液晶面板和液晶模組的基本制程
http://www.xibaipo.cc 2012-12-06 10:20 中企顧問網
本文導讀：中企顧問網發布的《2012-2016年中國液晶模塊市場分析與發展前景預測報告》指出：在整個液晶模組制造的過程中，模組段工藝屬于勞動密集的部分。這一步驟的定制性比較強，包括背光模組等零組件的加工需要與客戶協調設計、共同研發，甚至出現了In-House的合作生產方式（零組件廠商進駐面板廠，就地完成生產組裝，以便免除運輸等成本并提高生產率）。此外，模組段制程還需要多道檢驗檢測工序，這些工序需要大量的人力和時間投入。
傳統的CRT的產業鏈結構相對簡單，關鍵零組件是顯象管。因此，對于具備一定產業基礎的國家和地區，要想建立一套完整的垂直產業鏈結構相對容易。而LCD產品是數百種半導體材料、膜材料、化工材料的復雜組合，整個制程跨越半導體、光學膜制造、生產線組裝、模具成型技術，因此形成一套完整的橫向、總想產業鏈配套體系存在極大難度。
目前在全球范圍內，僅有日本形成了一套包括基板、光學膜、LCD設備、化工材料在內的完整產業鏈。中企顧問網預計，在短期內，其他地區很難形成完整的LCD產業鏈。依據生產設備、管線設備特征和無塵室等級來區分，典型的液晶模組（LCDModule）的基本制程分為三段：陣列制程（Array）、成盒制程（Cell）、模組制程（Module）。其中陣列是使用鍍膜、曝光、顯影、刻蝕等技術在玻璃基板上形成電晶體單元（即TFT晶體管）；成盒段主要是形成液晶切割裂片，并注入液晶材料；模組段則是將切割完成的面板加裝驅動IC、PWB、背光模組BLM等。
1、陣列段制程（Array）的主要工序
陣列段工藝與半導體有諸多相通之處，從原理、制程再到設備都比較一致。陣列段制程的各道工序都要依托ITO導電玻璃展開。ITO玻璃是一層鍍有氧化銦錫導電層的玻璃基板（ITO導電玻璃），具備良好的光學和電學特性，可以為晶體TFT提供導電通路。ITO導電層上則是通過鍍膜、顯影、曝光、刻蝕的工序形成的TFT晶體的紋路。這一層TFT紋路的薄膜晶體層是構成像素的物理基礎。
（1）清洗環節是液晶面板陣列制程的開始。該環節的主要目的是去除玻璃基板表面的雜質。得到一片表面平滑、沒有任何雜質的玻璃。在制作之前先將玻璃進行清洗和脫水烘干。
（2）真空鍍膜，形成導電玻璃。這一工序的目的是在清洗過的玻璃基片上鍍上一層均勻的導電薄膜層（ITO氧化銦錫層）。在真空環境中，讓金屬上面的化學氣體產生等離子，從而使金屬原子自動附上玻璃。一層導電性良好的ITO涂層至此形成。
（3）鍍上非導電層和半導體層。在真空室內先將玻璃板不斷升溫（也證實這一環節衍生出了低溫加工工藝），再使用直流高壓噴灑器噴灑特殊氣體。電子與氣體產生等離子并附上ITO玻璃，通過化學反應形成非導電層和半導體層。
（4）在薄膜上制作微型電晶體。在要進入黃光室噴上感光極強的光阻液（PhotoResistance，PR）以后套上光罩。使用藍紫光（UV光）進行曝光，然后利用光刻蝕原理，進入顯影區噴殺顯影液（酸性KOH）。去除照光后的光阻后，被曝光的顯影液至此定型。
（5）光阻層定型后，可以用蝕刻（Teching）進行濕式刻蝕，使得ITO層薄膜暴露于外；也有的工廠使用干法刻蝕工藝（等離子方式進行蝕刻）。然后去掉刻蝕工序中的光阻液PR（剝膜工序），導電玻璃基板上即形成了TFT的微型電晶體圖形。
（6）依照上述流程重復數次（多為4-7次），即可形成足夠數量和密度的薄膜電晶體，需要重復清洗、鍍膜、光阻、曝光、顯影、蝕刻、去掉光阻等過程，至此，陣列段工序完成，TFT陣列成型。
2、成盒段制程（Cell）的重要工序
經過陣列段數次重復，針對玻璃基板的加工基本完成。成盒段的主要目的是形成液晶空盒，并且向其中灌入液晶材料。
（1）成盒段的第一步是清洗（預洗凈），目的是除去Array段后的基片上殘留的有機污染物以及>5μm的污染粒子。主要是利用界面活性劑、毛刷、超聲共振原理、IR、UV等，將附著在基片上的油污、有機物和其他污染物清除。
（2）PI（配向膜）涂布。此步驟的目的是令PI液體（聚酰亞胺，Polyimide）在已經洗凈的基片上形成一層0.05μm-0.12μm的、均勻的PI膜。配向膜是可溶性的聚合物，其物理化學特性可以使得液晶分子依照一定的規律排布。
（3）定向摩擦的目的是在剛剛布涂的PI層上制造定向的凹槽，使得液晶分子依照順序整齊、一致的排列。主要原理是使用帶絨布的滾輪在玻璃基板上沿一定角度進行摩擦。
（4）框膠印刷和散布間隔劑，目的是預制彩色濾光片CF和ITO層之間貼合時所需的封邊用框膠。此步驟中，主要是利用網版印刷的方式，將下一步所需的框膠預先印刷到CF基片上。間隔劑則被均勻的散布在對面的基板上，以便使得上下基板之間形成一段空隙，便于形成液晶空盒。最后通過高溫烘烤（150℃，90min），從而確保框膠完全固化。
（5）切割裂片，將上述工序后的玻璃基板，按照設計尺寸進行切割/裂片。主要原理是先用鉆石刀在玻璃基片上劃出裂痕，再用裂片棒進行分割裂片。
（6）液晶滴注制程，主要是將面板空盒置入真空環境，注入口浸泡入液晶后，通過沖入氮氣而形成壓力差，利用毛細現象是液晶材料進入面板空盒。這一步的生產率相對較低，傳統LCD的液晶注入方式，是在上下玻璃對組之後以毛細原理將液晶慢慢吸入，這種灌液晶方法的缺點是非常耗時且浪費液晶，需至少三天方能完成；在2010年前后，液晶滴入製程(OneDropFilling，ODF)技術（包含了框膠及點膠設備、液晶滴入設備、面板真空壓合設備、UV(紫外光)框膠熟化設備、自動化載出、載入以及清洗等次系統設備），在第五代及其次世代的面板製造中，已經取代了過去以液晶注入方式所進行的面板顯示器的製造方法。
3、模組段制程（LCM）的重要工序
中企顧問網發布的《2012-2016年中國液晶模塊市場分析與發展前景預測報告》指出：在整個液晶模組制造的過程中，模組段工藝屬于勞動密集的部分。這一步驟的定制性比較強，包括背光模組等零組件的加工需要與客戶協調設計、共同研發，甚至出現了In-House的合作生產方式（零組件廠商進駐面板廠，就地完成生產組裝，以便免除運輸等成本并提高生產率）。此外，模組段制程還需要多道檢驗檢測工序，這些工序需要大量的人力和時間投入。這一段的工序具體包括：
（1）清洗以后，進行驅動IC的裝配。使用TCP（傳統方法，最終模組產品較厚）或COG（ChiponGlass，裝配后的產品更加輕薄）裝配方式。
（2）壓合工序（Bonding）。先在玻璃上貼上異方性導電膠（ACF），再將IC置于其上，然后進行定性的預熱壓。位置確定完畢進行定位本壓。當ACG的導電粒子被適當的壓破，就連通面板和玻璃基板的電路。
（3）進行偏光片貼合。此工序中，偏光片（Polarizer）將被貼附在成型面板Cell的上下表面。偏光片的原理是吸收軸角度搭配，配合液晶電場效應，是對比明顯，顯像清楚。
（4）FPC壓合和UV膠涂布后，加裝背光模組BLM。這一步驟主要是將背光模組的撓性電路板FPC與TFT的FPC進行錫溶焊接，使得背光模組接通電源。
（5）TAB綁定和PWB綁定。主要是精確對準Cell并貼附ACF，然后沖壓出TAB，對準后臨時綁定TAB。最后，在恒溫恒壓環境下實現TAB的永久綁定，并安裝驅動IC來驅動陣列中的TFT。PWB綁定需要先涂布樹脂，隔離潮濕氣體，然后在恒溫恒壓環境下完成PWB的連接。
（6）老化。將模組送入機臺，在環境加速條件下（60攝氏度，5HR）工作，從而在高溫條件下穩定液晶分子的排列方向，并濾除潛在的電路不良。
目前在全球范圍內，僅有日本形成了一套包括基板、光學膜、LCD設備、化工材料在內的完整產業鏈。中企顧問網預計，在短期內，其他地區很難形成完整的LCD產業鏈。依據生產設備、管線設備特征和無塵室等級來區分，典型的液晶模組（LCDModule）的基本制程分為三段：陣列制程（Array）、成盒制程（Cell）、模組制程（Module）。其中陣列是使用鍍膜、曝光、顯影、刻蝕等技術在玻璃基板上形成電晶體單元（即TFT晶體管）；成盒段主要是形成液晶切割裂片，并注入液晶材料；模組段則是將切割完成的面板加裝驅動IC、PWB、背光模組BLM等。
1、陣列段制程（Array）的主要工序
陣列段工藝與半導體有諸多相通之處，從原理、制程再到設備都比較一致。陣列段制程的各道工序都要依托ITO導電玻璃展開。ITO玻璃是一層鍍有氧化銦錫導電層的玻璃基板（ITO導電玻璃），具備良好的光學和電學特性，可以為晶體TFT提供導電通路。ITO導電層上則是通過鍍膜、顯影、曝光、刻蝕的工序形成的TFT晶體的紋路。這一層TFT紋路的薄膜晶體層是構成像素的物理基礎。
（1）清洗環節是液晶面板陣列制程的開始。該環節的主要目的是去除玻璃基板表面的雜質。得到一片表面平滑、沒有任何雜質的玻璃。在制作之前先將玻璃進行清洗和脫水烘干。
（2）真空鍍膜，形成導電玻璃。這一工序的目的是在清洗過的玻璃基片上鍍上一層均勻的導電薄膜層（ITO氧化銦錫層）。在真空環境中，讓金屬上面的化學氣體產生等離子，從而使金屬原子自動附上玻璃。一層導電性良好的ITO涂層至此形成。
（3）鍍上非導電層和半導體層。在真空室內先將玻璃板不斷升溫（也證實這一環節衍生出了低溫加工工藝），再使用直流高壓噴灑器噴灑特殊氣體。電子與氣體產生等離子并附上ITO玻璃，通過化學反應形成非導電層和半導體層。
（4）在薄膜上制作微型電晶體。在要進入黃光室噴上感光極強的光阻液（PhotoResistance，PR）以后套上光罩。使用藍紫光（UV光）進行曝光，然后利用光刻蝕原理，進入顯影區噴殺顯影液（酸性KOH）。去除照光后的光阻后，被曝光的顯影液至此定型。
（5）光阻層定型后，可以用蝕刻（Teching）進行濕式刻蝕，使得ITO層薄膜暴露于外；也有的工廠使用干法刻蝕工藝（等離子方式進行蝕刻）。然后去掉刻蝕工序中的光阻液PR（剝膜工序），導電玻璃基板上即形成了TFT的微型電晶體圖形。
（6）依照上述流程重復數次（多為4-7次），即可形成足夠數量和密度的薄膜電晶體，需要重復清洗、鍍膜、光阻、曝光、顯影、蝕刻、去掉光阻等過程，至此，陣列段工序完成，TFT陣列成型。
2、成盒段制程（Cell）的重要工序
經過陣列段數次重復，針對玻璃基板的加工基本完成。成盒段的主要目的是形成液晶空盒，并且向其中灌入液晶材料。
（1）成盒段的第一步是清洗（預洗凈），目的是除去Array段后的基片上殘留的有機污染物以及>5μm的污染粒子。主要是利用界面活性劑、毛刷、超聲共振原理、IR、UV等，將附著在基片上的油污、有機物和其他污染物清除。
（2）PI（配向膜）涂布。此步驟的目的是令PI液體（聚酰亞胺，Polyimide）在已經洗凈的基片上形成一層0.05μm-0.12μm的、均勻的PI膜。配向膜是可溶性的聚合物，其物理化學特性可以使得液晶分子依照一定的規律排布。
（3）定向摩擦的目的是在剛剛布涂的PI層上制造定向的凹槽，使得液晶分子依照順序整齊、一致的排列。主要原理是使用帶絨布的滾輪在玻璃基板上沿一定角度進行摩擦。
（4）框膠印刷和散布間隔劑，目的是預制彩色濾光片CF和ITO層之間貼合時所需的封邊用框膠。此步驟中，主要是利用網版印刷的方式，將下一步所需的框膠預先印刷到CF基片上。間隔劑則被均勻的散布在對面的基板上，以便使得上下基板之間形成一段空隙，便于形成液晶空盒。最后通過高溫烘烤（150℃，90min），從而確保框膠完全固化。
（5）切割裂片，將上述工序后的玻璃基板，按照設計尺寸進行切割/裂片。主要原理是先用鉆石刀在玻璃基片上劃出裂痕，再用裂片棒進行分割裂片。
（6）液晶滴注制程，主要是將面板空盒置入真空環境，注入口浸泡入液晶后，通過沖入氮氣而形成壓力差，利用毛細現象是液晶材料進入面板空盒。這一步的生產率相對較低，傳統LCD的液晶注入方式，是在上下玻璃對組之後以毛細原理將液晶慢慢吸入，這種灌液晶方法的缺點是非常耗時且浪費液晶，需至少三天方能完成；在2010年前后，液晶滴入製程(OneDropFilling，ODF)技術（包含了框膠及點膠設備、液晶滴入設備、面板真空壓合設備、UV(紫外光)框膠熟化設備、自動化載出、載入以及清洗等次系統設備），在第五代及其次世代的面板製造中，已經取代了過去以液晶注入方式所進行的面板顯示器的製造方法。
3、模組段制程（LCM）的重要工序
中企顧問網發布的《2012-2016年中國液晶模塊市場分析與發展前景預測報告》指出：在整個液晶模組制造的過程中，模組段工藝屬于勞動密集的部分。這一步驟的定制性比較強，包括背光模組等零組件的加工需要與客戶協調設計、共同研發，甚至出現了In-House的合作生產方式（零組件廠商進駐面板廠，就地完成生產組裝，以便免除運輸等成本并提高生產率）。此外，模組段制程還需要多道檢驗檢測工序，這些工序需要大量的人力和時間投入。這一段的工序具體包括：
（1）清洗以后，進行驅動IC的裝配。使用TCP（傳統方法，最終模組產品較厚）或COG（ChiponGlass，裝配后的產品更加輕薄）裝配方式。
（2）壓合工序（Bonding）。先在玻璃上貼上異方性導電膠（ACF），再將IC置于其上，然后進行定性的預熱壓。位置確定完畢進行定位本壓。當ACG的導電粒子被適當的壓破，就連通面板和玻璃基板的電路。
（3）進行偏光片貼合。此工序中，偏光片（Polarizer）將被貼附在成型面板Cell的上下表面。偏光片的原理是吸收軸角度搭配，配合液晶電場效應，是對比明顯，顯像清楚。
（4）FPC壓合和UV膠涂布后，加裝背光模組BLM。這一步驟主要是將背光模組的撓性電路板FPC與TFT的FPC進行錫溶焊接，使得背光模組接通電源。
（5）TAB綁定和PWB綁定。主要是精確對準Cell并貼附ACF，然后沖壓出TAB，對準后臨時綁定TAB。最后，在恒溫恒壓環境下實現TAB的永久綁定，并安裝驅動IC來驅動陣列中的TFT。PWB綁定需要先涂布樹脂，隔離潮濕氣體，然后在恒溫恒壓環境下完成PWB的連接。
（6）老化。將模組送入機臺，在環境加速條件下（60攝氏度，5HR）工作，從而在高溫條件下穩定液晶分子的排列方向，并濾除潛在的電路不良。
