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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über FPD-Belichtungssysteme sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 1 Hersteller von FPD-Belichtungssysteme und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
FPD-Belichtungssysteme (Flat Panel Display) belichten eine Fotomaske, d. h. die Originalplatte, auf der das Schaltungsmuster des Dünnschichttransistors (TFT) für die Herstellung von LCDs, organischen EL-Displays usw. auf einem Glassubstrat gebildet wird, Das System belichtet das TFT-Schaltkreismuster auf dem auf das Glassubstrat aufgetragenen Fotolack.
Die Technologie der FPD-Belichtungssysteme basiert auf der in der Halbleiterherstellung verwendeten Fotolithografietechnik, doch im Gegensatz zur Belichtungstechnik in der Halbleiterherstellung ist eine neue Technologie erforderlich, wie z. B. die wiederholte Mehrfachbelichtung, da eine Seite eines Halbleiterchips etwa 1 cm groß ist, während ein FPD-Chip mehrere Meter lang sein kann.
Außerdem muss die Anzahl der TFT-Schaltkreise im Verhältnis zur Anzahl der Pixel erhöht werden, um eine höhere Auflösung zu erreichen. Ein 4K-LCD mit mehr als 8 Millionen Pixeln erfordert beispielsweise mehr als 24 Millionen TFT-Schaltkreise (8 Millionen x RGB (drei Farbfilter für Rot, Grün und Blau)), während für eine OLED ein Vielfaches dieser Anzahl an TFT-Schaltkreisen erforderlich ist.
FPD-Belichtungssysteme werden bei der Herstellung verschiedener Arten von FPDs eingesetzt. Flüssigkristallanzeigen (LCDs) sind derzeit die gängigste Art von FPDs und werden in einer Vielzahl von Bildschirmen verwendet, von mobilen Geräten wie Smartphones bis hin zu Anwendungen in der Informationsverarbeitung, in Fahrzeugen, Flugzeugen und in der Medizin.
Neben LCDs gibt es verschiedene andere Arten von FPDs, darunter PDPs, organische EL, anorganische EL und VFDs (fluoreszierende Anzeigeröhren).
Der Mechanismus, der diesen verschiedenen FPD-Typen gemeinsam ist, ist die Funktion der Steuerung einzelner Pixel, um Bilder als Ganzes anzuzeigen, und die Aufgabe der FPD-Belichtungssysteme besteht darin, die TFTs zu bilden, die diese Pixel mit Hilfe der Belichtungstechnologie steuern.
FPD-Belichtungssysteme bestehen aus einer Lichtquelle, optischen Systemen wie Linsen und einem Tisch, auf dem das Substrat platziert wird.
Als Lichtquelle wird hauptsächlich UV-Licht aus Superhochdruck-Quecksilberlampen verwendet, aber die Wellenlänge des UV-Lichts wird immer kürzer, da die TFT-Schaltungen immer feiner werden.
Das optische System steuert die Position und den Fokus der Fotomaske und der Linse. Da TFT-Schaltkreise im nm-Bereich für eine höhere Auflösung präzise geformt werden müssen, bestrahlt das System nicht nur mit hoher Präzision, sondern misst auch die Verzerrung und Position der Fotomaske und der Mutterglasoberfläche und gleicht dies durch die Steuerung des optischen Systems und des Tisches aus.
Es gibt zwei Haupttypen von FPD-Belichtungssystemen: Stepper-Systeme und Scanner-Systeme.
Bei der Stepper-Methode wird die gesamte Oberfläche der Fotomaske auf einmal bestrahlt, wobei das Zielglassubstrat belichtet wird, bevor zum nächsten Glassubstrat übergegangen wird. Es kann ein Glassubstrat oder mehrere Glassubstrate (z. B. 2 x 2 Glassubstrate) gleichzeitig bearbeiten, hat aber den Nachteil, dass größere Formate nur schwer hergestellt werden können und die Gesamtauflösung geringer ist, da es sich auf die Mitte des Glassubstrats konzentriert. Aus diesem Grund wird es für kleine LCDs usw. verwendet, hat aber den Vorteil, dass die Gerätekosten niedrig gehalten werden können.
Bei der Scannermethode wird die Lichtquelle eingeengt und auf einen Teil der Fotomaske gestrahlt, und die gesamte Oberfläche der Fotomaske wird belichtet, während die bestrahlte Stelle gescannt wird. Dies hat den Vorteil, dass große Glassubstrate hergestellt werden können und die Auflösung erhöht werden kann, da nur das Licht aus der Mitte verwendet wird, hat aber auch den Nachteil, dass es Zeit erfordert, die gesamte Oberfläche zu scannen, und die Ausrüstungskosten hoch sind.
Derzeit ist die Scannermethode aufgrund des Bedarfs an größeren Formaten und höherer Auflösung am weitesten verbreitet.
Multilinsensysteme sind als Technologie für größere Substrate verfügbar. Diese Technologie vergrößert den Belichtungsbereich durch die Verwendung mehrerer Linsen nebeneinander und ist sowohl für Stepper als auch für Scanner geeignet.
Die herkömmliche Belichtungstechnologie mit Fotomasken ist für die Massenproduktion geeignet, aber die Kosten und der Zeitaufwand für die Erstellung von Fotomasken sind Nachteile für die Prototypenherstellung und die Produktion von Kleinserien mit hoher Stückzahl. Aus diesem Grund werden derzeit maskenlose Belichtungstechnologien entwickelt, die ohne Fotomasken auskommen. Bei dieser Technologie wird ein DMD (Digital Micromirror Device) verwendet, das mit MEMS-Technologie (Micro Electromechanical System) hergestellt wird, um das Substrat zu bestrahlen, indem mehrere hunderttausend Strahlen einzeln und mit extrem hoher Geschwindigkeit geschaltet werden. Dadurch werden die Zeit und die Kosten für die Herstellung von Prototypen und die Produktion von Kleinserien mit hohem Anteil an Mischungen reduziert.
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