¿Qué es Equipo de Litografía FPD?
Los equipos de litografía FPD (Flat Panel Display) exponen la luz a una fotomáscara, que es la placa original sobre la que se forma el patrón del circuito del Transistor de Película Fina (TFT) sobre el sustrato de vidrio, en la fabricación de LCDs, pantallas EL orgánicas, entre otros. El sistema expone el patrón del circuito del TFT en la fotoresistencia recubierta sobre el sustrato de vidrio.
La tecnología de litografía de equipos FPD se basa en la tecnología de fotolitografía utilizada en la fabricación de semiconductores, pero a diferencia de la tecnología de exposición utilizada en la fabricación de semiconductores, se requiere una nueva tecnología, como exposiciones múltiples repetidas, ya que una cara de un chip semiconductor tiene un tamaño aproximado de 1 cm, mientras que un chip FPD puede medir varios metros.
Además, el número de circuitos TFT debe aumentar en proporción al número de píxeles para lograr una mayor resolución. Por ejemplo, un LCD 4K con más de 8 millones de píxeles requiere la formación de más de 24 millones de circuitos TFT (8 millones x RGB (tres filtros de color de rojo, verde y azul)), mientras que un OLED requiere la formación de varias veces ese número de circuitos TFT.
Aplicaciones para Equipos de Litografía FPD
Los equipos de litografía FPD se utilizan en la producción de diversos tipos de FPD. Las pantallas de cristal líquido (LCD) son actualmente el tipo más común de FPD y se utilizan en una amplia gama de monitores, desde dispositivos móviles como smartphones hasta aplicaciones de procesamiento de información, a bordo de vehículos, aeronaves y médicas.
Además de los LCD, existen otros tipos de FPD, como los PDP, los EL orgánicos, los EL inorgánicos y los VFD (tubos fluorescentes de visualización).
Los equipos de litografía FPD se utilizan para formar los TFT que controlan estos píxeles mediante tecnología de exposición.
Principio de los Equipos de Litografía FPD
Los equipos de litografía FPD constan de una fuente de luz, sistemas ópticos como lentes y una platina sobre la que se coloca el sustrato.
Como fuente de luz se utiliza principalmente luz UV procedente de lámparas de mercurio de súper alta presión, pero la longitud de onda de la luz UV es cada vez más corta a medida que los circuitos TFT se hacen más finos.
El sistema óptico controla la posición y el enfoque de la fotomáscara y la lente. Dado que los circuitos TFT de orden nm deben formarse con precisión para obtener una mayor resolución, el sistema no sólo irradia luz con gran precisión, sino que también mide la distorsión y la posición de la fotomáscara y la superficie de vidrio madre y compensa esta situación controlando el sistema óptico y la platina.
Tipos de Sistemas de Exposición en Equipos de Litografía FPD
Sistemas Paso a Paso y Escáner
Los equipos de litografía FPD se pueden clasificar en dos tipos: sistemas de paso a paso y sistemas de escáner.
En el método por pasos, toda la superficie de la fotomáscara se irradia a la vez, exponiendo el sustrato de vidrio objetivo, antes de pasar al siguiente sustrato de vidrio. Puede procesar un sustrato de vidrio o múltiples sustratos de vidrio, como 2 x 2 sustratos de vidrio a la vez, pero tiene las desventajas de que es difícil hacer tamaños más grandes y la resolución global es menor porque se centra en el centro del sustrato de vidrio. Por este motivo, se utiliza para LCD pequeños, etc., pero tiene la ventaja de que los costes del equipo pueden mantenerse bajos.
En el método de escáner, la fuente de luz se estrecha e irradia sobre una parte de la fotomáscara, y toda la superficie de la fotomáscara queda expuesta mientras se escanea la posición irradiada. Esto tiene la ventaja de que se pueden fabricar sustratos de vidrio de gran tamaño y se puede aumentar la resolución porque sólo se utiliza la luz del centro, pero también tiene la desventaja de que requiere tiempo para escanear toda la superficie y los costes del equipo son elevados.
Actualmente, el método del escáner es el más utilizado debido a la necesidad de tamaños más grandes y mayor resolución.
Otras Tecnologías
Los sistemas multilente son una tecnología disponible para sustratos de mayor tamaño. Esta tecnología amplía el área de exposición utilizando varias lentes una al lado de la otra y es aplicable tanto a steppers como a escáneres.
La tecnología de exposición convencional que utiliza fotomáscaras es adecuada para la producción en serie, pero el coste y el tiempo necesarios para crear fotomáscaras son desventajas para la creación de prototipos y la producción de bajo volumen y alta mezcla. Por este motivo, se están desarrollando tecnologías de exposición sin máscara que no utilizan fotomáscaras. Esta tecnología utiliza un DMD (Digital Micromirror Device) fabricado con tecnología MEMS (Micro Electromechanical System) para irradiar el sustrato conmutando varios cientos de miles de haces individualmente a velocidad ultraelevada. Esto reduce el tiempo y el coste de creación de prototipos y de producción de bajo volumen y alta mezcla.