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2017年中国FPD光电玻璃行业概况【图】

2017年08月09日 14:1710000人浏览字号:T|T

    1、 FPD 光电玻璃薄化

    (1) FPD 光电玻璃薄化的必要性

    ①FPD 光电玻璃薄化能适应终端消费电子产品“轻薄化”需求, 且明显改善显示效果FPD 光电玻璃薄化主要指对 FPD 玻璃基板进行薄化处理。随着信息技术发展和消费者消费需求的升级,人们对移动终端轻薄化要求日益提高,也是未来FPD 显示器的发展趋势。使用 TFT-LCD、 OLED 或其他平板显示技术的各类终端消费电子产品,轻、薄是其两大核心竞争要素。为了达到轻、薄诉求,业界普遍采用缩减显示器件的玻璃基板厚度,以达到同时减少厚度与重量的效果,来应对市场竞争。

    由于 TFT-LCD 是 FPD 的主流产品,以 TFT-LCD 为例,目前,智能手机、平板电脑等移动智能终端的显示屏厚度往往只有 0.4mm 至 0.6mm,甚至更轻薄,而传统的 TFT-LCD 的 TFT 基板、 CF 基板厚度一般为 0.4mm 至 0.5mm,两层玻璃基板加上中间填充液晶,成盒后的 TFT-LCD 厚度一般为 1.0mm 左右,难以满足显示器件“轻、薄化”的需求。因此采用较为经济的化学和物理薄化方法得到大规模应用。显示面板经过薄化后不仅重量及厚度减少 40%以上,而且面板显示质量大幅提升,能提供更清晰明亮的画质。

 FPD 光电玻璃薄化前后显示对比效果

数据来源:公开资料整理

    ② FPD 光电玻璃薄化能满足平板显示器制造商要求,降低其生产成本目前玻璃基板厂商虽然能够生产较薄的白玻璃, 但平板显示器制造商直接用薄玻璃生产显示面板存在明显弊端。较薄的玻璃基板价格较高,会影响平板显示器制造商的盈利能力。同时, FPD 生产设备受生产良率及成本制约,很难加工更薄的基板玻璃:一方面,由于 FPD 世代线投资规模较大,其生产 FPD 面板时使用的白玻璃一般为 0.5mm 或 0.4mm 的标准尺寸,虽然对生产线进行改造使其能加工更薄的白玻璃,但是设备的改造成本很高;另一方面,大片轻薄玻璃在传送过程中容易出现漂浮效应,同时,受玻璃自身重量等方面的影响,当白玻璃厚度小于 0.3mm 条件下, FPD 世代线使用机械手对大片白玻璃加工时,玻璃会发生弯曲变形,两块玻璃难以准确贴合,会影响产品良率,提升成本。

显示面板薄化与使用薄玻璃生产显示面板工艺过程对比

数据来源:公开资料整理

    如果直接使用薄玻璃基板,面板生产商为了防止玻璃基板的漂浮效应,需要使用载板搭载薄玻璃基板进行传送,对 FPD 生产设备改进的相关投资、时间成本, 以及直接采购薄玻璃基板增加的原材料成本, 远超过使用常规白玻璃(0.4mm或 0.5mm)生产显示面板,然后再进行薄化的成本。因此,目前市场上满足显示器件轻薄化需求较为经济的方法主要通过化学或物理方法对成盒的显示面板进行薄化。

    (2) FPD 光电玻璃薄化的生产工艺

    FPD 光电玻璃薄化分为化学蚀刻薄化技术和物理研磨薄化技术。目前, FPD光电玻璃薄化使用较为广泛的是两者相结合的方式。化学蚀刻薄化技术是利用氢氟酸化学溶液与玻璃面板表面的二氧化硅(SiO2)进行化学反应而使其溶解的原理,对基板进行咬蚀而将玻璃厚度变薄。其化学原理为: 6HF+SiO2->H2SiF6+2H2O

显示面板化学薄化示意图

数据来源:公开资料整理

    物理研磨薄化技术是通过机械的研磨作用在基板玻璃上, 通过物理的方式减薄显示面板。目前,物理研磨薄化技术主要通过机械设备抛光方式,通过使用抛光粉加纯水形成抛光液的加工介质, 在一定的压力下流经机台盛盘与显示面板之间,借机台运转做相对运动,使硬质磨粒直接接触基板玻璃表面进而切削显示面板表面厚度,也可以利用本制程的原理做短时间抛光以削减表面伤痕,对显示面板表面品质进行优化。

    物理研磨薄化方式对显示面板进行薄化处理虽然可行, 但由于需要薄化的通常为大张基板,物理研磨方式生产效率较低且成本较高。目前,玻璃薄化主要以化学蚀刻为主,辅以物理研磨的方式对蚀刻后的玻璃表面进行修复。

    2、 FPD 光电玻璃镀膜

    (1) ITO 镀膜

    ITO 镀膜是通过磁控溅射的方式在玻璃基板表面镀上一层透明导电薄膜,ITO 薄膜的主要成分为铟锡氧化物,主要起到防静电的作用。

    磁控溅射是指在二极溅射中增加一个平行于靶表面的封闭磁场, 借助于靶表面上形成的正交电磁场,把二次电子束缚在靶表面特定区域来增强电离效率,增加离子密度和能量, 从而实现高速率溅射的过程。磁控溅射的特点是成膜速率高,基片温度低,膜的粘附性好,可实现大面积镀膜。该技术可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。具体工作原理如下图所示:

磁控溅射原理图

数据来源:公开资料整理

    ITO 镀膜现在主要有高温镀膜和低温镀膜两种方式, TFT-LCD 玻璃基板 ITO镀膜是在成盒的玻璃基板上镀膜, 由于液晶的耐受温度有限, 所以只能低温镀膜,而低温镀膜时 ITO 薄膜的附着力比较差,对镀膜过程中的温度控制、溅射速率、沉积速率、工作气压等因素都有严格要求,需要在工艺细节方面进行研发积累。

    (2) On-Cell 镀膜

    原理与 ITO 镀膜基本相同,因 On-Cell 驱动要求高,电阻 25-30,在镀膜过程中使用多阴极工艺,为防止触控线路短路与侧蚀,膜层厚度 1300±200Å。透过率 96%,用于制作触控感应层。

    (3) In-Cell 抗干扰高阻镀膜

    In-Cell 抗干扰高阻镀膜,是在 In-Cell 表面镀上一层抗干扰防静电的高电阻膜层,膜层电阻达到 10^8,其具体流程是镀膜前先使用真空等离子清洗,将In-Cell 基板表面在真空中清洗干净,去除杂质,然后利用镀膜方法,使用特殊镀膜材料,在过程中加入氮气、氧气等多种反应气体形成一种既具有防触控信号干扰又具有防静电的功能薄膜,电阻达到 10^8,透过率 98%,抗静电能力达到8KV 以上。

    In-Cell 抗干扰高阻镀膜技术,是一种替代偏光片式抗干扰防静电的新技术,特点在于直接在 In-Cell 基板的表面镀膜形成,原有技术、材料依赖进口, In-Cell抗干扰高阻镀膜较原有方式加工更简单、成本更低。

    (4)玻璃薄化技术水平

    FPD 光电玻璃薄化技术分为物理研磨薄化技术和化学蚀刻薄化技术。化学蚀刻薄化技术是利用氢氟酸化学溶液(HF)与玻璃基板表面的二氧化硅进行化学反应而使其溶解的原理,对面板进行咬蚀而将玻璃厚度变薄。现有化学蚀刻薄化方式主要有四种,分别是多片直立浸泡式、单片水喷洒平式、单片直立喷洒式、瀑布流式,四种化

学蚀刻薄化方式各有优缺点且在实际生产中都有所应用,其图示及主要优缺点

数据来源:公开资料整理

    物理研磨薄化技术主要指机械设备抛光方式, 通过使用抛光粉加纯水形成抛光液的加工介质,在一定的压力下流经机台盛盘与面板之间,借机台运转做相对运动,使硬质磨粒直接接触面板表面进而切削面板表面厚度。本制程利用此原理做短时间抛光以削减表面伤痕,将面板表面品质最佳化。

物理研磨薄化方式

数据来源:公开资料整理

化学蚀刻与物理研磨两种 FPD 光电玻璃薄化技术优缺点

数据来源:公开资料整理

    物理研磨薄化方式对液晶面板进行薄化处理虽然可行, 但由于需要薄化的通常为大张基板,物理研磨方式显然不符合要求。通常,物理研磨薄化技术为化学蚀刻薄化技术的补充,在面板经过化学蚀刻后产生表面划伤时,再使用此方式。目前,玻璃薄化主要以化学蚀刻为主,辅以物理研磨的方式对蚀刻后的玻璃表面进行修复。

    3、 FPD 光电玻璃切割

    在平板显示器的生产过程中, 成盒后的大片显示面板上有多个平板显示器的单体,需要将这种显示面板进行切割,使其成为若干平板显示器的单体,在平板显示工业中,是由切割工艺来完成这一制程的。目前,主要有机械切割和激光切割等方式。

显示面板切割示意图

数据来源:公开资料整理

    显示面板的切割工艺主要由切割和裂片两个工序组成。 切割工序的工作是用刀轮在玻璃基板上沿切割标记在一定压力下进行划动, 在玻璃上形成一条一定深度和宽度的切口, 刀轮运动的轨迹就是切割线, 通过刀轮压入玻璃产生垂直裂纹,使玻璃裂断大约 80%;剩余 20%的工作是通过裂片工序完成,裂片是用高温的水蒸气对玻璃进行喷射,利用热胀冷缩效应使玻璃裂断。

    4、FPD 光电玻璃强化

    在OGS 触控屏的切割制程中,玻璃经过物理切割后,会在玻璃断面形成常见的缺陷与问题,如细微裂痕、放射裂痕、侧向裂痕、扭梳纹、扇形纹、振纹等,这些问题如果不经过二次强化处理,会影响最终产品的抗压力。通过二次强化加工,可以对玻璃切割后断面裂痕进行修整,从而提升最终产品的机械抗压力,具体可分为物理强化和化学强化: 物理强化一般指通过研磨等工艺消除玻璃切割中产生的裂痕,从而提高其强度;化学强化一般指使用氢氟酸微蚀刻玻璃断面的切割裂痕,从而提升产品强度。

    相关报告:智研咨询发布的《2017-2022年中国玻璃行业市场运营态势及发展前景预测报告

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