TFT液晶面板的制造工程一般被分為3個部分。較初的工程被稱為TFT Array制程,在玻璃基板上置入薄膜晶體管和驅(qū)動所需的電路。這個工程需要重復(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)”。
在這個工程中要進(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)驗和直覺。
*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較重要的要求。
液晶制造生產(chǎn)線的投資生產(chǎn)性
液晶面板制造中,較讓人關(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)備價格×單一程品制造時間)
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)也會減少,能夠縮短投資效率及總工程時間。幾年前,制程光罩?jǐn)?shù)還是68層,但是較近大多數(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,將會出現(xiàn)良率降低的反效果。
因為要減少光罩制程的數(shù)量,在制程設(shè)計上就必須有一定的方式,不會因為容易受到制程變動、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,畫素數(shù)及配線長度在不斷增加,所以如何減少Particle較是一項課題。
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,液晶注入時間從十幾小時到一整天以上,需要非常長的時間,生產(chǎn)效率也很低。為了縮短液晶注入的時間,液晶滴落方式成了**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**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**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**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(點描印刷)發(fā)展。
印刷技術(shù)的較大特長為:比起蝕刻等法來說材料損失較少,實用程序比較簡單。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)將會被活用于TFT-LCD、STN-LCD的生產(chǎn)流程中,生產(chǎn)線可能會得到進(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**、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較進(jìn)一步普及時,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年其市價已經(jīng)**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,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中被使用的較多的SnO2的量約為10wt.%。可以考慮利用增加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)實驗,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,透過率及蝕刻速度等都會比現(xiàn)有的ITO明顯不佳。實際上,似乎很難透過增加SnO2含量來降低使用In材料。
另一方面,ZnO系是廉價又資源豐富的材料,也沒有毒性,根據(jù)實驗顯示阻抗值和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**過了ITO,同時也可以進(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)計或細(xì)節(jié)調(diào)整,應(yīng)該有可以發(fā)揮的機(jī)會。
未來仍將繼續(xù)制造生產(chǎn)線技術(shù)革新
走入多樣化時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)玻璃基板尺寸較大的生產(chǎn)線,但在多樣化時代中還包括用于行動電話的顯示屏幕,也就是說包含筆記本計算機(jī)屏幕那樣的大尺寸一直到中小型面板,怎樣在短時間內(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。