TFT—LCD彩色滤光片大屏拼接技术

彭建中++甄娟

摘 要：LCD液晶显示屏具有高分辨率、厚度薄、重量轻、低能耗、长寿命、无辐射的优点。随着窄边框LCD液晶显示屏的出现，使LCD液晶显示屏的无缝拼接成为可能。彩色滤光片（Color filter）是一种表现颜色的光学滤光片，它可以精确选择欲通过的小范围波段光波，而反射掉其他不希望通过的波段。它是TFT-LCD面板中形成彩色化必不可少的部件。另外，还需透过彩色滤光片的红（R）、绿（G）、蓝（B）三种彩色层提供色相，形成彩色显示画面。作为新型平板显示器（TV）的核心组件，伴随用户需求的不断提高，液晶产品的尺寸越来越大，大尺寸显示屏画面更加清晰细腻，液晶大屏幕拼接技术相继出现，更大程度满足了用户的个性化需求。本技术改善了接近式曝光机因掩模板的绕曲度问题无法对应大尺寸产品，彩色滤光片厂商不得不采购价格昂贵的扫描式曝光机的传说。它采用多Shot拼接曝光，完成大于MASK尺寸的彩色滤光片，是拼接曝光工艺的成功实例。解决了低成本接近式曝光机不能使用大尺寸光罩Mask制作大尺寸彩色滤光片的瓶颈，这样大大地降低了设备采购成本。

关键词：拼接技术；TFT-LCD；接近式曝光机；CF（彩色滤光片）成本；曝光工艺

中图分类号：TP274.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）29-0018-02

绪论

用一张小于Panel尺寸的MASK，经过多次拼接曝光完成一个大尺寸的Panel。目前多家TTF-LCD制作工厂，为了降低设备构入成本，都采用接近式曝光机，此类曝光机无法对应大尺寸MASK光罩，掩模板重量的绕曲度问题，只能采用小尺寸MASK，一Shot曝光无法对应一个完整的Panel，它必须采用多Shot拼接曝光，完成大于MASK尺寸的Panel的彩色滤光片，即称之是拼接曝光工艺。目前此设计方案、制作工艺技术被TFT-LCD厂家开发出来并得到一定范围的应用。

1 设计原理

彩色滤光片（Colour Filter）的结构包含玻璃基板、黑色矩阵、彩色层、ITO导电膜层、PS层。按照制作工艺流程先后，在设计时，首先在第一层BM黑色矩阵（Black matrix），设计上后面各层曝光对位管控精度Mark，Red、Green、Blue、PS等各层曝光时，以此Mark中心为基准，进行对位。保证后面几层与BM黑色矩阵的精确对位，避免拼接時出现过多重叠引起膜厚不均，液晶Margn量异常出现显示色差、拼接错位导到彩色层与BM黑色矩阵不衔接导致画素边缘漏光等异常问题发生。

BM、Red、Green、Blue、PS各层光罩Mask曝光分割区设计，每一张光罩上面设计成三个不同区域，一张光罩相光于三张光罩用途设计，以克服彩膜制作过程中，分割曝光所引起的不均问题，每张光罩拼接区采用曲线式马赛克设计技术 在2sho拼接的地方造成拼接MURA且要求shot间拼接精度较高，能精准对接而不造成错位或断层，增加拼接Mark。曝光机提高平滑衍射效应，提高均匀的照度场，彻底解决拼接MURA。（图1Mask整体示意图），图2（拼接区域马赛克设计示意图）、图3（拼接曝光原理示意图）。

2 工艺制作原理

彩色滤光片中拼接曝光的工艺流程，包括如下步骤：

第一工序在玻璃基板上形成BM黑色矩阵层，拼接曝光要彩色滤光片的第一道制程BM制程制作对位mark及拼接mark，与普通的Step曝光方式不同的是因拼接曝光为避免在拼接的地方造成断线，所以需要在拼接的区域为两侧曝光的公共区域，即此拼接区域会被两侧两次重复曝光，所以曝光shot数将增加，如果RGB三种基色采用Stripe方式排列的话，因考虑到RGB的拼接MURA需要对RGB采用不同的对位mark 那么其BM制程的shot数将更多可达10shot以上。

第二道工序在玻璃基板上形成彩色层Red、Green、Blue。拼接曝光在Red、Green、Blue的制程须依据BM制程的对位mark实施曝光，为确认其拼接的精度需要确认其拼接mark的套合精度。如果RGB三种基色光在同一pxis实施拼接的话，因此区域被多次曝光且受套合精度的影响非常容易形成色差（即拼接MURA），所以防止此MURA发生，在mask设计中需要考虑将RGB错开实施拼接，这样可以有效防止直线型拼接MURA的发生。

第三道工序，溅镀导电透明层ITO，做为公共电极，不需要蚀刻的产品，无特殊要求，正常制作。需要蚀刻的产品，曝光对位精度管控要求同彩色层制作工艺要求。

第四道工序，形成支撑Cell盒间隙的立柱PS。拼接曝光在PS制程中比彩色层制作要求更加严格，因为拼接区域双重曝光Border Shutter遮挡位置偏差，引起双重曝光GrayZone区域PS立柱高度不均，最终形成盒厚不均，形成严重色差Mura。所以PS涂层曝光时，拼接的精度管控要求非常严格，正常偏差不能超过2um。对应的Mask版上设计双重拼接套盒Mark、曝光机曝光Shot精度等都有严格精度管控要求。

3 结论

拼接技术对掩膜版光罩设计、制作工艺精度要求很高，难度远远大于普通小尺寸Panel产品制作。很容易在2sho拼接的地方精度准确度不够造成错位或断层，成品显示造成拼接色差MURA，或漏光。但是对设备生产线导入，使用价格较低廉的接近式曝光机替代扫描式曝光机成本大大降低，且工艺相对简单。

4 结束语

本文光罩设计、生产工艺流程工作原理，特别是曝光精度管理要求做基本介绍，在使用低成本设备曝光机情况下，完成大尺寸Panel的图案曝光工艺，保证产品质量，降低生产成本，减化了生产流程。总体上来说是达到了厂家的目的。

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