TFT-LCD open cell制程
TFT-LCD open cell制程
【摘要】文章主要介绍TFT-LCD open cell制程，TFT-LCD open cell制程一般分为前段、中段和后段制程，前段制程主要是进行TFT玻璃的制作；中段制程主要指将TFT玻璃与彩色滤光片贴合；后段制程指驱动IC、印刷电路板和液晶板的压合。笔者认为，只有了解整个TFT-LCD open cell的制程才能更好的进行TV背光系统、主板甚至整个TV的设计。
【关键词】TFT-LCD open cell 制程驱动IC 印刷电路板
一、TFT-LCD open cell 制程简述
TFT-LCD open cell制程一般分为前段、中段和后段制程，前段制程主要是进行TFT玻璃的制作，这与半导体制程非常相似；中段制程主要指将TFT玻璃与彩色滤光片贴合，并加上上下偏光板；后段制程指将驱动IC和印刷电路板压合至TFT玻璃，并完成我们所熟知的open cell。
二、TFT-LCD open cell前段制程
TFT-LCD open cell前段制程与半导体制程非常相似，主要分成四个步骤：
1.利用沉淀形成gate metal。首先在玻璃基板上涂布一层金属，然后涂上光阻胶，最后通过暴光、显影、
蚀刻和除胶而形成gate metal。涂布的金属材料主要成分为：钛（TI）、铝（AL）、钼（MO）和铬（CR）以及其混合物。
图1.沉淀形成gate metal
2.沉淀SI3N4（氮化硅）、a-SI（非晶硅）和N+a-si（N型硅）。首先利用PECVD( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition )技术分别涂布一层SI3N4、N+a-si和a-si，然后在N+a-si和a-si上涂布光阻胶，通过暴光、显影、蚀刻和除胶而形成所需形状。PECVD指的是等离子体增强化学气相沉积法，原理是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉淀出所期望的薄膜。SI3N4、N+a-si和a-si三种材料充当的角色分别为：gate端和液晶存储电容的电解质、N型半导体和P型半导体。
图2.沉淀a-si、n+a-si和SI3N4
3.形成source metal和drain metal。首先在a-si上涂布一层金属材料来作为source metal和drain metal，然后在金属材料上涂布光阻胶并通过暴光、显影、蚀刻和除胶而形成所需形状。Source metal和drain metal
主要成分为：钛（TI）、铝（AL）、钼（MO）和铬（CR），这与gate metal相同。
图3.source metal和drain metal
4.沉淀SI3N4和ITO（Indium Tin Oxides），ITO氧化铟锡是一种透明导电薄膜。首先利用PECVD技术沉淀一层SI3N4，然后再涂布一层ITO，至此整个TFT玻璃就完成了也就是说TFT-LCD open cell前段制程已经完成，其架构如图4所示，其中gate metal连接至gate ic，source metal连接至data ic。
图4.TFT 玻璃架构
三、TFT-LCD open cell 中段制程
TFT-LCD 架构就如三明治，下层TFT玻璃与上层彩色滤光片中间夹着液晶。而TFT-LCD open cell中段制程也分为四个主要步骤：
1.下层TFT玻璃压合前处理。首先使用离子水洗净前段的TFT 玻璃，然后在TFT玻璃表面上涂布一层
有机高分子配向膜，再通过辗压形成所谓的PI配向膜，其主要作用是为液晶分子制作一条专用的、有固定角度的通道来控制其在电压作用下的旋转方向和角度。然后在TFT玻璃上涂布长方形的密封胶，以利于TFT玻璃与彩色滤光片的粘合以及防止液晶外漏,而这个长方形将会是该open cell的可视区，最后在胶框内注入液晶。
图5.TFT 玻璃压合前处理
2.上层彩色滤光片压合前处理。首先，在彩色滤光片基板上涂布有机高分子材料，再通过辗压形成配向膜。然后在彩色滤光片中喷洒spacer，以保证彩色滤光片与TFT基板的空隙。
图6.彩色滤光片压合前处理
3.将TFT玻璃基板和彩色滤光片进行压合，并在压合处边框部分涂上导电胶，以保证外部电子能进入液晶层。压合后由上向下的顺序为：彩色滤光片、配向膜、液晶、配向膜和TFT玻璃。
图7.压合后架构图
4.将压合后的液晶板按照设定好的尺寸进行切割，然后在切割好的液晶板上下分别贴上水平偏光板和垂直偏光板。至此，整个TFT-LCD OPEN CELL的中段制程已经完成。
四、TFT-LCD open cell后段制程
TFT-LCD open cell后段制程主要指的是将驱动IC和PCB压合至液晶板上，这个制程主要由三个步骤组成：
1.ACF( Anisotropic Conductive Film)的涂布。在液晶板需要压合驱动IC的地方涂布ACF，ACF又称异方性导电胶膜，特点是上下方向导电，左右方向不导电，主要作用是连通驱动IC与液晶面板。
图8.ACF涂布
2.驱动IC的压合。将驱动IC压合至已经涂布ACF的液晶板上，也就是液晶制程中经常所说的bonding。驱动IC一般为COF(Chip On FPC)材料,并分为gate IC和date IC，其中gate IC连接到前文所说的TFT玻璃GATE端，控制TFT的开关；date IC连接至TFT玻璃的source端，对液晶电容充电从而控制液晶两端电压。
图9.驱动IC的压合
3.PCB的压合。将PCB压合至液晶板的date IC端，那么PCB上的IC就可以直接控制date IC并且可以通过date IC将信号传送至gate IC从而控制gate IC。至此整个TFT-LCD open cell制程已经完成，并制作出我们所熟知的open cell。
图10.TFT-LCD open cell架构
四、小结
整个TFT-LCD open cell制程步骤相当复杂，而且技术层出不穷的今天，很多制程和材料使用等都在不断进步和创新，相信不久的将来，新的液晶时代将会使大家眼前一亮！
参考文献
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[3] CMI.TFT-LCD显示原理以及驱动原理
[4] 田民波、叶锋.TFT液晶显示原理与技术，2010.4