液晶面板主要材料之基板玻璃篇

基板玻璃是组成液晶面板重要的原材料之一。液晶面板的关键机关相仿于三明治，两层“面包”（TFT基板和彩色滤光片）夹“果酱”（液晶），故制做一片TFT-LCD面板须要用到两片玻璃，离别做为底层玻璃基板和彩色滤光片底板运用。

基板玻璃在TFT-LCD原材料成本中占比约20%，当面板产物功能的影响特地庞大，面板制品的分辩率、透光度、厚度、分量、可视角度等目标都与所采取的基板玻璃原料亲密关连，做为重要的基底材料，基板玻璃之于TFT-LCD财产的意义相当于硅晶圆之于半导体财产。

TFT-LCD液晶面板机关

基板玻璃分为含碱和无碱两种。有碱玻璃重要用于TN/STN型液晶面板中，但关于TFT-LCD，由于玻璃中碱金属离子会影响薄膜晶体管栅压的稳定性，故基板的制造务必运用无碱配方，不行以含有氧化钠和氧化钾等成分；但氧化钠和氧化钾能够低落玻璃的溶化温度，故无碱玻璃的制造须要更高的炉温，这也是无碱玻璃临盆手艺难度高于有碱玻璃的原由之一。

TFT-LCD液晶财产链

基板玻璃做为液晶面板基本原材料之一，吞噬液晶财产链顶端。上游原材料是一些最基本的化工资料如石英粉、氧化铝等，下游主假如面板厂和彩色滤光片提供商，离别提供他们制做TFT阵列和彩色滤光片，再在成盒段举行灌液晶、组装，制成OpenCell面板。

基板玻璃提供链

基板玻璃做为薄膜显示财产的基石，不但普遍运用在TN/STN、TFT等液晶面板机关中，也是OLED必不行少的基底材料，基板玻璃重要性受显示机理改变的影响有限，具备不行取代性，他日财产身分稳定。

基板玻璃个性先容

化学个性

重要理化参数

（1）应变点

在制造TFT工艺进程中，基板须要一再地热解决，温度最高要加热到℃，请求基板在这一温度下坚持刚性，不能有任何黏滞滚动表象，不然不但玻璃变形和降温时带来热应力，还会孕育尺寸的改变。因而请求基板玻璃的应变点高于℃，再加之25℃的保障量，玻璃的应变点最少要在℃以上。

（2）化学稳定性

基板玻璃请求务必经得住显示器制造进程中的种种化学解决，如α-Si有源矩阵，LCD有7层以上的薄膜电路和相同多的腐化环节，腐化剂和荡涤剂强酸到强碱，如10%以上的NaOH、10%以上的H2SO4、浓HNO3、10%的HF-HNO3、浓H3PO4等，能够说基板对化学稳定性的请求险些是玻璃品种中最老成的。

（3）碱的束缚

由于在基板玻璃上印制电路的请求，玻璃不能含有一价碱金属，即R2O含量尽或许的低，以至为0。一旦玻璃中含有一价碱金属，在高温时一价碱金属会从玻璃内部向玻璃表面溢出，孕育印刷电路的短路或阻碍等，因而在液晶基板玻璃中严禁一价碱金属离子的浮现。

一价碱金属，这边的碱金属（R2O）指一价碱金属离子，重要包含K+、Na、Li。

（4）热膨胀系数

由于在液晶面板的制造中，须要在玻璃表面镀上一层硅，因而玻璃的热膨胀系数务必与硅般配，玻璃务必有与硅逼近的热膨胀系数，氧化硅的膨胀系数5～7×10/℃。

另一方面，由于显示器在制造进程中要过程屡屡、一再、神速地升温降温，势必引发玻璃机关松驰，产生尺寸改变，如此就会使光刻制版的电子路线浮现误差。因而请求周全基板元件的压缩尺寸只可是电路图中的最细宽度的几分之一，即几个微米，低的热压缩仍旧是须要前提。

个别来说，基板玻璃的膨胀系数在0～℃温度领域内小于40×10/℃。

玻璃资料及特色

液晶基板玻璃的重要资料包含：石英粉，碳酸锶，碳酸钡，硼酸，硼酐，氧化铝，碳酸钙，硝酸钡，氧化镁，氧化锡，氧化锌等。它们是玻璃的孕育物，玻璃的调换物和中央体成分，组成了玻璃的主体，决议了该种玻璃的物理和化学性质。

石英粉

石英粉的重要成分是SiO2，是孕育玻璃的重要氧化物，它因而硅氧四周体[SiO4]的机关孕育不准则的接续网络，成为玻璃的骨架。

SiO2能够低落玻璃的热膨胀系数和密度，升高玻璃的应变点，SiO2含量过低时会低落玻璃的耐酸性等化学稳定性，不易赢得低膨胀、低密度和高应变点的玻璃，使玻璃难以熔制，并简单致使结石（方石英）弊病。

氧化铝

氧化铝为中央体氧化物，当玻璃中O不够时，Al的配位数为6，处于网络空隙，与O孕育[AlO6]八面体；当玻璃中有有余的O时，Al的配位数为4，投入玻璃网络，与O孕育[AlO4]四周体，起到补网效用，增添玻璃稳定性，低落玻璃膨胀系数，同时由于[AlO4]四周体体积较大，能够低落玻璃密度。Al2O3能够显著升高玻璃的应变点和弹性模量，增添玻璃的化学稳定性。

氧化硅与氧化铝的含量是彼此依赖的。两者之和应在资料总量比例大于70%。

硼酸（硼酐）

硼酸效用是做为助熔剂，三氧化二硼可低落玻璃凝结黏度，且不增添膨胀系数，适当的三氧化二硼可增添耐氢氟酸才略，而使其易于加工，但当三氧化二硼浓渡太高时，将会毁坏玻璃的抗酸才略，且应变点会过低。

玻璃中的B重要与O孕育硼氧化三角体[BO3]，即使玻璃中有充裕的O，能够孕育四周体[BO4]，低落玻璃的热膨胀系数。

氧化硼有低落熔点和有益于熔制的效用。但它同时低落变化温度，况且对化学经久性特地无益，因而氧化硼含量最幸而10%如下。

由于硼酐在临盆进程极易受潮影响硼酐的主含量，因而硼酐的重要管制目标是主含量及水份含量，个别来说，在运用进程中，要提防库房防潮和料仓内的干枯。

碳酸锶

碳酸锶重要引入氧化锶。氧化锶具备不使密度增大、不令线膨胀系数抬高，不会使应变点下落过量的个性，还能够使溶化性升高，即使含量过量，则会致使失透个性的劣化、耐酸性和对立碱性、抗蚀膜剥离液的经久性的低下。氧化锶还具备吸取X射线的效用。

氧化锌

锐化锌ZnO为中央体氧化物，在个别环境下，以锌氧八面体[ZnO6]做为网络外体氧化物，当玻璃中的游离氧充裕时，能够孕育锌氧四周体[ZnO4]而投入玻璃的机关网络，使玻璃的机关越发稳定。ZnO4能低落玻璃的热膨胀系数，升高玻璃的化学稳定性、热稳定性、折射率。

氧化锡

氧化锡是取代有毒物氧化砷而做为廓清剂的一种资料。

基板玻璃制造的合流工艺

基板玻璃的制造工艺重要有浮法、流孔下引法和溢流熔融法三种，今朝合流工艺是溢流熔融法。

浮法制造工艺是运用最普遍、史乘最长久的平板玻璃制造工艺。该法是将熔融玻璃液传输至装有熔融液态锡的沟槽，欺诈锡和玻璃的密度差，在玻璃液表面张力和重力效用下当然铺平，再投入冷却室冷却成型。浮法玻璃须要后段进一步研磨、抛光等加工。浮法的上风在于产能高、易于基板玻璃面积尺寸的增添，成本低于其余工艺，不过后段解决带来的开消又对消了部份成本上风。浮法曩昔重要用于TN/STN基板玻璃，后来旭硝子胜利欺诈浮法制造无碱基板玻璃，成为浮法制造TFT基板玻璃的代表厂商。

浮法工艺示用意

流孔下拉法是将熔融玻璃液导入由铂合金制程的流孔漏板槽中，在重力的效用下玻璃溶液流出，再过程滚轮碾压、冷却室固化成型。流孔巨细和下引速率决议玻璃厚度，温度散布决议玻璃的平坦度。流孔在此工艺中的效用特地重要，其尺寸稳定与否关连到玻璃厚度是不是平匀、表面是不是平缓等关键目标，但由于外力效用流孔或许变形，良率就会浮现摇动。此外由于玻璃表面与滚轮来往，因而平坦度也会遭到影响，故此流孔下拉法也须要后段抛光加工。重要运用该工艺的厂商是电气硝子。但今朝由于此工艺上风不显然，已逐步被淘汰。

流孔下拉法示用意

溢流熔融法是将熔融玻璃液导入导管，玻璃液抵达容积上限后从导管双侧沿管壁向下溢流而出，相仿瀑布相同不才方汇流后孕育片状基板。溢流熔融法由出名玻璃厂商康宁主宰，由于此工艺玻璃在成型时不须要来往任何介质（浮法来往液态锡、流孔法来往金属滚轮），不会孕育因和介质有来往而孕育的玻璃表面性质不同等题目，故此不须要后端抛光等加工，此刻曾经成为TFT-LCD基板玻璃制造工艺的合流。

溢流熔融法示用意

成型工艺过程

成型工序是将池炉凝结好并过程铂金通道廓清、均化和降温后的玻璃液，过程马弗炉内的溢流砖溢流成型，过程成型区冷却降温，欺诈退火炉去除产物应力，终究将表面平坦、厚度平匀的玻璃板举行横向切割、称重、纵向切割、厚度审查、运用审查、静电除尘、表面审查后将半制品基板玻璃送至BOD（半制品加工）工序。

三种基板玻璃制造工艺对照

高世代化和浮滑化是基板玻璃的进展趋向

由于须要与下游面板厂配套，玻璃基板产线与面板厂相同，遵照产出玻璃面积分红各世代线，面积越大世代线越高，现到处产的最高世代线是10代线，尺寸已达为xmm；面板产线向高世代线进展决议了基板产线不异的进展趋向，今朝国际基板玻璃巨子们已将中央变化到高世代线的修建上，中低世代线不再开出新增产能。

基板玻璃世代线蜕变（规格单元：米）

工艺、配方及设备组成基板玻璃行业三大手艺壁垒

基板玻璃看似简单，仿佛唯有要把玻璃做的够薄够平、皎洁就能够，但原来手艺壁垒极高。基板玻璃制造的手艺壁垒重要显露在三个方面：

第一是工艺壁垒：TFT-LCD用基板玻璃对玻璃表面平坦度和杂质含量请求都是电子级的，运用个别的浮法工艺无奈满意这么高的平坦度请求，运用后段举行研磨抛光又或许由于介质来往引入新的表面杂质，今朝惟独旭硝子胜利运用浮法制造基板玻璃，基板玻璃合流工艺仍旧溢流熔融法，而溢流熔融法工艺壁垒高于浮法，须要精确调换温度、流速等多个参数，把握难度大。

第二是配方壁垒：这是焦点的壁垒，是康宁等巨子得以把持基板行业的关键手艺部份。溢流熔融法须要精确的玻璃液配适才气稳定成型，玻璃液配方也影响着基板玻璃的光学、化学个性；别的，氧化砷做为一种化学廓清剂，在保守的基板玻璃制造配方顶用来加快熔融玻璃中气泡的排出，不过砷是有毒金属，不合乎一些国度和地域的环保请求，含砷玻璃在出口和下旅客户开垦会遭到束缚，运用无砷配方则务必运用其余法子来消除气泡，手艺难度也随之加大。总之，配方是基板玻璃制造的焦点手艺，关连到基板玻璃制品的良率。

第三是设备壁垒：以溢流熔融法为例，由于临盆设备根基都是玻璃厂商自决研产临盆，故此关于新投入者很难在墟市上买到现成设备，都须要从新计划和制做临盆设备。此外，由于熔炉、引流槽、溢流砖等关键部件的临盆请求高，一些精度和个性的不达标将直接影响终究产物的良率，故在基板玻璃临盆设备的制做上也存在很大壁垒。

基板玻璃行业三猛投入壁垒

基板玻璃财产的投入壁垒很高，但退出则相对较易，这重要显露在基板玻璃产线单线投资额不高和简单转做盖板这两个方面。

不同于一条面板产线动辄百亿的投资，基板玻璃产线投资额相对较小，一条6代基板玻璃产线投资额大略在7亿元左右，个中2-3亿的铂金投资还能够变卖后回收。因而退出的资本压力不大。

基板玻璃临盆厂商有才略况且有动力转做盖板玻璃

玻璃盖板是在手机、平板和超极本等可触控挪移末端的最外层起庇护效用的一层加强过的玻璃板。由于盖板玻璃对玻璃表面平坦性和厚度请求没有基板那末高，且不须要运用无碱玻璃，故盖板玻璃的制造难度要低于基板玻璃。基板玻璃临盆线转成盖板玻璃临盆线手艺难度不大，后段介入加强解决的投资也不高，唯有把握配方，改革唯有一个月便可；不过盖板产线转回基板则要难的多，除了厘正玻璃液配方外，炉子要消除盖板玻璃临盆带来的碱玷辱，况且还得改用耐温性更高的设备，这个进程手艺难度大、耗时多，总体调动工期要三个月以上，行业中推行未几。

基板玻璃与盖板玻璃产线调动

跟着智老手机、平板电脑的暴发式增进，盖板玻璃的须要也随之增添，一度提供焦虑。个中，康宁开辟的“大猩猩”盖板玻璃赢得了包含苹果在内茂密品牌厂商的喜爱，成为iPhone等旗舰手机的盖板玻璃首选配臵。跟着“大猩猩”玻璃的畅销，加之盖板玻璃赢余强于基板玻璃，康宁把在美国的产线集体改做盖板玻璃以后，年和年又持续将在台湾的10条基板产线转做了“大猩猩”盖板。

从康宁的“大猩猩之路”能够看出，基板玻璃厂商由于吞噬手艺高点，转做其余玻璃产物手艺门坎不高，门坎显露在配方上；今朝盖板须要还在升温，当基板行业比赛加重时，厂商退出基板转做盖板以至更有钱赚，今朝行业龙头康宁正逐步将其低世代产线转做盖板。

台湾康宁原基板玻璃产线转做大猩猩盖板玻璃

寰球重要盖板玻璃厂商

厂商

国度

盖板玻璃产物

品种

推出时光

康宁

美国

Gorilla

溢流法高铝玻璃

旭硝子

日本

DragonTrail

浮法高铝玻璃

电气硝子

日本

CX-01

溢流法高铝玻璃

肖特

德国

Xensation

浮法高铝玻璃

旭虹光电

华夏

王者熊猫

浮法高铝玻璃

彩虹

华夏

彩虹凯丽

溢流法高铝玻璃

国产玻璃中，东旭也推出浮法工艺的高强超薄铝硅酸盐玻璃、彩虹推出了溢流法的高铝盖板玻璃。

旭虹光电的高强超薄触控屏玻璃临盆线，年临盆范围万平方米，单线产能范围寰球排名第二，仅次于日本旭硝子。

彩虹CG01溢流下拉6代高铝盖板玻璃，产能10-12万平方米/月，临盆的规格为xmm，厚度从0.5到1.0mm。

高铝玻璃重要资料环境

高铝玻璃重要资料有：高纯石英砂，碳酸钠，硝酸钾，锆英粉，氧化铝，碳酸钾，氧化镁，芒硝等。

与面板制造这类“烧钱”的行业不同，玻璃基板是个靠手艺用饭的行业，高投入壁垒致使了其供需环境优秀、寡头把持、成本率高档行业特色，谁能做得出及格的产物，谁就能够参加分食高成本蛋糕；玻璃基板制造的三大壁垒抑制了很多投入者，康宁和日本玻璃厂商寡头把持的形势保持了相当长的时光。

显示宇宙归纳自:广发证券、财产讯息网、彩虹、东旭等。

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