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DAS BG CTO知识管理科 出品 第644篇推文 TFT-LCD open cell制程介绍 TFT的结构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是 Cs on gate 与 Cs on common 这两种.它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 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。 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。 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。 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。 具体的工艺流程如下：
背沟道刻蚀结构a-Si:H TFT（有4次光刻法和5次光刻法，5次光刻法被广泛应用于2代以上的生产线，在此主要介绍5次光刻法）
第一次光刻栅极 第一次光刻栅线的金属材料一般有复层材料铝钕和钼（AlNd/Mo），铝钕和掺氮钼（AlNd/MoNx）等。要求有较好的热稳定性，物理、化学稳定性，为减小栅信号延迟电阻率要足够低，为增大开口率栅极，宽度越窄越好。 工艺流程是：溅射前清洗——溅射——涂胶——曝光——显影——显影后检查——湿法刻蚀——刻蚀后检查——去胶——O/S检查。其中O/S是Open和Short的缩写，为断路和短路。经过光刻刻蚀后形成完好的第一次光刻的图形，断面必须刻蚀出具有一定角度的坡度角，否则容易出现跨断。
第二次光刻有源岛 第二次光刻形成a-Si:H有源岛，形成薄膜晶体管的有源层和偶木接触层，在栅极的上面形状像一个小岛。工艺流程:成膜前清洗——3层CVD(SiNx , a-Si:H , n+ a-Si)——3层后清洗——涂胶——曝光——显影——干法刻蚀——刻蚀后检查——去胶。 在a-Si:H有源岛形成前，先后连续沉积SiNx 、a-Si:H、 n+ a-Si 3种薄膜。SiNx是氮化硅薄膜，作为绝缘层；a-Si:H 是氢化非晶硅薄膜，作为半导体层；n+ a-Si 是掺杂了磷的非晶硅薄膜，作为欧姆接触层，用于降低源漏电极与半导体层之间的接触电阻。这3层膜是在等离子化学气相沉积设备中连续成膜的，可以形成良好的层间接触，降低界面态密度。
第三次光刻源漏电极（SD） 2代线以上, 电极采用的材料一般都是复层材料Mo/Al/Mo、Mo/AlNd/Mo、MoNx/AlNi/ MoNx等。工艺流程是：溅射前清洗——Mo/Al/Mo溅射——Mo/Al/Mo后清洗——涂胶——曝光——显影——显影后检查——Mo/Al/Mo湿刻——刻蚀后检查——n+切断PE刻刻¬——刻蚀后检查——去胶。 下层Mo的作用-----Al直接与a-Si接触很容易向a-Si扩散，使漏电级增大，影响TFT的关态特性，所以在Al层下面要增加一层Mo。 上层Mo的作用-----Al容易产生小丘，表面粗糙度不好，且Al与上面层ITO直接接触，容易还原ITO材料，降低ITO的电阻率，引起接触不良，因此要在Al的上面增加一层Mo。
第四次钝化层及过孔 钝化层（Passivition），其材料一般是氮化硅SiNx，表示为P-SiNx ,起保护薄膜晶体管、信号线和栅线的作用。工艺流程是：P-SiNx前清洗——P-SiNxCVD——涂胶——曝光——显影——显影后检查——P-SiNxPE干法刻蚀——刻蚀后检查——去胶。 过孔是把引线和需要连接的部分刻蚀出来。第四次光刻是工艺的难点，要求刻蚀时间不可太长也不可太短。很多工业都采用干法刻蚀来形成钝化层及过孔的图形。
第五次光刻形成像素电极 采用的材料是氧化铟锡（ITO）。 工艺流程是: 溅射前清洗——ITO溅射——ITO后清洗——涂胶——曝光——显影——显影后检查——ITO湿刻——刻蚀后检查——去胶——退火——阵列终检——激光修复。
这次光刻形成的ITO有3个作用： 1）TFT处ITO，用作像素电极，与彩膜基板上的共用电极一起形成液晶像素的上下电极，控制液晶分子的旋转实现显示。 2）是存储电容上的ITO为存储电容的另一个电极，与第一次光刻的金属电极一起形成了存储电容的上下电极，两电极之间的介质层为绝缘层和钝化层。 3）外引线处的ITO为栅线和信号线金属的保护层，为防止金属电极直接暴露在大气下氧化，在外引线暴露金属电极的部分覆盖上ITO起到保护的作用。 二、彩膜制作 基本结构
彩膜制备
PI取向工艺
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。
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。
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。
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。
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。
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。
模块工艺 液晶显示器在完成了制屏工艺后，还需要绑定驱动电路等部件才能实现显示。将液晶屏、驱动电路、柔性线路板（FPC)、印刷电路板板(PCB)、背光源、结构件绑定组装在一起的工艺称为液晶显示器的模块工艺，又称为模组工艺。根据绑定IC方式的不同，液晶显示模块工艺又可以分为：COB工艺、TAB工艺、COG工艺和COF工艺。此处主要介绍COG工艺。 COG工艺 COG工艺中驱动IC粘贴到液晶屏外引线很小的面积上，输出端与液晶屏的外引线电极直接相连，输入端与电极焊板（Pad)左端连接，并用黑胶将驱动IC封住固化。柔性线路板(FPC)左端与连接电极焊盘的右端、印刷电路板PCB和FPC的右端通过热压连接在一起。
经检测绑定合格的模块要组装上背光板、背光源及铁框等。最后进行老化测试及成品检测。老化测试的目的是检查液晶屏可能的故障，一般经老化测试后通过的液晶屏在寿命期间就不可能再出现问题了。 图G的曲线说明了一般的电子产品的故障发生几率，从图中可以看出，一般在使用前的几个小时故障的发生几率会比较大，老化测试的目的就是使图中t时间点以前的使用时间发生在厂内，使客户拿到产品开始使用的时候产品就处在一个故障发生几率比较低的阶段，保证出货品质。 不同的产品有不同的t时间，我们要根据试验来确定这个t时间，从而确定老化的时间。
成品检测是通过人眼目视检测。用一组信号发生器直接驱动液晶屏显示图像，进行20多组画面的检查，主要检查是否有坏点、RGB三基色是否正常。最后在恒温恒湿机内部，LCD显示屏要经过边发光边接收检查的温度湿度检测和耐压抗撞击测试。 |
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