Cómo se fabrican los TFT LCD: proceso de fabricación detallado

Las pantallas están en todas partes. ¿Recuerdas los monitores/TV de hace 20 años? Cuadrados, enormes, pesados. Ahora mira la pantalla plana, fina y ligera frente a ti. ¿Por qué tanta diferencia?

Los monitores de entonces eran CRT (tubo de rayos catódicos), que necesitaban gran espacio para sus componentes internos. Hoy tenemos LCD (pantalla de cristal líquido).

¿Qué es LCD?

LCD = Liquid Crystal Display. Nueva tecnología de visualización que aprovecha la característica electro-óptica del cristal líquido.

El cristal líquido es un estado de la materia con propiedades tanto de líquido como de cristal sólido. No emite luz, pero deja pasar la luz perfectamente en direcciones específicas. Bajo campo eléctrico, sus moléculas giran y la luz que las atraviesa también gira. Así, el cristal líquido actúa como interruptor de luz, clave en tecnología de visualización.

Tipos de LCD

Décadas de desarrollo: básicamente TN, STN y TFT.

• TN LCD (Twisted Nematic): tecnología antigua y simple, solo blanco/negro, usada en calculadoras
• STN LCD (Super-twisted Nematic): moléculas giran más ángulo que en TN, característica eléctrica distinta → más información. Variantes: DSTN (doble capa), CSTN (color). Usados en móviles/ordenadores antiguos y dispositivos exteriores
• TFT LCD (Thin Film Transistor): última generación, aplicada en todos los escenarios (electrónica, automoción, industria). La palabra «transistor» indica circuitos integrados → alta resolución y color completo

Al tener TFT LCD el mayor mercado, veamos su proceso de fabricación.

Proceso de fabricación de TFT LCD

En esencia, tres capas de abajo arriba: sistema de luz, sistema de circuitos, sistema de control de luz y color. La fabricación empieza por el sistema interno de control de luz/color y se extiende al módulo completo.

Etapas principales: Array (matriz), Cell (celda) y Module (módulo). Las dos primeras producen el sistema de control (TFT, CF -filtro de color-, LC -cristal líquido-), formando una celda. La última ensambla celda, circuitos y sistema de luz.

1. Array (Matriz de transistores)

Para alta productividad, se procesa un vidrio grande que luego se corta.

Material clave: ITO (Indium Tin Oxide / Óxido de indio y estaño): conductividad eléctrica + transparencia óptica + fácil deposición en película fina → ideal para circuitos sobre vidrio.

Método común: PR (fotorresistencia). Demostrado en producción de TFT.

TFT:

• Depositar semiconductor e ITO en orden diseñado sobre sustrato de vidrio
• Recubrimiento de fotorresistencia
• Exposición parcial y limpieza de fotorresistencia expuesta
• Eliminar semiconductor e ITO sin protección de fotorresistencia → formar parte del circuito
• Limpiar fotorresistencia restante
• Repetir ~5 veces para completar el circuito

CF (Filtro de color):

• Crear matriz negra (black matrix) en sustrato como límite mediante método PR
• Recubrir material rojo, verde y azul dentro de la matriz negra por separado (método PR)
• Aplicar capa protectora sobre capa RGB
• Depositar circuito ITO

2. Cell (Celda)

Ensamblar vidrios TFT y CF rellenando LC simultáneamente.

• Recubrir película de poliamida en lado ITO de ambos vidrios → define orientación inicial de moléculas LC
• Aplicar adhesivo para crear borde de contención de LC en ambos vidrios. En vidrio CF, capa adicional de adhesivo conductor → vincula moléculas LC al circuito de control
• Rellenar LC dentro del borde
• Unir los dos vidrios y cortar el vidrio grande en piezas estándar
• Pegar película polarizadora en ambas caras del vidrio cortado

3. Module (Módulo)

Primero, conectar celda al sistema de circuitos:

• Conectar celda a driver IC
• Conectar driver IC a FPC (circuito impreso flexible)
• Conectar FPC a PCBA externo (printed circuit board assembly)

Luego, preparar sistema de luz:

• Fijar fuente de luz (LED o CCFL) en placa guía de luz, con reflector debajo
• Colocar película difusora y película prismática sobre la fuente → junto al reflector, convierten luz puntual en luz de área y aumentan intensidad
• Conectar fuente de luz a circuito de control de luz (otro PCBA)

Paso final: ensamblar todo con el marco de pantalla y realizar test de envejecimiento (aging test).

Fin del artículo. Si te ha servido o quieres saber más sobre TFT LCD, déjanos un comentario o contáctanos. ¡Te escuchamos!

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