结磨料化学机械抛光技术（Fixed Abrasive CMP,FA-CMP），并提出基于二体式的 FA-CMP，抛光浅沟槽隔离后得到很好的改善。

B. Lee 和 A. Romer 等人利用固结磨料抛光垫抛光芯片并研究其去除机理。前者分析了磨料在均匀分布的条件下，芯片的去除速率与磨粒粒径大小、工件与抛光垫之间的相对速度、载荷压力、工件的力学性能等因素之间的关系。 A. Romer 则对材料去除速率与固结磨料抛光垫的结构参数及芯片图形的台阶高度建立了对应关系，在实验结果的基础上与模型进行了对比验证。

J. Gagliardi 等人在前人基础上用固结磨料抛光法抛光浅沟渠隔离。研究结果表面：对传统游离磨料过抛光后出现的的 SiO2 沟渠的凹陷现象得到解决，提高了芯片的均匀性。由于含磨粒的抛光垫是由高聚物等特殊材料制备而成且较软，在与芯片相互作用过程中对抛光垫起到了自修整作用，磨粒不断的露出和磨平，从而使 CMP 过程得以稳定进行。W. H. Huang 采用 Al2O3 作为磨粒制备固结磨料抛光垫，在 H2O2、 H2O2·柠檬酸以及羟胺为主要的化学物质配制的抛光液对电镀 Cu 膜进行固结磨料抛光。实验结果表明：以羟胺为基础的抛光液去除速率较高，形成铜基微粒数量显著减少，这是因为羟胺在化学抛光作用中既可以充当氧化剂也可以作为结合剂与 Cu 膜发生反应，相似地， H2O2·柠檬酸溶液也具有相同的效果，都可以在不降低 Cu 去除速率的前提下显著提高微粒产生的效果。

J. Y. Choi 与 H. Kim 等人将亲水性聚合物通过紫外光（UV）固化制备抛光垫，利用抛光时去离子水冲蚀交联体使抛光垫表层发生溶胀现象，磨粒层亲水性聚合物因吸水而发生软化，同时磨粒层与工件之间的摩擦作用力会逐渐将钝化磨粒层移除，新的磨粒层裸露出来，这样在抛光的同时也达到了抛光垫的自修整功能，从而可以获得较稳定的抛光效果。该抛光垫提高了材料去除率且没有发生堵塞和釉化现象，但他们仅从工件的表面质量来评价抛光垫的性能，并未对抛光垫的基体性能做出系统评价，也没有对抛光垫基体特性与抛光效果之间的联系做出具体的分析。

长春理工大学的杨建东教授用金刚石颗粒与铜结合剂制成金刚石丸片，再用环氧树脂将丸片固定到设计好的磨具上制备成固结磨料研磨垫，分析固结磨料研磨轨迹运动，并模拟了磨具均匀性磨损的实现条件；根据工件与研磨垫间的相对运动分析轨迹密度分布并设计磨具磨料密度分布，使磨料密度分布与磨具磨损强度分布相适应，确保磨具磨损后不丧失原有的面型精度，建立起磨具均匀磨损理论和工件均匀去除理论。

南京航空航天大学的朱永伟教授等人对固结磨料抛光垫的制备工艺也开展了研究，用传统游离磨料方法和固结磨粒抛光垫分别抛光硅片、微晶玻璃、 K9 玻璃等材料，对比分析抛光效果。实验结果表明：固结磨料抛光后工件的表面粗糙度优于游离磨料抛光，去除速率也得到大大的提高。同时提出了抛光垫的基体特性（溶胀率、硬度）评价方法和制备方法，形成了一套比较系统的研究方案。

1.4 低温抛光技术进展

随着科技的进步，对材料表面加工的精度提出了更高的要求，为了达到超光滑表面必须在前人的基础采用新的加工技术。根据化学机械抛光原理采取在低温条件下结合固结磨料抛光技术，不仅可以降低加工表面的残余应力、微观裂纹及表面损伤等，它还是在传统化学机械抛光的基础上开展的一项环境友好型技术[38,39]。日本理化所的大森整最早研究低温抛光技术并提出冰冻砂轮抛光。他得出结论：要加工出超光滑的表面质量，必须要求磨料极其微小且要均匀分布，同时冻结磨粒的固结力要低。

近年来，国内最早由长春光机所的韩荣久在低温抛光技术的基础上利用胶态 SiO2 制备冰冻固结磨料抛光盘，对单晶硅片、光学材料和微晶玻璃等硬脆性材料进行抛光实验，获得了纳米级以下的超光滑表面质量。

课题组采用自己配置分散性良好的 SiO2和 Al2O3 抛光液，设计制作冰冻模具冻制成冰盘， 从无槽型和开槽型冰冻磨料抛光盘入手， 对硬脆材料的去除机理做了较详细的分析，并对单晶硅片、微晶玻璃等材料进行了抛光对比实验并获得较好的加工效果。

对高清显示屏玻璃的塑性域加工机理进行理论分析，并采用固结磨料研磨垫和冰冻固结磨料抛光盘对高清显示屏玻璃的研磨和抛光工艺进行研究。

（1）用纳米压痕和划痕法测量高清显示面板玻璃的硬度和弹性模量，利用维氏压痕测裂纹长度并计算其断裂韧性等力学参量。脆性材料在加工中极易出现裂纹和崩裂的情况，根据纳米划痕实验可以得出在纳米级颗粒的切削加工中可以以塑性域的方式加工出超光滑表面。研究脆塑转变机理， 实验获得临界载荷和临界划痕深度，并与经验公式计算的结果进行对比分析。

（2）采用W14金刚石固结磨料研磨垫对高清显示面板玻璃进行研磨实验研究，分析各因素在不同水平下对材料去除率和粗糙度两个指标的影响， 分析最优加工工艺参数，为抛光做好准备。

（3）采用聚氨酯材料在抛光盘上制作冰盘模具，在低温抛光环境下进行实验。在研磨质量均匀一致性的条件下，用纳米氧化铝和硅溶胶制备冰冻固结抛光盘，分别对高清显示面板玻璃进行实验研究，获得亚纳米级的超光滑表面并对比分析其对粗糙度和去除速率两个指标的影响。优化工艺参数并分析冰冻固结磨料抛光盘抛光加工机理。

第三章高清显示面板玻璃固结磨料研磨实验研究

3.1 引言

固结磨料研磨垫是经过热固化成型工艺将磨粒均匀分散在树脂基体中制备而成。本章将开展金刚石固结磨料研磨垫研磨高清显示面板玻璃正交实验，分析不同的工艺参数对高清显示面板玻璃加工效果的影响，从材料去除率和表面粗糙度衡量其加工效果并对其进行机理分析和工艺优化，为了降低表面粗糙度和提高平面度，为最后一道抛光加工工序做好准备。

3.2.3 研磨垫的制备

研磨垫是直接参与研磨加工并储存抛光液将其送到整个加工区域，保证研磨环境和承受载荷等作用，因此合理选择制备优良的抛光垫对最后的研磨效果起至关重要的作用。本文采用W14 金刚石固结磨料研磨垫，以树脂为基体经过热固化成型制备。其制备工艺流程如图 3.3 所示， 大致流程如下。

首先将一定化学试剂配方和金刚石颗粒按一定比例配制，倒入亲水性的树脂基体中，用自动搅拌机均匀搅拌，最后放入到超声机中进行超声分散，使化学成分和颗粒在基体中均匀分散形成预聚物；其次，将预聚物浇注到金属模具中，以玻璃板作为承载器压平预聚物表面，在烘干箱中烘干固化成型；最后脱模、粘接、修整。

3.2.4 研磨液成份分析

研磨液是由某公司提供的，由于商业问题其主要成份未知，需要对其成份进行测试分析。拟采用 EDS（Energy Dispersive Spectrometer） 能谱仪测试其化学结构和成分。

元素分析图谱，可知研磨液粉末表面含有 Si、 Na、 K、 O、 Hg（Au元素已去除）等元素。各元素的定量组成和质量百分比含量见表 3.1。根据表 3.1 的质量比可以看出氧的含量特别高，且几乎无其它阴离子存在，所以各金属元素和硅元素应该是以氧化物形式存在，

对材料选择要考虑到粘接工艺和压头压力的影响。粘接是用加热承载盘来涂石蜡，所以材料的导热性要好且高温不易变形；由于需要加压，所以材料的重量不宜过大。选择石英玻璃作为制作承载盘可以满足上述要求。加工技术要求：平面度 0.002mm，圆周倒角为 1mm.。

3.3.1.1 实验准备

本实验采用长春理工大学科技开发中心自行研制的 PHL-350 型高速研磨抛光机和本课题组自制的亲水性固结磨料研磨垫， 研磨垫磨粒为 W14 金刚石，替换了原机床上的金刚石磨盘和压盖。工件是 60mm×60mm×3mm 的铝硅酸盐显示面板玻璃。 为了在研磨前保证工件粗糙度均匀一致性，实验前需要对高清显示面板玻璃进行粗磨，其粗糙度值达到 500~600nm 左右，二维形貌用工具显微镜测量，表面二维形貌如图 3.6。

3.3.1.2 粘卸片工艺

研磨抛光加工中主要的夹持方法有石蜡粘接、真空吸附、静电吸盘、紫外光固化等。本文采用石蜡粘结，卸片通过加热法卸载。粘片步骤：首先将承载盘放在电炉上加热到一定温度左右（80~100℃），将石蜡条压在承载盘的中心并向四周均匀涂满，然后将工件放置在承载盘的中间，先用手加压使工件四周粘接涂匀融化的石蜡，再用重物压住表面一段时间到融化的石蜡再次固化，从而将工件平整地粘接到承载盘上。粘片不好会对高清显示面板玻璃的平行度造成影响。抛光结束后，还是用电炉加热的方法将石蜡融化，然后用镊子将工件取下， 先降温后再放入超声清洗机中清洗，防止工件突然遇冷发生碎裂。

3.3.2 实验设计

在研磨加工过程中，对研磨速率及其表面粗糙度影响因素较多，本实验主要研究研磨压力、工作台转速、研磨时间和研磨液浓度对材料去除率和表面质量的影响。每个因素取 3 个水平，各因素的水平设计及正交试验表头设计见表 3.3 和表 3.4。 选用 L9（34）作为实验的正交表(未考虑各因素交互作用)。 使用 NanoMap 500LS 三维形貌仪测量粗糙度和表面形貌，每个工件测5 个点的平均值作为最后的结果。其他实验因素选择：磨粒粒径大小为 W14（10~14um），偏心距为 65mm，抛光液流量 100ml/min。

（1）研磨压力的影响

图 3.7（a） 为压力对表面粗糙度和材料去除率的影响趋势图。去除率遵循 Preston 方程，即式（2-1）。曲线图可以看出随着压力的增加，工件的去除速率也相应的提高，该结果与 Preston方程相一致。这是因为研磨压力提高了颗粒的切削作用力，增加了颗粒对材料表面的压应力，导致材料与研磨垫之间的摩擦力加大，机械作用增强从而提高了去除效率。同时，压力的提高增加了摩擦力产生更多的热量，提高了化学反应活性，有利于提高工件的化学作用，同时提高了机械作用和化学反应。

（2）研磨时间的影响

图 3.7（b）为时间对材料去除率的影响趋势图。 随着时间的增加，材料去除率逐渐降低。这是因为在研磨初始阶段工件与研磨垫处于磨合阶段，表面粗糙度值较大，整体形貌参差不齐，磨粒在与工件接触时摩擦作用较明显，会发生大颗粒的去除；随着研磨时间的增加，工件表面的质量得到有效改善，材料的去除更加均匀，同时研磨垫表面金刚石颗粒也被磨平，切削深度降低导致单次去除量减少，造成去除率下降。

（3）主轴转速的影响

图 3.7（c） 为转速对材料去除率的影响趋势图。 随着工作台转速的增加，材料去除率先升高后略微降低，这与 Preston 方程有稍微的差别。开始提高转速时，工件的 MRR 显著增加，这是因为工件表面各点的线速度增大，单位时间内去除率提高。当继续提高转速会使研磨液与工件的接触时间更短，研磨液还没来得及与工件反应就因为离心力的作用被甩出，化学作用与机械作用之间的平衡被打破，表现为机械作用起主导作用；另外，由于工件中心点应力集中现象使工件的边缘去除没有中间的有效。

（4）研磨液浓度的影响

图 3.7（d） 为研磨液的浓度与材料去除率的关系。 当不添加任何研磨液时，工件研磨的过程中只有机械作用，没有任何化学反应，因此材料去除是一种纯机械加工；当添加研磨液与去离子水的比例为 1:10 时会提高去除率，这是化学作用与机械作用相互作用的结果。研磨液是呈碱性，显示面板玻璃工件是铝硅酸盐玻璃，会跟碱产生化学反应，其反应方程式（3-2）如下：

Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O （3-2）

生成的偏铝酸盐属于胶体，较软，所以在机械摩擦作用下很容易去除。随着研磨液浓度的增加化学作用也越强，使去除率得到提高。

（1）研磨压力的影响

随着压力的增大，工件表面粗糙度在逐步降低。压力的增加使研磨液与工件表面的接触更充分，化学反应活性提高，工件表面基体能快速形成较软的反应物，此时的切削属于塑性去除，得到的表面划痕和裂纹扩展越来越少，从而粗糙度值减小。另一方面，压力的提高也增加了研磨过程中实际参与切削颗粒的数量，有效磨粒数量增加，相当于大量高硬度的磨粒进行微量切削，原来被结合剂包裹的磨粒也开始参与工件表面的磨削，使粗糙度值下降。

（2）研磨时间的影响

随着时间的增加粗糙度会越来越低，这是因为在开始研磨时表面粗糙度较大，整体形貌参差不齐，会发生大颗粒的去除；随着研磨时间的增加，工件表面的质量得到有效改善，材料的去除更加均匀，同时研磨垫的表面金刚石颗粒也被磨平，但对于 W14 金刚石颗粒来说其粒径决定了粗糙度会达到一定值以后不会再增加，只会不断有新磨粒露出来，所以时间不宜过久。

（3）主轴转速的影响

粗糙度随着工作台转速的增加而降低，因为转速的提高会增加工件表面上各点的线速度，使得在相同时间的情况下有效去除面积增大，这样工件表面去除更加均匀，机械起主导作用，转速越大化学试剂还没来得及反应就因为离心力作用被甩出研磨垫，但在高效的机械作用下仍然能得到较好的表面粗糙度。

（4）研磨液浓度的影响

可以看出粗糙度值出现先升后降的趋势，但总体对粗糙度相对于其他影响因素来说影响效果其实不是很大，只在几个纳米的范围。可能是最后接触到的软化层没有得到及时去除，导致表面基体软硬层之间凹凸坑较多粗糙度变大。

综合考虑材料去除率和表面粗糙度，各研磨工艺参数的最优组合为：转速 160rpm，研磨压力 0.1MPa， 时间 5min，研磨液浓度为 10%。

从验证实验结果和形貌图可以看出，优化后的工艺参数研磨效果有所改善，粗糙度值达到了 79nm 左右,材料去除速率为 11.8mm/min。

本章的主要结论如下：

（1）采用热固法制备固结磨料研磨垫；用 EDS 能谱仪对研磨液的化学元素进行定量分析和化学成分的定性分析，根据场发射扫描电镜/EDS 能谱测定烘干研磨后的粉末，测得的主要元素为 O、 Na、 Si 等元素，由于碱性的存在和仪器本身测量范围的限制可以判断成分含有氢元素；分析认为该研磨液中主要是 KOH 和 NaOH 碱性物质以及 SiO2 颗粒。

（2） 固结磨料研磨高清显示面板玻璃随着研磨压力和研磨液浓度的增大，材料去除率增大； 而转速和时间增大会使高清显示面板玻璃去除率降低。 各因素对材料去除率影响大小顺序依次为研磨时间、压力、工作台转速和研磨液浓度。

（3） 固结磨料研磨高清显示面板玻璃的表面粗糙度随着研磨压力、时间和工作台转速的增大而减小，研磨液浓度对改善工件的表面粗糙度影响不大。 各因素对表面粗糙度影响因素的大小依次为工作台转速、时间、研磨压力和研磨液浓度。

（4） 从极差分析和方差分析分别综合考虑材料去除率和表面粗糙度，各研磨工艺参数的最优组合为：转速 160 rpm，研磨压力 0.1 MPa， 时间 5min，研磨液浓度为 10%。最后根据优化后的工艺参数可以得到表面粗糙度约 80nm、表面平整度更加均匀的加工效果。

4.6 本章小结

本章首先介绍了抛光设备和表面检测仪器，然后设计冰冻固结磨料抛光盘模具及抛光盘的制备流程，最后对高清显示面板玻璃进行冰冻固结磨料抛光实验和机理分析，分析工艺参数对去除率和表面粗糙度两个重要指标的影响，主要内容和结论如下：

（1）采用聚氨酯作为隔热材料，设计的聚氨酯抛光模具制备冰冻固结磨料抛光盘，采用分层浇注冷冻法制备冰冻固结磨料抛光盘。

（2）设计正交实验表，分别用冰冻固结硅溶胶和冰冻固结氧化铝磨料抛光盘抛光高清显示面板玻璃，根据实验结果对比分析硅溶胶和氧化铝抛光液对工件材料去除率和表面质量的加工效果。 实验结果表明冰冻硅溶胶抛光盘无论在抛光效率还是抛光效果上都优于氧化铝抛光盘，综合优化冰冻硅溶胶抛光盘工艺参数为：抛光压力 0.1MPa，抛光时间 40min，主轴转速 80r/min，抛光液配比 1:10，并进行验证。

（3）从去除量的构成、化学作用和机械作用分析冰冻固结硅溶胶磨料抛光机理。