液晶显示器工艺原理解决方案.doc

1.液晶显示器的结构 一般地，TFT-LCD由上基板组件、下基板组件、液晶、驱动电路单元、背光灯模组和其他附件组成，其中：下基板组件主要包括下玻璃基板和TFT阵列，而上基板组件由上玻璃基板、偏振板及覆于上玻璃基板的膜结构，液晶填充于上、下基板形成的空隙内。图1.1显示了彩色TFT-LCD的典型结构， 图1.2图进一步显示了背光灯模组与驱动电路单元的结构。 在下玻璃基板的内侧面上，布满了一系列与显示器像素点对应的导电玻璃微板、TFT半导体开关器件以及连接半导体开关器件的纵横线，它们均由光刻、刻蚀等微电子制造工艺形成，其中每一像素的TFT半导体器件的剖面结构如图1.3所示。 在上玻璃基板的内侧面上，敷有一层透明的导电玻璃板，一般为氧化铟锡（Indium Tin Oxide, 简称ITO）材料制成，它作为公共电极与下基板上的众多导电微板形成一系列电场。如图1.4所示。若LCD为彩色，则在公共导电板与玻璃基板之间布满了三基色（红、绿、蓝）滤光单元和黑点，其中黑点的作用是阻止光线从像素点之间的缝隙泄露，它由不透光材料制成，由于呈矩阵状分布，故称黑点矩阵（Black matrix）。 2 液晶显示器的制造工艺流程 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）[1][2]。各工艺子流程之间的关系如图2.1所示。 图2.1 彩色TFT-LCD加工工艺流程 2.1TFT加工工艺（TFT process） TFT加工工艺的作用是在下玻璃基板上形成TFT和电极阵列。针对图1.3所示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，完成如图1.3TFT层状结构的加工[2]，各道图形转移工艺的加工结果如图2.2所示。 (a)第1道图形转移工艺 (b) 第2道图形转移工艺 (c) 第3道图形转移工艺 (d) 第4道图形转移工艺 (e) 第5道图形转移工艺 图2.2 各道图形转移工艺的加工结果 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[1]： (覆光刻胶(清洗(薄膜淀积(玻璃基板检验(开始 结束(检验(去除光刻胶(刻蚀(显影(曝光 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。 2.2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 图2.3滤光器组件的形成过程 滤光板加工工艺的作用是在基板上加工出如图1.4所示的薄膜结构，其流程如下： 结束(检测(ITO淀积(检测(保护清洗(滤光器加工(阻光器加工(开始 上述主要工序或工艺的加工效果示意如图2.3所示。 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如图2.4(a)-(g)所示。 (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 图2.4阻光器图形转移工艺 检验，各工序的原理示意如图2.5所示。(显影(曝光(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 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 图2.5彩色滤光器图形