平板顯示技術：TFT-LCD工藝

1、TFT-LCD工藝目錄陣列工藝（Array）成盒工藝（Cell）彩膜工藝（CF）模組工藝（Module）12341234Array圖1 ARRAY 基板構造DRAIN 端子TFT部分柵極（GATE）漏極（DRAIN）源極（SOURCE)清洗工藝Array清洗：就是用毛刷、氣蝕等的物理方法及用化學腐蝕的化學方法或二者相結合的方法，除去基板表面的灰塵、污染物及自然氧化物的工程。在陣列中洗劑采用的是NCW-601A0.3%的表面活性劑。表面活性劑毛刷基板圖2 清洗工藝洗凈方法的類型用途和特征濕式清洗化學清洗藥液清洗多量有機污染物的去除，需根據污染物選擇溶劑純水清洗用于上述藥液的去除，但附著粒子去除不

2、充分物理清洗滾刷清洗（Brush）用于去除強固吸附的大粒子(以上)，但不適于微小粒子的去除，可與化學清洗組合使用高壓Jet用于去除中等粒徑（1-3m）的異物粒子超聲波清洗用于除去小粒徑（1m以下）的異物粒子Hyper Mix利用氣液混合方式除去中小粒徑的異物粒子干式清洗低壓水銀燈UV可以用于除去膜狀有機物，并且可以提高成膜的涂布性EUV作用同上，但是EUV的清洗效果更好清洗工藝比較ArrayUV(EUV)洗凈：紫外線（UV）使O2生成O3 ，并進一步分解為具有強氧化性氧自由基（O）,使有機物氧化分解達到洗凈效果。EUV的原理相同，只是其波長更短（即光子能量更高），產生O的能力更強，因而洗凈效果

3、更好。 Brush(滾刷)洗凈：利用滾刷在一定壓入量（壓力）的條件下，在基板表面旋轉時產生的機械剝離力將異物粒子除去。它針對的主要是大粒徑的異物粒子。 Array洗凈原理 Array基板干燥方法 氣刀（Air Knife）干燥：氣刀是使用高壓干燥空氣從狹縫中吹出，將停留在基板表面的純水除去。經過氣刀干燥的基板還需要進一步干燥。 IR干燥：利用高溫加熱(IR)的方式將殘留在基板表面的水分徹底除去，IR干燥只能用于除去少量水分，干燥效果與加熱溫度和時間有關?；褰涍^IR干燥后需要冷卻，一般有冷板（Cold Plate）型和空冷型。 Array濺射Sputter圖3 初始放電和自續(xù)放電示意圖陽極（+

4、）陰極（-）E電子氣體離子氣體分子初期電子 利用借助電場加速的氣體離子對靶材的轟擊，從而使成膜材料從靶材轉移到基板上的一種物理成膜方法。Array濺射Sputter圖4 簡單平行金屬板直流二極管濺射系統Array濺射Sputter圖5 濺射過程中從靶的表面撞出金屬原子Array濺射Sputter 影響濺射率的因素轟擊離子的入射角靶材料的組分和幾何因素轟擊離子的質量轟擊離子的能量 濺射的優(yōu)點臺階覆蓋能力好能沉積金屬合金（成膜組分與靶材組分相同） 濺射的缺點成膜速率低（0.01-0.5 ）設備復雜昂貴Array化學氣相沉積CVD圖6 CVD實驗室模擬圖Array化學氣相沉積CVD萬級間百級間裝載/

5、卸載P/C：反應室傳送室機械手運載室反應室電極板圖7 CVD原理圖及反應室電極板ArrayPCVD 在高頻電場的作用下，使反應氣體電離形成等離子體，反應離子及活性基團依靠從高頻電場獲得的能量從而能夠在較低的溫度襯底上成膜。電子和反映氣體分子碰撞，產生大量的活性基；活性基被吸附在基板上，或取代基板表面的H原子；被吸附的原子在自身動能和基板溫度的作用下，在基板表面遷移，選擇能量最低的點安定；同時，基板上的原子不斷脫離周圍原子的束縛，進入等離子體氣氛中，所以達到動態(tài)的平衡；不斷的補充原料氣體，使原子沉積速度大于原子逃逸速度，薄膜持續(xù)生長。圖8 PCVD成膜示意圖ArrayPECVD通入反應氣體擴散板

6、基板基座升降機泵三個基本的過程：等離子相反應輸運粒子到襯底表面表面反應圖9 PECVD成膜示意圖圖10 等離子體示意圖Array光刻Photolithography柵線薄膜玻璃基板光刻膠涂膠曝光顯影柵極紫外光掩膜版圖11 光刻分為三個步驟Array光刻Photolithography旋涂刮涂加旋涂 刮涂1、涂膠圖12 涂膠的三種方式Array光刻Photolithography2、曝光 用掩膜版掩膜，紫外線（UV）照射，經紫外光照射的光刻膠被改性，掩膜版上有圖形的部分沒被紫外光照射即沒背改性，使得涂在基板上的光刻膠部分的改性的過程。 陣列中，曝光分一次曝光、分步曝光、背面曝光。膜基板Photo

7、resist圖13 曝光效果圖Array光刻Photolithography3、顯影 用顯影液除去被改性的光刻膠的過程。Array刻蝕Etch1、濕刻 選用適當的化學藥液與被刻蝕的膜發(fā)生化學反應，改變被刻蝕物的結構，使其脫離基板表面的過程。 主要優(yōu)點是選擇性好、重復性好、生產效率高、設備簡單，成本低；主要缺點低是鉆蝕嚴重、對圖像控制性較差。主溶液基板薄膜光刻膠光刻膠化學反應反應物反應物圖14 濕刻示意圖Array刻蝕Etch1、濕刻Wet Etcher化學刻蝕，各向同性PR膜基板PR膜基板刻蝕液浸入造成邊緣刻蝕Array刻蝕Etch1、濕刻噴嘴來回擺動循環(huán)水洗直水洗基板入蝕刻藥液噴灑直水洗循環(huán)

8、水洗直水洗滾輪轉動方向風刀干燥基板出圖15 濕刻流程圖Array刻蝕Etch2、干刻 物理的離子轟擊方法：濺射、離子束刻蝕等，化學刻蝕方法：等離子刻蝕等，物理和化學相結合的方法：反應離子刻蝕、反應離子束刻蝕等。 與濕刻相比，干刻的各向異性度較好，適合刻蝕細線條。圖16 干刻機制（a）+（b）R（c）R：活性基團+：正離子+RArray刻蝕Etch2、干刻：圖17 濕刻示意圖刻蝕方向性控制的必要性各向同性：膜連通很好各向異性：SiNSi2500Mo 2000SiMoMo藥液滲入跨斷圖17 Si 干法刻蝕+Mo濺射Array刻蝕Etch2、干刻：各向同性和各向異性圖18 各向同性和各向異性刻蝕刻蝕

9、前縱向刻蝕方向橫向刻蝕方向各向同性刻蝕刻蝕后各向異性刻蝕刻蝕后光刻膠刻蝕薄膜相鄰薄膜玻璃基板Array去膠 使用去膠液等將刻蝕時起保護作用的光刻膠去掉的過程。常包括濕法去膠（去膠液、IPA處理等）和干法去膠（等離子等）。光刻膠膜初期狀態(tài) 膨潤 界面浸透 溶解圖19 剝離原理示意圖Array品質檢測檢查項目名稱檢查裝置檢查工程顯影CheckMMMG-PR、DIPR、C-PR、PIPR剝離外觀CheckMMMG-PR、DIPR、C-PR、PIPR尺寸測定SENG-PR、DIPRPR形狀測定AFMDIPRCVD后自動外觀AOIDIPR自動外觀AOIG-PR、DIPR、C-PR、PIPR段差測定DAN

10、G-PR、DIPR、C-PR、PIPRELP測定ELPG絕緣膜、DIPRCFCF工藝流程曝光PW玻璃清洗顯影R光阻涂布RPR+PRBM光阻涂布顯影G光阻涂布GPR曝光曝光顯影B光阻涂布BPR曝光顯影O/CO/CSputteringITOPS光阻涂布PS PR曝光顯影CF成品CF 彩膜的制造工藝一般有染色法、電沉積法、印刷法、噴墨法和顏料分散法。各工藝的簡單流程如下圖所示：GelatinhITOResisth感光性color Resisth染色法電沉積法印刷法顏料分散法噴墨法CFCF工藝對比（注：目前國際普遍采用的是顏料分散法）染色法電沉積法顏料分散法印刷法著色劑染料顏料顏料顏料Film Thi

11、ckness1.02.51.52.51.52.51.03.0色特性非常優(yōu)秀普通優(yōu)秀優(yōu)秀耐熱性180，1h250，1h250，1h250，1h耐光性普通非常優(yōu)秀非常優(yōu)秀非常優(yōu)秀大型化的可能性優(yōu)秀普通優(yōu)秀不好CFBM圖形CF公共電極ITOCommon Electrode（ITO）DepositionCommon Electrode（ITO：1500A）Common Electrode（ITO：1500A）(a) Color-filter with planarization process(b) Color-filter without planarization processOver Coat

12、I.Ball Spacer II.Post Spacer (Column Spacer,Patterned Spacer)CF襯墊物SpacerBall SpacerPost SpacerShapeBall ShapePillar-shapeMaterialSiO2Photo resistAdvantageLow cost,Large margin of ODF for Small PanelHigh brightness,Small magin of Alignment of Cell AssemblyDisadvantagelow brightness,Spacer Cluster or

13、SlideHigh cost,Small margin of ODF for Small PanelManufacturingSpray(散布分散）Pattern by photo lithographyBSR/G/BITOPIPIITO絕緣+鈍化層BMGatePSPS高35m CellCF基板TFT基板投入洗凈投入洗凈配向膜印刷配向膜印刷配向膜燒成配向膜燒成摩擦摩擦摩擦后洗凈Seal涂布及Ag涂布Spacer散布CF基板TFT基板Spacer固著真空貼合液晶滴下UV硬化本硬化個片切斷屏洗凈研磨、洗凈偏光板貼付自動除泡屏檢前工程中工程后工程Cell工藝流程Cell邊框膠及銀點膠散布隔墊物及固著

14、真空對盒紫外固化及加熱固化切割裂條液晶注入封口再取向PI 取向陣列基板彩膜基板貼片模塊切割ODF液晶注入邊框膠及銀點膠散布隔墊物及固著液晶滴下真空對盒紫外固化及加熱固化Cell工藝流程CellPI取向PI取向的作用有兩個主要的作用：液晶分子取向和形成預傾角。玻璃基板取向層液晶分子（1）預傾角為0施加電壓液晶分子旋轉方向不同線狀的取向缺陷玻璃基板取向層液晶分子（2）預傾角為2朝一定方向排列施加電壓CellPI取向PI取向的工藝流程CellPI取向印刷PI基板上圖案注入PI網紋輥陶瓷材質網紋輥凹槽PI展開刮刀APR版APR版上圖案 PI 印刷PI層涂布的方式是采用帶有所需要的圖形柔性印刷版轉印的方

15、式。 CellPI取向爐體反射板空氣散熱層加熱板玻璃基板排氣盒 PI 預固化和主固化CellPI取向 摩擦1. 摩擦之后在玻璃表面形成溝槽2. 利用分子之間的引力達到液晶取向的目的玻璃基板摩擦基臺摩擦布CellPI取向Rubbing Roll配向材分子PI摩擦前摩擦后摩擦方向 摩擦取向原理CellODF工藝 工藝流程和設備涂邊框膠滴液晶散布隔墊物固著點銀點膠真空對盒紫外固化加壓固化液晶滴下基板液晶滴下機真空對盒CellODF工藝 散布隔墊物與固著投料口壓送管N2凈化的進料器隔墊物材料（a）進料器高速氣流SUS配管斷面（b）SUS配管（c）散布腔室BSR/G/BITOPIPIITO絕緣+鈍化層B

16、MGatePSPS高35m柱形隔墊物（PS） 球形隔墊物（BS）CellODF工藝 邊框膠及銀點膠共用電極 ITO驅動IC取向層隔墊物銀點膠邊框膠點膠機TFT基板CF基板邊框膠使TFT基板和CF基板緊密粘合，切斷液晶分子與外界的接觸，并維持上下玻璃基板之間的盒厚。銀點膠用于連接TFT基板和 CF基板的共用電極，使CF基板上ITO電極導通。 CellODF工藝CellODF工藝邊框膠 膠液+玻璃棒（球）銀點膠 膠液+導電球邊框膠銀點膠輔助線 邊框膠及銀點膠CellODF工藝 液晶滴下液晶瓶注射器噴嘴閥門（a）原點 （b）填充位置 （c）滴下位置 （d）滴下液晶液晶滴下就是在 PI 涂布和摩擦結束

17、的陣列基板或彩膜基板上指定位置滴下一定量液晶的工藝。 用液晶滴下機對液晶的吐出和滴下量進行精確地控制。 CellODF工藝 真空對盒：在真空條件下，對陣列基板和彩膜基板進行對準（Alignment）及重疊（OverLay） ESC 載臺液晶滴邊框膠基板真空區(qū)域大氣壓力 UV固化UV光UV燈導光板掩膜板襯底載臺UV掩膜板邊框膠部分留開口讓UV光通過，掩膜板保護液晶屏顯示區(qū)域不受UV光的照射 Cell傳統的液晶注入工藝 真空對盒基板臺移動部件上基板臺下基板臺排氣管真空腔升降對位攝像頭UV固化將涂有邊框膠的基板和散布有隔墊物的基板在真空中經過對位后貼合在一起。 Cell傳統的液晶注入工藝 劃片露出的

18、引線區(qū)上下切開作液晶注入口信號線掃描線Cell傳統的液晶注入工藝TFT 陣列基板劃片裂粒液晶注入單個TFT液晶屏液晶槽 劃片的目的：在傳統的液晶注入方式中，液晶面板上形成很多粒液晶屏，注入前需要通過切割工藝分離成的單個或者一列液晶盒 。Cell傳統的液晶注入工藝抽真空高真空充氣常壓 液晶注入：液晶注入常見問題液晶注入是在真空的狀態(tài)下將液晶利用毛細現象的原理注入到液晶盒內。 Cell傳統的液晶注入工藝氣壓1.加壓2. UV封口膠4. UV光照射固化UV光氣壓氣壓3. 減壓及吸入封口膠氣壓 封口:注入完液晶的液晶屏要用封口材料將注入口封堵住。 CellODF工藝和傳統的液晶注入工藝對比1. 液晶填

19、充原理 傳統工藝：利用的毛細現象和內外壓力差注入 ODF工藝：利用液晶滴填充2. 成盒方式 傳統工藝：熱壓時隔墊物變形量大 ODF工藝：隔墊物能夠跟隨著變形3. 封口和再取向 傳統工藝：注入后必須要進行封口 ODF工藝：不需要注入口ODF 方式液晶熱壓方式熱壓（壓力+溫度）液晶注入加壓封口傳統工藝ODF工藝Cell真空貼合真空貼合的目的： 液晶滴下之后，在真空中將TFT和CF基板，在數m的精度范圍內進行貼合。 性能要求： 勘合精度：6 m以內 Gap精度： Gap均一 到達真空度：0.13Pa以下 真空到達時間：60秒內達到1Pa以下；120秒內達到0.5以下 真空Chamber（高真空）Se

20、al液晶真空Chamber（低真空）Seal液晶氣泡Spacer大氣開放大氣開放1. 若沒有達到要求的真空度，則貼合之后的面板會出現Gap不良，發(fā)生氣泡2. 排氣速度（在液晶脫泡不充分或者排氣速度太快的情況下，會導致液晶飛濺出來，若飛濺到seal材上，則會導致seal材接著不良，液晶泄漏。）液晶Seal真空排氣液晶飛濺GlassGlassGlass真空貼合過程Cell 測定方法：專用的Off-Line測定裝置，在CF與TFT板貼合之后自動進行測定，測定的數據在PC中自動保存。貼合后的Array/CF基板Vernier與對位標志Panel【Vernier】【對位標志】X/VernierY/Ver

21、nier 利用畫像處理、自動檢測能使A=B的位置，貼合精度以所測得的Vernier值來表示。Array側Vernier（基準）L約1000mCF側VernierABArray側Marker150mCF側Marker50m貼合精度測定Cell Seal硬化目的： (1)通過UV及加熱對seal進行充分硬化，使真空貼合后的CF及TFT基板通過seal高信賴性的無偏移接著，形成盒厚穩(wěn)定的液晶屏； (2)防止液晶氣泡的發(fā)生（長時間放置）； (3)使液晶完全擴散UV Lamp(Metal Halide Lamp )光Seal材達到一定程度的硬化，真空貼合后的CF,TFT基板接著，形成穩(wěn)定盒厚。mask熱

22、風Seal材充分硬化達到高信賴性，同時通過加熱再降溫使液晶Isotropic化，進行重新再配向熱風爐（Oven）（UV硬化）（本硬化）Seal 硬化CellUV光照射會使a-si內產生電子遷移，破壞TFT的Tr特性，故采用MASK遮擋TFT部。a-siArray基板G遮光a-SiDrainG遮光畫素ITOPAG-Insulator基板Drain上BM色層色層Cell gapUV光液晶UV Mask基板Seal材配向膜Array基板TFT公共電極SpacerSeal內Spacer光（光源：Metal Halide Lamp）半透膜UV硬化原理Cell本硬化工藝條件特性要求1.溫度控制2.盒厚保持3.不純物管理12070RT60min基板溫度裝置內溫度本硬化溫度特性曲線無塵恒溫槽測定基板溫度記錄儀本硬化爐及溫度曲線測定方法120、60min本硬化CellCell切割工藝OLB PAD短路環(huán)基板邊緣滑輪玻璃滑輪玻璃作用有：1）去除短路環(huán)；2）去除棱角處的玻璃毛邊的細小裂紋，使玻璃的強度均勻；3）棱角光滑 。Cell貼片工藝噴淋水洗最終沖洗風刀卸載屏傳送方向CF基板偏振片滾壓機TFT基板偏振片貼片工藝就是在切割后的液晶屏外面要貼上偏振片，包括清洗、貼片、加壓消泡等工藝。 Module模組工藝：將液晶屏、驅動電路、柔性線路板（F