TFT—LCD彩色濾光片大屏拼接技術

彭建中++甄娟

摘 要：LCD液晶顯示屏具有高分辨率、厚度薄、重量輕、低能耗、長壽命、無輻射的優點。隨著窄邊框LCD液晶顯示屏的出現，使LCD液晶顯示屏的無縫拼接成為可能。彩色濾光片（Color filter）是一種表現顏色的光學濾光片，它可以精確選擇欲通過的小范圍波段光波，而反射掉其他不希望通過的波段。它是TFT-LCD面板中形成彩色化必不可少的部件。另外，還需透過彩色濾光片的紅（R）、綠（G）、藍（B）三種彩色層提供色相，形成彩色顯示畫面。作為新型平板顯示器（TV）的核心組件，伴隨用戶需求的不斷提高，液晶產品的尺寸越來越大，大尺寸顯示屏畫面更加清晰細膩，液晶大屏幕拼接技術相繼出現，更大程度滿足了用戶的個性化需求。本技術改善了接近式曝光機因掩模板的繞曲度問題無法對應大尺寸產品，彩色濾光片廠商不得不采購價格昂貴的掃描式曝光機的傳說。它采用多Shot拼接曝光，完成大于MASK尺寸的彩色濾光片，是拼接曝光工藝的成功實例。解決了低成本接近式曝光機不能使用大尺寸光罩Mask制作大尺寸彩色濾光片的瓶頸，這樣大大地降低了設備采購成本。

關鍵詞：拼接技術；TFT-LCD；接近式曝光機；CF（彩色濾光片）成本；曝光工藝

中圖分類號：TP274.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0018-02

緒論

用一張小于Panel尺寸的MASK，經過多次拼接曝光完成一個大尺寸的Panel。目前多家TTF-LCD制作工廠，為了降低設備構入成本，都采用接近式曝光機，此類曝光機無法對應大尺寸MASK光罩，掩模板重量的繞曲度問題，只能采用小尺寸MASK，一Shot曝光無法對應一個完整的Panel，它必須采用多Shot拼接曝光，完成大于MASK尺寸的Panel的彩色濾光片，即稱之是拼接曝光工藝。目前此設計方案、制作工藝技術被TFT-LCD廠家開發出來并得到一定范圍的應用。

1 設計原理

彩色濾光片（Colour Filter）的結構包含玻璃基板、黑色矩陣、彩色層、ITO導電膜層、PS層。按照制作工藝流程先后，在設計時，首先在第一層BM黑色矩陣（Black matrix），設計上后面各層曝光對位管控精度Mark，Red、Green、Blue、PS等各層曝光時，以此Mark中心為基準，進行對位。保證后面幾層與BM黑色矩陣的精確對位，避免拼接時出現過多重疊引起膜厚不均，液晶Margn量異常出現顯示色差、拼接錯位導到彩色層與BM黑色矩陣不銜接導致畫素邊緣漏光等異常問題發生。

BM、Red、Green、Blue、PS各層光罩Mask曝光分割區設計，每一張光罩上面設計成三個不同區域，一張光罩相光于三張光罩用途設計，以克服彩膜制作過程中，分割曝光所引起的不均問題，每張光罩拼接區采用曲線式馬賽克設計技術 在2sho拼接的地方造成拼接MURA且要求shot間拼接精度較高，能精準對接而不造成錯位或斷層，增加拼接Mark。曝光機提高平滑衍射效應，提高均勻的照度場，徹底解決拼接MURA。（圖1Mask整體示意圖），圖2（拼接區域馬賽克設計示意圖）、圖3（拼接曝光原理示意圖）。

2 工藝制作原理

彩色濾光片中拼接曝光的工藝流程，包括如下步驟：

第一工序在玻璃基板上形成BM黑色矩陣層，拼接曝光要彩色濾光片的第一道制程BM制程制作對位mark及拼接mark，與普通的Step曝光方式不同的是因拼接曝光為避免在拼接的地方造成斷線，所以需要在拼接的區域為兩側曝光的公共區域，即此拼接區域會被兩側兩次重復曝光，所以曝光shot數將增加，如果RGB三種基色采用Stripe方式排列的話，因考慮到RGB的拼接MURA需要對RGB采用不同的對位mark 那么其BM制程的shot數將更多可達10shot以上。

第二道工序在玻璃基板上形成彩色層Red、Green、Blue。拼接曝光在Red、Green、Blue的制程須依據BM制程的對位mark實施曝光，為確認其拼接的精度需要確認其拼接mark的套合精度。如果RGB三種基色光在同一pxis實施拼接的話，因此區域被多次曝光且受套合精度的影響非常容易形成色差（即拼接MURA），所以防止此MURA發生，在mask設計中需要考慮將RGB錯開實施拼接，這樣可以有效防止直線型拼接MURA的發生。

第三道工序，濺鍍導電透明層ITO，做為公共電極，不需要蝕刻的產品，無特殊要求，正常制作。需要蝕刻的產品，曝光對位精度管控要求同彩色層制作工藝要求。

第四道工序，形成支撐Cell盒間隙的立柱PS。拼接曝光在PS制程中比彩色層制作要求更加嚴格，因為拼接區域雙重曝光Border Shutter遮擋位置偏差，引起雙重曝光GrayZone區域PS立柱高度不均，最終形成盒厚不均，形成嚴重色差Mura。所以PS涂層曝光時，拼接的精度管控要求非常嚴格，正常偏差不能超過2um。對應的Mask版上設計雙重拼接套盒Mark、曝光機曝光Shot精度等都有嚴格精度管控要求。

3 結論

拼接技術對掩膜版光罩設計、制作工藝精度要求很高，難度遠遠大于普通小尺寸Panel產品制作。很容易在2sho拼接的地方精度準確度不夠造成錯位或斷層，成品顯示造成拼接色差MURA，或漏光。但是對設備生產線導入，使用價格較低廉的接近式曝光機替代掃描式曝光機成本大大降低，且工藝相對簡單。

4 結束語

本文光罩設計、生產工藝流程工作原理，特別是曝光精度管理要求做基本介紹，在使用低成本設備曝光機情況下，完成大尺寸Panel的圖案曝光工藝，保證產品質量，降低生產成本，減化了生產流程。總體上來說是達到了廠家的目的。

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