Les écrans LCD sont omniprésents dans notre vie quotidienne, trouvés dans des appareils tels que les téléphones fixe, les téléphones portables et les systèmes de maisons intelligentes. L'ère des écrans LCD continue d'augmenter, mais quel est le processus de fabrication derrière eux?
Les cristaux liquides possèdent les propriétés de réfraction légère des cristaux à l'état solide tout en maintenant les caractéristiques du fluide des liquides. Lorsqu'ils sont entraînés par des électrodes, ils peuvent s'aligner en fonction des instructions du contrôleur principal, régulant l'intensité de la lumière transmise. En utilisant des filtres de couleur rouge, vert et bleu, chaque pixel est finement réglé pour créer une image complète. Les panneaux LCD peuvent être classés en deux parties: le panneau de cristal liquide et le système de rétroéclairage. Le processus de fabrication implique plusieurs étapes complexes, principalement divisées en trois étapes: le processus de réseau frontal, le processus de cellule à mi-parcours et l'assemblage du module arrière. Le flux de travail détaillé est le suivant:
I. Processus de tableau frontal (film mince / photolithographie / gravure / décapage)
Traitement du substrat de verre
Les substrats en verre de haute pureté sont sélectionnés et traités par le nettoyage, le revêtement de photorésistaire, l'exposition et le développement pour former un réseau de pixels (matrice TFT). À l'aide de la photolithographie, les motifs de circuits sont transférés sur le substrat de verre et la gravure élimine les zones indésirables.
Dépôt et traitement en couches minces
Le mouvement et l'alignement des molécules de cristal liquide nécessitent un contrôle électronique. Le verre TFT, le support des cristaux liquides, doit inclure des composants conducteurs pour réguler le mouvement moléculaire. Ceci est réalisé en utilisant ITO (oxyde d'étain d'indium), un métal conducteur transparent, permettant au rétro-éclairage de passer.
Pour contrôler précisément les molécules de cristal liquides, le film ITO subit un traitement spécial, similaire aux circuits d'impression sur une carte PCB. Les traces conductrices sont dessinées sur l'ensemble du panneau LCD. Le film ITO est déposé sur le verre TFT et lavé à l'eau ionisée pour assurer une couche lisse et uniforme.
Processus de photolithographie (revêtement, exposition et développement)
Revêtement photorésistaire:
Une couche uniforme de photororésist est appliquée sur le film ITO. Après la cuisson, les composants du solvant s'évaporent, améliorant l'adhésion entre la photorésistaire et le verre ITO.
Exposition:
Une source d'éclairage UV projette des motifs d'électrodes pré-conçus sur la couche de photorésistaire à travers un photomasque.
Développement:
La photorésistaire exposée est emportée avec un développeur, ne laissant que des sections non exposées.
Gravure et décapage
Gravure:
Les graves acides éliminent le film ITO dans les zones non protégées par la photorésité, formant des motifs d'électrodes conductrices.
Dépouillard:
La photorésistaire restante est dissoute à l'aide d'une solution alcaline (par exemple, NaOH), laissant derrière le motif ITO final.
Ce processus de photolithographie est répété plusieurs fois pour créer des structures d'électrodes complexes et précises nécessaires pour contrôler les molécules de cristal liquides. À ce stade, le processus de tableau frontal est terminé.
Ii Processus de cellule à mi-parcours (liaison TFT en verre et filtre à couleurs)
Revêtement de cristal liquide
La structure LCD ressemble à un sandwich:
Le verre TFT inférieur et le filtre de couleur supérieure résument la couche de cristal liquide. Le verre TFT est d'abord nettoyé avec de l'eau ionisée, garantissant une surface sans impureté.
Couche d'alignement et espaceurs
Une couche d'alignement du polymère est appliquée pour assurer une disposition moléculaire uniforme.
Un processus de frottement oriente la couche d'alignement, facilitant l'alignement précis des cristaux liquides.
Les particules d'espaceur sont distribuées sur le filtre de couleur pour maintenir un écart contrôlé entre les couches.
Bondage en verre et injection de cristaux liquides
Le scellant est appliqué autour du panneau de verre TFT pour l'intégrité structurelle.
Le matériau de cristal liquide est injecté dans la cellule dans des conditions de vide.
Un scellant conducteur est ajouté pour assurer une connectivité électronique externe.
Un durcissement à haute température stabilise l'assemblage.
Enfin, le panneau LCD est coupé en tailles prédéfinies et les polariseurs sont fixés des deux côtés. Les polariseurs permettent de manière sélective sur la lumière, permettant les fonctionnalités LCD.
Iii. Assemblage du module arrière
Installation de cadre et de circuit
Le processus back-end implique l'intégration du panneau LCD avec les circuits imprimés du pilote et les circuits imprimés (PCB). Le IC de conducteur reçoit des signaux d'affichage et contrôle l'orientation de la molécule de cristaux liquides. Le processus comprend:
Bondage du film conducteur anisotrope (ACF):
Connecte le CI du pilote au panneau LCD.
IC de pilote source:
Contrôle l'entrée des données de pixels.
Gate Driver IC:
Régule la vitesse de rotation des cristaux liquides.
Bondage de circuit imprimé flexible (FPC):
Bridges le PCB externe avec le panneau LCD.
Intégration du système de rétroéclairage
Étant donné que les cristaux liquides n'émettent pas de lumière, un système de rétro-éclairage supplémentaire est nécessaire. Les principaux composants comprennent:
Source lumineuse:
CCFL (lampes fluorescentes de CCFL à la cathode froide) ou rétro-éclairage LED.
Plaque de guidage léger (LGP):
Convertit les sources de lumière / ligne de ligne en éclairage de surface uniforme.
Films de diffuseur et de prisme:
Améliorer l'uniformité de la luminosité.
Les rétro-éclairages du CCFL ont historiquement été utilisés, mais le rétro-éclairage LED est désormais la norme de l'industrie en raison de l'efficacité énergétique. Les conceptions LED éclairées par des bords réduisent les coûts en minimisant l'utilisation des LED tout en maintenant l'uniformité de la luminosité.
Iv. Considérations de processus clés
Contrôle de l'environnement
La fabrication doit se produire dans une salle blanche avec une température maintenue à 23 degrés ± 1 degrés et une humidité à 55% ± 5% RH.
Sélection des matériaux
Les matériaux en verre et en cristal liquide de haute pureté garantissent des performances optiques optiques.
Contrôle de qualité
Plusieurs points d'inspection tout au long du processus détectent et rectialisent les défauts.
Test optique:
Les analyses automatisées d'inspection optique (AOI) pour les défauts de pixels et les problèmes d'uniformité.
Test du vieillissement:
Simule le fonctionnement prolongé pour identifier les échecs potentiels.
V. Applications et tendances futures
Technologies actuelles:
Les LCD continuent de dominer les marchés TV et surveiller, avec un contraste et une luminosité améliorant les mini-dirigés.
Innovations:
Les écrans LCDS flexibles (par exemple, les écrans courbes automobiles) et les solutions à faible léger, stimulent les progrès de l'industrie.
Ce processus complexe implique plus de 300 étapes techniques et nécessite un équipement et une expertise hautement spécialisés. L'ensemble du cycle de production est vaste mais crucial pour produire des panneaux LCD de haute qualité.
