TFT液晶制造制程技術(shù)革新講解

TFT液晶的制造技術(shù)不斷革新液晶顯示器結(jié)合了長久以來的設(shè)計(jì)技術(shù)、流程技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，TFT液晶面板的制造工程又一直在進(jìn)行著生產(chǎn)性提高、成本降低和面板性能提高的技術(shù)革新?；宄叽绲拇笮突褪翘岣呱a(chǎn)性的一個(gè)典型的例子，此外還有各方面的提高生產(chǎn)性能，及提高面板性能的革新技術(shù)被不斷引進(jìn)。

TFT液晶面板的制造工程一般被分為3個(gè)部分。最初的工程被稱為TFT Array制程，在玻璃基板上置入薄膜晶體管和驅(qū)動(dòng)所需的電路。這個(gè)工程需要重復(fù)上光阻、微影、蝕刻，才能在玻璃基本上形成Array電路。這種微影、蝕刻重復(fù)的次數(shù)一般被稱為“光罩?jǐn)?shù)”。

第二個(gè)工程被稱為液晶Cell制程。它是在另一塊玻璃基板上做成RGB三原色層，而變成彩色濾光片，然后將彩色濾光片和完成Array制程的基板，貼合并且注入液晶的工程。

在這個(gè)工程中要進(jìn)行讓液晶配向的配向膜涂布，和配向處理。Cell制程是會(huì)影響到液晶面板顯示質(zhì)量的重要制程，至今為止，其中部分仍必須依*操作人員的經(jīng)驗(yàn)和直覺。

第三階段的制程被稱為模塊工程，在已經(jīng)完成的Cell基板上組裝驅(qū)動(dòng)IC或背光光源模塊等，讓液面面板“發(fā)光”的相關(guān)零組件。在模塊工程中，大型化、多樣化的各種類液晶面板的高效率制造是最重要的要求。

液晶制造生產(chǎn)線的投資生產(chǎn)性

液晶面板制造中，最讓人關(guān)心的就是如何提高生產(chǎn)效率并降低成本。建置一條液晶面板生產(chǎn)線的時(shí)候，大多是利用以下的公式來做初步投資金額與方向的判定，來控制設(shè)備的投資額、減少折舊費(fèi)，以及提高制造設(shè)備的生產(chǎn)效能。

投資生產(chǎn)效能＝面板生產(chǎn)量／投資金額＝（母玻璃投入數(shù)量×每面可取塊數(shù)×良品率）／Array設(shè)備＋Cell設(shè)備＋Modile設(shè)備＋CIM、搬運(yùn)設(shè)備＋建筑＋無塵室）

制造裝置的生產(chǎn)性＝面板每面可取片數(shù)／（設(shè)備價(jià)格×單一程品制造時(shí)間）

降低制程次數(shù)

TFTArray制程中，減少上光阻、微影、蝕刻重復(fù)的次數(shù)，也就越少光罩?jǐn)?shù)，相對的整體的制程程數(shù)也會(huì)減少，能夠縮短投資效率及總工程時(shí)間。幾年前，制程光罩?jǐn)?shù)還是68層，但是最近大多數(shù)面板生產(chǎn)商都開始采用了“5層光罩”的制造流程。

甚至有一部分業(yè)者已經(jīng)引進(jìn)了4層光罩的制程。減少光罩?jǐn)?shù)的背后原因是出于降低成本的市場壓力，期望以減少制程的繁瑣性來減少生產(chǎn)線投資額。但是，如果只是單純的減少光罩的情況下，將會(huì)出現(xiàn)良率降低的反效果。

因?yàn)橐獪p少光罩制程的數(shù)量，在制程設(shè)計(jì)上就必須有一定的方式，不會(huì)因?yàn)槿菀资艿街瞥套儎?dòng)、Particle或缺陷等的影響。所以，為了顯現(xiàn)出減少光罩制程數(shù)的效果，生產(chǎn)設(shè)備就必須具備在大面積玻璃基板中，依然能保證生產(chǎn)質(zhì)量的均一性，和制程變動(dòng)較少、較穩(wěn)定的設(shè)備，及追求Particle管理簡易性的設(shè)備。另外，伴隨畫面的大型化和精細(xì)化，畫素?cái)?shù)及配線長度在不斷增加，所以如何減少Particle更是一項(xiàng)課題。

Cell制程的技術(shù)革新歷史

Cell制程中包括配向膜的處理、液晶注入等，決定了液晶面板顯示質(zhì)量的重要制程。為了讓這個(gè)Cell制程的生產(chǎn)性能提高，產(chǎn)業(yè)界開發(fā)出各種各樣的革新技術(shù)。

柱型隔板對顯示性能的改善

Spacer ball的分布是用來正確地控制Cell間的Gap，需要具備很高的精確度。目前已開始漸漸開始采用柱型隔板來取代原先Spacer ball的使用。這個(gè)方法可以消除隔片產(chǎn)生的光散射，能有效改善對比度等顯示質(zhì)量。

滴落注入提高生產(chǎn)性

另外，為了提高液晶注入工程的生產(chǎn)性，從傳統(tǒng)的真空注入方式，到滴落方式的改革也在進(jìn)行當(dāng)中。尤其是大型TV面板的制造工程中，液晶注入時(shí)間從十幾小時(shí)到一整天以上，需要非常長的時(shí)間，生產(chǎn)效率也很低。為了縮短液晶注入的時(shí)間，液晶滴落方式成了必不可少的技術(shù)。

非接觸配向?qū)︼@示質(zhì)量的改善

為了進(jìn)一步提高液晶面板顯示質(zhì)量的革新技術(shù)就是將機(jī)械地摩擦有機(jī)配向膜（PI膜）的表面讓其配向的傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂脽o機(jī)膜，利用離子光束實(shí)現(xiàn)非接觸配向的技術(shù)，這已經(jīng)開始應(yīng)用于醫(yī)療用途的高端面板中。

由flexography印刷發(fā)展到Offset印刷的嘗試

由于配向膜印刷設(shè)備是作為配向膜制程中主要的設(shè)備，從1980年代后期，當(dāng)初第一代生產(chǎn)線為了要能夠達(dá)到大幅提高透光率，利用印刷法進(jìn)行薄膜成膜，一直運(yùn)用到今天開發(fā)G7，在沒有增加膜厚的情況下，為了因應(yīng)生產(chǎn)的大型化，配向膜的面積增加了68倍左右。

在LCD生產(chǎn)線中應(yīng)用的配向膜印刷設(shè)備是以“flexography印刷方式”為基礎(chǔ)的。目前薄膜成膜，以轉(zhuǎn)寫方式來實(shí)現(xiàn)，但未來為了達(dá)到利用Gravure Offset印刷法進(jìn)行Patten的轉(zhuǎn)寫為目的，預(yù)計(jì)在不久的將來，“Stripe型彩色濾光片印刷”及“細(xì)線圖案轉(zhuǎn)寫印刷”都將可能實(shí)現(xiàn)。

所以配向膜印刷設(shè)備的技術(shù)為來將朝向，應(yīng)用于大型玻璃基板的加工設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)用與玻璃基板搬運(yùn)系統(tǒng)的活用、利用轉(zhuǎn)寫技術(shù)發(fā)展于圖案印刷、開發(fā)非接觸Dot-Print（點(diǎn)描印刷）發(fā)展。

印刷技術(shù)的最大特長為：比起蝕刻等法來說材料損失較少，實(shí)用程序比較簡單。所以利用各種印刷法的特長，挑戰(zhàn)對精密印刷的研究是相當(dāng)有意義的。在不久的將來，相信印刷技術(shù)將會(huì)被活用于TFT-LCD、STN-LCD的生產(chǎn)流程中，生產(chǎn)線可能會(huì)得到進(jìn)一步合理化。

在此基礎(chǔ)上，印刷技術(shù)被廣泛應(yīng)用于從TFT、PDP，到有機(jī)、無機(jī)EL等各種面板的生產(chǎn)流程中。當(dāng)然，為此我們必須等待著面板制造商的開發(fā)努力與材料制造商的開發(fā)成果，但在考慮各種顯示面板的更進(jìn)一步普及時(shí)，印刷技術(shù)的活用是有效的技術(shù)手法。

ZnO：Al膜作為ITO代替材料

ITO的原料In是稀有金屬，資源方面有問題。隨著近年需求量的急速增大，人們常談及對其能否穩(wěn)定供應(yīng)的不安。20022003年間，In金屬的市價(jià)約在100美元／kg左右，隨著礦山接連封閉，及需求量的激增，至2005年其市價(jià)已經(jīng)超過1，000美元／kg。

在這樣的背景下，人們開始關(guān)心如何節(jié)省使用In或免用In材料的相關(guān)技術(shù)。ITO薄模的制造方法分成噴熱分解法、CDC（Chemical Vapor Deposition）法等化學(xué)成膜法，和電子光束蒸著法、濺射法等物理成膜法兩大類。

其中，濺射法是能大面積均一地成膜，且能得到高性能膜的成膜法，因此在FPD生產(chǎn)線中被廣泛采用。由此，在考慮節(jié)省In材料或無In時(shí)，為使現(xiàn)有的設(shè)備得到有效利用，利用濺射法成膜較受歡迎。

現(xiàn)在，ITO中被使用的最多的SnO2的量約為10wt.％?？梢钥紤]利用增加SnO2，藉由SnO2含量不同的薄模的抵抗率、透過率及蝕刻速度的資料，來減少In材料使用的可能性，不過根據(jù)實(shí)驗(yàn)，能夠節(jié)約的In2O3僅僅只有10wt.％。而考慮到以節(jié)省In材料的優(yōu)勢下，將SnO2含量增至44.5wt.％時(shí)，透過率及蝕刻速度等都會(huì)比現(xiàn)有的ITO明顯不佳。實(shí)際上，似乎很難透過增加SnO2含量來降低使用In材料。

另一方面，ZnO系是廉價(jià)又資源豐富的材料，也沒有毒性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)顯示阻抗值和ITO相同，被認(rèn)為是代替ITO的有力候補(bǔ)材料。

ZnO系的透明導(dǎo)電性很久前就廣為所知，還進(jìn)行了低抵抗化所需添加物的研究。添加了Al后的ZnO膜（ZAO膜）得到了190μΩcm的低阻抗結(jié)果，顯示了作為材料的可能性。

因此，若考慮到成品的特性，或許無法采用減少In材料來達(dá)到降低成本，不過， ZAO雖然阻抗率不及ITO，但穿透率卻超過了ITO，同時(shí)也可以進(jìn)行蝕刻，不過，期望能完全代替ITO可能還有困難，但是在透過設(shè)備設(shè)計(jì)或細(xì)節(jié)調(diào)整，應(yīng)該有可以發(fā)揮的機(jī)會(huì)。

未來仍將繼續(xù)制造生產(chǎn)線技術(shù)革新

走入多樣化時(shí)代的液晶顯示屏幕不僅要面對大型化的需求，且需要以各種形態(tài)的顯示幕出現(xiàn)。在產(chǎn)品多樣化的過程，長久以來以“面積”為基礎(chǔ)的想法將很難維持。要高效率地生產(chǎn)多樣化的產(chǎn)品，必須依靠一種新觀念。

以大型面板為目標(biāo)新建立的生產(chǎn)線中，應(yīng)該是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上引進(jìn)玻璃基板尺寸更大的生產(chǎn)線，但在多樣化時(shí)代中還包括用于行動(dòng)電話的顯示屏幕，也就是說包含筆記本計(jì)算機(jī)屏幕那樣的大尺寸一直到中小型面板，怎樣在短時(shí)間內(nèi)高效率地進(jìn)行生產(chǎn)，必須靈活應(yīng)用現(xiàn)有的生產(chǎn)線，所以引進(jìn)革新技術(shù)也是非常有必要的。