¿Cómo se fabrica el sustrato de cristal líquido del sustrato de cristal líquido?
Los espesores principales de los sustratos de vidrio utilizados actualmente en aplicaciones comerciales son 0,7 mm y 0,5 mm, y el proceso está a punto de introducir espesores más finos (como 0,4 mm). Básicamente, un panel TFT-LCD requiere dos sustratos de vidrio, que se utilizan como sustrato de vidrio inferior y placa base del filtro de color (FILTRO DE COLOR). Generalmente, la proporción del volumen de suministro de sustrato de vidrio desde los proveedores de fabricación de sustrato de vidrio hasta las plantas de ensamblaje de paneles LCD y sus plantas de procesamiento y fabricación de filtros de color es de aproximadamente 1:1,1 a 1:1,3. Los sustratos de vidrio utilizados en las pantallas LCD se pueden dividir aproximadamente en dos categorías: vidrio alcalino y vidrio sin álcali; el vidrio alcalino incluye vidrio de soda y vidrio de borosilicato neutro, que se utilizan principalmente en pantallas LCD TN y STN. Los principales fabricantes son Nippon Glass (NHT). ), Asahi Glass (Asahi) y Central Glass (Central Glass), etc., se producen principalmente mediante el proceso de flotación. El vidrio sin álcalis está hecho de vidrio de silicato de aluminio sin álcalis (vidrio de silicato de aluminio, los componentes principales son SiO2, Al2O3, B2O3 y BaO, etc.), su contenido total de metales alcalinos es inferior al 1% y se utiliza principalmente en TFT-LCD. El fabricante líder es Corning Company de los Estados Unidos, que se produce principalmente mediante fusión por desbordamiento. método.
Solo hay cuatro fabricantes que pueden proporcionar sustratos de vidrio para pantallas LCD de gran tamaño, incluidos Corning de Estados Unidos y Asahi Glass de Japón. Entre ellos, Corning de Estados Unidos representa el 51% del mercado. , y Asahi Glass de Japón representa el 28%. Estas dos empresas son las únicas que proporcionan productos de soporte para líneas de producción superiores a la generación. Aunque los sustratos de vidrio solo representan entre el 6% y el 7% del costo de los productos TFT-LCD. El oligopolio técnico ha convertido los productos de sustrato de vidrio en el componente dominante de los materiales ascendentes de TFT-LCD. Los proyectos nacionales de Caihong, Dongxu y otros proyectos de vidrio TFT-LCD lanzados por ellos mismos deberían recibir apoyo y estímulo especiales.
Las características de los sustratos de vidrio plano ultrafinos dependen principalmente de la composición del vidrio, que afecta a la expansión térmica, la viscosidad (deformación, recocido, transformación, reblandecimiento y punto de trabajo), resistencia química, penetración óptica. absorción y características eléctricas a diversas frecuencias y temperaturas Además de verse profundamente afectada por la composición del material, la calidad del producto también depende del proceso de producción.
Las características requeridas de los sustratos de vidrio en aplicaciones TN/STN y TFT-LCD incluyen propiedades de la superficie, resistencia al calor, resistencia química y contenido de metales alcalinos, etc., lo siguiente solo afecta al vidrio para TFT-LCD. Las propiedades físicas del sustrato se explican a continuación:
1. Punto de deformación: Es un indicador de la densidad del vidrio y debe ser resistente a altas temperaturas en el proceso de producción de pantallas de cristal líquido optoelectrónico.
2. Proporción: Para TFT-LCD, los ordenadores portátiles son actualmente el mayor mercado, por lo que la densidad del sustrato de vidrio es lo más pequeña posible para facilitar el transporte y la portabilidad.
3. Coeficiente de expansión térmica: Este coeficiente determinará la relación de expansión o contracción de la apariencia del material de vidrio debido a los cambios de temperatura, cuanto menor sea el coeficiente, mejor, para minimizar la expansión térmica y el enfriamiento del mismo. la pantalla grande.
Otros indicadores relacionados con las propiedades físicas incluyen el punto de fusión, el punto de reblandecimiento, la resistencia química, la resistencia mecánica, las propiedades ópticas y las propiedades eléctricas, etc., que pueden estandarizarse según las necesidades específicas de los usuarios.
En todo el proceso de fabricación del sustrato de vidrio, las tecnologías principales incluyen tres partes: alimentación, formación de placas delgadas y posprocesamiento. La tecnología de alimentación controla principalmente la calidad de la fórmula. un horno de alta temperatura cuando las materias primas se funden en una masa fundida de vidrio uniforme y de baja viscosidad, no solo se deben considerar las propiedades físicas y químicas del vidrio, sino que también se debe seleccionar la mejor fórmula de las materias primas sin cambiar. la composición química, para reducir eficazmente la temperatura de fusión del vidrio y aclarar el vidrio, logrando al mismo tiempo las propiedades específicas del vidrio y satisfaciendo las necesidades de aplicaciones prácticas. La tecnología de formación de placas delgadas está relacionada con la precisión dimensional, las propiedades de la superficie y si se necesita procesamiento y rectificado adicionales para lograr requisitos de propiedades físicas y químicas especiales. El posprocesamiento incluye segmentación, rectificado, limpieza y tratamiento térmico del vidrio.
Hasta ahora, existen tres tecnologías de proceso principales para producir sustratos de vidrio para pantallas planas: tecnología Float, Slot Down Draw y Overflow Melting.
Debido a la extensión horizontal del "método flotante", la superficie producirá cicatrices e irregularidades, lo que requiere pulido y procesamiento de la superficie, por lo que la cantidad de inversión es relativamente alta, pero puede producir productos de vidrio más anchos (ancho de hasta 2,5 metros) pies ) y gran capacidad de producción (aproximadamente 100.000 metros cuadrados/mes); el "método de fusión por desbordamiento" tiene las ventajas de características superficiales más controlables, sin necesidad de molienda y un proceso más simple. Es especialmente adecuado para productos con espesores inferiores a 2. Vidrio plano ultrafino de mm, pero el ancho del vidrio producido está limitado a menos de 1,5 metros, por lo que la capacidad de producción es pequeña. El método de flotación puede producir sustratos de vidrio adecuados para diversas pantallas planas, mientras que el método de fusión por desbordamiento actualmente solo se utiliza para producir sustratos de vidrio TFT-LCD. La siguiente es solo una descripción de las tres tecnologías de proceso anteriores: actualmente es la tecnología de fabricación de vidrio plano más famosa. Este método transporta la pasta de vidrio fundida en el horno al lecho de estaño líquido debido a que la viscosidad es baja, deflectores o varillas de tracción. se puede utilizar para controlar el espesor del vidrio, a medida que aumenta la distancia a través del lecho de estaño, la pasta de vidrio se solidifica gradualmente hasta convertirse en vidrio plano. La placa plana de vidrio solidificado luego se saca usando ruedas guía y luego se somete a procedimientos de posprocesamiento. como recocido y corte.
Al producir vidrio plano ultrafino mediante el método de flotación, la cantidad de alimentación de pasta de vidrio debe controlarse a un nivel bajo. La cinta de vidrio (cinta) que ingresa al lecho de estaño debe enfriarse primero a aproximadamente 700ºC. °C En este momento, la viscosidad de la cinta de vidrio es de aproximadamente 108 Poise (Poise; 1 poise = 1 g/cm·seg), y luego use el rodillo de borde para tirar de la pasta de vidrio que flota sobre el estaño líquido, y luego tire de ella. hacia afuera, caliente la cinta de vidrio a 850 °C y haga coincidir Los rodillos de la cinta transportadora son tirados por una fuerza externa y el vidrio plano ultrafino se extrae utilizando la tecnología del método de flotación, como se muestra en la Figura 3.
La tecnología del proceso de flotación adopta un método de extracción horizontal, por lo que es más fácil utilizar una línea de producción horizontal alargada para cumplir con los requisitos de recocido. La razón principal por la que la tecnología del proceso de flotación no se ha utilizado ampliamente en la producción de vidrio plano ultrafino con un espesor inferior a 2 mm es que no puede alcanzar la escala económica requerida. Por ejemplo, la producción diaria de tecnología de proceso de flotación casi puede satisfacer el consumo mensual actual del mercado de Taiwán; si se utiliza la tecnología de proceso de flotación para producir vidrio plano ultrafino, generalmente se produce en un horno de tanque discontinuo (DayTank). La optimización del diseño del horno tanque es muy importante. En cuanto al vidrio plano ultrafino especial necesario para las pantallas planas, muchos fabricantes utilizan tecnología de extracción de orificios para producirlo. Este método utiliza pasta de vidrio homogénea de baja viscosidad para introducir una placa con orificios con fugas hecha de aleación de platino (ranura). Buje), el espesor del vidrio es controlado por la fuerza de gravedad y la fuerza de extracción y el tamaño de la abertura del molde. La temperatura y el tamaño de la abertura del orificio determinan conjuntamente la salida de vidrio y el tamaño de la abertura del orificio. el dibujo hacia abajo La velocidad determina el espesor del vidrio, y la distribución de temperatura determina la deformación del vidrio. El vidrio plano ultrafino dibujado por la tecnología de dibujo hacia abajo con orificio se muestra en la Figura 4.
El proceso de corriente descendente por orificio puede producir de 5 a 20 toneladas de vidrio plano ultrafino con un espesor de 0,0 3 a 1,1 mm por día. Debido a que el metal platino no puede soportar altas tensiones mecánicas, generalmente se utilizan moldes de platino. hechos de aleaciones tienen desventajas porque el orificio a menudo se deforma cuando se somete a una fuerza externa, lo que resulta en un espesor desigual y una superficie plana que no puede cumplir con las especificaciones.
El método de extracción hacia abajo del orificio de flujo debe recocerse en dirección vertical. Si se gira hacia la dirección horizontal, puede aumentar el contacto entre la superficie del vidrio y el rodillo y causar deformación debido al transporte horizontal. , lo que provocó defectos. Tales preocupaciones requieren que la construcción del horno adopte un diseño de techo alto, y la altura requerida para el recocido debe considerarse con precisión, lo que aumenta en gran medida la dificultad del proyecto y también se refleja en el costo de construcción de la fábrica. El sistema utiliza una bomba de fusión larga (bomba de fusión) para transportar la pasta de vidrio fundida al centro de la bomba de fusión y luego utiliza el método de desbordamiento para transferir las dos pastas de vidrio desbordadas al centro de la bomba. en vidrio plano ultrafino.
El uso de esta tecnología de moldeo también requiere el uso de moldes, por lo que el molde de la bomba fundida también enfrenta los desafíos de la deformación debido a la tensión mecánica, el mantenimiento del nivel de la bomba fundida y cómo verter de manera estable el vidrio fundido. pegar en la bomba fundida. Porque el espesor del vidrio ultraplano fabricado mediante la tecnología de moldeo por fusión por desbordamiento y la calidad de la superficie del vidrio dependen de la cantidad de pasta de vidrio entregada a la bomba de fusión, su estabilidad, nivelación, las propiedades de la superficie de la bomba y la calidad. del vaso. Cantidad provocada.
La tecnología de desbordamiento de fusión puede producir sustratos de vidrio ultrafinos con superficies de vidrio originales dobles en comparación con el método de flotación (que solo puede producir una única superficie de vidrio original) y el método de extracción hacia abajo con orificio (que no puede producir). la superficie del vidrio original), lo que puede eliminar la necesidad de procesos de posprocesamiento como esmerilado o pulido. Al mismo tiempo, en el proceso de fabricación de pantallas planas, no es necesario prestar atención al hecho de que existen diferentes. superficies de vidrio que son originales y están en contacto con estaño líquido al mismo tiempo, o son diferentes de los medios de molienda. Las diferencias en las propiedades de la superficie del vidrio causadas por el contacto se han convertido en la corriente principal del moldeado de vidrio plano ultrafino.
Debido a que el vidrio libre de álcalis tiene ingredientes y fórmulas especiales y tiene estándares y especificaciones extremadamente estrictos en términos de estabilidad térmica, propiedades mecánicas, eléctricas, ópticas, químicas y otras, así como dimensiones de apariencia, planitud de la superficie, etc., su línea de producción lleva más tiempo adaptarse y aprender, y el umbral técnico para que nuevos fabricantes se unan a la industria es más alto.