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彩色TFT-LCD制造工艺流程主要包含4个子流程:TFT加工工艺(TFT process)、彩色滤光器加工工艺(Color filter process)、单元装配工艺(Cell process)和模块装配工艺(Module process)
彩色TFT-LCD加工工艺流程
TFT加工工艺的作用是在下玻璃基板上形成TFT和电极阵列。针对TFT和电极层状结构,通常采用五掩膜工艺,即利用5块掩膜,通过5道相同的图形转移工艺,完成如TFT层状结构的加工。
图形转移积工艺由淀积、光刻、刻蚀、清洗、检测等工序构成,其具体流程如下 开始-玻璃基板检验-薄膜淀积-清洗-覆光刻胶- 曝光-显影-刻蚀-去除光刻胶-检验-结束 其中刻蚀方法有干刻蚀法和湿刻蚀法两种。上述各种工序的加工原理与集成电路制造工艺中使用的相应工序的加工方法原理类似,但是,由于液晶显示器中的玻璃基板面积较大,TFT加工工艺中采用的加工方法的工艺参数和设备参数有其特殊性。
滤光板加工工艺
(a)玻璃基板 (b) 阻光器加工 (c) 滤光器加工 (d) 滤光器加工 (e) 滤光器加工 (f) ITO淀积
滤光板加工工艺的作用是在基板上加工出薄膜结构,其流程如下: 开始-阻光器加工-滤光器加工-保护清洗-检测-ITO淀积-检测-结束
在滤光基片上设置的一系列由不透光材料制成的并以矩阵形状分布的黑点,它们通过相应的图形转移工艺(也称为阻光器加工工艺)加工出,并安排于滤光器加工工艺的开始阶段,所述图形转移工艺依次包含如下工序:溅射淀积、清洗、光刻胶涂覆、曝光、显影、湿法刻蚀和去除光刻胶,各工序基本原理分别为
(a) 溅射淀积 (b) 清洗 (c) 光刻胶涂覆 (d) 曝光 (e)显影 (f) 湿法刻蚀 (g) 去除光刻胶
光器图形转移工艺
阻光器加工完毕后,进入滤光器加工阶段,三种滤光器(红、绿、蓝)分别通过3道图形转移工艺完成加工,由于三种滤光器直接由不同颜色的光刻胶制成,该图形转移工艺与前述图形转移工艺有所不同,它不包含刻蚀和除光刻胶的工序。其具体流程为:彩色光刻胶涂覆-曝光-显影-检验。阻光器加工结束后,经过清洗和检测工序后,进入ITO淀积工艺,最后在滤光器层上敷上一层导电玻璃氧化铟锡(Indium Tin Oxide, 简称ITO),形成滤光板的公共电极。 (a)彩色光刻胶涂覆 (b)曝光 (c)显影 (d)检验
彩色滤光器图形转移工艺
液晶显示器的典型制造工艺
液晶显示器的制造工艺与集成电路的制造工艺基本相似,不同的是液晶显示器中的TFT层状结构制作于玻璃基板上,而不是硅片上,此外,TFT加工工艺所要求的温度范围是300~500oC,而集成电路制作工艺要求的温度范围是1000 oC。
淀积工艺
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应用于液晶显示器制造工艺的淀积(Deposition)方法主要有两种:一种是离子增强型化学气相淀积法,另一种是溅射淀积法。离子增强型化学气相淀积的基本原理是:将玻璃基板至于真空腔室中,并且加热至一定的温度,随后通入混合气体,同时RF电压施加于腔室电极上,混合气体转变为离子状态,于是在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层。溅射淀积法的基板原理是:在真空室中,利用荷能粒子轰击靶,使其原子获得足够的能量而溅出进入气相,然后在工件表面淀积出与靶相同材料的薄膜。一般地,为不改变靶材的化学性质,荷能粒子为氦离子和氩离子。溅射淀积法有直流溅射法、射频溅射法等多种。
光刻工艺
光刻工艺(Photolithography process)是将掩膜上的图形转移至玻璃基板上的过程。由于LCD板上的刻线品质取决于光刻工艺,因此它是LCD加工过程中最重要的工艺之一。光刻工艺对环境中的粉尘颗粒很敏感,因此它必须置于高度洁净的室内完成。
刻蚀工艺
刻蚀工艺分为湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺,湿法刻蚀工艺用液体化学试剂以化学方式去除基板表面的材料,其优点是用时短、成本低、操作简单。干法刻蚀工艺是用等离子体进行薄膜线条腐蚀的一种工艺,按照反应机理可分为等离子刻蚀、反应离子刻蚀、磁增强反应离子刻蚀和高密度等离子刻蚀等类型,按结构形式又可分为筒型、平行平板型。干法刻蚀工艺的优点是横向腐蚀小,控制精度高,大面积刻蚀均匀性好,利用ICP技术还可以刻蚀垂直度和光洁度都非常好的镜面,因此,干法腐蚀在制作微米及深亚微米,纳米级的几何图形加工方面,有很明显的优势。
总结:通过这次总结我相信液晶显示技术会越来越好,制造工艺也会越来
越完善。
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