液晶TFT—彩色濾光片工藝的生產(chǎn)制造與探究

王立夫+盛大德+龐華山+毛繼禹+王旭

摘 要：液晶TFT屏幕的市場(chǎng)范圍越來(lái)越廣泛，尤其是近年來(lái)LED技術(shù)的迅速發(fā)展，文章通過(guò)對(duì)液晶TFT屏幕中彩色濾光片的分析，以下簡(jiǎn)稱彩膜，對(duì)彩膜的生產(chǎn)工藝進(jìn)行探究，為生產(chǎn)應(yīng)用提供有力幫助。

關(guān)鍵詞：彩色濾光片；LED技術(shù)；生產(chǎn)工藝

中圖分類號(hào)：TN837.93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）07-0072-02

Abstract： The market scope of liquid crystal TFT screen is more and more extensive， especially the rapid development of LED technology in recent years. This paper analyzes the color filter in liquid crystal TFT screen， hereinafter referred to as color film， to explore the production process of color film， and provide powerful help for the production and application.

Keywords： color filter； LED technology； production process

1 彩膜的結(jié)構(gòu)

所謂的彩色濾光片由玻璃基板、黑色矩陣、顏色層、保護(hù)層及ITO導(dǎo)電膜等部分組成[1]。

其中黑色矩陣（Black Matrix，簡(jiǎn)稱BM）為黑色光刻膠涂布曝光顯影后形成的模型，作用為防止漏光。顏色層主要由三原色光刻膠（紅、綠、藍(lán)）分別經(jīng)涂布曝光顯影組成，為彩膜最重要的顏色層。保護(hù)層（Over Coat，簡(jiǎn)稱OC）分別由接近透明的光刻膠將玻璃基板整面涂布后產(chǎn)生。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有彩膜工藝在保護(hù)層上方會(huì)繼續(xù)通過(guò)涂布曝光顯影方式進(jìn)行液晶填充柱（Photo Spacer，簡(jiǎn)稱PS）的制作。ITO導(dǎo)電膜（Indium tin oxide），主要成分為氧化銦錫。通過(guò)電離金屬靶材，外加電磁場(chǎng)的方式，使金屬膜濺射到玻璃基板上。

以彩膜現(xiàn)有主流產(chǎn)品型號(hào)為例，彩膜結(jié)構(gòu)圖如圖1：

2 彩膜的工藝技術(shù)

彩色濾光片傳統(tǒng)制備方法主要有染色法、顏料分散法、印刷法，以及用于大尺寸面板的噴墨法[1]，目前國(guó)內(nèi)主流的G8.5、G10主要生產(chǎn)工藝為涂布法（Photo技術(shù)）以及ITO（磁控濺射技術(shù)）。

2.1 Photo技術(shù)

Photo技術(shù)涉及到的主材為光刻膠。光刻膠是指通過(guò)紫外光、深紫外光、電子束、離子束、X射線等光照或輻射，其溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻薄膜材料，是光刻工藝中的關(guān)鍵材料，主要應(yīng)用于集成電路和半導(dǎo)體分立器件的細(xì)微圖形加工[2]。

Photo技術(shù)主要工藝流程：

清洗設(shè)備→涂布設(shè)備→Mura檢查設(shè)備→曝光設(shè)備→顯影設(shè)備→AOI設(shè)備→Oven設(shè)備

玻璃基板首先經(jīng)過(guò)清洗設(shè)備，清洗設(shè)備主要包括離子清洗單元、毛刷清洗單元、二流體單元、空氣風(fēng)刀四個(gè)部分。清洗機(jī)在黑色矩陣、顏色層、保護(hù)層等各產(chǎn)線在以上四個(gè)單元的設(shè)計(jì)均有差別，各產(chǎn)線清洗機(jī)主要分為初始清洗機(jī)（Initial Cleaner）、磁控濺射后清洗機(jī)（Post-deposition Cleaner）、光刻前清洗機(jī)（Pre-photo Cleaner）、保護(hù)層清洗機(jī)（OC Cleaner）等四大類。

目前國(guó)內(nèi)常用的光刻膠鍍膜方式有G2、G3常用滴下方式（spin）、G4、G5常用旋轉(zhuǎn)滴下（Slit & Spin），G6以上高世代產(chǎn)線多使用涂布（Coat方式），Coater設(shè)備分為單Gantry和雙Gantry兩種結(jié)構(gòu)，雙Gantry結(jié)構(gòu)，用于防止一個(gè)Gantry出現(xiàn)故障導(dǎo)致停線。

各涂布方式對(duì)比見(jiàn)表1。

在涂布完畢后，為減少PR膠中的水分殘留，常采用抽真空設(shè)備VCD進(jìn)行水分蒸發(fā)。同時(shí)為確保涂布均勻、一般工藝設(shè)計(jì)中會(huì)在Coat設(shè)備后增加Mura檢查機(jī)。Mura一詞源于日本，特指顯示產(chǎn)品中視覺(jué)上的明暗不均現(xiàn)象，也稱之為宏觀缺陷。Mura檢測(cè)機(jī)的原理是通過(guò)數(shù)臺(tái)Line Camera和反射照明單元，讀取Glass的圖像并將其處理轉(zhuǎn)換為灰度圖像，后續(xù)由操作員對(duì)灰度圖像進(jìn)行觀察判斷，達(dá)成對(duì)Glass的宏觀品質(zhì)進(jìn)行在線監(jiān)控的目的。

曝光單元為彩膜生產(chǎn)工藝中對(duì)溫度精密度要求較高的設(shè)備，為此曝光單元中有精確控溫的熱盤（Heat）、冷盤（Cooling plate）以及精密冷盤（Precise Cooling Plate）。通過(guò)精密的控溫設(shè)備，一般曝光單元溫度范圍可控制在±0.1℃。

顯影設(shè)備為水洗設(shè)備，曝光后的玻璃基板通過(guò)顯影液的沖洗，形成最初設(shè)計(jì)的模型。為保證玻璃基板充分與顯影液接觸，基板進(jìn)入顯影機(jī)后先傾斜后減速，出顯影機(jī)后先加速后轉(zhuǎn)水平，有效節(jié)約tact time。

AOI設(shè)備為自動(dòng)光學(xué)檢驗(yàn)（Automated Optical Inspection），可精準(zhǔn)地檢測(cè)到每個(gè)子像素的品質(zhì)。AOI主要功能包括：（1）檢查Micro缺陷（黑缺，白缺）。（2）Micro review（3）檢查共通缺陷。（4）檢查巨大缺陷。（5）進(jìn)行CD檢查。為了及時(shí)的應(yīng)對(duì)產(chǎn)線中出現(xiàn)的異常，工作人員會(huì)定期的對(duì)基板進(jìn)行Micro review，從而確保產(chǎn)品的品質(zhì)。

Oven在工藝中起到加熱作用，通過(guò)升溫進(jìn)一步固化光刻膠。

2.2 ITO工藝

ITO工藝流程：Sputter為最主要的成膜設(shè)備，基板經(jīng)過(guò)大氣搬送系統(tǒng)，將基板固定在Carrier上，然后經(jīng)過(guò)LD腔體、加熱腔體、成膜腔體、旋轉(zhuǎn)腔體、ULD腔體完成濺射過(guò)程。在經(jīng)過(guò)大氣搬送系統(tǒng)回到傳送設(shè)備。

ITO技術(shù)主要工藝流程：

清洗→Sputter設(shè)備→Oven設(shè)備→AOI設(shè)備

ITO原理圖如圖3。

ITO可視光透過(guò)率為60%以上的、面阻在108Ω/ 以下的稱為透明導(dǎo)電膜。高品位透明導(dǎo)電膜的要素最理想的狀態(tài)是可視光透過(guò)率高，面阻低。1931年：美國(guó)，Corning（康寧）公司J.T.Littleton報(bào)告提出了的SnO2薄膜。ITO （Indium-Tin-Oxide）對(duì)比SnO2薄膜，性能更強(qiáng)，生產(chǎn)穩(wěn)定性更具優(yōu)勢(shì)。

圖4為ITO濺射裝置圖（俯視圖）。

下面重點(diǎn)介紹Sputtering法，Sputter設(shè)備是使電子更多地停留在靶材表面的一種機(jī)械裝置。

通過(guò)配置在靶材下面的磁鐵，磁感應(yīng)線存留在靶材表面，重視平行于該磁感應(yīng)線靶材表面的成分，再滿足流向靶材的電流方向朝下等條件的情況下，適用費(fèi)賴明左手定律，力量會(huì)增加到跟前部分。由于從靶材放射出來(lái)的電子的移動(dòng)方向與電流方向一致，其力量會(huì)增加到電子的同時(shí)改變電子的移動(dòng)方向。因此，電子移動(dòng)方向的變化與磁感應(yīng)線的方向一致，會(huì)使力量不斷的增加，電子則以畫圈的方式持續(xù)地在靶材表面移動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐紅梅，張梅.彩色濾光片制備方法概述[J].電子測(cè)試，2016（16）：119-120.

[2]鄭金紅，光刻膠的發(fā)展及應(yīng)用[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2006，14（16）：24-30.

[3]劉軍，鄧光裕.TFT-LCD彩色濾光片大屏拼接技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（29）：18-19.

[4]周永華.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在彩色濾光片生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（31）：82.endprint