开发TFT-LCD用玻璃基板技术思考

开发 TFT-LCD用玻璃基板技术思考

徐希嫔

南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 江苏南京 210033

摘要：玻璃基板属于我国液晶显示器中主要部件，提供彩色显示的支持，主要原理就是背光源白光经过液晶层之后照射在玻璃基板中，之后形成各个像素中红色、绿色、蓝色的颜料光阻作用，形成三种颜色的光，最终混合显示彩色影像。TFT-LCD玻璃基板技术应用在液晶显示器方面具有一定意义、价值，本文就研究相关的集成技术与制备工艺，旨在为TFT-LCD玻璃基板技术的良好应用和发展夯实基础。

关键词：TFT-LCD；玻璃基板技术；发展

Abstract: The glass substrate is the main component of my country's liquid crystal display, providing support for color display. The main principle is that the white light of the backlight passes through the liquid crystal layer and then irradiates the glass substrate, and then forms the red, green, and blue pigment photoresist effect in each pixel. , Forming three colors of light, and finally mixing and displaying color images. The application of TFT-LCD glass substrate technology has certain significance and value in liquid crystal displays. This article will study the related integration technology and preparation process, aiming to lay a solid foundation for the good application and development of TFT-LCD glass substrate technology.

Keywords: TFT-LCD; glass substrate technology; development

一、TFT-LCD液晶显示器

（一）TFT-LCD玻璃基板集成技术分析

TFT-LCD玻璃基板工艺主要是由玻璃基片部分、黑矩阵部分、色层部分、保护层部分、 ITO导电膜等组合而成，玻璃属于一种重要载体，一般情况下TFT-LCD面板需要配置相同型号的玻璃，以避免因热膨胀系数不同而出现质量问题。与此同时，在集成技术方面、制备工艺等方面也需要遵循相应的技术要点和原则，以保证各项技术的高质量、优化性。

（二）TFT-LCD玻璃基板安装流水线

这类装配线的目的就是能够按照TFT-LCD显示的特点和情况，将其组成液晶屏部分、电路板部分、塑料壳体、金属外壳等，使各部件相互独立。该系统运行过程中，各工位要相互配合，主要包括上料类型、切割方式、开孔方式、激光方式、分选方式、回收方式等，各工位之间利用传送带进行衔接处理，达到流水线作业的目的。多工位协同工作，可将拆解处理及分类处理自动化，仅需一人一人操纵即可，透过安全防护隔离罩，维持现场作业环境气氛的安全环保，防止在拆解作业过程中产生噪音问题、粉尘问题、有害金属问题等。但传统的流水线系统在应用时存在着不足，不能合理地完成每一个工位的任务，在应用后可根据不同位置和不同部位的情况，提高拆解动作的完成效率和效果，具有重要意义。

二、TFT-LCD玻璃基板集成技术分析

目前部分研究人员会增强传统类型玻璃基板开口率，已经开始重点将玻璃基板和阵列基板技术相互集成，形成了良好的集成技术模式，主要涉及到阵列上玻璃基板技术，用来进行液晶的驱动，配置前基板制备彩色滤光层形成相应的彩色，而使用先进的集成技术就能够增强TFT-LCD玻璃基板技术的水平，改善传统技术的应用模式，主要的优势表现为：

（一）自动化实现上基板与下基板的对准

传统技术应用方面，前部分、后部分的玻璃需要独立性的加工，制作成为薄膜晶体管的层次、彩色滤光层次，需要严格对准上基板与下基板的像素位置，保证位置准确性之后才能封盒，如果不能确保对准工艺的先进性、合理性，将会导致产品的生产质量受到严重的威胁与影响。而在使用集成化技术之后，就可以自动化进行上基板、下基板的对准处理，在自动性对准的情况下能够省去对准的工作环节，不仅可以简化加工的程序，还能保证所生产质量和效果。

（二）有助于控制成本

基层技术的应用主要是将彩色滤光层设置在薄膜晶体管中，有效减少了制作方面的技术环节，从而降低成本支出量。与此同时，传统玻璃基板部件与液晶显示屏部件属于不同厂家所制造，厂家之间相互配合会耗费很多成本，也无法保证最终生产的质量，而在使用先进集成化技术之后，就能够有效应对不同厂家生产的问题，间接性的控制成本、提升效益。

（三）有助于改善产品性能

集成化技术应用在产品的生产领域中，有助于改善性能，增加开口率，从根本层面增强透过率，例如：集成化技术在应用的过程中，可以将黑色矩阵线宽从传统的27um减少到10um，开口率提升15%以上，透过率也会随之很大程度的提升。

（四）有助于全面掌控原材料

集成化技术应用期间玻璃基板属于非常主要的材料，供应的效果与供应质量对液晶显示屏生产产生直接影响，近年来，在生产线领域中，玻璃基板的规格有所增大，经常会出现严重的运输难题，因此，很多企业都开始选择在周围区域或是场地内部生产玻璃基板，在集成化技术合理应用的情况下，减少原材料的依赖性，改善材料方面的掌控效果。

由于集成化技术的应用具备诸多优势，目前很多厂商已经开始加大研究和投资的力度，开发适合自身应用的原型技术。在此情况下，建议企业生产过程中将球状的间隙控制材料转变成为柱状树脂材料，利用先进的涂覆光刻技术措施精确性定位间隙材料，严格控制材料设置的位置，以免因为材料的移动导致产品受到损伤^[1]。

三、TFT-LCD玻璃基板的制备工艺技术

（一）涂布工艺的改造

TFT-LCD玻璃基板的制作工艺技术一直以来都是将涂布光刻技术为主要的部分，生产线中的玻璃基板规格尺寸一般很小，因此在制备、制造的过程中可以将传统的技术形式转变成为狭缝涂布+旋转涂布的模式，在基板尺寸增大的情况下，系统逐渐转变成为无旋转涂布，这样除了能够满足简化工艺流程的基本需求，还能减少光阻材料在应用期间的损耗量，降低50%左右。并且涂布工艺改善之后，机械设备的体积减小，占地面积有所降低，成本的投入量也会随之减少。

（二）滤光层生产工艺改造

但是需要注意，无论将涂布工艺技术改变成为何种形式，后续操作都需要利用三次光刻形成红色、绿色、蓝色的滤光层，很容易出现光阻材料，大量消耗的现象，并且在诸多工艺技术操作之下，会导致产品的质量降低，成本有所增加，因此，在制备的环节中应考虑简化技术流程、降低材料的损耗量，维护产品质量，积极运用先进的喷墨打印技术，此类技术在玻璃基板的制备工作中运用，应结合厂家生产特点和实际情况，不断完善关键性技术，重点开发三色墨水、喷墨打印头部件、喷墨打印系统，使其能够与制备工作的技术要求相符。首先，开发先进喷墨打印技术的过程中，应结合TFT-LCD玻璃基板的制作技术特点，完善其中的工艺流程，利用热气泡类型或压电类型喷头将三色墨水喷射在玻璃基板上，使其与微点矩阵图形相互融合，利用紫外线照射之后固化，然后涂布设置树脂材料，在紫外线固化处理之后完成整个工作。与此同时，也可以在玻璃基板中线设置微点矩阵图形的架构，利用喷头在其中喷射三色墨水，加热处理、干燥处理之后设置一层保护层，然后制作电极部分，所应用的三色墨水属于热固化的墨水，无须设置紫外线的固化工艺流程。其次，开发先进的玻璃基板干膜转移技术，按照照相技术的原理，在生产的过程中将卤化银感光剂的材料作为基本部分，通过涂覆环节、曝光环节、显影环节、定影环节的处理操作，制备相应的色块图案，不需要使用掩模光刻技术，简化程序降低成本^[2]。

四、在TFT-LCD玻璃基板安装流水线中的应用措施

（一）完善的功能

整条流水线需设置激光工位，可由六轴驱动光纤激光器，使其能沿预先设定的路径切割TFT-LCD玻璃基片的金属屏蔽罩。还需要设置回收工位，主要是在第六轴上安装滚动刀片部件、吹风机装置、铲刀部件，确保控制电路板部分、液晶驱动板部分、液晶显示部分等都能精确分离。①完善激光定位系统的应用功能。对激光工位来说，在操作过程中需要对金属屏蔽部和显示屏电路板的部分进行分离处理，而金属罩则是通过卡扣与显示板相连，其中有螺钉和电路焊板的部分，需要合理的切割处理，以确保其与电路板之间快速分离；而在切割过程中，需要使用光纤激光器设备来将该设备固定在的第六轴位置，并且在切割期间还需要对显示屏进行推动，并在切割期间还需要对显示屏进行推动，调整相应的位置，将金属片吸走，因此在第六轴上需要设计磁铁、金属片等。与此同时，金属屏蔽部、显示屏电路板各部分彼此通过六个螺钉相互连接，做第一个动作时需要在六个螺钉位置上开孔处理，完成操作后，考虑到侧面电源的部分，串口插座的部分凸出，会使金属屏蔽部分正常分离受到阻碍，因此需要通过激光将侧面切割。此外，金属屏蔽罩的侧面区域还存在金属片结构，这种结构罩住了液晶屏和电路板之间的导线之间，这种情况下需要确保具有移除金属片的功能，切断连接导线的功能，完成开孔操作和切割操作后，下一个工位，也是分离工位，可以通过电磁铁吸出金属屏蔽罩，然后设置在回收筐内部。②注重完善回收工位应用功能。由于回收工位在工作中需要对 LCD驱动板部分、液晶屏部分进行分离处理，使其位于独立的回收筐中，而两者之间采用导线材料、接线材、胶带材料相互连接，因此本工位需要具备切割导线和连接线的功能、除去胶带的功能、将电路板组件设置在回收筐中的功能。为了保证这类动作的高效率完成，应在中设置刀片、吹风机、铲刀，刀片能切割导线，吹风机能使胶带迅速变软，同时铲刀可将带子铲除并将电路板安装在回收筐内部。

（二）完善的应用模式

1）控制与 PLC的接口电路。安装流水线中激光工位的动作主要由机器视觉系统、转动气缸之间相互配合来完成，这种配合需要用 PLC系统来控制，对于安装在中的激光装置、磁铁材料，需要利用发出动作的指令，这种情况下应合理设置接口电路；回收工位中设置的，利用 PLC控制系统来控制每个动作，也要求接口电路的合理设置和控制。比如：激光工位采用 I/O接线端子，利用 PLC系统将动作的启动信号发送给控制器，在完成每一个动作后，可将有关完成信号反馈给 PLC系统。它是由控制激光装置及磁体部分的动作，直接向控制器 I/O口传送信号。回收站设有专用 I/O口，用于处理外部特殊指令的接收，同时也可以输出的状态信息。

2）PLC控制信号时序。采用 PLC系统控制运行过程中，需要先将示教器设定为远距离模式，然后由 PLC系统发出伺服信号、消除报警信号、调整主程序信号、外启动信号等，当收到所有信号后，进入主程序，按要求执行各种动作。

3）完善相应的程序流程。根据需要的激光定位与外部区域视觉协同，在激光工位上完成金属屏蔽体切割任务，完成相应动作。回收器位置与外区压力器之间，机械手电吹风之间相互配合，精确完成电路板部分、液晶屏部分的分离处理。根据其具体功能要求，该设备需要进行外部伺服处理、消除报警处理、调主程序处理、外启动处理、开孔操作、侧切操作、侧边挡板操作、玻璃基片回拨操作、切边导线切割，完成任务后结束流程；回收工位中的系统需要首先进行外部伺服，然后报警排除，转到主程序的部分，在外部启动后，玻璃基板设备压紧，然后再对驱动板、液晶屏设备进行切割。

五、结束语

综上所述，TFT-LCD玻璃基板技术实际发展的过程中，集成化技术具有一定的优势和价值，有助于提升生产制造水平。未来的技术应用过程中，为确保生产的成本有效控制、质量符合要求，应强化各项工艺技术的改造力度，完善涂布工艺模式、滤光片生产模式。

参考文献：

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[5]齐鹏,施园,刘子源.TFT-LCD Touch Mura不良的研究和改善[J].液晶与显示,2013,28(02):204-209.