Cell工程工艺简介

TFT-LCDCell工艺简介钱志刚２００6/7Cell工艺简介21.Cell工程简介Cell工程目的：把Array工程制作的TFT基板和彩膜（CF）基板，经过一系列处理后制作成合格的液晶屏（Panel），流到模组（Module）工程。玻璃液晶偏光板透明电极配向膜彩膜玻璃偏光板配向膜Cell工程主要分为前、中、后三部分：●前工程：配向处理●液晶滴下（ODF）真空贴合●切断、贴偏光板液晶屏基本结构Cell工艺简介3Cell工艺流程CF基板TFT基板投入洗净投入洗净配向膜印刷配向膜印刷配向膜烧成配向膜烧成摩擦摩擦摩擦后洗净Seal涂布及Ag涂布Spacer散布CF基板TFT基板Spacer固着真空贴合液晶滴下UV硬化本硬化个片切断屏洗净研磨、洗净偏光板贴付自动除泡屏检前工程中工程后工程Cell工艺简介4CellShop布局Cell工艺简介52.Cell前工程简介Cell前工程目的：在TFT和CF基板表面均匀的印刷一层配向膜并固化，通过摩擦处理，使其对液晶分子具有配向控制力，使液晶分子具有正确、稳定的取向，并形成一定的预倾角。Cell前工程的主要任务：1.形成厚度均一的配向膜2.基板表面均匀的摩擦处理Cell前工程的主要工序：投入洗净、配向膜印刷、配向膜烧成、摩擦、摩擦后洗净Cell工艺简介62.1投入前洗净洗净方法的类型用途和特征湿式清洗化学清洗药液清洗多量有机污染物的去除，需根据污染物选择溶剂纯水清洗用于上述药液的去除，但附着粒子去除不充分物理清洗滚刷清洗（Brush）用于去除强固吸附的大粒子(３μｍ以上)，但不适于微小粒子的去除，可与化学清洗组合使用高压Jet用于去除中等粒径（1-3μm）的异物粒子超声波清洗用于除去小粒径（1μm以下）的异物粒子HyperMix利用气液混合方式除去中小粒径的异物粒子干式清洗低压水银灯UV可以用于除去膜状有机物，并且可以提高成膜的涂布性EUV作用同上，但是EUV的清洗效果更好投入前洗净目的：1.除去TFT、CF基板上的异物粒子和污染物2.提高配向膜的印刷性各种洗净方法比较Cell工艺简介7洗净原理UV(EUV)洗净：紫外线（UV）使O2生成O3，并进一步分解为具有强氧化性氧自由基（O）,使有机物氧化分解达到洗净效果。EUV的原理相同，只是其波长更短（即光子能量更高），产生O的能力更强，因而洗净效果更好。Brush(滚刷)洗净：利用滚刷在一定压入量（压力）的条件下，在基板表面旋转时产生的机械剥离力将异物粒子除去。它针对的主要是大粒径的异物粒子。Cell工艺简介8CJ洗净（CavitationJet）Cell工艺简介9HyperMix洗净Cell工艺简介10基板干燥方法：气刀（AirKnife）干燥：气刀是使用高压干燥空气从狭缝中吹出，将停留在基板表面的纯水除去。经过气刀干燥的基板还需要进一步干燥。IR干燥：利用高温加热(IR)的方式将残留在基板表面的水分彻底除去，IR干燥只能用于除去少量水分，干燥效果与加热温度和时间有关。基板经过IR干燥后需要冷却，一般有冷板（ColdPlate）型和空冷型。Cell工艺简介11洗净效果的评价：评价项目评价内容评价方法有机污染物除去能力EUV照度和有机膜除去性的相关评价药液温度和洗浄能力的相关评价（CF側）搬送速度和洗浄能力的相关评价接触角測定缩小时间測定异物粒子的除去能力Brush的压入量和洗浄能力的相关评价CJ压力/流量和洗浄能力的相关评价异物粒子检查干燥性AirKnife流量、高度、位置、角度和去水能力的相关评价目视检查涂布性EUV照度和涂布性的相关评价缩小时间測定Cell工艺简介12投入前洗净设备构成示意图CF基板TFT基板Cell工艺简介132.2配向膜印刷配向膜印刷目的：配向膜印刷工艺的目的是在TFT基板及CF基板上均匀的印刷一层可使液晶分子取向的配向材。所使用的配向材为聚酰亚胺(PI，Polyimide)。PI在大面积均匀性、涂覆性、摩擦性、取向控制力、化学稳定性以及对液晶兼容性等方面均优于其它高分子。Cell工艺简介14＜ＤｏｃｔｏｒＲｏｌｌ方式＞AniｌoxRoll版胴ＤｏｃｔｏｒＲｏｌｌ（EPDM）＜Ｓｃｒａｐｅｒ方式＞版胴Ｓｃｒａｐｅｒ（PET树脂）AniｌoxRollS1采用方式配向膜印刷的基本方式：（凸版印刷）Cell工艺简介15扩大图ＣＥＬＬ深度10μm40μmCELL个数160,000个/平方ｉｎｃｈＣＥＬＬAniloxRoll表面状态：印刷版表面状态：Cell工艺简介16配向膜印刷工艺管理项目：目的管理内容方法配向膜厚的均一性配向材的滴下量电子天平测量AniloxRoll的表面状态用溶剂清洗AniloxRoll上的凹槽滚轮之间及版胴与基板间的平行度纸压测定法测滚筒间的平行度；幅宽法测版胴与基板间的平行度UV照度及照射时间测定照度；确认照射时间印刷位置精度印刷位置实际测定及版的印刷位置有无偏差防止异物附着滚筒回转及摇动的驱动装置的状态可视化气流目测有无发尘Cell工艺简介172.3配向膜烧成配向膜烧成目的：配向膜印刷之后进行预干燥，配向膜中溶剂成分部分挥发，烧成时基板被加热到更高温度，使溶剂全部挥发，并且配向材固化（亚胺化）形成Polyimide。配向膜形成的一般过程印刷时烧成后Cell工艺简介18S1采用混合型配向材印刷时其他类型配向材：Cell工艺简介19烧成设备构成：冷却部（6段空冷）基板流向ＩＲＨｅａｔｅｒ（２０段）烧成炉搬送RobotIRHeaterD/AHeater流量、温度控制导流板基板石英管Cell工艺简介20烧成工艺管理项目：管理项目确认方法可能造成的不良对策烧成温度稳定性温度Profile温度低：Imide化不足温度高：PI分解IR温度，时间调节烧成温度均一性Imide化稳定性红外吸收光谱未反应物造成污染炉内洁净度Particle检测装置发尘相关的异物不良处理枚数管理，空烧基板冷却基板表面温度测试Rubbing，配向不良IR温度时间，搬送速度静电静电计静电破坏除电方法位置，搬送速度Cell工艺简介212.4摩擦取向摩擦处理的目的：1.通过布摩擦配向膜，使配向膜具有配向液晶的能力2.使液晶排列具有预期的预倾角玻璃基板摩擦布摩擦处理过程：USCleanerUSCleanerCell工艺简介22摩擦取向原理：配向材分子PI摩擦前摩擦后摩擦方向Cell工艺简介23摩擦工艺管理项目项目要求特性常见对应不良摩擦处理均一性基板显示领域均被均一处理摩擦强度低时会造成配向能力低，摩擦强度高时会造成膜剥离预倾角安定性预倾角在规定值以内预倾角过低会引起配向不良洁净度摩擦工程的发尘量在规定值以内若发尘量过大，将造成粒子污染剥离带电量带电量在适当范围以内带电量过大，将造成静电破坏Cell工艺简介24摩擦后洗净目的：除去摩擦工程后基板上的异物及污染物，防止异物不良和配向不良，包括有机污染物（摩擦布）和异物粒子（摩擦布、配向膜残屑）、离子性不纯物等。在摩擦洗净工程中，为了保证配向的均一性，必须保证洗净的均一性。2.5摩擦后洗净Cell工艺简介25在25℃条件下IPA纯水表面张力（涂附性）○（21mN/m）☓（72mN/m）预倾角○○配向性（D△光学异向性）△○表示品质○○IPA与纯水洗净比较：项目规格频度目的摩擦污染物的除去性M、LSizeTotal，增加量在50个以下1回/2周洗净能力确认洗净均一性水回流，不发生1回/3Lot再附着防止静电基板内，200V以下1回/1日静电破坏防止摩擦后洗净工艺管理项目Cell工艺简介263.Cell中工程简介Cell工艺简介273.1Spacer散布与固着Spacer散布工程的工艺要求特性：1、散布密度稳定性：中心值∓25p/mm22、散布的均匀性3、没有Spacer凝集体Spacer散布工程的目的：为在ARRAY基板和CF基板间形成均匀的盒厚，在CF基板上均匀的散布颗粒状的Spacer。Spacer固着工程的目的：为避免Spacer的位置受滴下的液晶流动的影响，通过加热将已散布的Spacer固着在CF基板上。Spacer散布工程的工艺要求特性：1、液晶滴下时Spacer不发生移动2、在工艺过程中基板上不附着USCleaner不可去除的不纯物Cell工艺简介28Spacer散布原理及装置概要Ｎ２高速気流【ＳＵＳ配管断面】在称量皿中放入Spacer，通过SUS配管中一定流量的氮气压力将Spacer抽送至NOZZLE进行散布。（Ｖｅｎｔｕｒｉｔｕｂｅ現象）Spacer在高压氮气的作用下在SUS配管内与管壁摩擦碰撞从而带上负静电，并分散开。（計量部）IndexTable散布Chamber（供給部）圧送（窒素）秤量皿SUS配管散布１散布２散布４散布３散布nozzle●●●●散布用（4箇所）圧送用（1箇所）固定Ｎｏｚｚｌｅ品種切替条件変更秤量皿＝秤量交換HopperＣｈａｍｂｅｒ単層構造：塩化Vinyl内壁高電圧印加⇒Ｓｐａｃｅｒ積層付着防止Spacer通过固定的NOZZLE经过4次散布动作均匀的撒布在整个CF基板上Cell工艺简介29Spacer固着原理及装置概要Ｓｐａｃｅｒ本体表面处理层Ｇｌａｓｓ表面处理层溶解固着Ｇｌａｓｓ原理加热装置构造ＯＶＥＮ（１台）ＴｒａｎｓｆｅｒＲｏｂｏｔＴｒａｎｓｆｅｒＵｎｉｔＴｒａｎｓｆｅｒＵｎｉｔＢｕｆｆｅｒ＆ＣｏｏｌｉｎｇＵｎｉｔＲｅｔｕｒｎ无尘恒温槽ＨＥＰＡＨＥＡＴＥＲＦＡＮＳｉｄｅ＋ＣｅｎｔｅｒＡｉｒＢｌｏｗ⇒ＣｅｎｔｅｒＢｌｏｗ：防止基板破裂ＣｅｎｔｅｒＢｌｏｗＳｉｄｅＢｌｏｗCell工艺简介303.2Seal（封框胶）涂布Seal涂布目的：•连接CF基板和TFT基板•在Seal中混入Spacer,从而有利于控制周边盒厚•防止液晶泄漏•有利于後工程的切断Seal涂布的工艺特点：Seal材粘度20Pa・S~700Pa・S混合Spacer材：3~10um涂布位置精度80um涂布幅宽0.2-0.4mm涂布高度25-50um断面积精度10%最小R描画0.5mm涂布速度MAX150mm/s（常用为20~100mm/s）基台移动幅度：X方向：±330mmY方向：+630mm,-550mmCell工艺简介31③Syringe装填①Seal材とSeal内Spacer材の調合②攪拌：５分間④脱泡（遠心真空）８０Ｐａ以下・３．５時間⑤装置Set回転数：1600rpmSeal内Spacer材Seal容器Seal脱泡Cell工艺简介32配向膜ＩＴＯ膜Ａｇ表示部Ｃｏｒｎｅｒ部过细⇒液晶泄漏不均一⇒液晶泄漏太り⇒切断不良过细⇒液晶泄漏太宽⇒切断不良正确Ｓｅａｌ断裂⇒液晶泄漏［Ｓｅａｌｃｏｒｎｅｒ部］［Ｓｅａｌ直線部］［Ｓｅａｌ終端部］Seal外观Cell工艺简介333.3Ag(银胶)涂布银胶涂布目的：在TFT基板的配线上涂布Ag胶,使TFT基板与CF基板导通。Ａｇｐａｄ正常量ＮＧ（多）↓盒厚不均ＡｇｐａｓｔｅＡｇｐａｓｔｅＡｇ涂布前Ｐａｄ状态Ａｇ涂布后形状量ＮＧ（少）↓接触不良Ａｇｐａｓｔｅ位置ＮＧ↓接触不良ＡｇｐａｓｔｅAg涂布稳定性正常Cell工艺简介34Seal–PI–Ag涂布的位置关系：Seal胶PI膜Ag涂布Pad显示区适用于TN型产品IPS型产品不需要转移电极另一种获得Vcom的方法Seal胶内掺入金球,通过接触孔导通优点：Vcom更均匀Seal胶Cell工艺简介353.4液晶滴下（ODF）目的：为了形成要求的Gap值，在TFT基板上滴下合适的液晶量。主要控制参数：液晶滴下量液晶滴下位置液晶滴下打点数液晶脱泡条件（时间、真空度）LeadTime（液晶滴下~真空贴合）Cell工艺简介36滴下位置：Ｓｅａｌ寄り液晶本Seal補助Seal液晶液晶glassglass滴下位置：最適液晶本Seal補助Seal液晶液晶glassglass滴下位置：Ｃｅｌｌ中央寄り液晶本Seal補助Seal液晶液晶glassglass滴下位置稳定性滴下位置不是最佳位置时，在大气开放时，面内压力差产生。周边Gap不良Cell工艺简介37Ｇａｐ値（μｍ）4.04.14.24.34.43.63.7