1. Η δομή της οθόνης υγρών κρυστάλλων
Γενικά, ένα TFT-LCD αποτελείται από ένα συγκρότημα άνω υποστρώματος, ένα κάτω συγκρότημα υποστρώματος, έναν υγρό κρύσταλλο, μια μονάδα κυκλώματος οδήγησης, μια μονάδα οπίσθιου φωτισμού και άλλα εξαρτήματα. Το κάτω συγκρότημα υποστρώματος περιλαμβάνει κυρίως ένα χαμηλότερο γυάλινο υπόστρωμα και μία διάταξη TFT και το άνω συγκρότημα υποστρώματος περιλαμβάνει ανώτερα στρώματα. Το γυάλινο υπόστρωμα, η πλάκα πόλωσης και η δομή μεμβράνης που καλύπτουν το άνω γυάλινο υπόστρωμα γεμίζουν με τον υγρό κρύσταλλο στο κενό που σχηματίζεται από τα ανώτερα και κατώτερα υποστρώματα. Το σχήμα 1.1 δείχνει την τυπική δομή ενός έγχρωμου TFT-LCD. Το σχήμα 1.2 δείχνει τη δομή της μονάδας οπίσθιου φωτισμού και της μονάδας κυκλώματος οδήγησης.
Η εσωτερική επιφάνεια του κατώτερου γυάλινου υποστρώματος καλύπτεται με μια σειρά αγώγιμων μικροπλακών που αντιστοιχούν σε σημεία πίξελ της οθόνης, συσκευές μεταγωγής ημιαγωγών TFT και κάθετες και οριζόντιες γραμμές που συνδέουν τις συσκευές μεταγωγής ημιαγωγού. Όλα αυτά κατασκευάζονται από μικροηλεκτρονική όπως η φωτολιθογραφία και η χάραξη. Η δομή διατομής της συσκευής ημιαγωγού TFT στην οποία σχηματίζεται κάθε εικονοστοιχείο παρουσιάζεται στο ΣΧ. 1.3.
Στην εσωτερική επιφάνεια του άνω γυάλινου υποστρώματος εφαρμόζεται μια διαφανής αγώγιμη γυάλινη πλάκα, η οποία γενικά κατασκευάζεται από υλικό οξειδίου του κασσίτερου ινδίου (ITO), το οποίο χρησιμεύει ως ένα κοινό ηλεκτρόδιο και σχηματίζει μία πλειάδα αγώγιμων μικροπλάκες στο κατώτερο υπόστρωμα. Σειρά ηλεκτρικού πεδίου. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.4. Αν η οθόνη LCD είναι έγχρωμη, τρία κύρια φίλτρα (κόκκινο, πράσινο, μπλε) και μαύρες κουκίδες γεμίζονται μεταξύ της κοινής αγώγιμης πλάκας και του γυάλινου υποστρώματος, όπου οι μαύρες κουκίδες εμποδίζουν τη διαρροή του φωτός από το κενό μεταξύ των εικονοστοιχείων. , Είναι κατασκευασμένο από αδιαφανή υλικά, διότι διανέμεται σε μια μήτρα, ονομάζεται μαύρη μήτρα.
2 διαδικασία παραγωγής LCD
Η διαδικασία παραγωγής χρωμάτων TFT-LCD περιλαμβάνει τέσσερις υπο-διαδικασίες: μια διαδικασία TFT, μια διαδικασία φιλτραρίσματος χρώματος, μια διεργασία κυττάρων και μια διαδικασία ενότητας. ] [2]. Έγχρωμη διαδικασία επεξεργασίας TFT-LCD
2.1TFT διαδικασία
Ο ρόλος της διαδικασίας επεξεργασίας TFT είναι να σχηματίσει TFTs και συστοιχίες ηλεκτροδίων στο κάτω γυάλινο υπόστρωμα. Για τις στρωματοποιημένες δομές TFT και ηλεκτροδίου που φαίνονται στο σχήμα 1.3, χρησιμοποιείται γενικά μια διαδικασία πέντε μάσκας. Δηλαδή, χρησιμοποιούνται πέντε μάσκες για την ολοκλήρωση της επεξεργασίας μιας στρωματοποιημένης δομής όπως φαίνεται στο σχήμα 1.3 με πέντε πανομοιότυπες διεργασίες μεταφοράς μοτίβου [2]. Τα αποτελέσματα της επεξεργασίας της διαδικασίας μεταφοράς οδού.
(α) Διαδικασία μεταφοράς προτύπου αρ. 1 (β) Διαδικασία μεταφοράς αριθ. 2 (c) Διαδικασία μεταφοράς προτύπου αρ. 3
(δ) Διαδικασία μεταφοράς αριθ. 4 (ε) Διαδικασία μεταφοράς αριθμού αρ. 5
Αποτελέσματα διεργασίας της κάθε διαδικασίας μεταφοράς μοτίβου
Η διαδικασία παραγωγής προϊόντων μεταφοράς αποτελείται από εναπόθεση, φωτολιθογραφία, χάραξη, καθαρισμό και επιθεώρηση. Η συγκεκριμένη ροή έχει ως εξής [1]:
Ξεκίνησε με επιθεώρηση υάλινου υποστρώματος, εναπόθεση φιλμ, καθαρισμό και επικάλυψη φωτοανθεκτικών.
Έκθεση - ανάπτυξη - χάραξη - αφαίρεση φωτοευαίσθητου υλικού - επιθεώρηση
Οι μέθοδοι χάραξης περιλαμβάνουν ξηρή χάραξη και υγρή χάραξη. Οι αρχές επεξεργασίας των παραπάνω διαδικασιών είναι παρόμοιες με εκείνες των αντίστοιχων διαδικασιών που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία παραγωγής ολοκληρωμένου κυκλώματος. Ωστόσο, λόγω της μεγάλης περιοχής του γυάλινου υποστρώματος στην οθόνη υγρών κρυστάλλων, περιγράφονται οι παράμετροι της διαδικασίας και οι παράμετροι εξοπλισμού που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία επεξεργασίας TFT. Υπάρχουν ιδιαιτερότητες.
2.2 τεχνολογία επεξεργασίας δίσκων φίλτρου
(α) Υποστρώματα από γυαλί (β) Επεξεργασία φραγμού ελαφρού υλικού (γ) Επεξεργασία φίλτρου
(δ) Επεξεργασία φίλτρου (ε) Επεξεργασία φίλτρου (στ) Απόθεση ITO
Σχήμα 2.3 Σχηματισμός του συγκροτήματος φίλτρου
Η λειτουργία της διαδικασίας επεξεργασίας της πλάκας φίλτρου είναι η επεξεργασία της δομής λεπτής μεμβράνης που φαίνεται στο σχήμα 1.4 στο υπόστρωμα. Η ροή είναι ως εξής:
Η αρχή της επεξεργασίας αποκλεισμού; ~ επεξεργασία φίλτρου; την προστασία και τον καθαρισμό της ανίχνευσης της απόθεσης ITO;
Η κύρια διαδικασία ή διαδικασία που περιγράφεται παραπάνω δείχνει το αποτέλεσμα επεξεργασίας.
Μια σειρά από μαύρες κουκκίδες κατασκευασμένες από αδιαφανές υλικό και κατανεμημένες σε σχήμα μήτρας είναι διατεταγμένες στο υπόστρωμα φίλτρου και επεξεργάζονται με μια αντίστοιχη διαδικασία μεταφοράς μοτίβου (επίσης αποκαλούμενη διαδικασία αποκλεισμού φωτός) και τοποθετημένες στο φίλτρο. Στην αρχή της διαδικασίας φωτοτεχνίας, η διαδικασία μεταφοράς μοτίβου διαδοχικά περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια: εναπόθεση με ψεκασμό, καθαρισμό, επίστρωση φωτοευαίσθητου υλικού, έκθεση, ανάπτυξη, υγρή χάραξη και αφαίρεση φωτοευαίσθητου υλικού, οι βασικές αρχές κάθε διαδικασίας.
(a) Απόθεση ψεκασμού (β) Καθαρισμός (γ) Επίστρωση φωτοανθεκτικού υλικού (δ) Έκθεση
(ε) Ανάπτυξη (στ) Υγρασία με υγρό (g) Αφαίρεση φωτοευαίσθητου υλικού
Διαδικασία μεταφοράς μοτίβων αναστολής φωτός
Μετά την ολοκλήρωση του μπλοκαρίσματος φωτός, εισέρχεται στο στάδιο επεξεργασίας του φίλτρου. Οι τρεις τύποι φίλτρων (κόκκινο, πράσινο και μπλε) επεξεργάζονται αντίστοιχα μέσω τριών διαδικασιών μεταφοράς προτύπων, αφού οι τρεις τύποι φίλτρων κατασκευάζονται απευθείας από διαφορετικές αντοχές χρώματος. Made, η διαδικασία μεταφοράς μοτίβων είναι διαφορετική από την προαναφερθείσα διαδικασία μεταφοράς μοτίβου, δεν περιλαμβάνει τη διαδικασία χαρακτικής και αφαίρεσης φωτοαντιστάσεων. Η συγκεκριμένη διαδικασία είναι: επίστρωση χρώματος αντοχής, έκθεση, ανάπτυξη και επιθεώρηση, και η αρχή κάθε διαδικασίας.
Μετά την επεξεργασία του αναστολέα φωτός, μετά τη διαδικασία καθαρισμού και ανίχνευσης, εκτελείται η διαδικασία απόθεσης ITO. Τέλος, ένα στρώμα αγώγιμου οξειδίου του ινδίου κασσιτέρου (ITO) από γυαλί επικαλύπτεται στο στρώμα φίλτρου για να σχηματίσει ένα κοινό ηλεκτρόδιο της πλάκας φίλτρου. .
(α) Επίστρωση με αντίσταση χρώματος (β) Έκθεση (γ) Ανάπτυξη (δ) Επιθεώρηση
Διαδικασία μεταφοράς χρώματος φίλτρου
3 τυπική διαδικασία παραγωγής υγρών κρυστάλλων
Η διαδικασία κατασκευής της οθόνης υγρών κρυστάλλων είναι βασικά παρόμοια με αυτή του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Η διαφορά είναι ότι η δομή του στρώματος TFT στην οθόνη υγρών κρυστάλλων κατασκευάζεται πάνω στο γυάλινο υπόστρωμα αντί του δισκίου πυριτίου. Επιπλέον, η περιοχή θερμοκρασίας που απαιτείται από την τεχνολογία επεξεργασίας TFT είναι 300 ~. 500oC, ενώ η διαδικασία κατασκευής ολοκληρωμένου κυκλώματος απαιτεί εύρος θερμοκρασίας 1000 oC.
3.1 διαδικασία εναπόθεσης
Υπάρχουν κυρίως δύο μέθοδοι εναπόθεσης που χρησιμοποιούνται στις διαδικασίες παραγωγής υγρών κρυστάλλων: η μία είναι η εναπόθεση χημικών ατμών με ενισχυμένη με ιόν και η άλλη η εναπόθεση με ψεκασμό. Η βασική αρχή της εναπόθεσης χημικών ατμών με ενισχυμένη με ιόν είναι ότι το γυάλινο υπόστρωμα τοποθετείται σε θάλαμο κενού και θερμαίνεται σε ορισμένη θερμοκρασία και στη συνέχεια εισάγεται μείγμα αερίου και εφαρμόζεται τάση RF στο ηλεκτρόδιο του θαλάμου, το αέριο μετατρέπεται σε κατάσταση ιόντων. Έτσι, σχηματίζεται ένα στερεό φιλμ ή επικάλυψη ενός μετάλλου ή ένωσης επί του υποστρώματος. Η αρχή του υποστρώματος της μεθόδου απόθεσης του ψεκαστήρα είναι ότι στον θάλαμο κενού ο στόχος βομβαρδίζεται με τα σωματίδια ενέργειας φόρτισης και το άτομο αποκτά αρκετή ενέργεια για να εκτοξευθεί στην αέρια φάση και στη συνέχεια ένα φιλμ του ίδιου υλικού με τον στόχο εναποτίθεται στην επιφάνεια του τεμαχίου. Γενικά, τα ενεργειακά σωματίδια είναι ιόντα ηλίου και ιόντα αργού έτσι ώστε να μην αλλάξουν τις χημικές ιδιότητες του στόχου. Η μέθοδος εναπόθεσης με ψεκασμό περιλαμβάνει μια μέθοδο DC ψεκασμού, μία μέθοδο ραδιοσυχνοτήτων με ψεκασμό και τα παρόμοια.
3.2 Λιθογραφία
Μια διαδικασία φωτολιθογραφίας είναι μια διαδικασία μεταφοράς ενός σχεδίου σε μια μάσκα σε ένα γυάλινο υπόστρωμα. Δεδομένου ότι η ποιότητα του δικτυώματος στην οθόνη LCD εξαρτάται από τη διαδικασία λιθογραφίας, είναι μια από τις πιο σημαντικές διαδικασίες στη διαδικασία LCD. Η διαδικασία λιθογραφίας είναι πολύ ευαίσθητη στα σωματίδια σκόνης στο περιβάλλον, γι 'αυτό πρέπει να γίνει σε ένα πολύ καθαρό δωμάτιο.
3.3 διαδικασία χάραξης
Η διαδικασία χάραξης χωρίζεται σε μια διαδικασία υγρής χάραξης και μια διαδικασία ξηρής χάραξης. Η διαδικασία υγρής χάραξης απομακρύνει χημικά το υλικό στην επιφάνεια του υποστρώματος χρησιμοποιώντας ένα υγρό χημικό αντιδραστήριο. Τα πλεονεκτήματα αυτών είναι ο μικρός χρόνος, το χαμηλό κόστος και η απλή λειτουργία. Η διαδικασία ξηρής χάραξης είναι μια διαδικασία στην οποία μια γραμμή λεπτής μεμβράνης χαράσσεται από ένα πλάσμα. Σύμφωνα με τον μηχανισμό αντίδρασης, η χάραξη πλάσματος, η χάραξη αντιδραστικών ιόντων, η μαγνητικώς ενισχυμένη χαρακτική αντιδραστικών ιόντων και η χάραξη πλάσματος υψηλής πυκνότητας μπορούν να διαιρεθούν σε τύπους. Η μορφή μπορεί να χωριστεί σε κυλινδρικό, παράλληλο επίπεδο τύπο. Τα πλεονεκτήματα της διαδικασίας ξηρής χάραξης είναι η χαμηλή πλευρική διάβρωση, η υψηλή ακρίβεια ελέγχου και η καλή ομοιομορφία της χάραξης σε μεγάλη έκταση. Η τεχνολογία ICP μπορεί επίσης να χαράξει καθρέφτες με πολύ καλή κατακόρυφη κατανομή και φινίρισμα. Επομένως, η ξηρή χάραξη χρησιμοποιείται για την κατασκευή μικρομέτρων. Βαθιά submicron, νανο-κλίμακας επεξεργασία γεωμετρία, υπάρχουν προφανή πλεονεκτήματα.
4 Τάση ανάπτυξης της διαδικασίας παραγωγής υγρών κρυστάλλων
4.1 Τάση ανάπτυξης TFT-LCD
Δεδομένου ότι το μέγεθος του γυάλινου υποστρώματος καθορίζει το μέγιστο μέγεθος της LCD που μπορεί να επεξεργαστεί στη γραμμή παραγωγής και τη δυσκολία επεξεργασίας, η βιομηχανία LCD διαιρεί τη γραμμή παραγωγής σύμφωνα με το μέγιστο μέγεθος του γυάλινου υποστρώματος το οποίο μπορεί να επεξεργαστεί η γραμμή παραγωγής . Για παράδειγμα, το υψηλότερο επίπεδο της 5ης γενιάς γραμμής. Το μέγεθος του backplane είναι 1200Χ1300mm. Μπορεί να κόψει έως και 6 υποστρώματα για οθόνη LCD 27 ιντσών ευρείας οθόνης. Το μέγεθος του backplane της 6ης γενιάς είναι 1500Χ1800mm. Κοπή 32-ιντσών υποστρώματα μπορεί να κόψει 8 κομμάτια και 37 ίντσες μπορεί να κόψει 6 κομμάτια. Το μέγεθος της γραμμής 7ης γενιάς είναι 1800Χ2100mm. Κοπή 42 ίντσες του υποστρώματος μπορεί να κόψει 8 κομμάτια, 46 ίντσες μπορεί να κόψει 6 κομμάτια. Το σχήμα 4.1 δείχνει τον ορισμό μεγέθους των γυάλινων υποστρωμάτων για την 1η έως την 7η γενιά. Επί του παρόντος, η παγκόσμια εμβέλεια έχει εισέλθει στο στάδιο της παραγωγής των προϊόντων 6ης και 7ης γενιάς και αναμένεται στα επόμενα δύο χρόνια η αύξηση της παραγωγικής ικανότητας πριν από την 5η και 5η γενιά να μειωθεί σταδιακά, ενώ η 6η και η 7η γενιά Η παραγωγική ικανότητα της 7ης γενιάς θα επιταχύνει την ανάπτυξη τα τελευταία δύο χρόνια. Προς το παρόν, οι μεγάλοι κατασκευαστές εξοπλισμού εισήγαγαν επίσης συσκευές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν με γραμμές παραγωγής 6ης γενιάς ή υψηλότερων, όπως οι ευθυγραμμιστές οθόνης επίπεδης οθόνης τύπου Nikon για εφαρμογές γραμμών 6ης, 7ης και 8ης γενιάς. FX-63S, FX-71S και FX-81S.
