Qu'est-ce que le substrat de verre dans l'industrie des écrans LCD TFT ?

Le substrat en verre est l'une des couches centrales de l'écran LCD TFT. Il influence les caractéristiques fondamentales de l'écran en termes de résolution, de transmission de la lumière, d'épaisseur, de poids et d'angle de vision.

Le substrat en verre est le composant central de l'écran LCD TFT et joue un rôle important en amont de l'industrie LCD TFT, comme la tranche de silicium dans l'industrie des semi-conducteurs.

La qualité du substrat en verre détermine les caractéristiques de l'écran en termes de résolution, de transmission de la lumière, d'épaisseur, de poids, d'angle de vision et d'autres paramètres importants.

I. Qu'est-ce que le substrat de verre ?

La structure fondamentale de l'écran LCD TFT est similaire à un sandwich, deux couches de "pain" (substrat TFT et filtre de couleur) prises en sandwich avec de la "confiture" (cristaux liquides).

Par conséquent, la fabrication d'un TFT-LCD nécessite deux morceaux de verre comme substrat pour le TFT et le filtre de couleur respectivement.

Le substrat n'est pas simplement un morceau de verre.

Sa face interne est dotée d'une structure de rainure et d'un film d'alignement, ce qui permet aux molécules de cristaux liquides d'être disposées de manière ordonnée le long de la rainure.

Alors que l'autre côté est attaché avec des transistors à couche mince (TFT) ou des filtres de couleur (CF).

Les deux substrats en verre représentent environ 15 à 20 % du coût total de l'écran LCD TFT.

II. Caractéristiques des substrats de verre

Compte tenu de l'environnement unique dans le processus de fabrication des TFT-LCD, comme la haute température, la haute pression et le changement d'environnement entre acide-neutre-alcalin, les caractéristiques suivantes du verre doivent relever le défi et répondre aux exigences de qualité.

- Qualité de l'apparence

Le substrat en verre doit présenter une qualité de surface et une qualité interne élevées.

La surface destinée à la fabrication du circuit doit être exempte de toute rayure ou tache, avec une tolérance inférieure à quelques microns pour éviter d'endommager le circuit.

- Thermostabilité

La thermostabilité comprend principalement la résistance à la chaleur, le rétrécissement thermique et le coefficient de dilatation thermique.

Dans le processus de fabrication, la température maximale peut atteindre plus de 600 ℃, ce qui nécessite que le substrat en verre reste rigide sans aucun collage même à une température aussi élevée.

Éviter le stress thermique pendant le refroidissement, cela nécessite le coefficient d'expansion thermique du substrat en verre comme le silicium, qui est de (30-40)x10-9/℃.

- Stabilité chimique

Le substrat en verre doit résister à divers traitements chimiques dans le processus par la solution de gravure tournant de l'acide, neutre à alcalin.

Après le processus de gravure, le substrat en verre doit rester avec des changements minimaux, et ne peut pas être laissé avec des résidus visibles et des interférences avec le dépôt de film.

- Limitation des alcalins

La pollution par les alcalins du matériau diélectrique de la grille du TFT entraîne une diminution de la durée de vie.

Par conséquent, les écrans TFT LCD exigent que le substrat soit en verre sans alcali et que la teneur en alcali du substrat et de l'interface TFT soit inférieure à 5×10-6 .

- Densité

L'écran TFT-LCD est principalement utilisé pour les instruments portables, l'écran doit donc être léger.

Outre la réduction de l'épaisseur du substrat de verre, il est également nécessaire de réduire la densité.

- Résistance mécanique

Dans le processus, le verre mère est découpé en morceaux de la taille requise, avec une épaisseur de seulement 0,5-0,7mm, le verre doit avoir une résistance mécanique élevée et un module d'élasticité >70GPa.

III. Développement de la génération du substrat de verre

Avec le développement de la technologie de fabrication et des panneaux d'affichage, la taille de chaque génération de verre mère a considérablement augmenté.

En général, la taille a doublé avec chaque génération successive. De la génération initiale 4 (G4) à l'actuelle G11, la taille du substrat est passée à 3000*3320mm.

Alors que l'épaisseur diminue, les substrats en verre de la G7 et de la G8 ont atteint le niveau de 0,5 mm.

IV. Chaîne d'approvisionnement des substrats en verre : Monde et Chine

Sur le marché mondial des substrats en verre pour TFT-LCD, plus de 90% sont concentrés dans plusieurs grands fabricants, tels que Corning (Amérique), Asahi Glass (Japon), Nippon Electric Glass (Japon) et AvanStrate (Taiwan).

Les fabricants européens, quant à eux, coopèrent principalement avec les fabricants japonais, avec une part inférieure à 1%.

En Chine, la fabrication de substrats en verre est relativement en retard par rapport à l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement de l'industrie des écrans LCD TFT.

Ces dernières années, la localisation des substrats en verre s'est accélérée, et quelques fabricants locaux peuvent traiter la R&D de manière indépendante.

IRICO Group Corporation, TUNGHSU GROUP, CTIEC et d'autres fournisseurs locaux ont pris 80% de la part de marché des panneaux LCD de petite et moyenne taille.

Cependant, il existe encore un fossé et un besoin de percées dans le verre pour les lignes de production de panneaux LCD de haute génération et la technologie du verre sans alcali AMOLED. Il est difficile d'atteindre une localisation élevée en peu de temps.