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& &主管单位：国家发展改革委主管 CN刊号：10-1156/F ISSN刊号：
TFT―LCD液晶成盒技术综述
摘 要： 从TFT-LCD的发展历程、基本构造、制造流程方面给对液晶面板作了系统介绍，重点对液晶成盒技术中的传统灌注工艺和ODF工艺进行了比较。最后预测了TFT-LCD产品的发展趋势。 关键词： TFT-LCD；成盒；灌注；ODF 1. 引言 & & 自全世界第一只球形彩色显示布劳恩管（CRT）[1]于1950年问世以来，显示技术的发展越来越为人们展示了一个多姿多彩的世界。随着人类的进步，人们对显示技术的要求也越来越高。CRT显示器虽然体积大、重量重，而且还拖了个“尾巴”，但相对其它显示技术，其工作性能及低成本优势在很长一段时间内都占有绝对的优势。直到1983年，日本的科技人员对传统反射型的液晶显示器（LCD）作了一些改进，除偏光片外，又在其背面加上了背景光源，在前面加上了微型彩色滤光片，改变为透射型彩色LCD，从此开创了平板显示的新纪元。接着，日本又加大研究力度，在此基础上研制出薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD：Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display），从此，TFT-LCD 便逐步开始替代了传统的CRT显示技术，并向大屏幕，高性能方面进一步发展。 2. TFT-LCD基本构造 & &&如图1所示，TFT-LCD基本构造为液晶成盒面板和周围的压接驱动回路，液晶成盒基板的后面安装有背光源作为光源。 & &&液晶成盒基板是由TFT基板与CF（Color Filter）基板贴合在一起，中间填充液晶构成的。TFT基板由阵列工程（Array）进行制作，一般用较为成熟的5道光刻（5 Mask）技术，从一到五层分别为Gate （栅电极层）、Active （桂岛层）、SD （源漏电极层）、Passivation （纯化层）、ITO （像素电极层），通过五层叠加形成一个个具有TFT开关功能的子像素（Sub Pixel）。CF基板是由多个重复的RGB（红绿蓝）3原色构成的图形，图形形成的位置是与阵列基板上的各子像素完全对应，三个RGB子像素形成一个像素实现彩色显示。其中TFT基板与CF基板之间，要求控制间隔为数微米，且均一的间隔。TFT基板侧为了驱动画素设计了Gate线及Data线的引出电极。利用与已成熟的LCD技术，形成一个液晶盒相结合，再经过后工序如偏光片贴附等过程，最后形成液晶显示屏。 3. TFT-LCD制造流程 & &&TFT-LCD是以液晶为介质、以薄膜晶体管为控制元件的集大规模半导体集成电路技术和平板光源技术于一体的光电子产品。除去匹配TFT基板的CF基板，TFT-LCD制造流程主要包括三部分：阵列（Array）工程，液晶成盒（Cell）工程和模组（Module）工程，如图2所示。 & &&Array工程主要是将投入的Bare Glass通过清洗-成膜-光刻-刻烛-脱膜的工序一般循环4-5次（4mask/5mask工艺）制作出TFT元器件，最终完成TFT玻璃基板的制备。在整个TFT-LCD制造流程中，Array工程是核心技术，在Array工艺中成膜质量均匀性和厚度均匀性、光刻设备的精度及各道工序的重复性是保证TFT电学性能的基础。 & &&Cell工程主要是将TFT玻璃基板与配套的CF基板进行表面取向处理，处理后要在TFT玻璃上撒衬垫球，在CF玻璃上涂布边框胶、滴液晶，准备好的TFT玻璃和CF玻璃贴合在一起后进行烘烤和固着，并将大张玻璃基板分割成小Panel，并贴合偏光片后产出。 & &&Module工程主要是在制盒完成的Panel上绑定IC和FPC。在端子侧完成封胶作业后，上表面加装保护板，下表面安装背光源，并加装信号基板以及铁框等部件后，经过外观和电学性能检查合格后，一个完整的TFT-LCD液晶屏制作工序就完成了，详细流程说明参见图2所示。 4. 液晶成盒处理技术的发展 & &&CELL成盒就是将CF和TFT玻璃基板对贴、粘结起来，同时要在两个玻璃基板间的间隙中（盒中）放入液晶并控制盒的厚度。 & &&Cell制程早期是采用灌液晶的方式进行，这种方式是在TFT玻璃基板和CF玻璃基板贴合完成并切成小Panel后在从预留的开口处通过毛细现象和真空压差将液晶灌入盒再进行封口做成液晶盒。 & &&近年来，随着TFT-LCD 技术的迅猛发展，产品由中尺寸向大小两个方向快速发展，应用也得到迅速普及。目前业内基本上都不再使用灌液晶这一工艺流程而改用ODF （One Drop Filling）工艺，如图3所示：ODF成盒工艺可以分成四块：衬垫料喷洒，边框料、银点料、液晶涂布，真空环境下对贴制盒，紫外固化和热固化。与真空液晶灌注工艺比较，ODF制程优势在于不需要通过注入孔注入液晶，从而简化了Cell工艺、缩短了工艺时间。真空液晶灌注工艺液晶利用率约50%以下，而ODF利用率可达95%以上。另外，真空液晶灌注工艺需要将Cell浸入到液晶里，虽然注入后还有清洗工序，但液晶仍很容易残留在外部端子上，长时间端子会被腐蚀。ODF制程完全避免了上述问题，提升了产品品质。 & &&液晶滴下工艺ODF中滴下液晶和涂布边框胶是同步进行的，一张基板进行液晶滴下，另一张基板进行边框胶涂布，两张基板准备完成后，一起搬送到真空贴合设备中进行成盒工艺。完成后，搬送到边框胶固化设备中，再依次进行紫外线固化和热固化。生产过程中，如果贴合完成基板的边框胶不能及时固化，当边框胶与液晶材料直接接触时，容易造成液晶材料的污染，同时在短时间内边框胶没有固化也容易发生液晶穿透边框胶的现象。 & &&ODF工艺用封框胶， 一般是将紫外光（ UV） 固化型封框胶和传统的热固化封框胶按照一定的组份混合在一起， 制作成紫外加热固化混合型封框胶。UV 固化胶的特点是可以通过适当功率的紫外光照射在短时间内快速硬化， 以避免液晶发生污染。但对于部分区域由于电极走线遮挡未能充分固化、以及为保证封框胶高的粘结强度， 需加入一定比例的传统热固化型封框胶， 因此采用紫外加热固化混合型封框胶。 & &&图4为CELL ODF成盒的工艺流程示意图，CF基板的处理：先在经过配向膜处理的CF基板上均匀地散步spacer（衬垫料），然后经过烘烤炉对CF基板进行加热处理，让衬垫料固着在CF基板上。ARRAY（阵列）基板的处理：在经过配向膜处理的ARRAY基板上涂布封框胶图案和银胶，然后在上面滴下液晶。在真空champer中，将CF基板和ARRAR基板贴合在一起，然后在UV灯的照射下，封框胶将两基板粘合在一起。完成UV固化动作之后的液晶盒，其盒内相关制程就都全部完成。最后经过烘烤炉的加热，让封框胶完全硬化。 5. 结语 & &&作为目前市场主流的显示技术，TFT-LCD正处于高速成长阶段，抢占了中高端市场，在笔记本电脑、台式电脑显示器、液晶电视等大尺寸产品方面需求庞大，其产业规模正在快速增长，成为现在乃至今后相当长的时间内平板显示领域的主流产品[4]。随着移动终端、数码相机、车载显示、便携式DVD、工业仪表和游戏机等产品的兴起，中小尺寸LCD的市场需求更是持续增长，TFT-LCD产品正在朝着轻薄化、智能化、定制化的方向发展，前景广阔。 参考文献 [1]丁守谦. 纪念阴极射线管（CRT）诞生一百周年[J]. 液晶与显示，-10. [2]周刚. TFT-LCD光刻产能提升的分析与研究[D].复旦大学，2011. [3] 石天雷，杨国波，刘亮，程石.ODF工艺用封框胶的研究[J].光电子技术，1-214. [4]]姜明俊. TFT-LCD面板薄化技术在生产中的研究[D].上海交通大学，2009.
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TFT-LCD的制造工艺，TFT-LCD制程详解
从前面兴宇合技术人员提供的TFT 与其他 LCD 对比中，我们可以看出 TFT-LCD 具备多方面的优势（ ），那么 TFT-LCD 是通过怎样的制造工艺来发挥出其在显示屏中的巨大优势的呢，本文将详细介绍 TFT-LCD 的制造工艺。
TFT-LCD 的制造工艺有以下几部分：在 TFT 基板上形成 TFT 阵列；在彩色滤光片基板上形成彩色滤光图案及 ITO 导电层；用两块基板形成液晶盒；安装外围电路、组装背光源等的模块组装。
1. 在 TFT 基板上形成 TFT 阵列的工艺
现已实现产业化的 TFT 类型包括：非晶硅 TFT （ a-Si&TFT ）、多晶硅 TFT （ p-Si&TFT ）、单晶硅 TFT(c-Si&TFT) 几种。目前使用最多的仍是 a-Si&TFT 。
a-Si&TFT 的制造工艺是先在硼硅玻璃基板上溅射栅极材料膜，经掩膜曝光、显影、干法蚀刻后形成栅极布线图案。一般掩膜曝光用步进曝光机。第二步是用 PECVD 法进行连续成膜，形成 SiNx 膜、非掺杂 a-Si 膜，掺磷 n+a-Si 膜。然后再进行掩膜曝光及干法蚀刻形成 TFT 部分的 a-Si 图案。第三步是用溅射成膜法形成透明电极（ ITO 膜），再经掩膜曝光及湿法蚀刻形成显示电极图案。第四步栅极端部绝缘膜的接触孔图案形成则是使用掩膜曝光及干法蚀刻法。第五步是将 AL 等进行溅射成膜，用掩膜曝光、蚀刻形成 TFT 的源极、漏极以及信号线图案。最后用 PECVD 法形成保护绝缘膜，再用掩膜曝光及干法蚀刻进行绝缘膜的蚀刻成形， ( 该保护膜用于对栅极以及信号线电极端部和显示电极的保护 ) 。至此，整个工艺流程完成。
TFT 阵列工艺是 TFT-LCD 制造工艺的关键 , 也是设备投资最多的部分。整个工艺要求在很高的净化条件（例如 10 级）下进行。
2. 在彩色滤光片（ CF ）基板上形成彩色滤光图案的工艺
彩色滤光片着色部分的形成方法有染料法、颜料分散法、印刷法、电解沉积法、喷墨法。目前以颜料分散法为主。
颜料分散法的第一步是将颗粒均匀的微细颜料（平均粒径小于 0.1 μ m ） (R 、 G 、 B 三色 ) 分散在透明感光树脂中。然后将它们依次用涂敷、曝光、显影工艺方法，依次形成 R.&G.&B 三色图案。在制造中使用光蚀刻技术，所用装置主要是涂敷、曝光、显影装置。
为了防止漏光，在 RGB 三色交界处一般都要加黑矩阵（ BM ）。以往多用溅射法形成单层金属铬膜，现在也有改用金属铬和氧化铬复合型的 BM 膜或树脂混合碳的树脂型 BM 。
此外，还需要在 BM 上制做一层保护膜及形成 IT0 电极 , 由于带有彩色滤光片的基板是作为液晶屏的前基板与带有 TFT 的后基板一起构成液晶盒。所以必须关注好定位问题，使彩色滤光片的各单元与 TFT 基板各像素相对应。
3. 液晶盒的制备工艺
首先是在上下基板表面分别涂敷聚酰亚胺膜并通过摩擦工艺，形成可诱导分子按要求排列的取向膜。之后在 TFT 阵列基板周边布好密封胶材料，并在基板上喷洒衬垫。同时在 CF 基板的透明电极末端涂布银浆。然后将两块基板对位粘接，使 CF 图案与 TFT 像素图案一一对正，再经热处理使密封材料固化。在印刷密封材料时，需留下注入口，以便抽真空灌注液晶。
近年来 , 随着技术进步和基板尺寸的不断加大 , 在盒的制做工艺上也有很大的改进 , 比较有代表性的是灌晶方式的改变 , 从原来的成盒后灌注改为 ODF 法 , 即灌晶与成盒同步进行。另外 . 垫衬方式也不再采用传统的喷洒法 , 而是直接在阵列上用光刻法制作。
4. 外围电路、组装背光源等的模块组装工艺
在液晶盒制作工艺完成后，在面板上需要安装外围驱动电路，再在两块基板表面贴上偏振片。如果是透射型 LCD. 还要安装背光源。
材料和工艺是影响产品性能的两个主要因素， 经过上面四道主要制程，大量繁杂的制作工艺才形成最终我们所看到的产品。
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