Förstå sammansättningen och tillverkningsprocessen för TFT-skärmmoduler

• Flytande kristallpanel (panel): Detta är huvuddelen av displayen, ansvarig för att presentera bilden. Den flytande kristallpanelen bildas av två glasplattor med ett lager av flytande kristaller inklämt mellan dem, känd som flytande kristallcellen.

• Polariserande filter:Dessa komponenter är placerade på båda sidor av den flytande kristallcellen och har till uppgift att bearbeta ljuset som passerar genom cellen.

• Färgfilter: Vanligtvis tillverkad på en av glasplattorna i den förseglade flytande kristallcellen, denna används för färgvisning.

• Thin Film Transistor Array (TFT Array): Placerad på den andra glasplattan i den förseglade flytande kristallcellen spelar den en aktiv roll för att driva displayen.

• Bakgrundsbelysning:Ljuskällan som finns bakom TFT-LCD-displaymodulen ger det ljus som krävs för att den synliga bilden ska produceras genom flytande kristallcellen.

• Extern drivkrets:Dessa kretsar är ansvariga för att hantera de ingående bildsignalerna för att på lämpligt sätt driva TFT-matrisen och bakgrundsbelysningen.

• Filmbildning: Tekniker som Sputtering (SPT) och Chemical Vapor Deposition (CVD) avsätter flera lager på substratet.

• Fotolitografi: Applicering, exponering och framkallning av fotoresist för att bilda mikrostrukturer.

• Etsning: Våt- och torretsningsmetoder skulpterar substratet genom att ta bort specifika områden.

• Strippning: Efter mönstring avlägsnas överflödigt material för att rengöra underlaget.

Hjälpprocesssteg:

Rengöring:Säkerställer att underlaget är fritt från kontaminering.

Märkning och exponering:Identifierar och förbereder underlagets kanter.

Automatiserad optisk inspektion (AOI):Används för defektkontroll.

Mikroskopisk inspektion och makroskopisk inspektion (Mic/Mac):Detaljkontroll.

Test av filmprestanda:Använder verktyg som arkresistansmätare, profilometrar, reflektometrar/ellipsometri, Fourier-transform infraröd spektroskopi.

Öppen/kort (O/S) elektrisk testning:Kontrollerar kretskontinuitet och kortslutningar.Test Element Group (TEG) Elektrisk testning: Testar elementens elektriska prestanda.

 Matris elektrisk testning:Säkerställer arrayens elektriska funktionalitet.

Laserreparation:Åtgärdar eventuella defekter enligt besiktningsresultat.

1. OC-lager skyddar och förbereder färgfiltermönstren.

2. RGB-lager bildning via beläggning, exponering och utvecklingssekvenser.

3. BM (Black Matrix) Layer förbättrar kontrasten och begränsar ljusläckage.

4. PS (Photo Spacer) Layer upprätthåller exakta gap mellan substraten, avgörande för bildkvaliteten.

5. IT-lager lägger till en transparent ledande film för elektrisk ledning och beröringsfunktionalitet.

• Polyimid (PI) uppriktning och orientering: Applicera och orientera PI-skiktet för flytande kristallinriktning.

• ODF (Optical Display Film) förbättrar visuella effekter.

• Applicering av rengöring och ramtätning: Förbereder för införande av flytande kristalldroppar.

• Injektion av flytande kristaller: Exakt dispensering av flytande kristaller på displayen.

• TFT & CF laminering: Bindning av TFT- och CF-komponenterna.

• UV-härdning och termisk bearbetning: Stelnar och fördelar den flytande kristallen jämnt med ultraviolett ljus och värmebehandling.

• Skärning, elektrisk testning och kantutjämning: Forma underlaget, utföra elektriska kontroller och jämna ut kanter.

• Polarisatorfäste & avbubbling: Applicering av polariserande filmer och eliminering av luftbubblor, med omarbetning tillåten vid behov.

• Laserskärning & elektrisk testning: Säkerställer exakt form och elektrisk integritet.

• COG (Chip On Glass) Limning, FPC (Flexible Printed Circuit) Bonding & Testing: Installera och testa drivkretsen.

• Montering & Elprovning: Kombinera alla delar av displaymodulen och utför slutliga elektriska tester.

• Åldrande: Långsiktig strömförsörjning för att säkerställa produktens tillförlitlighet.

• Förpackning & Frakt: Förbereda den färdiga produkten för leverans.

Matrissegmentflöde

• G: Portisolatorn, gjord av SiNx (Silicon Nitride), ger nödvändig isolering mellan grinden och andra lager.

• I: Kanalskiktet, a-Si (amorft kisel), där den elektroniska omkopplingen sker.

• N: n+ a-Si-skiktet är dopat med en hög koncentration av fosfin (PH3). Denna dopning minskar den potentiella barriären vid gränssnittet, vilket säkerställer en ohmsk kontakt som är avgörande för tillförlitlig drift av enheten.

S/D Metal (Mo \Al\Mo)

Bildandet av käll- och dräneringselektroder (S/D), dataelektrod och kanal inkluderar specifika procedurer såsom skiktning med molybdennitrid (MoN) och rent aluminium (för käll- och dräneringsutrustning), sputtering av S/D-metallskiktet, S/D-fotolitografi, S/D våtetsning och kanaltorretsning. Genom dessa processer bildas käll- och dräneringselektroderna, kanalen och datalinjerna för TFT på glassubstratet. I detta skede är konstruktionen av TFT avslutad. Den resulterande designen och processen är som följer:

1. S/D Sputtering: Detta är ett avgörande steg för att bilda käll-/dräneringselektroder. Under denna process bildas ett tätt lager av metallelektroder genom att förstofta tungmetalljoner på substratet.

2. Rengöring före PR-beläggning: Innan fotoresist appliceras måste substratet rengöras för att avlägsna damm och rester, vilket säkerställer goda beläggningsresultat.

3. DHP (varm platta): För att bättre fästa fotoresisten på substratet förvärms substratet på en varm platta innan beläggningsprocessen.

4. Motstå beläggning: Applicera ett lager fotoresist på det förvärmda underlaget, som används för efterföljande mönstring.

5. Förhärdning (SHP): Det fotoresistbelagda substratet är förhärdat för att göra fotoresisten mer enhetlig och starkare.

6. Stepperexponering: I det här steget kontrolleras mängden ljusexponering för att härda vissa områden av fotoresisten och skapa det önskade mönstret.

7. Framkallning: Den exponerade fotoresisten bearbetas för att avslöja mönstret.

8. Photoresist Post Baking (HHP): Fotoresistmönstret härdas ytterligare och görs mer framträdande genom en annan uppvärmningsprocess. Detta kan också förbättra dess förmåga att motstå kemisk korrosion och slitage.

9. Utveckla inspektion: Efter utvecklingen behövs en detaljerad inspektion för att säkerställa mönstrets noggrannhet och omedelbart upptäcka och åtgärda eventuella problem.

10. Våtetsning: Detta är en kemisk reaktionsprocess där en frätande vätska används för att etsa materialet i de icke-skyddade områdena för att bilda kretsmönstret.

11. Kanal torr etsning: En kanal bildas mellan källan och avloppet. I denna process etsas kislet i kanalområdet till den önskade formen med hjälp av en torretsningsteknik.

12. Motstå Strip: Slutligen, för att rengöra substratytan, skalas fotoresisten på substratet av.

Efter stegen ovan formas slutligen source/drain-elektroderna, dataelektroderna och TFT-kanalen på glassubstratet.

Passivering (SiNx)

Bildandet av passiveringsskiktet (SiNx), ofta känt som det skyddande isoleringsskiktet, tillsammans med viaorna, inkluderar specifika operationer såsom PECVD-filmbildning, fotolitografi och torretsning för via-skapning. Efter att ha gått igenom dessa procedurer formas slutligen det skyddande isoleringsskiktet för TFT-kanalen och de ledande viaorna på glassubstratet. Bilderna och processen som erhålls efter att dessa steg har slutförts är som följer:

2. Förbeläggningsrengöring - Det är här substratet rengörs före applicering av fotoresist.

3. Förbaka värmeplatta (DHP) - Detta innebär att man använder en värmeplatta för att förvärma substratet för att förbereda för beläggningssteget.

4. Fotoresistbeläggning - Ett lager av fotoresist appliceras över substratet under detta skede.

5. Soft Bake (SHP) - Substratet, belagt med fotoresist, genomgår en förhärdningsprocess för att stelna skiktet.

6. Stepperexponering – Här används stepper litografiteknik för att exponera fotoresisten och forma mönster.

7. Utveckla - Den exponerade fotoresisten bearbetas för att avslöja mönstret.

8. Hårdbaka (HHP) - Fotoresistmönstret härdas genom en efterbakningsbehandling.

9. Inspektion efter utveckling - Det här steget innebär att man inspekterar det utvecklade substratet för att bekräfta mönstrens noggrannhet.

10. Våtetsning - Oönskade tunnfilmsmaterial avlägsnas via en våtkemisk etsningsprocess för att skapa kretsmönster.

11. Avisolering av fotoresist - Fotoresisten tas bort och substratets yta rengörs.

12. Kontakthåletsning (CH Etching) - De erforderliga viaorna bildas genom en torretsningsprocess.

Dessa är de detaljerade stegen som är involverade i att förbereda substratet för TFT-applikationer, vilket leder till skyddet av den aktiva TFT-kanalen och bildandet av ledande vias.

Bildning av transparent pixelelektrod ITO (Indium-Tin-Oxide)

 Skapandet av transparenta pixelelektroder i TFT-skärmar är en sofistikerad process som börjar med avsättningen av indium-tenn-oxid (ITO). De involverade stegen är precisionskonstruerade och inkluderar sputtering av ITO-lagret för att uppnå transparens, följt av fotolitografi för intrikat mönstring, och avslutas med våtetsning för att slutföra pixelstrukturen. Denna noggranna sekvens avslutas med bildandet av pixelelektroderna, perfekt integrerade på glassubstratet, vilket markerar det centrala fullbordandet av arrayprocessen. Följande arbetsflöde beskriver förfining och sekvens av operationer efter avslutad process.

1. Pixel Layer Deposition (ITO Sputtering) – Skapar en transparent ledande film av ITO (Indium Tin Oxide) för efterföljande pixelmönster.

2. Underlagsrengöring (rengöring av förresistbeläggning) – Säkerställer substratets renhet innan fotoresistmaterialet appliceras.

3. Underlagsförvärmning (dehydreringsvärmeplatta, DHP) – Förbereder underlaget med ett förgräddningssteg för optimal fotoresistvidhäftning.

4. Resist Applicering (Beläggning) – Applicerar ett enhetligt fotoresistskikt på underlaget.

5. Soft Bake (Förhärdning SHP) – Genomför förhärdning för att stelna fotoresisten innan mönstring.

6. Precisionsexponering (stepperexponering) – Använder stegfotolitografi för att exponera fotoresisten, vilket skapar det önskade mönstret.

7. Mönsterutveckling (Utveckla) – Utvecklar den exponerade fotoresisten för att avslöja det invecklade pixelmönstret.

8. Resist Harden (bakning efter exponering, hård bakning HHP) – Härdar den mönstrade fotoresisten för att förbättra etsningsmotståndet.

9. Mönsterinspektion (inspektion efter utveckling) – Inspekterar de utvecklade mönstren för noggrannhet och integritet.

10. Mönsteröverföring (ITO Etching) – Överför mönstret genom etsning av ITO-lagret för att bilda pixelelektroder.

11. Motståndsborttagning (remsa) – Skalar bort fotoresisten och lämnar en ren substratyta.

12. Prestandaförbättring (glödgning) – Glödgar komponenterna för att förbättra de elektriska egenskaperna hos tunnfilmstransistorerna.

13. Kvalitetskontroll (TEG-test) – Utför elektriska tester på testelement för att övervaka kvaliteten under produktionen.

Denna strömlinjeformade sekvens lägger grunden för högkvalitativa TFT-skärmar med optimal elektrisk prestanda.

Färgfilter (CF) process

1. Glassubstrat: Det grundläggande basskiktet som ger mekaniskt stöd.

2. Black Matrix (BM): Den består av ett ljusabsorberande material och avgränsar varje pixel och minimerar ljusläckage mellan pixlar, vilket förbättrar kontrasten.

3. Färghartslager: Som de faktiska röda, gröna och blå filtren bestämmer dessa lager pixelfärgerna. De är tillverkade av ett färgat transparent hartsmaterial.

4. Överlackslager (OC): Ett skyddande lager överlagrat på färghartserna för att jämna ut ytan och skydda filtren från fysiska och kemiska skador.

5. ITO (Indium Tin Oxide) elektrod: Detta genomskinliga ledande skikt gör att panelen fungerar som en elektrod som reglerar ljuset som passerar igenom.

1. Förberedelse av underlag: Renheten hos glassubstratet är av största vikt, så det genomgår en grundlig rengöring för att utrota föroreningar som kan äventyra CF-kvaliteten.

2. Black Matrix Formation: Genom att applicera ett fotoresistskikt på det rengjorda substratet används fotolitografi för att skissera BM-mönstret. Efter exponering avslöjas outvecklade områden och fylls med svart pigment och härdas sedan.

3. Färghartsapplikation: Successiv applicering av röda, gröna och blå färghartser inom BM-gränserna utförs med användning av en distinkt fotolitografiprocess för varje färgskikt. Efter beläggning och exponering framkallas områdena utan fotoresist och fylls med hartset, följt av härdning.

4. Applicering av ytskikt: Ett OC-skikt appliceras ovanpå hartsfärgerna för att skydda dem och skapa en slät yta för efterföljande ITO-elektrodavsättning.

5. ITO elektrodavsättning: Den transparenta ITO-elektroden sputterdeponeras på OC-skiktet och mönstras sedan för att strukturera elektrodarkitekturen.

6. Inspektion och provning: Genom hela produktionen säkerställer noggranna inspektioner och tester CF-kvalitet. Mätvärden som färgtrohet, enhetlighet och defektnivåer undersöks noggrant.

7. Integration: Efter kvalitetssäkring är färgfiltret exakt inriktat och laminerat med TFT-LCD-panelkomponenter som TFT-arrayen och flytande kristallskiktet.

CELLsegmentflöde

Produktionsprocessen inom "cell"-aspekten av en TFT-skärm kan grovt delas in i fyra nyckelsteg: Alignment, Boxing, Cutting och Polarisator Attachment. Målen och primära procedurer för dessa stadier beskrivs kortfattat enligt följande:

Anpassningsprocessen

Syftet med Alignment-processen är att skapa ett lager av transparent PI-film (polyimid) på både TFT- och CF-substraten. Genom en efterföljande friktionsprocess påverkar detta lager vätskekristallmolekylerna att riktas in i friktionens riktning. För en djupare förståelse av de bakomliggande principerna bör intresserade läsare hänvisa till relevant litteratur. Därför har detta steg två primära processer: PI-utskrift och gnidning.

PI（Polyimid）Utskrift

Polyimid (PI) är ett högpresterande, transparent organiskt polymermaterial som består av huvud- och sidokedjor. Efter applicering och gräddning fäster den stadigt på CF- och TFT-substratens ytor. Beläggningen av PI använder en speciell djuptrycksteknik. Förutom den primära djuptrycksprocessen, involverar PI-tryckning flera hjälpprocesser inklusive rengöring av substrat före tryckning, förgräddning efter tryckning, automatisk optisk inspektion, härdning, samt en PI-omarbetningsprocess vid behov.

1. Rengöring före PI:Det här steget innebär att substratet rengörs noggrant före utskrift, för att säkerställa att det är fritt från damm, fett och andra föroreningar för att förbereda det för nästa steg.

ODF (One Drop Fill) Inkapslingsprocess

1.Skärning

På grund av glassubstratets bestämda storlek och variationen i produktstorlekar arrangeras flera produktceller på ett enda glassubstrat. Skärning utförs genom att skjuta en diamantskiva över glasytan. Det finns vanligtvis en avbindningsprocess efter kapning, men med framsteg inom skärhjulstekniken finns det nu en teknik som skapar ett mycket djupt skärmärke, vilket eliminerar behovet av avbindning.

2. Kantning

Efter att glaset skärs till individuella skärmar har varje skärms kanter många fina sprickor. För att förhindra att dessa sprickor orsakar brott på grund av kollisioner vid efterföljande hantering är kantbehandling nödvändig.

3.Elektrisk mätning

Elektrisk mätning är en hjälpprocess som används flera gånger under produktionen, men det är särskilt viktigt här eftersom det är första gången elektricitet används för att testa LCD-skärmens prestanda. Testprincipen är enkel: applicera elektricitet på individuella bildpixlar och observera cellens displayprestanda genom en polariserande film. Vanligtvis är en kort stång som används för arraytestning elektrifierad. Efter elprovning tas skärmar som inte uppfyller standarder bort för att förhindra materialspill i senare skeden.

Ytterligare hjälpprocesser inkluderar visuell inspektion efter skärning och rengöring efter kanter.

Monteringsprocess för TFT-skärmmodul

De primära processerna som är involverade i monteringen av TFT-displaymoduler inkluderar appliceringen av den polariserande filmen, COG & FPC-bindning, montering och olika stödjande processer. Nedan finns en detaljerad introduktion till var och en:

 1.COG & FPC Bonding

Utöver huvudprocesserna innehåller modulsegmentet flera hjälpprocesser, såsom:

1.Elektrisk mätning med laserskärning och efterskärning