TFT-LCD-Fertigung: Vom Glassubstrat zum fertigen Display-Modul

Displays sind allgegenwärtig. Erinnern Sie sich an Röhrenmonitore (CRT) vor 20 Jahren? Klobig, schwer, tief. Heute: flach, dünn, leicht. Der Unterschied: LCD (Flüssigkristall-Display) statt Kathodenstrahlröhre.

Was ist LCD?

LCD nutzt die elektro-optischen Eigenschaften flüssiger Kristalle. Diese Mesophase vereint Flüssigkeit (Beweglichkeit) und Kristall (Ordnung). Flüssigkristalle selbst leuchten nicht, lassen aber Licht in bestimmter Richtung passieren. Unter elektrischem Feld drehen sich die Moleküle und drehen damit die Polarisationsebene des Lichts – sie wirken als Lichtschalter, das Kernprinzip der Anzeigetechnik.

LCD-Generationen

• TN (Twisted Nematic): Einfach, alt, nur Schwarz/Weiß (Taschenrechner).
• STN (Super-Twisted Nematic): Größere Drehwinkel, mehr Information, Farbvarianten (CSTN, DSTN). Frühe Handys, Outdoor-Geräte.
• TFT (Thin-Film Transistor): Aktive Matrix – jeder Pixel hat eigenen Transistor. Hohe Auflösung, Echtfarbe, schnelle Schaltung. Heute Standard in Smartphones, Monitoren, TV, Auto, Industrie.

TFT-LCD-Fertigung: Drei Hauptschritte

Ein TFT-Panel besteht (von unten nach oben) aus: Lichtsystem (Backlight), Schaltkreis-System, Licht-/Farbstuerung (Zelle mit TFT, CF, LC). Gefertigt wird von innen nach außen in drei Phasen:

1. Array-Prozess (TFT- & CF-Herstellung auf Großglas)

Auf großformatigem Glas (Gen 8.6: 2250×2500 mm) werden viele Panels parallel gefertigt, später geschnitten.

Schlüsselmaterial ITO (Indium-Zinn-Oxid): leitend, transparent, dünnschichtabscheidbar – ideal für Schaltungen auf Glas.

PR-Verfahren (Photoresist) – Standard für Strukturierung:

TFT-Array

1. Halbleiter (a-Si, LTPS, Oxid) + ITO in definierter Reihenfolge auf Glas abgeschieden
2. Photoresist auftragen
3. Belichten (Maske), belichteten Resist entwickeln (entfernen)
4. Ätzen: Freiliegendes Halbleiter/ITO entfernen → Struktur
5. Rest-Resist abziehen
6. 5–7 Masken-Schritte für vollständige TFT-Struktur (Gate, Source/Drain, Pixel-Elektrode, Kontaktlöcher …)

Color Filter (CF)

1. Black Matrix (Lichtschranke) per PR-Verfahren
2. Rot, Grün, Blau jeweils per PR in Black Matrix
3. Overcoat (Planarisierung, Schutz)
4. ITO-Gegenelektrode (Common Electrode) aufdampfen

2. Cell-Prozess (Zellenmontage & LC-Befüllung)

1. Polyimid-Ausrichtungsschicht auf ITO-Seite beider Gläser (TFT & CF) – definiert LC-Anfangsausrichtung
2. Dichtrahmen (Seal) auf beiden Gläsern; auf CF-Seite zusätzlich leitfähiger Kleber für LC-Kontakt
3. LC-Einspritzung (One-Drop-Fill oder Vakuum-Injektion) in den Rahmen
4. Beide Gläser zusammenpressen, Großglas in Einzeldisplays schneiden
5. Polarisationsfolien auf Vorder- und Rückseite laminieren

3. Modul-Prozess (Endmontage)

1. Elektrische Anbindung: Zelle → Treiber-IC (COG/COF) → FPC → Haupt-PCBA
2. Backlight-Modul: LED/CCFL auf Lichtleiterplatte + Reflektorfolie; Diffusor- & Prismenfolie darüber → Flächenlicht, Helligkeitssteigerung
3. Backlight an Steuer-PCBA anschließen
4. Finalassembly: Zelle + Backlight + Rahmen in Gehäuse, Ageing-Test (Einbrennen, Defekterkennung)

Damit ist das TFT-Modul fertig. Fragen? Kommentar oder Kontakt – wir antworten gern.

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