TFT—LCD液晶成盒技术综述
作者：***array工艺详解
来源：《科学与财富》2016年第25期
        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滤光片，改变为透射型彩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，一般釆用较为成熟的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，1997，03：3-10.
        [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，2011，03：211-214.
        [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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