液晶顯示的制造工藝流程

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上液晶顯示的制造工藝流程班級：11115D36 姓名：李家興摘要：液晶顯示的制造工業(yè)流程可分為前段工位：ITO 玻璃的投入（grading） 玻璃清洗與干燥（CLEANING）涂光刻膠（PR COAT）前烘烤（PREBREAK）曝光（DEVELOP） 顯影（MAIN CURE）蝕刻（ETCHING）去膜（STRIP CLEAN） 圖檢（INSP）清洗干燥（CLEAN）TOP 涂布（TOP COAT）烘烤（UV CURE） 固化（MAIN CURE）清洗（CLEAN） 涂取向劑（PI PRINT）固化（MAIN CURE） 清洗（CLEAN）絲網印刷（SEAL/SHORT

2、 PRINTING） 烘烤（CUPING FURNACE） 噴襯墊料（SPACER SPRAY） 對位壓合（ASSEMBLY） 固化（SEAL MAIN CURING）。后段工位：切割（SCRIBING） Y 軸裂片（BREAK OFF）灌注液晶（LC INJECTION） 封口（END SEALING）X 軸裂片（BREAK OFF） 磨邊次清洗（CLEAN）再定向（HEATING）光臺目檢（VISUAL INSP）電測圖形檢驗（ELECTRICAL）二次清洗（CLEAN） 特殊制程（POLYGON）背?。˙ACK PRINTING）干墨（CURE） 貼片（POLARIZER ASSEMBL

3、Y） 熱壓（CLEAVER） 成檢外觀檢判（FQC）上引線（BIT PIN） 終檢（FINAL INSP）包裝（PACKING） 入庫（IN STOCK）前言：在學習這門可的時候我只知道液晶是一種我們平常的見到的顯示屏，從來沒考慮過這種東西的制造和歷史，現在我知道了液晶是一種，因為其特殊的物理、化學、光學特性，20世紀中葉開始被廣泛應用在輕薄型的上。人們熟悉的物質狀態(tài)（又稱相）為氣、液、固，較為生疏的是電漿和液晶。要具有特殊形狀分子組合始會產生，它們可以流動，又擁有結晶的光學性質。液晶的定義，現在已放寬而囊括了在某一溫度范圍可以是現液晶相，在較低溫度為正常結晶之物質。而液晶的組成物質是一種有機

4、化合物，也就是以碳為中心所構成的化合物。 同時具有兩種物質的液晶，是以分子間力量組合的，它們的特殊光學性質，又對電磁場敏感，極有實用價值。液晶顯示器大致可分為TN-LCD;STN-LCD;TFT-LCD。TN-LCD:TN全稱為：Twisted Nematic,，“Twisted Nematic”翻譯成中文就是“扭曲排列”的意思。 TN面板價格便宜，響應速度快 由于TN面板生產成本相對低廉，因此“TN”技術的液晶面板目前被廣泛運用于中、低端液晶顯示器之中。早期的TN面板，由于技術原因最高只能顯示26萬色。后來通過對TN面板的改良，首先通過“抖動”技術可以使其獲得超過1600萬種色彩的表現能力；

5、其次，采用了補償膜的方法，使得TN面板的可視角度大幅度提高。目前市場上的TN面板均為此類改良型面板，可視角度都可以達到160°。 在顯示的響應速度上，TN面板由于輸出灰階級數較少，液晶分子偏轉速度快，因此很容易將響應速度提高。通常，8ms以下響應速度的液晶顯示器，大多都是采用了TN面板。另外，TN屬于軟屏，用手指輕劃屏幕的話，會有類似水紋的現象。故此采用TN面板的液晶顯示器在使用時需要更為細心的保護，避免筆或其他尖銳的物體接觸屏幕，以免造成損壞。在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶顯示屏面板中，通常是由兩片大玻璃基板，內夾著彩色濾光片、配向膜等制成的夾板，外面再包裹著兩片偏光板，它們可

6、決定光通量的最大值與顏色的產生。彩色濾光片是由紅、綠、藍三種顏色構成的濾片，有規(guī)律地制作在一塊大玻璃基板上。每一個像素是由三種顏色的單元(或稱為)所組成。假如有一塊面板的分辨率為1280×1024，則它實際擁有3840×1024個晶體管及子像素。每個子像素的左上角(灰色矩形)為不透光的薄膜晶體管，彩色濾光片能產生RGB三原色。每個夾層都包含電極和配向膜上形成的溝槽，上下夾層中填充了多層液晶分子(液晶空間不到5×10-6m)。在同一層內，液晶分子的位置雖不規(guī)則，但長軸取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同層之間，液晶分子的長軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉90度。其中，

7、鄰接偏光板的兩層液晶分子長軸的取向，與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來排列，而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最后再封裝成一個液晶盒，并與驅動IC、控制IC與印刷電路板相連接。 在正常情況下光線從上向下照射時，通常只有一個角度的光線能夠穿透下來，通過上偏光板導入上部夾層的溝槽中，再通過液晶分子扭轉排列的通路從下偏光板穿出，形成一個完整的光線穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板，這兩塊偏光板的排列和透光角度與上下夾層的溝槽排列相同。當液晶層施加某一電壓時，由于受到外界電壓的影響，液晶會改變它的初始狀態(tài)，不再按照正常的方式排列，而變成豎

8、立的狀態(tài)。因此經過液晶的光會被第二層偏光板吸收而整個結構呈現不透光的狀態(tài)，結果在顯示屏上出現黑色。當液晶層不施任何電壓時，液晶是在它的初始狀態(tài)，會把入射光的方向扭轉90度，因此讓背光源的入射光能夠通過整個結構，結果在顯示屏上出現白色。為了達到在面板上的每一個獨立像素都能產生你想要的色彩，多個冷陰極燈管必須被使用來當作顯示器的背光源。STN-LCD:STN LCD (Super Twist Netamic LCD) 超級扭曲液晶顯示器，其中大屏幕，高驅動路數的彩色 STN LCD 主要供工業(yè)控制機顯示之用，而小屏幕， 64 路以下低驅動路數的黑白 STN LCD 主要供手機、話亭電話機、商務通、

9、股票機、衛(wèi)星定位儀等等之用。STN技術原理：STN型的顯示原理與TN相類似，不同的是TN扭轉式向列場效應的液晶分子是將入射光旋轉90度，而STN超扭轉式向列場效應是將入射光旋轉180270度。 要在這里說明的是，單純的TN液晶顯示器本身只有明暗兩種情形（或稱黑白），并沒有辦法做到色彩的變化。但如果在傳統(tǒng)單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片（color filter），并將單色顯示矩陣之任一像素（pixel）分成三個子像素（sub-pixel），分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三原色，再經由三原色比例之調和，也可以顯示出全彩模式的色彩。另外，TN型的液晶顯示器如果顯示屏幕做的越大，其屏幕對比度就

10、會顯得較差，不過藉由STN的改良技術，則可以彌補對比度不足的情況。它的好處是功耗小，具有省電的最大優(yōu)勢。TFT-LCD:TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜場效應晶體管LCD，是有源矩陣類型液晶顯示器(AM-LCD)中的一種。 液晶平板顯示器，特別TFT-LCD，是目前唯一在亮度、對比度、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過CRT的顯示器件，它的性能優(yōu)良、大規(guī)模生產特性好，自動化程度高，原材料成本低廉，發(fā)展空間廣闊，將迅速成為新世紀的主流產品，是21世紀全球經濟增長的一個亮點。 和TN技術不同的是，TFT的顯示采用“背透式”照射方式假想的光源路徑不是像TN

11、液晶那樣從上至下，而是從下向上。這樣的作法是在液晶的背部設置特殊光管，光源照射時通過下偏光板向上透出。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導通時，液晶分子的表現也會發(fā)生改變，可以通過遮光和透光來達到顯示的目的，響應時間大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的對比度和更豐富的色彩，熒屏更新頻率也更快，故TFT俗稱“真彩”。 相對于DSTN而言，TFT-LCD的主要特點是為每個像素配置一個半導體開關器件。由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制。因而每個節(jié)點都相對獨立，并可以進行連續(xù)控制。這樣的設計方法不僅提高了顯示屏的反應速度，同時也可以精確控制顯示灰度，這就是TFT

12、色彩較DSTN更為逼真的原因。應用:目前，絕大部分電腦廠商的產品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于筆記本電腦的制造。盡管在當時TFT相對于DSTN具有極大的優(yōu)勢，但是由于技術上的原因，TFT-LCD在響應時間、亮度及可視角度上與傳統(tǒng)的CRT顯示器還有很大的差距。加上極低的成品率導致其高昂的價格，使得桌面型的TFT-LCD成為遙不可及的尤物。 不過，隨著技術的不斷發(fā)展，良品率不斷提高，加上一些新技術的出現，使得TFT-LCD在響應時間、對比度、亮度、可視角度方面有了很大的進步，拉近了與傳統(tǒng)顯示器的差距。如今，大多數主流LCD顯示器的響應時間都提高到16ms以下，這些都為LCD走向

13、主流鋪平了道路。主流的TFT面板:LCD的應用市場應該說是潛力巨大。但就液晶面板生產能力而言，全世界的LCD主要集中在中國臺灣、韓國和日本三個主要生產基地。亞洲是LCD面板研發(fā)及生產制造的中心，而臺、日、韓三大產地的發(fā)展情況各有不同。目前主流的TFT面板有aSi(非晶硅薄膜晶體管）TFT技術和LTPS TFT（低溫多晶硅）TFT技術。 在a-Si方面，三個生產基地的技術各有千秋。日本廠商曾經研制出分辨率高達2560×2048的LCD產品。因此，有些人認為，aSi TFT技術完全可滿足高分辨率的產品需要，但是，由于技術的不成熟，它還不能滿足高速視頻影像或動畫等的需要。LTPS TFT相

14、對可以節(jié)約成本，這對于TFT LCD的推廣有著重要意義。目前，廠商已經有量產12.1英寸LTPS TFT 的能力。而中國已開發(fā)完成LTPS組件制造技術與LTPS SXGA面板技術。在這方面缺少專門的設計人員和研發(fā)專家，但像三星等主要企業(yè)已經推出了LTPS產品，顯示出韓國廠商的實力。不過，目前LTPS技術尚不成熟，產品集中在小屏幕，而且良品率低，成本優(yōu)勢尚無從談起。 與LTPS相比，a-Si無疑是目前TFT LCD的主流。日該公司的aSiTFT投資策略上幾乎都以第三代LCD產品為主，通過制造技術及良品率的改善來提高產量，降低成本。日本一直走高端路線，其技術無疑是最先進的。由于研發(fā)力量有限，臺灣的

15、a-Si TFT技術主要來自日本廠商的轉讓，但由于臺灣企業(yè)一般屬于，技術含量價低，以生產低端產品為主。韓國在a-Si方面有著強大的研發(fā)實力，三星公司就量產了全球第一臺24寸a-Si TFT LCD240T，它的響應時間小于25ms，可以滿足一般應用需要；而可視角度達到了160度，使得LCD在傳統(tǒng)弱項上不輸給CRT。三星240T標志著大屏幕TFT LCD技術走向成熟，也向世人展示了韓國廠商的實力不容置疑。國際技術水平和現狀:TFT-LCD技術已經成熟，長期困擾液晶平板顯示器的三大難題：視角、色飽和度、亮度已經獲得解決。采用多區(qū)域垂直排列模式（MVA模式）和面內切換模式（IPS模式）使液晶平板顯示

16、的水平視角都達到了170度。MVA模式還使響應時間縮短到20ms。 (a) TN+Field從技術角度來看，TN+Field解決方案是最簡單的一種，TFT顯示器制造商將過去用于老式LCD顯示器的扭曲向列（TN:Twisted Nematic）技術，同TFT技術相結合，從而有了TN+Field技術。這項技術主要就是通過顯示屏覆蓋一層特殊的薄膜，來擴大可視角度可以把可視角度從90度擴大到大約140度。如圖6所示：TN+Field同標準TFT顯示器一樣都是通過排列液晶分子來實現對圖象的控制，它在上表面覆蓋一層薄膜來增大可視角度。 不過TFT顯示器相對弱的對比度和緩慢的反應時間這些缺點仍然沒有改變。所

17、以TN+FIELD這種方式并不是做好的解決方案，除了它的造價最便宜之外沒有任何可取之處。 (b)IPS（In-Plane Switching）IPS就是In-Plane Switching的簡稱，意思就是平板開關，又稱為Super TFT。最早由Hitachi()開發(fā)，現在和也使用此項技術制成顯示器。這項技術同扭曲向列顯示器（TN-Film）的不同就在于液晶分子相對于基本排列方式不同，當加上之后液晶分子與基板平行排列。 IPS技術和傳統(tǒng)的液晶顯示器的對比采用這項技術的顯示器的可視角度達到了170度，已經同陰極射線管的可視角度相當了，不過這項技術也有缺點：為了能讓液晶分子平行排列，電極不能象扭曲

18、向列顯示器（TN-Film）一樣，在兩層基板上都有，只能放在低層的基板上這樣導致的直接結果就是顯示器的亮度和對比度明顯的下降，為了提高亮度和對比度，只有增強背光光源的亮度。這樣一來，反應時間和對比度相對于普通TFT顯示器而言更難提高了。所以這項技術似乎也不是最好的解決方案。 (c)MVA(Multi-Domain Vertical Alignment)MVA多區(qū)域垂直排列技術，是由日本（Fujitsu）公司開發(fā)的，單從技術的角度看，它兼顧了可視角度和反應時間兩個方面。找到了一個折中的解決方法。MVA技術使得可視角達到了160度 雖然不如IPS能達到的170度的可視角度，不過它仍然是好的，因為這

19、項技術能夠提供更好的對比度和更短的反應時間。 MVA中的M代指“multi-domains” 多區(qū)域的意思。圖8所示，那些紫色的突起（protrusion）構成了所謂的區(qū)域。富士通目前生產的MAV顯示器中一般就有這樣4個區(qū)域。 VA是“vertical alignment”的簡稱，意為垂直排列。不過單從字面上看會產生一些誤解，因為液晶分子并不是如圖所示的“突起”（protrusion）完全垂直。請看圖8所示黑色示意圖。當電壓生成一個電場時，液晶分子如圖相互平行排列，這樣背光光源就能穿過，而且能將光線向各個方向發(fā)散，從而擴大了可視角度。 另外，MVA還提供了比IPS和TN+Film技術都快的反應

20、時間，這對于取得良好的視頻回收和殘視覺效果都是非常重要的。MVA液晶顯示器的對比度也有所提高，不過同樣也會隨著可視度的變換而變化。 在采用光學補償彎曲技術（）的基礎上發(fā)展起來的場序列全彩色（FSFC）LCD技術不僅取消了占成本三分之一的彩色濾光膜（CF），還可使提高3倍，透過率提高5倍，同時簡化了，降低了。彩膜技術和背光源技術的發(fā)展使TFT-LCD的彩色再現能力達到甚至超過了CRT。作為商品顯示器TFT-LCD的主要技術指標綜合性能在各類顯示器件中是最優(yōu)秀的，特別是TFT-LCD產品的大規(guī)模生產技術的完善，多品種、多系列的產品發(fā)展空間，應用范圍無所不至。最近韓國三星電子已經生產出了38英寸單一

21、基板的TFT-LCD液晶電視和40英寸TFT-LCD顯示器，以其優(yōu)良的性能向公認的應為PDP霸占的大尺寸彩電市場進軍。 LCD是所有顯示器中耗電最低的產品，以13.3英寸XGA TFT-LCD為例，其功耗1998年為4.4瓦，1999年為3.3瓦，到2001年將小于2.5瓦，特別是反射型TFT-LCD的研制成功，由于取消了背光源，其功耗比透射式TFT-LCD低了一個數量級。同時由于幾改進，低溫激光退火多晶硅（P-Si）技術成熟，以至最近發(fā)展起來的單晶硅技術使得TFT-LCD的響應速度更快，電路集成化水平更高，鎖相環(huán)技術的應用，一種功能更新，更全的周邊電路的采用，系統(tǒng)集成（System on g

22、lass）技術的發(fā)展，使得TFT-LCD更輕、更薄。13.3英寸TFT-LCD其厚度在1998年為7.2mm，1999年為5.5mm，2001年降到5mm以下，其重量1998年為580克，1999年為450克，到2001年降到400克以下。TFT-LCD的大生產技術也已成熟，已實現全自動生產，其第五代生產線在2002年將進入實用生產階段，生產成本將不斷下降。TFT-LCD在技術上的成熟與進步以及其特有的性能優(yōu)勢確定了TFT-LCD最終取代CRT的格局。TFT的技術特點:TFT技術是二十世紀九十年代發(fā)展起來的，采用新材料和新工藝的大規(guī)模半導體全集成電路制造技術，是液晶（LC）、無機和有機薄膜電致

23、發(fā)光（EL和OEL）平板顯示器的基礎。TFT是在玻璃或塑料基板等非單晶片上（當然也可以在晶片上）通過濺射、化學沉積工藝形成制造電路必需的各種膜，通過對膜的加工制作大規(guī)模半導體集成電路（LSIC）。采用非單晶基板可以大幅度地降低成本，是傳統(tǒng)大規(guī)模集成電路向大面積、多功能、低成本方向的延伸。在大面積玻璃或塑料基板上制造控制像元（LC或OLED）開關性能的TFT比在硅片上制造大規(guī)模IC的技術難度更大。對生產環(huán)境的要求（凈化度為100級），對原材料純度的要求（電子特氣的純度為99.%），對生產設備和生產技術的要求都超過半導體大規(guī)模集成，是現代大生產的頂尖技術。其主要特點有： （1）大面積九十年代初第一

24、代大面積玻璃基板（300mm×400mm）TFT-LCD生產線投產，到2000年上半年玻璃基板的面積已經擴大到了680mm×880mm），而預計在09年啟動的日本SHARP在大阪投資的10代線尺寸達到了2880mmX3080mm,該尺寸玻璃面板可裁切15片42寸的液晶電視。 （2）高集成度用于液晶投影的1.3英寸TFT芯片的分辨率為XGA含有百萬個象素。分辨率為SXGA（1280×1024）的16.1英寸的TFT陣列非晶體硅的膜厚只有50nm，以及TAB ON GLASS和SYSTEM ON GLASS技術，其IC的集成度，對設備和供應技術的要求，技術難度都超過傳

25、統(tǒng)的LSI。 （3）功能強大TFT最早作為矩陣選址電路改善了液晶的光閥特性。對于高分辨率顯示器，通過0-6V范圍的電壓調節(jié)（其典型值0.2到4V），實現了對象元的精確控制，從而使LCD實現高質量的高分辨率顯示成為可能。TFT-LCD是人類歷史上第一種在顯示質量上超過CRT的平板顯示器。現在人們開始把驅動IC集成到玻璃基板上，整個TFT的功能將更強大，這是傳統(tǒng)的大規(guī)模半導體集成電路所無法比擬的。 （4）低成本玻璃基板和塑料基板從根本上解決了大規(guī)模半導體集成電路的成本問題，為大規(guī)模半導體集成電路的應用開拓了廣闊的應用空間。 （5）工藝靈活除了采用濺射、（化學氣相沉積）MCVD（分子化學氣相沉積）等傳統(tǒng)工藝成膜以外，退火技術也開始應用，既可以制作非晶膜、多晶膜，也可以制造單晶膜。不僅可以制