Производство TFT LCD: подробный пошаговый процесс

Экраны повсюду. Помните телевизоры и мониторы 20 лет назад? Квадратные, огромные, тяжелые. Сейчас — плоские, тонкие, легкие. В чем разница?

Раньше были CRT (лучевые трубки) — требовали объема для внутренних компонентов. Сейчас — LCD (жидкокристаллические дисплеи).

Что такое LCD?

LCD — Liquid Crystal Display. Технология, использующая опто-электрические свойства жидких кристаллов.

Жидкий кристалл — состояние вещества со свойствами и жидкости, и твердого кристалла. Сам не излучает свет, но пропускает его в определенном направлении. Под действием электрического поля молекулы поворачивают, вращая проходящий свет. Таким образом, жидкий кристалл работает как световой затвор — основа дисплейной технологии.

Типы LCD

• TN LCD (Twisted Nematic): старая простая технология, только черно-белый образ, для калькуляторов.
• STN LCD (Super-twisted Nematic): молекулы поворачиваются на больший угол, другая электрохарактеристика — больше информации. Улучшенные версии: DSTN (двухслойные), CSTN (цветные). Использовались в ранних телефонах, компьютерах, уличных устройствах.
• TFT LCD (Thin Film Transistor): последнее поколение, во всех сценариях — гаджеты, авто, промышленность. Слово «транзистор» указывает на интегральные схемы — секрет высокого разрешения и полноцветного изображения.

TFT LCD доминирует на рынке. Разберем производство.

Процесс производства TFT LCD

Упрощенно: три слоя снизу вверх — световая система, схема управления, система управления светом и цветом. Производство начинается изнутри — от ячейки к модулю.

Традиционно процесс делят на три этапа: array (массив), cell (ячейка) и module (модуль). Первые два — производство системы управления светом/цветом (TFT, цветовой фильтр CF, жидкий кристалл LC) — образуют ячейку. Последний — сборка ячейки, схемы и подсветки.

1. Array (форматирование массива)

На большом стекле выполняют серию операций, затем режут на меньшие подложки.

Ключевой материал — ITO (индиевый окись олова): электропроводный, оптически прозрачный, легко осаждается тонкой пленкой — идеален для травления схем на стекле.

Общий метод — фоторезист (PR). Покажем на производстве TFT.

TFT:

• Осаждение полупроводникового материала и ITO на стеклянную подложку в заданном порядке
• Нанесение фоторезиста
• Частичная экспозиция, удаление экспонированного фоторезиста
• Травление полупроводника и ITO без защиты фоторезистом — формирование части схемы
• Удаление остатков фоторезиста
• Повтор 5 раз для полной схемы

CF (цветовой фильтр):

• Черная матрица на подложке — границы пикселей (метод PR)
• Нанесение красного, зеленого, синего материалов в ячейки матрицы (PR)
• Нанесение защитного наложения на RGB-слой
• Осаждение ITO-схемы

2. Cell (сборка ячейки)

Сборка TFT и CF стекол с заполнением жидким кристаллом.

• Нанесение полиимидной пленки на сторону ITO обоих стекол — задает начальное ориентирование молекул ЖК
• Клей forment границу для ЖК на обоих стеклах. На CF — дополнительный слой проводящего клея для связи ЖК с управляющей схемой
• Заполнение ЖК внутри границы
• Склеивание стекол, раскрой большого стекла на стандартные размеры
• Нанесение поляризаторов на обе стороны

3. Module (сборка модуля)

Сначала подключение ячейки к схеме управления.

• Подключение ячейки к драйверу IC
• Драйвер IC → FPC (гибкая печатная плата)
• FPC → внешняя PCBA (печатная плата с компонентами)

Подготовка системы подсветки:

• Световой источник (LED или CCFL) на световодящей пласте с рефлектором снизу
• Диффузор и призматическая пленка поверх источника — превращают точечный свет в площадной, повышают яркость
• Подключение источника к схеме управления подсветкой (отдельная PCBA)

Финал: сборка всего в рамку экрана и эйджинг-тест (прогрев).

Конец статьи. Полезно? Хотите узнать больше о TFT LCD? Комментируйте или свяжитесь с нами!

Примечание: Изображения из открытых источников. Правообладатели — пишите, удалим.