TFT液晶的制造技术不断革新液晶显示器结合了长久以来的设计技术、流程技术和生产技术的经验。同时,TFT液晶面板的制造工程又一直在进行著生产性提高、成本降低和面板性能提高的技术革新。基板尺寸的大型化就是提高生产性的一个典型的例子,此外还有各方面的提高生产性能,及提高面板性能的革新技术被不断引进。
TFT液晶面板的制造工程一般被分为3个部分。最初的工程被称为TFT Array制程,在玻璃基板上置入薄膜晶体管和驱动所需的电路。这个工程需要重复上光阻、微影、蚀刻,才能在玻璃基本上形成Array电路。这种微影、蚀刻重复的次数一般被称为“光罩数”。
第二个工程被称为液晶Cell制程。它是在另一块玻璃基板上做成RGB三原色层,而变成彩色滤光片,然后将彩色滤光片和完成Array制程的基板,贴合并且注入液晶的工程。
在这个工程中要进行让液晶配向的配向膜涂布,和配向处理。Cell制程是会影响到液晶面板显示质量的重要制程,至今为止,其中部分仍必须依*操作人员的经验和直觉。
第三阶段的制程被称为模块工程,在已经完成的Cell基板上组装驱动IC或背光光源模块等,让液面面板“发光”的相关零组件。在模块工程中,大型化、多样化的各种类液晶面板的高效率制造是最重要的要求。
液晶制造生产线的投资生产性
液晶面板制造中,最让人关心的就是如何提高生产效率并降低成本。建置一条液晶面板生产线的时候,大多是利用以下的公式来做初步投资金额与方向的判定,来控制设备的投资额、减少折旧费,以及提高制造设备的生产效能。
投资生产效能=面板生产量/投资金额=(母玻璃投入数量×每面可取块数×良品率)/Array设备+Cell设备+Modile设备+CIM、搬运设备+建筑+无尘室)
制造装置的生产性=面板每面可取片数/(设备价格×单一程品制造时间)
降低制程次数
TFTArray制程中,减少上光阻、微影、蚀刻重复的次数,也就越少光罩数,相对的整体的制程程数也会减少,能够缩短投资效率及总工程时间。几年前,制程光罩数还是68层,但是最近大多数面板生产商都开始采用了“5层光罩”的制造流程。
甚至有一部分业者已经引进了4层光罩的制程。减少光罩数的背后原因是出于降低成本的市场压力,期望以减少制程的繁琐性来减少生产线投资额。但是,如果只是单纯的减少光罩的情况下,将会出现良率降低的反效果。
因为要减少光罩制程的数量,在制程设计上就必须有一定的方式,不会因为容易受到制程变动、Particle或缺陷等的影响。所以,为了显现出减少光罩制程数的效果,生产设备就必须具备在大面积玻璃基板中,依然能保证生产质量的均一性,和制程变动较少、较稳定的设备,及追求Particle管理简易性的设备。另外,伴随画面的大型化和精细化,画素数及配线长度在不断增加,所以如何减少Particle更是一项课题。
Cell制程的技术革新历史
Cell制程中包括配向膜的处理、液晶注入等,决定了液晶面板显示质量的重要制程。为了让这个Cell制程的生产性能提高,产业界开发出各种各样的革新技术。
柱型隔板对显示性能的改善
Spacer ball的分布是用来正确地控制Cell间的Gap,需要具备很高的精确度。目前已开始渐渐开始采用柱型隔板来取代原先Spacer ball的使用。这个方法可以消除隔片产生的光散射,能有效改善对比度等显示质量。
滴落注入提高生产性
另外,为了提高液晶注入工程的生产性,从传统的真空注入方式,到滴落方式的改革也在进行当中。尤其是大型TV面板的制造工程中,液晶注入时间从十几小时到一整天以上,需要非常长的时间,生产效率也很低。为了缩短液晶注入的时间,液晶滴落方式成了必不可少的技术。
非接触配向对显示质量的改善
为了进一步提高液晶面板显示质量的革新技术就是将机械地摩擦有机配向膜(PI膜)的表面让其配向的传统方式,转变为使用无机膜,利用离子光束实现非接触配向的技术,这已经开始应用于医疗用途的高端面板中。
由flexography印刷发展到Offset印刷的尝试
由于配向膜印刷设备是作为配向膜制程中主要的设备,从1980年代后期,当初第一代生产线为了要能够达到大幅提高透光率,利用印刷法进行薄膜成膜,一直运用到今天开发G7,在没有增加膜厚的情况下,为了因应生产的大型化,配向膜的面积增加了68倍左右。

