采用“主动驱动”技术的都需要 TFT,例如 TFT-LCD、AMOLED、Mini LED(AM)、Micro LED(直显 AM)。其中,一个 TFT-LCD 面板会用到两片玻璃基板,一片用于底层驱动电路(TFT),另一片用于彩色滤光片(color filter);OLED 主要用到一片玻璃基板,作为载板玻璃(carrier glass),起衬底作用。
TFT-LCD 是目前最主流的显示技术,目前约 80%的显示玻璃基板用于 LCD 面板。玻璃基板是 LCD 面板产业链的最上游,是整个产业链中技术壁垒最高的环节,约在TFT-LCD 上游原材料成本中占比约 15.2%。玻璃基板的下游主要是面板厂和彩色滤光片供应商,分别供给他们制作 TFT 阵列和彩色滤光片,再在成盒段进行灌液晶、组装,制成 Open Cell 面板。
用于 LCD 显示面板的玻璃基板需满足无碱、高透光、高平整度等标准。如下图所示,一片 TFT-LCD 液晶面板需使用到二片玻璃基板,即 TFT 阵列的底层玻璃基板及彩色滤光片的底板,面板成品的分辨率、透光度、厚度、重量、可视角度等指标都与所采用的基板玻璃质量密切相关。
基板玻璃作为 TFT 的核心材料,也随着显示技术的发展不断演化。新型显示技术用基板玻璃性能要求与传统显示用基板玻璃性能基本一致,目前用于 TFT-LCD 的基板玻璃已经满足高导热、高电阻、高硬度,若要满足更高分辨率的显示要求,则需要继续提高基板玻璃的热稳定性,生产工艺温度会提高,对应的装备材料要求会更高,而料方使用的原材料要求几乎不变。
从生产工艺看,溢流下拉法工艺生产的玻璃基板,其表面结构完整性和表面质量远超浮法生产的玻璃基板,是玻璃基板的主流生产工艺技术。玻璃基板生产工艺可以分成浮法、溢流熔融法和流孔下引法。溢流下拉法和浮法,代表厂商分别为美国康宁公司和日本旭硝子株式会社。溢流下拉法工艺生产的玻璃基板,其表面结构完整性和表面质量远超浮法生产的玻璃基板。溢流下拉法是玻璃基板的主流生产工艺技术。
工艺、料方及装备构成基板玻璃行业三大技术壁垒。玻璃基板属于技术密集型和资本密集型行业,存在料方壁垒、装备壁垒、工艺壁垒三大壁垒,工艺复杂,装备昂贵,技术门槛高,资本投入大。
玻璃基板 3 大技术壁垒
工艺壁垒TFT-LCD 用基板玻璃对玻璃表面平整度和杂质含量要求都是电子级的,使用一般的浮法工艺无法满足这么高的平整度要求,使用后段进行研磨抛光又可能因为介质接触引入新的表面杂质。基板玻璃主流工艺是溢流熔融法,溢流熔融法需要准确调整温度、流速等多个参数,掌握难度大。
料方壁垒料方是基板玻璃制造的核心技术,关系到基板玻璃成品的良率。溢流熔融法需要正确的玻璃液配方才能稳定成型,玻璃液配方也影响着基板玻璃的光学、化学特性;此外,氧化砷作为一种化学澄清剂,在传统的基板玻璃制造配方中用来加速熔融玻璃中气泡的排出,但是砷是有毒金属,不符合一些国家和地区的环保要求,含砷玻璃在出口和下游客户开拓会受到限制,使用无砷配方则必须使用其他办法来消除气泡,技术难度也随之加大。
装备壁垒生产设备基本都是玻璃厂商自主研发生产,新进入者难以在市场上买到现成设备,都需要重新设计和制作,而精度和特性的不达标将直接影响最终产品的良率。
资料来源:显示世界公众号,国元证券研究所,思瀚