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¿Qué es el sustrato de vidrio en la industria de las pantallas LCD TFT?
El sustrato de vidrio es una de las capas centrales de la pantalla LCD TFT. Influye en características fundamentales de la pantalla como la resolución, la transmisión de la luz, el grosor, el peso y el ángulo de visión.
El sustrato de vidrio es el componente central de la pantalla LCD TFT y desempeña un papel importante en la industria de LCD TFT, similar al de la oblea de silicio en la industria de semiconductores.
La calidad del sustrato de vidrio determina las características de la pantalla en cuanto a resolución, transmisión de la luz, grosor, peso, ángulo de visión y otros parámetros importantes.
I. ¿Qué es el sustrato de vidrio?
La estructura fundamental de la pantalla LCD TFT es similar a un sándwich, dos capas de "pan" (sustrato TFT y filtro de color) intercaladas con "mermelada" (cristal líquido).
Por lo tanto, para fabricar un TFT-LCD se necesitan dos piezas de vidrio como sustrato para el TFT y el filtro de color respectivamente.
El sustrato no es simplemente un trozo de vidrio.
Su cara interior tiene una estructura acanalada y una película de alineación adherida, que permite que las moléculas de cristal líquido se dispongan ordenadamente a lo largo de la acanaladura.
Mientras que la otra cara lleva adheridos transistores de película fina (TFT) o filtros de color (CF).
Los dos sustratos de vidrio suponen entre el 15% y el 20% del coste total de la pantalla LCD TFT.
II. Características de los sustratos de vidrio
Teniendo en cuenta el entorno único en el proceso de fabricación de TFT-LCD, como la alta temperatura, la alta presión y el cambio de entorno entre ácido-neutro-alcalino, las siguientes características del vidrio deben cumplir el reto y el requisito de calidad.
- Calidad de apariencia
El sustrato de vidrio debe tener una alta calidad superficial e interna.
La superficie para la fabricación del circuito debe estar libre de arañazos y manchas, con una tolerancia inferior a unas pocas micras para evitar dañar el circuito.
- Termoestabilidad
La termoestabilidad incluye principalmente la resistencia al calor, la contracción térmica y el coeficiente de dilatación térmica.
En el proceso de fabricación, la temperatura máxima puede superar los 600 ℃, lo que exige que el sustrato de vidrio se mantenga rígido sin pegarse incluso a una temperatura tan elevada.
Evitar el estrés térmico durante el enfriamiento, requiere el coeficiente de expansión térmica del sustrato de vidrio como el silicio, que es (30-40)x10-9/℃.
- Estabilidad química
El sustrato de vidrio debe soportar diversos tratamientos químicos en el proceso por la solución de grabado girando de ácido, neutro a alcalino.
Tras el proceso de grabado, el sustrato de vidrio debe permanecer con cambios mínimos, y no puede quedar con residuos visibles ni interferir con la deposición de la película.
- Limitación alcalina
La contaminación alcalina del material dieléctrico de la puerta del TFT provoca una disminución de la vida útil.
Por lo tanto, la pantalla LCD TFT requiere que el sustrato sea de vidrio libre de álcali, y el contenido de álcali del sustrato y la interfaz TFT debe estar por debajo de 5×10-6 .
- Densidad
La pantalla TFT-LCD se utiliza principalmente para instrumentos portátiles, por lo que debe ser ligera.
Además de reducir el grosor del sustrato de vidrio, también es necesario reducir la densidad.
- Resistencia mecánica
En el proceso el vidrio madre se corta en trozos del tamaño requerido, con un espesor de sólo 0,5-0,7mm, el vidrio necesita tener una alta resistencia mecánica y un módulo elástico >70GPa.
III. Desarrollo generacional del sustrato de vidrio
Con el desarrollo de la tecnología de fabricación y de los paneles de visualización, cada generación de vidrio madre ha aumentado significativamente de tamaño.
Por lo general, el tamaño se ha duplicado con cada generación sucesiva. Desde la generación inicial 4 (G4) hasta la actual G11, el tamaño del sustrato ha crecido hasta 3000*3320mm.
Mientras que el grosor disminuye, los sustratos de vidrio de la G7 y la G8 han entrado en el nivel de 0,5 mm.
IV. Cadena de suministro del sustrato de vidrio: Global y China
En el mercado mundial de sustratos de vidrio para TFT-LCD, más del 90% se concentra en varios fabricantes importantes, como Corning (Estados Unidos), Asahi Glass (Japón), Nippon Electric Glass (Japón) y AvanStrate (Taiwán).
Mientras que los fabricantes europeos cooperan sobre todo con los japoneses, con una cuota inferior al 1%.
En China, la fabricación de sustrato de vidrio está relativamente rezagada en comparación con toda la cadena de suministro de la industria de LCD TFT.
En los últimos años, la localización del sustrato de vidrio se está acelerando, y unos pocos fabricantes locales pueden procesar la I+D de forma independiente.
IRICO Group Corporation, TUNGHSU GROUP, CTIEC y otros proveedores locales han acaparado el 80% de la cuota de mercado de paneles LCD de pequeño y mediano tamaño.
Sin embargo, todavía hay una brecha y la necesidad de avances en el vidrio para las líneas de producción de paneles LCD de alta generación y la tecnología de vidrio sin álcalis AMOLED. Es difícil lograr una alta localización en poco tiempo.
