В свете того, что на рынке появляется все больше мобильных устройств, оснащенных дорогостоящими экранами, а также постепенно нарастающей шумихи вокруг гибких AMOLED-дисплеев, актуальными стали разговоры о создании ультратонкого стекла для плоских панелей. В первую очередь, тонкая подложка означает использование меньшего количества материалов, а в результате – более легкий дисплей. На данный момент это едва ли имеет отношение к цене устройства (да и к стереоскопии в целом тоже), но со временем все же позволит уменьшить затраты на производство, а значит и итоговую стоимость продукта. Кроме того, ультратонкие подложки – это первый шаг к реализации технологии гибких дисплеев.
В этом году компании Corning и AGC анонсировали новые продукты, которые на данный момент являются результатами работы компаний в этом направлении. В данной публикации для подложек толщиной не более 0,4 мм будет использовано определение «тонкие», а 0,2 мм и меньше – «ультратонкие».
В рамках выставки SID в этом году Corning продемонстрировала шестое поколение подложек Eagle XG Slim, толщиной 0,3 мм. Ранее стекло было доступно только в малых размерах и нацелено на использование в дисплеях для мобильных устройств.
Большинство современных экранов для гаджетов используют стёкла толщиной около 0,4-0,6 мм. Однако вполне возможно добиться толщины 0,2-0,3 мм, если применить к такому стеклу химическое травление уже после сборки модуля. Обработка жидкостным химическим травлением, безусловно, работает, но это – не лучший вариант, поскольку для его реализации необходимо использование токсичной фторной кислоты. Обычно она требует подключения к разработке третьей стороны, что, соответственно, влечет за собой дополнительные расходы, а значит конечный продукт прибавляет в цене.
Учитывая активное развитие рынка смартфонов и планшетов, а также потенциал ультрабуков, спрос на химическое травление постепенно растет. По прогнозам аналитической компании DisplaySearch, среднегодовой темп роста этого сегмента в 2010-2015 гг составит 29%.
Использование тонкого стекла Corning EAGLE XG Slim позволяет производителям панелей либо совсем избежать процесса химического травления, либо в значительной мере сократить его применение. Безусловно, это скажется на использованных ресурсах и приведет к снижению стоимости конечного продукта. Однако в случаях, когда 0,3-мм подложка все же будет недостаточно тонкой, прибегнуть к травлению все-таки придется. К тому же, может возникнуть проблема производственного характера: большая часть оборудования рассчитана на стекло толщиной 0,5 мм и больше, поэтому не всегда может быть использована для тонких материалов.
Конечно, возможно переоснащение, но оно может потребовать значительных средств. И если подгонка оборудования сработает для 0,4-мм стекла, то толщина 0,3 мм все еще может вызвать проблемы. По этой причине, большинство производителей панелей перешли на 0,4-мм стекло, а 0,3-мм, даже для небольших дисплеев, используется гораздо реже.
Как Corning, так и ее конкуренты на рынке, могут производить бесщелочное стекло высокого качества еще меньшей толщины. В рамках выставки SID 2012 компания представила результаты своих исследований по теме «Ультратонкие гибкие подложки из стекла для применения в дисплеях» (Ultra-Slim Flexible Glass Substrates for Display Applications).
Толщина 0,2 мм (200 мкм) и меньше – это хорошее решение для сенсорных панелей, светофильтров, подложек, защитного и герметизационного стекла. Материал становится настолько гибким, что его без труда можно скрутить. Учитывая это, на производстве традиционных ЖК-дисплеев, которые изначально предназначены для негнущихся подложек, обработать его очень сложно.
Ниже приведены преимущества и недостатки использования безщелочного стекла для плоских панелей, а также проблемы и перспективы его применения.
Преимущества:
- 50-200 мкм: очень тонкое, легкое и гибкое
- Гладкая поверхность: коэффициент шероховатости около <0,3 нм @ 100 мкм
- Высокое пропускание и прозрачность стекла без замутненности обеспечивает на 4% меньше отражений
- Герметичность: защищено от окружающей среды и влаги
- Термостойкость и формоустойчивость (возможна обработка при температуре выше 400°С)
- Стойкое к механическим повреждениям
Недостатки:
- При применении достаточной силы стекло можно разбить
Перспективы:
- Гибкие дисплеи делают возможным разработку новых продуктов и дизайнов устройств
- Рулонная технология производства позволит значительно снизить затраты при непрерывном изготовлении с высокой производительностью
- Эффективно применение в сегменте мобильных устройств, где важен вес и толщина продукта
Проблемы:
- Недостаточно развитое производство и оборудование для обработки ультратонких гибких подложек, или же для применения рулонной технологии
- Основной конкурент – полимерные подложки, более прочные и легкие
Большая часть производства гибких дисплеев имеет дело с полимерными пленками, поскольку им свойственна гибкость и прочность. Тем не менее, они имеют и свои недостатки – большая шероховатость и меньшая прозрачность.
Стекло обеспечивает большую герметичность, чем полимерные подложки. Это очень важно для производства AMOLED-дисплеев, поскольку качество органичных материалов может значительно ухудшиться, если их подвергнуть влиянию окружающей среды. Сейчас при производстве таких экранов применяется герметизация пленки для ограничения такого влияния, но в итоге это приводит к меньшим доходам для компаний, более высокой стоимости и недостаточной надежности.
Бесщелочное стекло термо- и формоустойчивое, даже при высоких температурах, которые возможны при изготовлении TFT-панелей. Это также важно при производстве дисплеев с высоким разрешением.
Преимущества подложек из стекла в производстве дисплеев очевидны, однако не обошлось и без недостатков: они могут быть гибкими, но это не делает их небьющимися. Защитное покрытие и края, обработанные лазером, могут минимизировать возможные дефекты, но если приложить достаточную силу (к примеру, вследствие удара молотком), стекло разобьется.
На данный момент ведутся разработки гибрида полимерных пленок и стекла, который бы сочетал в себе преимущества обоих материалов.
Компанией AGC была представлена новая технология Carrier Glass, которая позволяет ламинировать 100-мкм стекло, в результате чего его толщина увеличивается до 500 мкм. Такая обработка решает проблемы с дальнейшим производством, поскольку по параметрам стекло подходит к большинству производственного оборудования.
Благодаря запатентованному связующему слою, компании AGC удалось создать стекло со своими преимуществами:
- Стекло толщиной 100 мкм стойкое к температурной и химической обработке во время производства
- Носитель выполняет защитную функцию, поскольку ультратонкая подложка не взаимодействует с производственным оборудованием, и, соответственно, это уменьшает вероятность образования царапин и других дефектов
- Несложный процесс деламинирования
AGC предлагает производителям панелей двухслойные подложки, которые решают описанную выше проблему с ультратонким стеклом. Поскольку изначально продукт предназначен для деламинирования, оптимизация этого процесса должна быть сравнительно несложной.
Один из немаловажных вопросов – сколько может стоить подобная процедура. Пока что представители AGC не опубликовали ни технических подробностей деламинирования, ни во сколько это может обойтись производителям. Неизвестно также, подлежит ли стекло-носитель вторичной переработке, поскольку в противном случае с ростом числа подложек вырастет итоговая цена дисплея. При значительном росте стоимости, введение технологии в оборот может быть ограничено.
Безусловно, новые технологии, продемонстрированные Corning и AGC сделают немалый вклад в развитие индустрии, позволяя производить более тонкие, легкие и гибкие дисплеи. Однако смогут ли они вытеснить распространенную сегодня обработку жидкостным химическим травлением и снизить затраты на производство – покажет будущее.
Ссылки по теме:
- SID 2012: взгляд в будущее дисплейных технологий
- 5-дюймовый дисплей от LG: Full HD на ладони
- 3D-техника Будущего: контактные линзы против надеваемых дисплеев
- Персональный 3D-дисплей ST1080 HD 3D: круче чем Sony HMZ-T1
- Персональный 3D-дисплей Sony HMZ-T1 в России: данные, сроки, цены
- 3D-очки с поддержкой дополненной реальности от Vuzix и NS Solutions
- Надеваемый 3D-дисплей Epson Moverio BT-100
- Sensics Natalia, надеваемый 3D-дисплей с технологией SmartGoggles
- CeBIT 2012: VisuZ, 3D-IMAGES, Zeiss Cinemizer и девушки!
