全面講解TFT-LCD open cell製程

2021-01-15 顯示最前沿

    文章主要介紹TFT-LCD open cell製程,TFT-LCD open cell製程一般分為前段、中段和後段製程,前段製程主要是進行TFT玻璃的製作;中段製程主要指將TFT玻璃與彩色濾光片貼合;後段製程指驅動IC、印刷電路板和液晶板的壓合。筆者認為,只有了解整個TFT-LCD open cell的製程才能更好的進行觸控一體機背光系統、主板甚至整個觸控一體機的設計。

一、TFT-LCD open cell 製程簡述

TFT-LCD open cell製程一般分為前段、中段和後段製程,前段製程主要是進行TFT玻璃的製作,這與半導體製程非常相似;中段製程主要指將TFT玻璃與彩色濾光片貼合,並加上上下偏光板;後段製程指將驅動IC和印刷電路板壓合至TFT玻璃,並完成我們所熟知的open cell。

二、TFT-LCD open cell前段製程

TFT-LCD open cell前段製程與半導體製程非常相似,主要分成四個步驟:

1.利用沉澱形成gate metal。首先在玻璃基板上塗布一層金屬,然後塗上光阻膠,最後通過暴光、顯影、蝕刻和除膠而形成gate metal。塗布的金屬材料主要成分為:鈦(TI)、鋁(AL)、鉬(MO)和鉻(CR)以及其混合物。

2.沉澱SI3N4(氮化矽)、a-SI(非晶矽)和N+a-si(N型矽)。首先利用PECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ) 技術分別塗布一層SI3N4、N+a-si和a-si,然後在N+a-si和a-si上塗布光阻膠,通過暴光、顯影、蝕刻和除膠而形成所需形狀。PECVD指的是等離子體增強化學氣相沉積法,原理是藉助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離,在局部形成等離子體,而等離子體化學活性很強,很容易發生反應,在基片上沉澱出所期望的薄膜。 SI3N4、N+a-si和a-si三種材料充當的角色分別為:gate端和液晶存儲電容的電解質、N型半導體和P型半導體。

3.形成source metal和drain metal。首先在a-si上塗布一層金屬材料來作為source metal和drain metal,然後在金屬材料上塗布光阻膠並通過暴光、顯影、蝕刻和除膠而形成所需形狀。Source metal和drain metal主要成分為:鈦(TI)、鋁(AL)、鉬(MO)和鉻(CR),這與gate metal相同。

4.沉澱SI3N4和ITO(Indium Tin Oxides),ITO氧化銦錫是一種透明導電薄膜。首先利用PECVD技術沉澱一層SI3N4,然後再塗布一層ITO,至此整個TFT玻璃就完成了也就是說TFT-LCD open cell前段製程已經完成,其架構如圖4所示,其中gate metal連接至gate ic,source metal連接至data ic。

三、TFT-LCD open cell 中段製程

 

TFT-LCD 架構就如三明治,下層TFT玻璃與上層彩色濾光片中間夾著液晶。而TFT-LCD open cell中段製程也分為四個主要步驟:

1.下層TFT玻璃壓合前處理。首先使用離子水洗淨前段的TFT 玻璃,然後在TFT玻璃表面上塗布一層有機高分子配向膜,再通過輾壓形成所謂的PI配向膜,其主要作用是為液晶分子製作一條專用的、有固定角度的通道來控制其在電壓作用下的旋轉方向和角度。然後在TFT玻璃上塗布長方形的密封膠,以利於TFT玻璃與彩色濾光片的粘合以及防止液晶外漏,而這個長方形將會是該open cell的可視區,最後在膠框內注入液晶。

2.上層彩色濾光片壓合前處理。首先,在彩色濾光片基板上塗布有機高分子材料,再通過輾壓形成配向膜。然後在彩色濾光片中噴灑spacer,以保證彩色濾光片與TFT基板的空隙。

3.將TFT玻璃基板和彩色濾光片進行壓合,並在壓合處邊框部分塗上導電膠,以保證外部電子能進入液晶層。壓合後由上向下的順序為:彩色濾光片、配向膜、液晶、配向膜和TFT玻璃。

4.將壓合後的液晶板按照設定好的尺寸進行切割,然後在切割好的液晶板上下分別貼上水平偏光板和垂直偏光板。至此,整個TFT-LCD OPEN CELL的中段製程已經完成。

四、TFT-LCD open cell後段製程

TFT-LCD open cell後段製程主要指的是將驅動IC和PCB壓合至液晶板上,這個製程主要由三個步驟組成:

1.ACF( Anisotropic Conductive Film)的塗布。在液晶板需要壓合驅動IC的地方塗布ACF,ACF又稱異方性導電膠膜,特點是上下方向導電,左右方向不導電,主要作用是連通驅動IC與液晶面板。

2.驅動IC的壓合。將驅動IC壓合至已經塗布ACF的液晶板上,也就是液晶製程中經常所說的bonding。驅動IC一般為COF(Chip On FPC)材料,並分為gate IC和date IC,其中gate IC連接到前文所說的TFT玻璃GATE端,控制TFT的開關;date IC連接至TFT玻璃的source端,對液晶電容充電從而控制液晶兩端電壓。 

3.PCB的壓合。將PCB壓合至液晶板的date IC端,那麼PCB上的IC就可以直接控制date IC並且可以通過date IC將信號傳送至gate IC從而控制gate IC。至此整個TFT-LCD open cell製程已經完成,並製作出我們所熟知的open cell。

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