薄膜晶體管顯示技術(shù)---畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）專專 業(yè)：業(yè)： _ 班班 次：次： _ 姓姓 名：名： _ 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師： _ XXXXXXXX 學(xué)院學(xué)院二 0 一三年六月I薄膜晶體管顯示技術(shù)薄膜晶體管顯示技術(shù) 摘要：摘要：本論文主要論述薄膜晶體管顯示技術(shù)在手機(jī)顯示屏中的應(yīng)用。其中包括潔凈技術(shù)和潔凈機(jī)器人、TFT-LCD 液晶面板模組、濾光片、ITO 介紹、Array 工藝技術(shù)基礎(chǔ)、C/F 工藝技術(shù)基礎(chǔ)、CELL 工藝技術(shù)基礎(chǔ)等。該文主要闡述了潔凈技術(shù)的概述和應(yīng)用、TFT-LCD 面板模組的概述和應(yīng)用、濾光片的作用、ITO 的介紹、Array 工藝基礎(chǔ)、C/F 工藝基礎(chǔ)、CELL 工藝基礎(chǔ)的作用。本文是通

2、過實習(xí)和對薄膜晶體管的了解，而總結(jié)和制作出的關(guān)于手機(jī)顯示屏，液晶顯示器，筆記本電腦顯示屏的工藝和結(jié)構(gòu)。【關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞】潔凈技術(shù) 靜電技術(shù) 液晶顯示原理 TFT-LCD 工藝技術(shù)II目 錄前前 言言.1第第 1 1 章章 潔凈技術(shù)潔凈技術(shù).21.1 潔凈技術(shù)的簡介.21.2 MOTOMAN 潔凈機(jī)器人及系統(tǒng)介紹.21.3 平板液晶顯示器生產(chǎn)線中, MOTOMAN 潔凈機(jī)器人的作用.3第第 2 2 章章 靜電技術(shù)靜電技術(shù).52.1 靜電的基本概念.52.1.1 靜電及其與工業(yè)用電的區(qū)別.52.1.2 靜電分類和摩擦帶電機(jī)理.52.1.3 材料的劃分和帶電系列表：.82.1.4 ESDS 元器件、組

3、件和設(shè)備的分級.92.2 靜電技術(shù)對平板顯示領(lǐng)域的危害.92.2.1 電子行業(yè)生產(chǎn)中的靜電.92.2.2 電子工業(yè)的靜電危害.112.2.3 半導(dǎo)體靜電擊穿現(xiàn)象.122.3 電子工業(yè)的靜電防護(hù)措施.132.3.1 元器件和整機(jī)的靜電保護(hù)設(shè)計.14第三章第三章 LCDLCD 基礎(chǔ)知識介紹基礎(chǔ)知識介紹.163.1 液晶顯示器的概述.163.1.1 液晶顯示器起源.163.1.2 液晶顯示器發(fā)展.173.1.3 液晶顯示器特點.183.1.4 液晶顯示器分類.183.1.5 液晶顯示器的應(yīng)用領(lǐng)域.183.2 液晶顯示器件簡介.193.2.1 TFT-LCD 液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu).193.2.2 I

4、TO 基礎(chǔ)知識講解.203.2.3 偏光板.21第四章第四章 液晶顯示器的工作原理液晶顯示器的工作原理.244.1 液晶的簡介.254.1.1 液晶(LC, liquid crystal)的分類.254.1.2 液晶的光電特性.304.2 彩色濾光片.324.3 封框膠及隔墊物（SPACER）.334.4 開口率.33第五章第五章 TFT-LCDTFT-LCD 工藝流程工藝流程.355.1 ARRAY工藝技術(shù).35III5.2 C/F 工藝技術(shù).365.2.1C/F 的作用和原理.365.2.2 C/F 彩膜基板的結(jié)構(gòu).375.3 CELL技術(shù)工藝.375.3.1 Cell 技術(shù)的工藝流程圖如

5、下：.385.3.2 Cell 的切割技術(shù).38結(jié)結(jié) 束束 語語.40參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn).41致致 謝謝.421前前 言言進(jìn)入二十一世紀(jì)，作為信息產(chǎn)業(yè)的重要構(gòu)成部分顯示器件正在加速推進(jìn)其平板化的進(jìn)程。目前，世界已進(jìn)入“信息革命”時代，顯示技術(shù)及顯示器件在信息技術(shù)的發(fā)展過程中占據(jù)了十分重要的地位，電視、電腦、移動電話、PDA 等可攜式設(shè)備以及各類儀器儀表上的顯示屏為人們的日常生活和工作提供著大量的信息。沒有顯示器，就不會有當(dāng)今迅猛發(fā)展的信息技術(shù)。顯示器集電子、通信和信息處理技術(shù)于一體,被認(rèn)為是電子工業(yè)在 21 世紀(jì)微電子、計算機(jī)之后的又一重大發(fā)展機(jī)會。液晶顯示（LCD）器件處于電子信息產(chǎn)業(yè)鏈

6、的高端，是數(shù)字電視、計算機(jī)、移動通信終端等數(shù)字化整機(jī)產(chǎn)品的關(guān)鍵部件。目前，薄膜晶體管液晶顯示（以下簡稱TFT-LCD）已成為主流的平板顯示技術(shù)。我國 TFT-LCD 產(chǎn)業(yè)正處于迅速發(fā)展時期，確定產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路并制定有利的政策，對于加快提升我國新型顯示器件產(chǎn)業(yè)的整體競爭力具有重要意義。在該設(shè)計中，通過實習(xí)和對 TFT-LCD 結(jié)構(gòu)的了解，在 Array 基板和 C/F 基板中間加入液晶，通過濾光片對紅、綠、藍(lán)三基色的濾光，對 ITO 公共電極施加電壓使液晶分子在電廠的作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)，已達(dá)到平板顯示中彩色顯示效果。由于時間倉促及本人水平有限，文中存在漏洞與不妥之處在所難免，敬請讀者提出批評和指正。2

7、第第 1 1 章章 潔凈技術(shù)潔凈技術(shù)1.11.1 潔凈技術(shù)的簡介潔凈技術(shù)的簡介潔凈技術(shù)（cleanroom）是適應(yīng)實驗研究與產(chǎn)品加工的精密化、微型化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性等方面要求而誕生的一門新興技術(shù)。潔凈室（cleanroom）這個名詞和概念源于 18 世紀(jì)六十年代的歐洲醫(yī)學(xué)，當(dāng)時的理解僅限于經(jīng)噴灑消毒后可以控制創(chuàng)部感染率的處置室、手術(shù)室這類滅菌處理的工作環(huán)境?，F(xiàn)代潔凈室雖然延用了這個名詞，但在定義和內(nèi)涵上都與原有的概念有根本的不同，現(xiàn)代潔凈室形成一項專門技術(shù)，其歷史不過只有半個世紀(jì)。目前潔凈技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物制藥，微電子技術(shù)，大規(guī)模集成電路和軍用技術(shù)等多個行業(yè)。1.2 MOTOMAN

8、潔凈機(jī)器人及系統(tǒng)介紹20 世紀(jì)九十年代，伴隨著 IT、家電等行業(yè)的迅猛發(fā)展，潔凈機(jī)器人面世了。近幾年，半導(dǎo)體、液晶顯示器、等離子顯示器、計算機(jī)硬盤的規(guī)格與產(chǎn)量不斷提高，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中工件的體積和重量越來越大，生產(chǎn)節(jié)奏、生產(chǎn)工藝性的要求也越來越高。短短十余年間，液晶顯示器的產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到第 8 代，玻璃基板尺寸增大了將近十倍，這就對潔凈機(jī)器人性能提出了更高的要求。而且，相比于傳統(tǒng)用途的機(jī)器人，如弧焊、點焊、噴涂等，潔凈機(jī)器人需要更快速的響應(yīng)不斷提升的性能要求。 作為世界上最先進(jìn)的機(jī)器人廠家，安川公司對于這一機(jī)器人的新興應(yīng)用領(lǐng)域，很早就投入了關(guān)注。從一開始，在產(chǎn)品開發(fā)、系統(tǒng)整合及市場開拓等方面，就

9、投入了巨大的力量。由于安川在機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)的雄厚實力，在潔凈機(jī)器人的產(chǎn)品及應(yīng)用技術(shù)研究上迅速取得了進(jìn)展。目前，安川的潔凈機(jī)器人技術(shù)及市場競爭能力，在國際上處于遙遙領(lǐng)先的地位，市場份額超過 60%。前不久在東京舉行的國際機(jī)器人展覽會上，推出了可適應(yīng)當(dāng)前最新型液晶生產(chǎn)的第八代產(chǎn)品需求的大型潔凈機(jī)器人，受到業(yè)內(nèi)人士的矚目。 MOTOMAN 潔凈機(jī)器人，控制器采用 MOTOMAN 的 XRC 控制器，而機(jī)械結(jié)構(gòu)則結(jié)合生產(chǎn)工藝的特點，主要分為兩大系列，既 CSL 系列和 CR 系列。CR 系列是垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人，進(jìn)行全姿態(tài)動作運動；CSL 是水平直線及回轉(zhuǎn)運動型機(jī)器人，高速度高精度，動作快捷準(zhǔn)確。

10、當(dāng)前大量使用的潔凈機(jī)器人，以水平動作的機(jī)器人居多，因為在工廠里，主工藝裝置之間的玻璃基板傳送，基本都是平面進(jìn)行。下圖是MOTOMAN 的幾種主要形式潔凈機(jī)器人的機(jī)型。3單手臂雙手臂1.31.3 平板液晶顯示器生產(chǎn)線中平板液晶顯示器生產(chǎn)線中, , MOTOMANMOTOMAN 潔凈機(jī)器人的作用潔凈機(jī)器人的作用從玻璃原材料進(jìn)入生產(chǎn)線到產(chǎn)品的出線，玻璃基板要通過一系列的工藝處理過程。在生產(chǎn)線各工藝處理設(shè)備之間，玻璃基板的運送與上下料，都需要潔凈機(jī)器人來完成。 玻璃基板由專用的裝運箱送至生產(chǎn)線入口處，在那里設(shè)置了取出單元（UNPACKER） 。在取出單元，機(jī)器人將垂直碼放的玻璃板從裝運箱取出，再水平放

11、置于傳送帶上。由于玻璃需要從垂直放置改變?yōu)樗椒胖?，在取出單元使用的?CR 系列的垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人，以便于工件姿態(tài)的靈活變化。傳送帶將玻璃送至卸料單元。 在卸料單元（UNLOADER） ，機(jī)器人將玻璃從擺放位置移動至轉(zhuǎn)運架（CASSETTE）內(nèi)。卸料單元內(nèi)的機(jī)器人是水平多關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)，也就是 CSL 系列。因為在玻璃進(jìn)入生產(chǎn)線后，都是平面擺放形態(tài)進(jìn)行移動。在各個工位間轉(zhuǎn)運架再被移放至可以在生產(chǎn)車間內(nèi)運行的小車，比如 AGV 或者 RGV 上。再由小車運送至每一個工藝處理設(shè)備處。在工藝設(shè)備處，通常都有上料單元（LOADER） 。小車上的轉(zhuǎn)運架被放至上料單元內(nèi)，經(jīng)過定位和固定后，由潔凈機(jī)器人將玻璃

12、抓取出來，移放到工藝設(shè)備上。該工位的工藝處理結(jié)束后，又通過卸料單元再將玻璃放至轉(zhuǎn)運架內(nèi)，被移送到下一個工位。也有上料單元和下料單元為同一個單元的情況。 潔凈機(jī)器人的主要功能，是進(jìn)行潔凈物品的搬運。作為潔凈機(jī)器人系統(tǒng)，除了要求機(jī)器人有很高的運動精度外，對所搬運的物品的自身置放位置定位，也同樣有精度要求。在取出單元，CR 機(jī)器人將玻璃從裝運箱抓取出來后，要將玻璃送至固定放置的檢測傳感器處進(jìn)行位置檢測，并根據(jù)檢測的結(jié)果，進(jìn)行位置補(bǔ)償，是玻璃在進(jìn)入生產(chǎn)線后，有一個基準(zhǔn)的定位位置。此外，在每次從轉(zhuǎn)運架將玻璃取下時，還4要使用安裝在機(jī)器人腕端的抓取手叉上的傳感器，對玻璃位置進(jìn)行動態(tài)檢測，然后在抓取時進(jìn)行補(bǔ)

13、償。 為了保證高潔凈度的工作條件，除了機(jī)器人及周邊設(shè)備本身采用了大量的潔凈措施外，還在上料單元、卸料單元中，引入了經(jīng)過專門設(shè)計空氣流，進(jìn)行塵埃沉降。經(jīng)過近十年的研究與開發(fā)，MOTOMAN 的潔凈機(jī)器人事業(yè)現(xiàn)已進(jìn)入高速發(fā)展階段，目前國內(nèi)最大的液晶生產(chǎn)廠家北京京東方使用了 130 余臺、上海廣電 NEC 使用了約50 臺 MOTOMAN 潔凈機(jī)器人，在其他廠家也有不同數(shù)量的使用。安川在國內(nèi)的合資公司首鋼莫托曼公司也逐步建立起潔凈機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計隊伍，并為 MOTOMAN 潔凈機(jī)器人在國內(nèi)的應(yīng)用，提供了有力的技術(shù)服務(wù)保障。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，潔凈機(jī)器人也將會在國內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。5第第 2 2

14、章章 靜電技術(shù)靜電技術(shù)2.12.1 靜電的基本概念靜電的基本概念2.1.12.1.1 靜電及其與工業(yè)用電的區(qū)別靜電及其與工業(yè)用電的區(qū)別1定義：靜電并不是靜止不動的電，而是指電荷在空間稍為緩慢移動，其磁場效應(yīng)比起電場的作用可以忽略的電。由于電荷和電場存在而產(chǎn)生的一切現(xiàn)象均稱為靜電現(xiàn)象。2靜電與工業(yè)用電的區(qū)別：從電的本質(zhì)及一般所具有的特性、規(guī)律來看，靜電與工業(yè)用電是一樣的，但二者具有明顯的區(qū)別。（1）起電方式不同一般工業(yè)用電是由電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生，而靜電，除靜電技術(shù)應(yīng)用和少數(shù)情況例外，大量的是因接觸、摩擦、分離而起電的。（2）能量相差很大靜電在空間積蓄的能量密度（1/20E2）一般最大不超過 45

15、焦耳/米3（J/m3），而電磁機(jī)器空間積蓄的能量密度（1/20H2）卻很容易達(dá)到 106焦耳/米3（J/m3），二者能量相差可達(dá) 105倍。（3）表現(xiàn)形式不同靜電電位往往高達(dá)幾千伏，甚至幾萬伏，而工業(yè)用電常用相電壓 220 伏，線電壓 380 伏。靜電電流很小，常為毫微安（10-9A）數(shù)量級，工業(yè)用電則常用安培（A），幾十安培（A）數(shù)量級。（4）歐姆定律的適用性不同工業(yè)用電的電路是符合歐姆定律，即 R=V/I，然而靜電釋放電路則很難適用歐姆定律，因為靜電的泄漏和釋放的途徑，除物體內(nèi)部和表面外，還可以向空間釋放泄漏，故無法準(zhǔn)確計測靜電泄漏電流和泄漏電阻。 2.1.22.1.2 靜電分類和摩擦帶電

16、機(jī)理靜電分類和摩擦帶電機(jī)理 1靜電的分類（1）按起電的方式分： 接觸摩擦分離起電兩種不同的物體相互接觸摩擦分離，各自產(chǎn)生數(shù)量相同，極性相反的電荷，此類起電方式大量出現(xiàn)在各行各業(yè)和日常生活中。 靜電感應(yīng)起電當(dāng)一個中性物體靠近帶電體，或帶電體移近一個中性物體時，由于帶電物體電場作用，這中性物體在靠近帶電物體的一端出現(xiàn)帶電物體電荷極性相反的電荷，6而遠(yuǎn)離的一端出現(xiàn)與帶電物體所帶電荷極性相同的電荷。這類起電方式也是大量存在的。 電磁感應(yīng)起電現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中用的動力電、照明電等都是利用電磁感應(yīng)發(fā)電原理起電的。靜電技術(shù)應(yīng)用也都是利用電磁感應(yīng)發(fā)電原理的低壓電變換成高壓電的新技術(shù)應(yīng)用。 射線電離空氣起電空

17、氣、絕緣體在放射性同位素 、 射線的照射下，會使中性分子電離起電。 物質(zhì)三態(tài)變化起電水是良導(dǎo)體，而冰是帶電的，液態(tài)水變成水蒸汽氣態(tài)、水蒸汽是帶電。水蒸汽上升遇冷凝結(jié)成水珠、雪或冰雹等，也是帶電的。 分子分裂起電 物體的變形、破碎、斷裂等都會使其中性分子分裂而帶電，甚至突然斷裂、破碎的瞬間出現(xiàn)放電火星。 極化起電在電場中，一些不帶電的電介質(zhì)的正負(fù)偶極子電荷，在電場力的作用下，會相互向反方向微小的變位，而對多數(shù)極化性分子來說，其偶極子會定向排列，因此，出現(xiàn)一端為負(fù)電性，另一端成為正電性，通稱為介電極化。一些電介質(zhì)當(dāng)施加一定壓力后，會發(fā)生電極化，當(dāng)施加電場會發(fā)生偶極距傾斜，前者為壓電效應(yīng)，后者為壓電

18、熱效應(yīng)，通稱為壓電極化。而一些介質(zhì)在外電場不存在的情況下，將永久地保存著電極化，會在周圍形成電場，這樣的物體叫駐極體。駐極體由制取方法不同，又有熱駐極體、電駐極體、光駐極體、放射性駐極體和電磁駐極體等等。 場致發(fā)射起電 粒子在任意電場中，會變?yōu)橐粋€電偶極子，若電場強(qiáng)度很高，粒子中的電子可能被高電場作用從負(fù)端引出，稱電子場致發(fā)射，或者粒子中的正離子可能被從正端引出，稱正端子場致發(fā)射。籍此種方法能在短時間獲得大量電子，利用電子場致發(fā)射的脈沖系統(tǒng)作為X-射線的短脈沖，以及高速射影中曝光。（2）按帶電體分類 固體帶電：塑料、橡膠、膠片、紙張、薄膜、布匹、化纖等在擠出、脫模、烘壓、輥壓、刮膠、收卷、傳送

19、、切割等作業(yè)生產(chǎn)過程的帶電現(xiàn)象。 液體帶電：各種絕緣油品、絕緣試劑、污油水等在裝卸、噴出、攪拌、清洗、運輸作業(yè)過程中的帶電現(xiàn)象。 氣體帶電：壓力氣體的排放、泄噴的氣體、水蒸汽噴出、蒸汽霧云、管道中流動中氣體的帶電。 粉體帶電：塑料粉、醫(yī)藥粉、農(nóng)藥粉、火藥粉、糧食粉、巧克力、奶粉等粉碎、篩分，氣流輸送等作業(yè)的帶電。 人體帶電:人體生理變化或運動，身體各器官組織也在表現(xiàn)出電性，如人體細(xì)脆膜的靜止電位約有 100mv。7 生物帶電:自然界許多生物是帶電。如蜜蜂腳上帶有 67V 的靜電，將花粉吸住。海里還有一種帶電的電魚，這種電魚能產(chǎn)生幾百伏的電位，而它的發(fā)電器官只有數(shù)微米大小的細(xì)胞。聽說非洲還有一種

20、電樹。（3）按電荷性質(zhì)分類單極性電荷、雙極性電荷、正電荷、負(fù)電荷2摩擦帶電機(jī)理工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，到處存在摩擦帶電現(xiàn)象，然而兩種物體摩擦如何起電，有必要作一簡明、扼要、通俗敘述。（1）帶電的三個過程：任何物體摩擦帶電都脫離不了這三個過程 接觸電荷轉(zhuǎn)移 兩種物體接觸，界面間距達(dá)到 10-8cm（即：埃）數(shù)量級時，就會發(fā)生兩物體間的電荷轉(zhuǎn)移，在界面形成所謂的“雙電層”，在液體中有形成“電偶離子層”之說。這“雙電層”或“電偶離子層”的厚薄大小是隨材料電阻率而異，電阻率較小的油液，因電傳導(dǎo)大，電偶離子層被縮到距管壁約 10-8cm 的范圍，而對于電阻率大的油液，可以擴(kuò)散到距離固體面約數(shù)毫米的液體內(nèi)部

21、。 摩擦起電 兩種物體接觸，形成“雙電層”，或“電偶離子層”后，由于摩擦、機(jī)械力等作用，將擴(kuò)散的一部分電子或離子，從“雙電層”或“電偶離子層”中剝離出來，隨固體帶走，或隨液體一起流走，電荷平衡受到破壞，這樣，摩擦的雙方將各自帶上極性相反的電荷。 分離電荷積累、呈帶電狀態(tài) 分離時，極性相反的電荷會相互吸引、再結(jié)合、進(jìn)行中和，另外，產(chǎn)生的電荷會從物體的表面，體內(nèi)或空間泄漏、消散。對于一些物質(zhì)這樣中和、泄漏是很快的，而有的物質(zhì)卻很慢，造成電荷過剩，當(dāng)產(chǎn)生的電荷比泄漏中和的電荷多，就會引起電荷的積累，形成帶電。電荷積累持續(xù)時間，取決于物體的性質(zhì)和環(huán)境條件，如不同的油液靜電消散時間 1/1000S 至幾

22、 h。（2）靜電帶電的本質(zhì) 物體摩擦帶電的本質(zhì)是少量雜質(zhì)的作用。嚴(yán)格說，純凈的物質(zhì)是不會產(chǎn)生靜電的，更談不上帶電了。而物質(zhì)含雜質(zhì)很多，即使產(chǎn)生靜電也會很快中和或消散掉，呈不帶電狀態(tài)。唯獨含少量雜質(zhì)的物質(zhì)摩擦起電大，也不易中和泄漏，而積累起來，成為帶電的物體。國外許多資料報導(dǎo)，物質(zhì)的電阻率在10101015cm 范圍容易產(chǎn)生靜電，也不易泄漏。溶劑，油品在管道中流動產(chǎn)生靜電，必要條件是其內(nèi)部要有一定的離子，如乙醚有微弱的電離性，易于產(chǎn)生靜電。然而象苯、汽油、航空煤油等一些輕質(zhì)油品都是不電離的，但也能產(chǎn)生很強(qiáng)的靜電，就是這些油品內(nèi)含有少量雜質(zhì)的緣故，這一點許多行業(yè)的靜電測量和研究中，已為大家所證實。

23、又如聚乙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚四氟乙烯，聚丙烯，塞璐珞等塑料，其 V均在 10101015cm范圍，易帶靜電。從這一機(jī)理出發(fā)，便可想而知，油中混入少量的水，粉體帶有少量的可燃性液滴，可燃性氣體中混入少量的粉塵等等，都極易產(chǎn)生危險性的帶電，如國外有資料說，輕油中含有 6%的水，靜電發(fā)生量將增大 20 倍。82.1.32.1.3 材料的劃分和帶電系列表：材料的劃分和帶電系列表：1材料的劃分從靜電角度說，一般按各物質(zhì)的所具有的導(dǎo)電性（或電阻率大小），有以下兩種劃分方法：（1）靜電導(dǎo)體、靜電亞導(dǎo)體和靜電非導(dǎo)體靜電導(dǎo)體：在任何條件下，體電阻率等于或小于 106m（即導(dǎo)電率等于或大于 10-6S/m）

24、的物料及表面電阻率等于或小于 107 的固體表面。靜電非導(dǎo)體：在任何條件下，體電阻率等于或大于 1010m（即導(dǎo)電率等于或小于 10-10S/m）的物料及表面電阻率等于或小于 1011 的固體表面。靜電亞導(dǎo)體：介于二者之間。 （2）靜電導(dǎo)電型材料、靜電耗散型材料、靜電屏蔽材料和不易帶電型材料 導(dǎo)靜電型材料： 表面電阻率小于 1105 或體積電阻率小于 1104cm 的材料（YD/T 754-1995） 該材料表面電阻、體積電阻應(yīng)小于 1106（SJ/T 31469-2002） 靜電耗散型材料： 表面電阻率大于 1105 和小于或等于 11012，或體積電阻率大于1104cm 或等于 11011

25、cm 的材料（YD/T 754-1995） 該材料表面電阻、體積電阻應(yīng)在 110611010 之間（SJ/T 31469-2002）屏蔽材料：電阻率很低的導(dǎo)電體，表面電阻率102，一般摩擦不起靜電。不易產(chǎn)生靜電材料，摩擦起電電壓小于或等于 2KV 的材料。（3）導(dǎo)靜電地板、靜電耗散地板和不易產(chǎn)生靜電地板導(dǎo)靜電地板（ECF）：電阻 2.51041106；耗散地板（DIF）：電阻 11061109；（+）正極 性鉛鎘銀丙烯腈混紡品人 手棉 紗鉻硫 磺石 棉真 絲紙黑橡膠玻 璃粘膠絲黑硬橡膠鉑碳化鈣兔 毛毛 發(fā)皮 膚麻維尼龍聚乙烯、聚氨酯云 母酪 素鐵聚苯乙烯賽路路尼 龍醋酸酯銅腈 綸玻璃紙、聚炳烯

26、、聚氨乙烯羊 毛鋁鎳沙蘭樹脂聚四氟乙烯皮 毛人造絲鋅黃銅聚脂樹脂負(fù)極性（-）9不易產(chǎn)生靜電的地板（ASF）：摩擦起電應(yīng)小于 2KV。2帶電系列表二種材料摩擦帶電，必然是一種材料帶正電，另一種材料帶負(fù)電，而帶電量大小，則取決于二種材料的性質(zhì)、摩擦力大小、分離速度、表面粗糙度以及周圍環(huán)境狀況而異。下表的帶電系列揭示的二個規(guī)律：（1）二種材料摩擦帶電，處于表中前面的材料帶正電，處于表中后面的材料帶負(fù)電。（2）二種材料摩擦帶電，處于表中相對位置錯開越多，帶電便越顯著。2.1.42.1.4 ESDSESDS 元器件、組件和設(shè)備的分級元器件、組件和設(shè)備的分級1 級：易遭受 0-1999V ESD 電壓危害

27、的電子產(chǎn)品；2 級：易遭受 2000-3999V ESD 電壓危害的電子產(chǎn)品；3 級：易遭受 4000-15999V ESD 電壓危害的電子產(chǎn)品。對大于 16000V ESD 電壓危害電子產(chǎn)品，則認(rèn)為是非靜電敏感產(chǎn)品。列于 ESDS產(chǎn)品的還包括所有安裝 ESDS 元器件的印刷電路板，高于 1GHz 頻率工作的半導(dǎo)體器件及微型計算機(jī)控制裝置。2.22.2 靜電技術(shù)對平板顯示領(lǐng)域的危害靜電技術(shù)對平板顯示領(lǐng)域的危害2.2.12.2.1 電子行業(yè)生產(chǎn)中的靜電電子行業(yè)生產(chǎn)中的靜電1半導(dǎo)體 IC 生產(chǎn)線的靜電。 穿著尼龍衣、塑料基底鞋緩慢在清潔地板上走動，人身會帶 7KV-8KV 電壓。 玻璃纖維制成的晶

28、體載料盒滑過聚丙烯桌面時，易產(chǎn)生 10KV 靜電。 晶片裝配線：晶片 5KV，晶片裝料盒 35KV，工作服 10KV，桌面 10KV，有機(jī)玻璃蓋 8KV，石英晶體 1.5KV，晶片托盤 6KV。 光刻間塑料地面 500V-1000V，擴(kuò)散間塑料地面 500V-1500V，瓷磚地面也是 500V-1500V，塑料墻紙 700V，塑料頂棚 0-1000V，鋁板送風(fēng)口，回風(fēng)口 500V-1000V，金屬活動皮革椅面 500V-3000V。 修理電路板用的吸錫器，使用時新的吸錫器可產(chǎn)生 50000V，舊的可產(chǎn)生小于 1000V。2TFT-LCD 生產(chǎn)流程中的靜電（1）程 序測 量 點靜電電位（V）光刻

29、膠層Resisc Coater有載基板架熱玻璃無載基板架3000-6000 -4000-500010提 升 器Stepper有載基板架無載基板架-4000-16000顯 影有載基板架無載基板架-14000-6000蝕 刻有載基板架無載基板架3000 5000-2000 -4000濕 洗有載基板架無載基板架2000-19000薄片分層CVD有載基板架無載基板架-100010000（2）玻 璃 塊 之 位 置靜 電 電 場Kv/m在裝載基板架上的玻璃塊-152涂表層前的玻璃塊0 - 40涂表層后的玻璃塊160預(yù)烘的玻璃塊-120排列后的玻璃塊-20在機(jī)械手上的玻璃塊-8在下載帶上的玻璃塊-656在

30、有離子消電器系統(tǒng)的下載卡帶上的玻璃塊-4 3工作實驗室中產(chǎn)生靜電典型例表：典型靜電電壓 V靜 電 電 壓靜 電 產(chǎn) 生 的 方 法相對濕度10%20%相對濕度65%90%在地毯上走動350001500在乙烯基地板上走動12000250工作人員在工作臺上操作6000100包工作說明書的乙烯封皮7000600從工作臺上拾起普通聚乙烯袋200001200坐墊有聚氨酯泡沫材料的工作椅180001500112.2.22.2.2 電子工業(yè)的靜電危害電子工業(yè)的靜電危害1靜電危害的一般特點（1）庫侖力的危害；（2）靜電放電的危害： 電擊； 絕緣擊穿，產(chǎn)品報廢； 干擾誤動作； 爆炸火災(zāi)。（3）靜電感應(yīng)的危害。

31、2靜電危害表現(xiàn)：（1）靜電庫侖力的危害：吸上粉塵、污物，帶給元器件，增大泄漏或造成短路，使性能受損，成品率大大下降。這種情形多發(fā)生在外延、氧化、腐蝕、清洗、光刻、點焊和封裝等工藝過程中。實例： 如半導(dǎo)體的光刻對塵埃特別敏感，在曝光工序時，無論是在晶片上還是在防護(hù)罩上的任何級別的塵埃都能引起管芯圖形的失效。 外延生產(chǎn)工序中，晶片表面沾染塵埃，其后果可能是工序生長率的偏離、不完美，晶粒的生長或晶體結(jié)構(gòu)錯位。 MOS 和 EPROM 器件柵極氧化工序中，由于塵埃的沾染使器件的成品率和可靠性大受影響。氧化層是一種由硅和氧原子的無規(guī)則網(wǎng)結(jié)成的玻璃多晶體形狀，任何塵埃的污染可能破壞這無規(guī)則結(jié)構(gòu)，或破裂柵極

32、氧化層，使其器件因 ESD失效更敏感。（2）靜電放電引起的危害：如有數(shù)千、數(shù)萬伏的高電位物體發(fā)生脈沖刷形放電或火花放電時，瞬間會有很高的放電電流流過，若人體帶上 10KV（100pF）的電荷，其放電電流流向大地時是形成瞬間脈沖電流峰值為 20A，造成可觀的影響，靜電放電（ESD）還伴隨著電磁波發(fā)射，會引起種種危害。實例： 薄膜電阻器對 ESD 的敏感取決于電阻器材的成分，配方和電阻器的功率， 1其后果是造成電阻值的變化，含膜的電阻對 ESD 特別敏感，經(jīng)常發(fā)生 ESD 問題的是 0.05w 金屬膜電阻。組裝中要損壞器件，或造成電子儀器設(shè)備故障或誤動作 2A靜電放電損壞元器件使整塊印刷電路板失去

33、作用，造成經(jīng)濟(jì)損失；B靜電放電的噪聲引起機(jī)器設(shè)備的誤動作或故障間接放電影響，電容放電測得結(jié)果，除產(chǎn)生瞬間脈沖大電流外，還會產(chǎn)生跨越數(shù)兆赫茲，甚至數(shù)百赫茲的強(qiáng)大噪聲。近年來，靜電放電噪聲引起計算機(jī)誤動作的基礎(chǔ)研究取得很大進(jìn)展。C放電時產(chǎn)生的電磁波進(jìn)入接收機(jī)后，會產(chǎn)生雜音，干擾信號，從而降低信息質(zhì)量，或引起信息誤碼差。 （3）靜電感應(yīng)的危害受靜電感應(yīng)的物體與帶電體完全等價，并有靜電力學(xué)現(xiàn)象和放電現(xiàn)象的發(fā)生，如果感應(yīng)物體的電阻是較小的良導(dǎo)體時，還會發(fā)生火花放電造成危害。實例： 生產(chǎn)操作的車間里 高電壓設(shè)備、線路附近，人員在操作焊接、擺弄 MOS 器件或 MOS IC 時，由于靜電感應(yīng)，極易引起人體對

34、器件的靜電放電，從而損環(huán)器件。12 管道輸送的空調(diào)氣流（離子流），對人體吹風(fēng)時相當(dāng)于充電，當(dāng)帶電人體接觸敏感器件，靜電放電會擊穿損壞器件。歸納起來，靜電引起的現(xiàn)象足以造成電子器件和電子儀器設(shè)備性能失調(diào)，其對電子器件設(shè)備危害的狀況見下表所示。器件或儀器種類危害狀況半導(dǎo)體器件施加超過耐壓能力的電場導(dǎo)致器件擊穿、半擊穿、性能劣化。磁帶錄相機(jī)由于靜電吸附灰塵，促使磁頭磨損，磁帶運轉(zhuǎn)不良，由于制造時混入灰塵而漏失信息，產(chǎn)生噪聲、顫音。電子計算機(jī)靜電放電引起的噪聲使系統(tǒng)停機(jī)、記錄錯誤、漏失信息。計算機(jī)外圍設(shè)備由于靜電使卡片難整理、磁鼓不良、機(jī)械性能不穩(wěn)定。測量儀器類零點變動，誤信號。2.2.32.2.3

35、半導(dǎo)體靜電擊穿現(xiàn)象半導(dǎo)體靜電擊穿現(xiàn)象1靜電擊穿的部位器件靜電擊穿主要發(fā)生在 結(jié)區(qū)域或氧化膜中，其次有時也發(fā)生焊（布）線膜部分的熔斷現(xiàn)象查找故障發(fā)生的位置，可以從以下全過程去進(jìn)行： 觀察易于受到靜電脈沖電流作用的地方，如輸入或輸出回路，阻抗較高的地方； 從器件結(jié)構(gòu)上較弱的部位去查找，如熱容量較小之處，場效應(yīng)管的柵極氧化膜等耐壓性能較差的地方； 從電場較為集中的邊緣部分去查找。對于二板管、三板管等分流器件，發(fā)生故障的模式比較簡單，但是，對于集成度較高的 IC、MSI、LSI、VSI 之類，發(fā)生故障部位查找判斷就不是那么容易。通常是通過實驗，再現(xiàn)故障現(xiàn)象，將其與實際故障的模式進(jìn)行分析對比，從而判斷出

36、靜電的沖擊來自何處。2半導(dǎo)體器件靜電擊穿機(jī)理 一般可以考慮為熱擊穿的多。 結(jié)區(qū)擊穿表面漏電痕跡距離 離子 灰塵 絕緣擊穿 放電吸濕 內(nèi)體 正向雜質(zhì) 缺陷 非均勻性熱散逸 反向針孔 熱擊穿13 焊（布）線膜擊穿（布）焊線膜熱熔斷 （布）焊線氧化膜擊穿結(jié)合擊穿非均勻性絕緣擊穿 本征擊穿 說明： 結(jié)區(qū)的擊穿Si 器件通電時，溫度隨之升高，Si 的電阻也隨之增高，當(dāng)溫度超過一定，Si的電阻反而下降，從而又導(dǎo)致輸入電流增大和溫度上升，進(jìn)而降低電阻，形成所謂的熱散逸現(xiàn)象。這是熱擊穿中的最基本形態(tài)。可以認(rèn)為在靜電作用下產(chǎn)生的正向擊穿就屬這一機(jī)理 。至于反向偏壓加于結(jié)區(qū)上，由于極薄的 PN 結(jié)合面幾乎要承受全

37、部電壓，結(jié)區(qū)的熱耗變大，而在結(jié)區(qū)非勻質(zhì)之處，即由熱散逸，溫度急劇上升，而形成所謂熱點，導(dǎo)致?lián)舸?膜（鋁）布線擊穿其原因可能是靜電放電，或放電電流，或是受結(jié)區(qū)溫度的影響，總之，都是熱的因素?fù)舸Ｈ鐭岬淖饔孟?，鋁線熔斷而形成開路，或者由于熔融的鋁而產(chǎn)生跨接短路。 氧化膜的擊穿 a 單孔型擊穿：形成幾 m幾百 m 的圓孔，這時的電場是在 0.5MVcm以上，靜電能量與電容存的能量差不多b 傳播型擊穿：在高靜電壓，串聯(lián) 10K 以下的電阻時產(chǎn)生象蟲子咬過一樣的擊穿模式，這種形式似乎的單孔型擊穿作為觸發(fā)源，通過介質(zhì)使孔中氣體擊穿形成。C 自動恢復(fù)型擊穿，當(dāng) SIO2膜很薄時（幾千 幾萬 ）擊穿后。由于

38、該部分的蒸發(fā)、消失，具有自動恢復(fù)性能。3在判斷器件故障的模式時，應(yīng)注意以下問題 考慮通常使用情況下，與正品相比，廢品發(fā)生了哪些異常，為此可以測量兩者輸出波形和絕緣阻抗的變化，從而確定異常的狀態(tài)。 對難易再現(xiàn)故障狀態(tài)，若用電容的放電實驗進(jìn)行檢驗，則可以改變電容大小，觀察擊穿電壓與電容的關(guān)系，若利用短時脈沖放電方法檢驗，觀察擊穿電壓與脈沖寬度之間的關(guān)系，然后將以上電容或脈沖寬的變化所形成的不同故障方式。與廢品故障模式進(jìn)行對比，從而推測出引起器件損傷的靜電能量值。2.32.3 電子工業(yè)的靜電防護(hù)措施電子工業(yè)的靜電防護(hù)措施主要從元器件和整機(jī)的設(shè)計考慮靜電防護(hù)、靜電防護(hù)工作區(qū)設(shè)計、防靜電安全操作程序等三

39、個方面進(jìn)行。142.3.12.3.1 元器件和整機(jī)的靜電保護(hù)設(shè)計元器件和整機(jī)的靜電保護(hù)設(shè)計1靜電保護(hù)設(shè)計要求為使用靜電敏感器件、電子儀器及設(shè)備具有較強(qiáng)的抗靜電能力，在新產(chǎn)品設(shè)計上要仔細(xì)考慮靜電保護(hù)，要求： 靜電敏感器件的設(shè)計在滿足技術(shù)性能的前提下，要盡量采用耐靜電損壞的材料、器件和線路設(shè)計中要考慮一定保險系數(shù)的保護(hù)電路。 在整機(jī)產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)選擇不易受靜電損壞的元器件，對于必須采用靜電敏感元器件時，應(yīng)將它們設(shè)置在受保護(hù)的位置上。 隨著電子產(chǎn)品的小型化使其元器件組裝密度日趨提高，其它結(jié)構(gòu)件在空間位置設(shè)計的合理性與否將決定靜電危害的大小，如機(jī)殼內(nèi)部通風(fēng)的散熱問題，靜電屏蔽，開關(guān)接地等靜電抑制技術(shù)問題

40、。 為抑制靜電噪聲的影響，印刷電路板的設(shè)計要盡量合理。 靜電敏感器件采用后，應(yīng)在整機(jī)另匯總表、組裝配圖上標(biāo)有靜電警告符號。2器件的保護(hù)措施（1） Si 硅材料雙極型 IC 結(jié)構(gòu) 大致分為外部保護(hù)和內(nèi)部保護(hù)二類。 外部保護(hù)：一般是輸入端上串聯(lián)電阻或者并聯(lián)二極管，這樣可以限制靜電放電的電流，增大放電時間常數(shù)，或者形成靜電能量的旁路，從而保護(hù)器件免遭靜電擊穿。通過試驗，采取保護(hù)措施后，擊穿強(qiáng)度可提高二倍至五倍，但 IC 上采用這種保護(hù)是比較困難，而且必須注意附加電阻或二極管的方式，特別是二極管，如果安裝位置、引線長度，耐壓及電流容量考慮不周時，效果只有預(yù)期的一半。 內(nèi)部保護(hù)：IC 的擊穿多發(fā)生在輸入

41、端附近的電路中，所以保護(hù)電路通常是設(shè)置在與輸入端有關(guān)的部分。采用同前外部保護(hù)電路的方法。但一般保護(hù)電路并非萬全之策。較大能量作用下，仍會發(fā)生擊穿，另外對器件的性能和成本也會發(fā)生影響，如增大電阻的熱噪聲，使頻率響應(yīng)特性變壞，加之二極管的置入，會使芯片尺寸增大，輸入電容增加，從而使頻率響應(yīng)劣化等。為此可采用改進(jìn)器件的結(jié)構(gòu)，以提高耐靜電性能。如增大發(fā)射極周長；將包括電極墊片的鋁線整體做在 P 型擴(kuò)散層上，使以往的鋁線與襯底間的絕緣用 SiO2氧化膜改為 Pn 結(jié)；改進(jìn)內(nèi)部引線圖案，改變摻雜濃度等等。試驗結(jié)果在 SiO2膜上不會出現(xiàn)針孔，在小電容區(qū)域的擊穿電壓較以前 IC 為高，故障率大致縮小十分之一

42、。（2）Si 材料 MOS IC 結(jié)構(gòu) 由于這類器件耐靜電性能差的弱點，以前幾乎所有 MOS IC 都采用這樣或那樣的保護(hù)措施。然而，要完全避免是不可能的，應(yīng)把 MOS IC 器件當(dāng)作 SSD 來對待。 MOS IC 擊穿大多數(shù)是柵極 SiO2膜的擊穿，今后元器件微型化，大規(guī)模集成化以及柵極氧化膜厚度變薄的趨勢，這種擊穿更為嚴(yán)重，分析損壞狀況可分為四種情形： 柵極氧化膜擊穿； 保護(hù)電阻熱熔斷； 保護(hù)二極管結(jié)區(qū)的擊穿； 布線閥發(fā)生閃絡(luò)通路擊穿。15 MOS IC 的保護(hù)方式，基本上也與雙極型 IC 的情況相同，多半采用保護(hù)電阻及保護(hù)二極管，其中： R 的作用：消耗靜電放電功率，降低柵極二端的電位

43、差，從而提高耐靜電性能。 二極管作用：MOS 柵極二端電壓大體上按 D 的反向耐壓程度而減小，D 比 R 小，響應(yīng)快，耐靜電性提高。（3）化合物半導(dǎo)體器件在硅器件無法實現(xiàn)其功能的領(lǐng)域，可利用化合物半導(dǎo)體材料所具有的各種工能帶結(jié)構(gòu)，物性常數(shù)而制成的化合物半導(dǎo)體器件，尤其在微波通信、光通信領(lǐng)域是一種主要器件，開創(chuàng)了超高速數(shù)字 IC 實用化的新篇章。 激光二極管、發(fā)光二極管、雪崩光電二極管等二極管與 MOS 場效應(yīng)管屬此類元件。 超高頻 GaAs MOS 場效應(yīng)管，面臨耐靜電性能與高頻特性，高速特性之間矛盾。寧愿追求性能為目標(biāo)，降低寄生電容和串聯(lián)電阻，勢必要犧牲抗靜電能力，只在組裝時采取防靜電措施，

44、形成一個使人體充分接地的環(huán)境條件。 3電子產(chǎn)品、機(jī)器設(shè)計應(yīng)考慮事項 設(shè)計前應(yīng)充分掌握所使用半導(dǎo)體器件耐靜電擊穿能力，安裝在底板上時應(yīng)考慮它們盡可能地不互相接觸，且不讓易帶電的絕緣材料靠近器件。 與外部相連的金屬部分，例如連接用的腳線等易受靜電的作用，故不讓它們靠近器件及其布線；盡量避免器件的輸入端在開放狀態(tài)下形成回路，萬不得已需要形成開放回路時，則應(yīng)在輸入端與地之間加入適當(dāng)?shù)碾娮?，從而保護(hù)輸入部分；而不使用的端子或電路部分應(yīng)使其接地或用適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬砷]合回路。 與器件輸入連接線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離裝置的機(jī)殼里，且其輸入信號應(yīng)盡量使用屏蔽線；在器件的輸入輸出端布線的周圍，不能放置電性能浮動的金屬物體，以防

45、靜電感應(yīng)對配線放電而擊穿器件。 盡量縮短布線長度，減小布線電容，以避免靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)。 印刷電路板外圍部分應(yīng)布置接地線，使用器件的底板實行機(jī)架接地時，不僅要用接地線進(jìn)行直流的連接，且要用高頻電容器進(jìn)行高頻的連接，而機(jī)器外的金屬部分應(yīng)接地。 機(jī)器外殼上實行靜電屏蔽是有效的，如在塑料機(jī)殼表面涂上導(dǎo)電涂料，并接地，或者要機(jī)殼與印刷電路板的間隙上，加上導(dǎo)電性的屏蔽，并接地。4在輸送、保管（儲存）時應(yīng)注意事項：（1）輸送、儲存半導(dǎo)體器件的容器應(yīng)當(dāng)在輸送中不因振動而帶電的材料，具有導(dǎo)靜電性能的容器，金屬容器由于電阻太小，易于產(chǎn)生靜電放電，應(yīng)避免使用。（2）使用涂刷有抗靜電劑或可抗靜電樹脂的容器時，必須

46、注意其有效時間。（3）輸送半導(dǎo)體器件時，為確保電極（出腳）端子等電位，應(yīng)用短路環(huán)，鋁箔等短路，或使用導(dǎo)電性泡沫塑料。（4）使用皮帶輸送機(jī)之類輸送裝置時，或使用小推車，必須進(jìn)防靜電處理，讓輸送帶或小推車不帶電。16第三章第三章 LCDLCD 基礎(chǔ)知識介紹基礎(chǔ)知識介紹3.13.1 液晶顯示器的概述液晶顯示器的概述液晶顯示器的英文名字是 LiquidCrystalDisplay，縮寫為 LCD。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面3.1.13.1.1 液晶顯示器起源液晶顯示器起源LCD（ Liquid Crystal Display），對于許多的用戶而言可能是一個并不算

47、新鮮的名詞了，不過這種技術(shù)存在的歷史可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我們的想像 早在 19 世紀(jì)末，奧地利植物學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了液晶，即液態(tài)的晶體，也就是說一種物質(zhì)同時具備了液體的流動性和類似晶體的某種排列特性。在電場的作用下，液晶分子的排列會產(chǎn)生變化。從而影響到它的光學(xué)性質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做電光效應(yīng)。利用液晶的電光效應(yīng)，英國科學(xué)家在上世紀(jì)制造了第一塊液晶顯示器即LCD。今天的液晶顯示器中廣泛采用的是定線狀液晶，如果我們微觀去看它，會發(fā)現(xiàn)它特象棉花棒。與傳統(tǒng)的 CRT 相比，LCD 不但體積小，厚度?。壳?14.1 英寸的整機(jī)厚度可做到只有 5 厘米），重量輕、耗能少（ 1 到 10 微瓦/平方厘米）、工作電壓低（ 1

48、.5 到 6V）且無輻射，無閃爍并能直接與 CMOS 集成電路匹配。由于優(yōu)點眾多， LCD 從 1998 年開始進(jìn)入臺式機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。第一臺可操作的 LCD 基于動態(tài)散射模式 (Dynamic Scattering Mode,DSM)，RCA 公司喬治海爾曼帶領(lǐng)的小組開發(fā)了這種 LCD。海爾曼創(chuàng)建了奧普泰公司，這個公司開發(fā)了一系列基于這種技術(shù)的的LCD。 1970 年 12 月，液晶的旋轉(zhuǎn)向列場效應(yīng)在瑞士被仙特和赫爾弗里?；舴蚵?-勒羅克中央實驗室注冊為專利。 1969 年，詹姆士福格森在美國俄亥俄州肯特州立大學(xué)（ Ohio University）發(fā)現(xiàn)了液晶的旋轉(zhuǎn)向列場效應(yīng)并于 1971 年 2

49、 月在美國注冊了相同的專利。 1971 年他的公司（ ILIXCO）生產(chǎn)了第一臺基于這種特性的 LCD，很高速緩存代了性能較差的 DSM 型 LCD。在 1985 年之后，這一發(fā)現(xiàn)才產(chǎn)生了商業(yè)價值， 1973 年日本的聲寶公司首次將它運用于制作電子計算器的數(shù)字顯示?，F(xiàn)在， LCD 是筆記本電腦 和掌上計算機(jī)的主要顯示設(shè)備，在 投影機(jī)中，它也扮演著非常重要的角色，而且它開始逐漸滲入到桌面顯示器市場中。 173.1.23.1.2 液晶顯示器發(fā)展液晶顯示器發(fā)展一直以來，追求更完美的視覺享受都是我們桌面顯示設(shè)備的目標(biāo)，回顧近年的顯示技術(shù)發(fā)展歷程，我們不難發(fā)現(xiàn)它都是圍繞著同樣一個主題“追求更佳的人類肉眼

50、視覺舒適性 ”！作為近幾年才突然新興起的新產(chǎn)品，液晶顯示器已經(jīng)全面取代笨重的CRT顯示器成為現(xiàn)在主流的顯示設(shè)備?？墒?，液晶顯示器的發(fā)展之路并不是我們想象中的那樣一帆風(fēng)順。下面，我們與新老玩家一起回顧一下近年LCD 發(fā)展的艱辛曲折之路。LCD 早期發(fā)展(19862001)過高成本抑制其發(fā)展之路 ，術(shù)不成熟的早期，LCD 主要應(yīng)用于電子表、計算器等領(lǐng)域 。我們平時所說的 LCD，它的英文全稱為 Liquid Crystal Display，直譯成中文就是液態(tài)晶體顯示器，簡稱為液晶顯示器。液晶是一種幾乎完全透明的物質(zhì)。它的分子排列決定了光線穿透液晶的路徑。到 20 世紀(jì) 60 年代，人們發(fā)現(xiàn)給液晶充

51、電會改變它的分子排列，繼而造成光線的扭曲或折射，由此引發(fā)了人們發(fā)明液晶顯示設(shè)備的念頭。世界上第一臺液晶顯示設(shè)備出現(xiàn)在20 世紀(jì) 70 年代初，被稱之為 TN-LCD（扭曲向列）液晶顯示器。盡管是單色顯示，它仍被推廣到了電子表、計算器等領(lǐng)域。3.1.33.1.3 液晶顯示器特點液晶顯示器特點一、機(jī)身薄，節(jié)省空間：與比較笨重的CRT 顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。 二、省電，不產(chǎn)生高溫：它屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)熱(主要耗電和發(fā)熱部分存在于背光燈管或 LED)，而 CRT 顯示器，因顯像技術(shù)不可避免產(chǎn)生高溫。 三、無輻射，益健康：液晶顯示器完全無輻射，這對于整天在電腦前工作

52、的人來說是一個福音。 四、畫面柔和不傷眼：不同于 CRT 技術(shù)，液晶顯示器畫面不會閃爍，可以減少顯示器對眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。3.1.43.1.4 液晶顯示器分類液晶顯示器分類液晶顯示器是一種采用液晶為材料的顯示器。液晶是介于固態(tài)和液態(tài)間的有機(jī)化合物。將其加熱會變成透明液態(tài)，冷卻后會變成結(jié)晶的混濁固態(tài)。在電場作用下，液晶分子會發(fā)生排列上的變化，從而影響通過其的光線變化，這種光線的18變化通過偏光片的作用可以表現(xiàn)為明暗的變化。就這樣，人們通過對電場的控制最終控制了光線的明暗變化，從而達(dá)到顯示圖像的目的。根據(jù)液晶分子的排布方式，常見的液晶顯示器分為：窄視角的TN-LCD，STN-LCD，DS

53、TN-LCD；寬視角的 IPS,VA,FFS 等。其中 TN-LCD，STN-LCD 和 DSTN-LCD 三種顯示原理相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。 TN： 扭曲向列型（ Twisted Nematic）液晶分子扭曲角度為 90 度。STN：超扭曲向列型（ Super TN）其 S 即為 Super 之意，也就是液晶分子的扭轉(zhuǎn)角度加大，呈 180 度或 270 度，如此而達(dá)到更優(yōu)越的顯示效果 (因?qū)Ρ榷燃哟?。 DSTN：雙層超扭曲向列型（ Double layer STN）。其 D 為 double layer雙層之意，因此又比 STN 更優(yōu)異些。由于 DSTN 的顯示面板結(jié)構(gòu)已較

54、 TN 與 STN復(fù)雜，顯示畫質(zhì)較之更為細(xì)膩。 寬視角模式，如 IPS 平面轉(zhuǎn)換（In-Plane Switching），VA 垂直取向（ Vertical Alignment)3.1.53.1.5 液晶顯示器的應(yīng)用領(lǐng)域液晶顯示器的應(yīng)用領(lǐng)域近年來隨著液晶顯示技術(shù)的發(fā)展，液晶顯示器件被逐漸應(yīng)用于電子儀器、儀表、文字處理機(jī)、電子手表、計算器、筆記本電腦、平板電腦、臺式電腦監(jiān)視器、工業(yè)監(jiān)視器、攝象機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、投影顯示、車載或便攜式 VCD、DVD、手機(jī)屏、PDA 、GPS、液晶電視、高清晰度數(shù)字電視等眾多領(lǐng)域。3.23.2 液晶顯示器件簡介液晶顯示器件簡介LCD 液晶顯示器廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中，尤

55、其是一些機(jī)器的人機(jī)，復(fù)雜控制設(shè)備的面板，醫(yī)療器械的顯示等等。193.2.13.2.1 TFT-LCDTFT-LCD 液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)1.偏振片 2.玻璃基板 3.公共電極 4.取向?qū)?5.封框膠 6.液晶 7.隔墊物 8.保護(hù)層 9.ITO 像素電極 10.柵絕緣層 11.存貯電容底電極 12.TFT 漏電極 13.TFT 柵電極 14.有機(jī)半導(dǎo)體有源層 15.TFT 源電極及引線 16.各向異性導(dǎo)電膠（ACF）17.TCP 18.驅(qū)動 IC 19.印刷電路板（PCB）20.控制 IC 21.黑矩陣（BM）22. 彩膜（CF）液晶顯示屏剖面圖：203.2.23.2.

56、2 ITO 基礎(chǔ)知識講解在氧化物導(dǎo)電膜中，以摻 Sn 的 In2O3（ITO）膜的透過率最高和導(dǎo)電性能最好，而且容易在酸液中蝕刻出微細(xì)的圖形。其透過率已達(dá) 90%以上，ITO 中其透過率和阻值分別由 In2O3 與 Sn2O3 之比例來控制，通常 SnO2：In2O3=1：9。ITO 是一種 N 型氧化物半導(dǎo)體-氧化銦錫，ITO 薄膜即銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜，通常有兩回事個主要的性能指針：電阻率和光透過率。目前 ITO 膜層之電阻率一般在 5*10-4 左右，最好可達(dá) 5*10-5，已接近金屬的電阻率，在實際應(yīng)用時，常以方塊電阻來表征 ITO 的導(dǎo)電性能，其透過率則可達(dá) 90%以上，ITO

57、 膜之透過率和阻值分別由 In2O3 與 Sn2O3 之比例控制，增加氧化錮比例則可提高 ITO 之透過率，通常 Sn2O3： In2O3=1：9，因為氧化錫之厚度超過 200時，通常透明度已不夠好-雖然導(dǎo)電性能很好。如用是電流平行流經(jīng) ITO 脫層的情形，其中 d 為膜厚，I 為電流，L1 為在電流方向上膜厚層長度，L2 為在垂直于電流方向上的膜層長主，當(dāng)電流流過方形導(dǎo)電膜時，該層電阻 R=PL1/dL2 式中 P 為導(dǎo)電膜 之電阻率，對于給定膜層，P 和 d 可視為定值，P/d，當(dāng) L1=L2 時，怒火正方形膜層，無論方塊大小如何，其電阻均為定值 P/d，此即方塊電阻定義： R=P/d，式

58、中 R單位為：奧姆/（/），由此可所出方塊電阻與 IOT 膜層電阻率 P 和 ITO 膜厚 d 有關(guān)且 ITO 膜阻值越低，膜厚越大。目前在高檔 STN 液晶顯示屏中所用 ITO 玻璃，其 R可達(dá) 10/左右，膜厚為100-200um，而一般低檔 TN 產(chǎn)品的 ITO 玻璃 R為 100-300/，膜厚為 20-30um。在進(jìn)行 LCD 走線設(shè)計時，由 ITO 阻計算方式，可知影響 ITO 阻值有如下因素：1、ITO 玻璃之方塊電阻要確保走線電阻小，應(yīng)酬讓 ITO 玻璃方塊電阻小，因為 R=P/d，則必須選 P 小，d 適當(dāng)大些的材料。2、L1/L2L1/L2 即走線在平行電流方向與垂直電流方

59、向上的長度比，在 R一定時，要保證走線電阻值小，就要讓 L1/L2 小，當(dāng) L1 一定時，只有增大 L2，也說法是在設(shè)計時，走線應(yīng)盡可能加寬;而當(dāng) L2 一定時，L1 就要小，即走線寬度一定時，細(xì)線應(yīng)盡可能短。3、在 LCD 顯示屏設(shè)計當(dāng)中，不僅要考慮走線布對 ITO 阻值的影響，還要考慮生產(chǎn)工藝對 ITO 阻值的影響，以便選擇適當(dāng)方塊電阻的 ITO 玻璃，以便設(shè)計到制作的全面控制，生產(chǎn)高對比的 LCD 產(chǎn)品，這時高占空比及 COG 產(chǎn)品無為重要，如 ITO 膜厚的均勻性，因為 ITO 的耙材及工藝的為穩(wěn)定，會使同樣長度與寬度的 ITO 阻值發(fā)生變化，如目標(biāo)值為 10 時，其 R范圍在 8-1

60、2 之間，所以在生產(chǎn)中要使用 ITO 膜厚均勻的導(dǎo)電玻璃，以減少電阻的變化，其次為 ITO 玻璃的耐高溫時性，酸堿性，因為通常 LCD 生產(chǎn)工藝中要使用高溫烘烤及各種酸堿液的浸泡，而一般在 300C *30min 的環(huán)境中，會使 R增大 2-3 倍，而在 10wt%NaOH*5min 及6wt%HCL*2min（60C）下也會增到 1。1 倍左右，由此可知，在生產(chǎn)工藝中不宜采21用高溫生產(chǎn)及酸堿的長時清洗，若無法避免，則應(yīng)盡量在低溫下進(jìn)行并盡量縮短動作時間。4、由于在液晶顯示器中，ITO 方塊電阻等效于電路圖中的分壓電阻，其阻值大小直接影響電路兩端電壓的大小，即方塊電阻越大，LCD 值電壓越大