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Che cos'è il substrato di vetro nell'industria degli LCD TFT?
Il substrato di vetro è uno degli strati principali degli LCD TFT. Influenza le caratteristiche fondamentali del display in termini di risoluzione, trasmittanza luminosa, spessore, peso e angolo di visione.
Il substrato di vetro è il componente principale dell'LCD TFT e svolge un ruolo significativo nell'upstream dell'industria degli LCD TFT, analogamente al wafer di silicio nell'industria dei semiconduttori.
La qualità del substrato di vetro determina le caratteristiche del display in termini di risoluzione, trasmittanza luminosa, spessore, peso, angolo di visione e altri parametri importanti.
I. Che cos'è il substrato di vetro?
La struttura fondamentale dell'LCD TFT è simile a quella di un sandwich, con due strati di "pane" (substrato TFT e filtro colore) e "marmellata" (cristalli liquidi).
La realizzazione di un LCD TFT richiede quindi due pezzi di vetro come substrato rispettivamente per il TFT e il filtro a colori.
Il substrato non è un semplice pezzo di vetro.
Il lato interno è dotato di una struttura a scanalature e di una pellicola di allineamento, che consente alle molecole di cristallo liquido di disporsi ordinatamente lungo la scanalatura.
Sull'altro lato sono applicati transistor a film sottile (TFT) o filtri colorati (CF).
I due substrati di vetro rappresentano circa il 15%-20% del costo totale degli LCD TFT.
II. Caratteristiche dei substrati di vetro
Considerando l'ambiente unico del processo di produzione dei TFT-LCD, come l'alta temperatura, l'alta pressione e la commutazione dell'ambiente tra acido-neutro-alcalino, le seguenti caratteristiche del vetro devono soddisfare la sfida e i requisiti di qualità.
- Qualità dell'aspetto
Il substrato di vetro deve avere un'elevata qualità superficiale e interna.
La superficie per la fabbricazione del circuito deve essere priva di graffi e macchie, con una tolleranza inferiore a pochi micron per evitare di danneggiare il circuito.
- Termostabilità
La termostabilità comprende principalmente la resistenza al calore, la contrazione termica e il coefficiente di espansione termica.
Nel processo di produzione, la temperatura massima può raggiungere i 600 ℃, il che richiede che il substrato di vetro rimanga rigido senza incollarsi anche a temperature così elevate.
Per evitare lo stress termico durante il raffreddamento, è necessario che il coefficiente di espansione termica del substrato di vetro, come il silicio, sia pari a (30-40)x10-9/℃.
- Stabilità chimica
Il substrato di vetro deve resistere a diversi trattamenti chimici durante il processo, grazie alla rotazione della soluzione mordenzante da acida, neutra ad alcalina.
Dopo il processo di incisione, il substrato di vetro deve rimanere con variazioni minime e non deve presentare residui visibili e interferenze con la deposizione del film.
- Limitazione degli alcali
L'inquinamento da alcali del materiale dielettrico del gate TFT comporta una riduzione della durata di vita.
Pertanto, gli LCD TFT richiedono che il substrato sia di vetro privo di alcali e che il contenuto di alcali del substrato e dell'interfaccia TFT sia inferiore a 5×10-6 .
- Densità
Il TFT-LCD è utilizzato principalmente per strumenti portatili, quindi il display deve essere leggero.
Oltre a ridurre lo spessore del substrato di vetro, è necessario ridurre anche la densità.
- Resistenza meccanica
Nel processo il vetro madre viene tagliato in pezzi delle dimensioni richieste, con uno spessore di soli 0,5-0,7 mm, il vetro deve avere un'elevata resistenza meccanica e un modulo elastico >70GPa.
III. Sviluppo generazionale del substrato di vetro
Con lo sviluppo della tecnologia di produzione e dei pannelli di visualizzazione, ogni generazione di vetro madre è aumentata significativamente in termini di dimensioni.
In genere, le dimensioni sono raddoppiate con ogni generazione successiva. Dall'iniziale generazione 4 (G4) all'attuale G11, le dimensioni del substrato sono cresciute fino a 3000*3320 mm.
Mentre lo spessore diminuisce, i substrati di vetro della G7 e della G8 hanno raggiunto il livello di 0,5 mm.
IV. Catena di approvvigionamento del substrato di vetro: Globale e cinese
Nel mercato globale dei substrati di vetro per TFT-LCD, oltre il 90% è concentrato in alcuni grandi produttori, come Corning (America), Asahi Glass (Giappone), Nippon Electric Glass (Giappone) e AvanStrate (Taiwan).
Mentre i produttori europei collaborano per lo più con i produttori giapponesi, con una quota inferiore all'1%.
In Cina, la produzione di substrati di vetro è relativamente in ritardo rispetto all'intera catena di fornitura dell'industria degli LCD TFT.
Negli ultimi anni, la localizzazione del substrato di vetro sta accelerando e alcuni produttori locali sono in grado di elaborare la R&S in modo indipendente.
IRICO Group Corporation, TUNGHSU GROUP, CTIEC e altri fornitori locali hanno conquistato l'80% della quota di mercato dei pannelli LCD di piccole e medie dimensioni.
Tuttavia, c'è ancora una lacuna e la necessità di fare passi avanti nel vetro per le linee di produzione di pannelli LCD di alta generazione e nella tecnologia del vetro AMOLED senza alcali. È difficile raggiungere un'elevata localizzazione in tempi brevi.
