液晶显示技术的最新趋势

四、液晶面板的设计技术、工艺技术、生产技术

1、液晶面板的制造过程

主动型液晶面板的制作工程，大概可以分为三部分。最初的工程称作TFT阵列工程，是以玻璃基板上制作 TFT阵列回路开始的。第二个工程称作液晶成盒工程，是将已经完成的TFT基板与镀有RGB三色层膜的基板贴合在一起，注入液晶。第三个工程称作模组工程，在已经成盒的基板上装上驱动回路及背光源作为显示用模组。制造过程结束（如图8）。

2、阵列工程--提高生产性的挑战

阵列工程与半导体工程相似。半导体是在晶元上面制作回路，同样地，阵列工程是在玻璃基板上反复进行成膜、显影、刻蚀而形成TFT阵列回路。阵列工程中使用装置的原理同半导体工程也是相同的。

正因为如此，液晶的制造技术常与半导体技术相比较。当半导体的制造大有不同时，基板面程扩大的速度相比晶元直径的扩大来讲发展更快。阵列工程中的成膜、显影、刻蚀循环的次数一般称作为"掩膜板数"。掩膜板数少的话则全体的工程数会减少，投资效率会提高，总工程所用的时间会缩短。几年前，掩膜板数一般在6-8枚，最近大部分生产厂家都采用5枚掩膜板的工艺技术。竞争有一部分生产厂家导入了4枚掩膜板工程。这种掩膜板消减的背景，主要是后述成本降低的市场压力所致，工程数减少则相应的投资额度也会减少。

但是，单纯减少掩膜板数会导致产品良率下降的反向效果。掩膜板数的减少使设计变得复杂，工艺条件变更，产品更易受到灰尘类缺陷等的影响。为了达到工艺条件缩减的目的，要求有在大面积内工艺均一性优化的装置，工艺变动较少且安定的装置，而且要追求容易管理灰尘数的装置。进一步讲，随着显示画面的大型化、高精细化，画素数以及配线长度不断增加。要制造较长配线无断开、显示无缺陷的面板，减少灰尘是非常重要的。

3、成盒工程--工艺革新的挑战

成盒工程担负着配向处理、液晶注入等决定液晶面板显示质量的重要的工艺。如图8所示成盒工程的流程，以液晶面板最初量产时使用的典型工程为例。基板进行完配向膜的配向处理之后，涂布封框胶，并为精确控制盒厚散布间隔球。之后，阵列与彩膜2枚基板贴合起来，进行液晶注入。
成盒工程同样为了提高生产效率或者提高面板的显示性能，如图9所示，引入各种技术革新的方法。

间隔球散布是精确控制盒厚的重要工程，要求有非常高的精度。最近，使用一种柱状间隔物来代替间隔球散布。采用这种方法可以避免由于间隔球造成的光散射，可以改善对比度等显示质量。

还有为了提高液晶注入工程的生产效率，实行了由原来真空注入方式到滴下方式的技术革新。尤其是在大型电视面板的制造工程中，液晶注入时间为几十小时或一日以上，非常费时间，生产效率急剧降低。为了缩短液晶注入的时间，采用液晶滴下方式是必须的技术革新。

关于提高液晶面板显示质量的技术革新，原来采用在有机配向膜（PI膜）表面机械擦进行配向的方式，现在已经开发了使用无机膜利用电子束这种非接触的方式进行配向的技术，这样可以避免摩擦不均，从而使显示特性得到提高，医疗等要求高画质面板的生产上已经开始使用。

五、今后的发展方向

1、画面的大型化及生产技术

（1）玻璃基板的大型化

液晶面板画面尺寸的大型化速度非常快。而且支持这种发展趋且在制造技术中占据重要地位的是母玻璃基板尺寸的大型化。液晶面板的画面尺寸变大时，由母基板切割出的面板数最终会减少，导致生产效率降低。为了弥补这一缺陷，母基板尺寸的大型化是必然的。

母基板大型化的变迁与液晶生产线世代线的关系如图12所示。从各代生产线启动开始年对应的玻璃基板尺寸面积来看，1990年代约3年间以1.8倍的速度在扩大。随着液晶显示画面尺寸的扩大，为提高生产能力，在1枚母基板上能生产出的面板数必须要增加。具体来讲，若1枚母基板上生产出的面板数由4枚增加到6枚，则相当于生产能力提高了1.5倍。或者，为了使画面尺寸变大，1枚母基板上能生产出的面板数变为2 枚的时候，可以选择能生产出4枚面板的母基板，这样生产能力会提高2倍，其结果至少可以使画面尺寸扩大1.8倍。也就是说，由于市场要求面板尺寸大型化和生产能力提高，为实现面板成本降低，则母玻璃基板尺寸的不断扩大成为必然趋势。

正因为如此，玻璃基板尺寸持椟扩大的结果是在1990年代的10年间面积比整整扩大了10倍。引用很好的例证，半导体的晶元直径由1980年代初的4＂经过20年扩大为现在的12＂，面积比是原来的7倍，这种扩大之迅速是显而易见的。今后也会如此，在短期内可以看到玻璃基板继续大型化的趋势。

（2）工艺精度的提高

不仅仅是基板尺寸大型化，工艺精度的提高也是非常重要的课题。特别是大型电视用的液晶面板，工艺精度的提高势在必行。以高清晰电视为样本，高精细化、广视角技术等各种各样的最先端技术不断盛行，同时，为达到面板画质的高度均一性，需要设计上有所突破，为此，工艺精度有望得到进一步提高。

工艺精度提高方面主要是配列精度的微细化，贴合精度的提高。画面尺寸变大、画素数增加、配线长度也增加。在较长的配线中，必须要做到没有一处断线。为了防止断线不良发生，需要工艺精度的提高，并实现微细加工，对应大画面来讲，对灰尘的控制要求变得更加严格。

为实现大画面与高精细化，不仅是阵列工程、成盒工程、模组工程的装配，都需要工艺精度进一步提高。工艺精度主要指阵列基板各层之间的重合精度，阵列基板与彩膜基板之间的贴合精度，当然显影精度的提高也是非常必要的。

上述为非晶硅TFT液晶面板的发展动向。低温多晶硅的工艺已经比非晶硅工艺实现了更高精度，相互融合技术，即使是大型基板实现更高精度的技术也是可能的。