液晶玻璃基闆

液晶玻璃基闆

液晶顯示器件中的部件
玻璃基闆是構成液晶顯示器件的一個基本部件。這是一種表面極其平整的浮法生産薄玻璃片。2019年9月18日,中國首片8.5代TFT—LCD玻璃基闆在安徽蚌埠下線。中國成為全球第三個掌握高世代TFT—LCD玻璃基闆生産技術的國家。
    中文名:液晶玻璃基闆 外文名: 别名: 屬于:液晶顯示器件 類型:基本部件 屬性:浮法生産薄玻璃片

基本内容

液晶玻璃基闆是TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)的重要原材料,是影響顯示屏質量的重要零組件。液晶玻璃基闆需求量近年來呈現逐年穩增的趨勢。液晶玻璃基闆是液晶平闆顯示器的重要組成部分,具有十分廣闊的發展前景。

如何制造

目前在商業上應用的玻璃基闆,其主要厚度為0.7mm及0.6mm,且即将邁入更薄(如0.4mm)厚度之制程。基本上,一片TFT-LCD面闆需使用到二片玻璃基闆,分别供作底層玻璃基闆及彩色濾光片(COLORFILTER)之底闆使用。一般玻璃基闆制造供貨商對于液晶面闆組裝廠及其彩色濾光片加工制造廠之玻璃基闆供應量之比例約為1:1.1至1:1.3左右。

LCD所用之玻璃基闆概可分為堿玻璃及無堿玻璃兩大類;堿玻璃包括鈉玻璃及中性矽酸硼玻璃兩種,多應用于TN及STNLCD上,主要生産廠商有日本闆硝子(NHT)、旭硝子(Asahi)及中央硝子(CentralGlass)等,以浮式法制程生産為主;無堿玻璃則以無堿矽酸鋁玻璃(AluminoSilicateGlass,主成分為SiO2、Al2O3、B2O3及BaO等)為主,其堿金屬總含量在1%以下,主要用于TFT-LCD上,領導廠商為美國康甯(Corning)公司,以溢流熔融法制程生産為主。

能夠提供大尺寸液晶屏幕玻璃基闆的廠商隻有美國康甯、日本旭硝子等四家,其中美國康甯占據51%的市場,日本旭硝子占據28%的份額,而能夠為5代以上生産線提供配套的也隻有這兩家,雖然玻璃基闆隻占據TFT-LCD産品成本的6%-7%,但技術上的寡頭壟斷讓玻璃基闆産品成為TFT-LCD上遊材料占據主導的零配産品。國内彩虹等自己上馬的TFT-LCD玻璃項目應該得到特别的支持與鼓勵。

超薄平闆玻璃基材之特性主要取決于玻璃的組成,而玻璃的組成則影響玻璃的熱膨脹、黏度(應變、退火、轉化、軟化和工作點)、耐化學性、光學穿透吸收及在各種頻率與溫度下的電氣特性,産品質量除深受材料組成影響外,也取決于生産制程。

玻璃基闆在TN/STN、TFT-LCD應用上,要求的特性有表面特性﹑耐熱性﹑耐藥品性及堿金屬含量等;以下僅就影響TFT-LCD用玻璃基闆之主要物理特性說明如下:

1.張力點(StrainPoint):為玻璃密積化的一種指标,須耐光電産品液晶顯示器生産制程之高溫。

2.比重:對TFT-LCD而言,筆記型計算機為目前最大的市場,因此該玻璃基闆之密度越小越好,以便于運送及攜帶。

3.熱膨脹系數:該系數将決定玻璃材質因溫度變化造成外觀尺寸之膨脹或收縮之比例,其系數越低越好,以使大屏幕之熱脹冷縮減至最低。

其餘有關物理特性之指标尚有熔點、軟化點、耐化學性、機械強度、光學性質及電氣特性等,皆可依使用者之特定需求而加以規範。

整個玻璃基闆的制程中,主要技術包括進料、薄闆成型及後段加工三部分,其中進料技術主要控制于配方的好壞,首先是在高溫的熔爐中将玻璃原料熔融成低黏度且均勻的玻璃熔體,不但要考慮玻璃各項物理與化學特性,并需在不改變化學組成的條件下,選取原料最佳配方,以便有效降低玻璃熔融溫度,使玻璃澄清,同時達到玻璃特定性能,符合實際應用之需求。

而薄闆成型技術則攸關尺寸精度、表面性質和是否需進一步加工研磨,以達成特殊的物理、化學特性要求,後段加工則包含玻璃之分割、研磨、洗淨及熱處理等制程。

到目前為止,生産平面顯示器用玻璃基闆有三種主要之制程技術,分别為浮式法(FloatTechnology)、流孔下引法(SlotDownDraw)及溢流熔融法(OverflowFusionTechnology)。“浮式法”因系水平引伸的關系,表面會産生傷痕及凹凸,需再經表面研磨加工,故投資金額較高,惟其具有可生産較寬之玻璃産品(寬幅可達2.5公尺)且産能較大(約達10萬平方公尺/月)之優點。

“溢流熔融法”有表面特性較能控制、不用研磨、制程較簡單等優點,特别适用于産制厚度小于2mm的超薄平闆玻璃,但生産之玻璃寬幅受限于1.5米以下,産能因而較小。浮式法可以生産适用于各種平面顯示器使用之玻璃基闆,而溢流熔融法目前則僅應用于生産TFT-LCD玻璃基闆。以下僅就上述三種制程技術分别說明如下:

(1)浮式法

為目前最著名的平闆玻璃制造技術,該法系将熔爐中熔融之玻璃膏輸送至液态錫床,因黏度較低,可利用檔闆或拉杆來控制玻璃的厚度,随着流過錫床距離的增加,玻璃膏便漸漸的固化成平闆玻璃,再利用導輪将固化後的玻璃平闆引出,再經退火、切割等後段加工程序而成。

以浮式法生産超薄平闆玻璃時應控制較低之玻璃膏進料量,先将進入錫床的玻璃帶(Ribbon)冷卻至700℃左右,此時玻璃帶的黏度約為108泊(Poise;1泊=1g/cm·sec),再利用邊緣滾輪拉住浮于液态錫上的玻璃膏,并向外展拉後,再将玻璃帶加熱到850℃,配合輸送帶滾輪施加外力拉引而成,以浮式法技術拉制超薄平闆玻璃如圖三所示。

浮式法技術系采用水平引出的方式,因此比較容易利用拉長水平方向的生産線來達到退火的要求。浮式法技術未能廣泛應用于生産厚度小于2mm超薄平闆玻璃之主要原因乃系其無法達到所要求的經濟規模。舉例來說,浮式法技術的一日産量幾乎可以滿足目前台灣市場之月消耗量;如果用浮式法技術生産超薄平闆玻璃,一般多系以非連續式槽窯(DayTank)生産,因此該槽窯設計之最适化就顯得相當重要。

(2)流孔下引法

就平面顯示器所需的特殊超薄平闆玻璃而言,有不少廠商是使用流孔下引法技術生産,該法系以低黏度的均質玻璃膏導入鉑合金所制成的流孔漏闆(SlotBushing)槽中,利用重力和下拉的力量及模具開孔的大小來控制玻璃之厚度,其中溫度和流孔開孔大小共同決定玻璃産量,而流孔開孔大小和下引速度則共同決定玻璃厚度,溫度分布則決定玻璃之翹曲,以流孔下引法技術拉制超薄平闆玻璃如圖四所示。

流孔下引法制程每日能生産5~20公噸厚度0.03~1.1㎜的超薄平闆玻璃,因鉑金屬無法承受較高的機械應力,因此一般大多采用鉑合金所制成的模具,不過因其在承受外力時流孔常會變形,導緻厚度不均勻及表面平坦度無法符合規格需求為其缺點。

流孔下引法必須要在垂直的方向上進行退火,如果将其轉向水平方向則可能會增加玻璃表面與滾輪的接觸及因水平輸送所産生的翹曲,導緻不良率大增。這樣的顧慮使得熔爐的建造必須采用挑高的設計,同時必須精确的考慮退火所需要的高度,使得工程的難度大幅增加,同時也反映在建廠成本上。

(3)溢流熔融法

系采用一長條型的熔融幫浦(FusionPump),将熔融的玻璃膏輸送到該熔融幫浦的中心,再利用溢流的方式,将兩股向外溢流的玻璃膏于該幫浦的下方處再結合成超薄平闆玻璃。

利用這種成型技術同樣需要借重模具,因而熔融幫浦模具也面臨因受機械應力變形、維持熔融幫浦水平度及如何将熔融玻璃膏穩定打入熔融幫浦中的問題。因為利用溢流熔融法的成型技術所作成的超平闆玻璃,其厚度與玻璃表面的質量是取決于輸送到熔融幫浦的玻璃膏量、穩定度、水平度、幫浦的表面性質及玻璃的引出量。

熔融溢流技術可以産出具有雙原始玻璃表面的超薄玻璃基材,相較于浮式法(僅能産出的單原始玻璃表面)及流孔下拉法(無法産出原始玻璃表面),可免除研磨或抛光等後加工制程,同時在平面顯示器制造過程中,也不需注意因同時具有原始及與液态錫有接觸的不同玻璃表面,或和研磨介質有所接觸而造成玻璃表面性質差異等,已成為超薄平闆玻璃成型之主流。

由于無堿玻璃有特殊成分配方且在熱穩定性、機械、電氣、光學、化學等特性及外觀尺寸、表面平整度等方面都有極為嚴格的标準規範,故其生産線調整、學習時間較長,新廠商欲加入該産業之技術門坎則較高。

上一篇:CIK細胞

下一篇:D-缬氨酸

相關詞條

相關搜索

其它詞條