(工藝流程)圖文詳解液晶面板制造工藝流程

圖文詳解液晶面板制造工藝流程時間：2009年11月02日

來源:PCPOP

作者:周冰

【大中小】液晶顯示器的核心：液晶面板曾經(jīng)爆發(fā)過的面板門事件，足以解釋用戶對于液晶顯示器所采用液晶面板類型的重視，不僅如此，液晶顯示器重要的技術(shù)提升，如LED背光，超廣視角，都與面板有著直接的關(guān)系。而占一臺液晶顯示器80%成本的液晶面板，足以說明它才是整臺顯示器的核心部分，它的好壞，可以說直接決定了一臺液晶顯示器品質(zhì)是否優(yōu)秀。

如此來看，民用的液晶顯示器的生產(chǎn)只是一個組裝的過程，將液晶面板、主控電路、外殼等部分進(jìn)行主裝，基本上不會有太過于復(fù)雜的技術(shù)問題。難道這是說，液晶顯示器其實是技術(shù)含量不好的產(chǎn)品嗎？其實不然，液晶面板的生產(chǎn)制造過程非常繁復(fù)，至少需要300道流程工藝，全程需在無塵的環(huán)境、精密的技術(shù)工藝下進(jìn)行。

液晶面板的大體結(jié)構(gòu)其實并不是很復(fù)雜，筆者將其分為液晶板與背光系統(tǒng)兩部分。液晶面板的LED背光系統(tǒng)

背光系統(tǒng)包括背光板、背光源（CCFL或LED）、擴(kuò)散板（用于將光線分布均勻）、擴(kuò)散片等等。由于液晶不會發(fā)光，因此需要借助其他光源來照亮，背光系統(tǒng)的作用就在于此，但目前所用的CCFL燈管或LED背光，都不具備面光源的特性，因此需要導(dǎo)光板、擴(kuò)散片之類的組件，使線狀或點狀光源的光均勻到整個面，目的是為了讓液晶面板整個面上不同點的發(fā)光強(qiáng)度相同，但實際要做到理想狀態(tài)非常困難，只能是盡量減少亮度的不均勻性，這對背光系統(tǒng)的設(shè)計與做工有很大的考驗。液晶板在未通電情況下呈半透明狀態(tài)可彎曲的柔性印刷板起到信號傳輸?shù)淖饔?，并且通過異向性導(dǎo)電膠與印刷電路板（藍(lán)色PCB板的部分）壓和，使兩者連接想通

液晶板從外到里分別是水平偏光片、彩色濾光片、液晶、TFT玻璃、垂直偏光片，此外在液晶面板邊上還有驅(qū)動IC與印刷電路板，主要用于控制液晶板內(nèi)的液晶分子轉(zhuǎn)動與顯示信號的傳輸。液晶板很薄，不通電的情況下呈半透明狀態(tài)，它的大體構(gòu)造就像三明治，下層TFT玻璃與上層彩色濾光片中間夾著液晶。微觀液晶面板，會看到紅綠藍(lán)為一組三原色，一般一組或兩組為一個像素

液晶具備固態(tài)晶體的光線折射性質(zhì)，同時具備液體的流動特性，在電極的驅(qū)動下，可以按照主控想要的方式進(jìn)行排列，控制光線透過的強(qiáng)弱，然后在彩色濾光片上，通過紅、綠、藍(lán)三基色進(jìn)行每個像素的調(diào)色，最終得到完整畫面影像。

按照功能的劃分可以將液晶面板分為液晶板與背光系統(tǒng)部分，而要生產(chǎn)一塊液晶面板，卻需要經(jīng)過“前段Array制程、中段Cell制程、后段模組組裝”三個復(fù)雜的過程。今天我們將在此，為大家詳細(xì)介紹液晶面板的生產(chǎn)制造流程?！袂岸蜛rray制程:薄膜/黃光/蝕刻/剝膜(一)

液晶面板制造的前段Array制程主要是“薄膜、黃光、蝕刻、剝膜”四大部分，如果僅僅是這樣看，很多網(wǎng)友根本不解這四步的具體含義，以及為什么會這樣做。

首先，液晶分子的運(yùn)動與排列都需要電子來驅(qū)動，因此在液晶的載體——TFT玻璃上，必須有能夠?qū)щ姷牟糠郑瑏砜刂埔壕У倪\(yùn)動，這里將會用ITO（IndiumTinOxide，透明導(dǎo)電金屬）來做這件事情。ITO是透明的，也成薄膜導(dǎo)電晶體，這樣才不會阻擋背光。

液晶分子排列的不同以及快速的運(yùn)動變化，才能保證每個像素精準(zhǔn)顯示相應(yīng)的顏色，并且圖像的變化精確快速，這就要求對液晶分子控制的精密。ITO薄膜需要做特殊的處理，就猶如在PCB板上印刷電路一般，在整個液晶板上畫出導(dǎo)電線路。

首先，需要在TFT玻璃上沉積ITO薄膜層，這樣整塊TFT玻璃上就有了一層平滑均勻的ITO薄膜。然后用離子水，將ITO玻璃洗凈，準(zhǔn)備進(jìn)入下一步驟。

接下來，要在沉積了ITO薄膜的玻璃上涂上光刻膠，在ITO玻璃上形成一層均勻的光阻層。然后烘烤一段時間，將光刻膠的溶劑部分揮發(fā)，增加光阻材料與ITO玻璃的粘合度。

用紫外光（UV）通過預(yù)先制作好的電極圖形掩模版照射光刻膠表面，使被照光刻膠層發(fā)生反應(yīng)，在涂有光刻膠的玻璃上覆蓋光刻掩模版在紫外燈下對光刻膠進(jìn)行選擇性曝光?！袂岸蜛rray制程:薄膜/黃光/蝕刻/剝膜(二)

我們以一個像素單位為例，如上圖，這個像素中，淺色部分未曝光，而深色的是曝光部分。

接著，用顯影劑將曝光部分的光刻膠清洗掉，這樣就只剩下未曝光的光刻膠部分，然后用去離子水將溶解的光刻膠沖走。顯影之后需要加熱烘烤，讓未曝光的光刻膠更加堅固的依附在ITO玻璃上

然后用適當(dāng)?shù)乃峥桃簩o光刻膠覆蓋的ITO膜的蝕刻掉，只保留光刻膠下方的ITO膜。ITO玻璃為（In2O3與SnO2）的導(dǎo)電玻璃，未被光刻膠覆蓋的ITO膜易與酸發(fā)生反應(yīng)，而被光刻膠覆蓋的ITO膜可以保留下來，得到相應(yīng)的拉線電極?！袂岸蜛rray制程:薄膜/黃光/蝕刻/剝膜(三)

剝膜：用高濃度的堿液（NaOH溶液）作脫膜液，將玻璃上余下的光刻膠剝離掉，從而使ITO玻璃形成與光刻掩模版完全一致的ITO圖形。

用有機(jī)溶液沖洗玻璃基本標(biāo)簽，將反應(yīng)后的光刻膠帶走，讓玻璃保持潔凈狀態(tài)。這樣就完成了第一道薄膜導(dǎo)電晶體制程，一般至少需要5道相同的過程，在玻璃上形成復(fù)雜精密的電極圖形。用相同的方法在玻璃上拉出其他的ITO電極圖形形成復(fù)雜精密的電極圖形，可以更好的控制液晶分子的運(yùn)動

這樣，前段Array制程就結(jié)束了。從整個過程不難看出，前面在TFT玻璃上沉積ITO薄膜、涂光刻膠、曝光、顯影、蝕刻，最終是為了在TFT玻璃上形成前期設(shè)計好的ITO電極圖形，以便于在玻璃上控制液晶分子的運(yùn)動。整個生產(chǎn)過程的大致步驟并不復(fù)雜，但是技術(shù)上的細(xì)節(jié)和注意事項非常繁瑣，這里我們就不多做介紹了，有興趣的朋友可以自行查閱相關(guān)資料。

液晶板所用玻璃的制造工藝也是非常講究。目前，全球最大的液晶面板用玻璃，主要由美國康寧、日本旭硝子等廠商提供，處于液晶面板生產(chǎn)制造的上游，這些廠商都掌握著玻璃生產(chǎn)工藝的技術(shù)專利。前幾個月，由于地震造成康寧玻璃停爐事件，對液晶面板行業(yè)造成了一定的影響，可看出其在行業(yè)內(nèi)的地位?！裰卸蜟ell制程:TFT玻璃與彩色濾光片貼合(一)

前面我們提到過，液晶板的結(jié)構(gòu)就像三明治，下層TFT玻璃與上層彩色濾光片中間夾著液晶。在液晶面板制造的終端Cell制程，就是TFT玻璃與彩色濾光片的上下貼合，不過這不是簡單的粘合，需要做很多細(xì)節(jié)上的技術(shù)工作。下層TFT玻璃與上層彩色濾光片中間夾著液晶層中段Cell制程首先分為TFT與CF（彩色濾光片）兩部分首先將經(jīng)過前段Array制程的TFT玻璃用去離子水洗凈

從上圖中大家可以看到玻璃上分為相同大小的6塊，也就是說這塊玻璃做出的液晶板，最后要切割成6塊，而每一塊的大小則是最終尺寸。在玻璃投片的時候，每塊玻璃要切什么規(guī)格什么尺寸就已經(jīng)提前設(shè)計好了。在配向膜為溶液狀態(tài)時屠宰TFT玻璃基本上表面

然后將有機(jī)高分子配向材料涂布在玻璃的表面，即采用選擇涂覆的方法，在ITO玻璃上的適當(dāng)位置涂一層均勻的配向?qū)?，同時對配向?qū)幼龉袒幚怼?/p>

配向摩擦：用絨布類材料以特定的方向摩擦取向?qū)颖砻妫允挂壕Х肿訉砟軌蜓刂湎驅(qū)拥哪Σ练较蚺帕?，保證液晶分子排列的一致性。配向摩擦之后，會有一些絨布線等污染物，需要通過特殊的清潔流程將污染物沖洗掉。

TFT玻璃基板清洗完畢之后，進(jìn)行密封膠涂布，其目的是為了讓TFT玻璃基板能與彩色濾光片粘合固定，同時也能防止液晶外流?！裰卸蜟ell制程:TFT玻璃與彩色濾光片貼合(二)

TFT玻璃基板的終端Cell制程基本已經(jīng)完成，下面就該進(jìn)行彩色濾光片的Cell制程。與TFT玻璃基板配向相同，彩色濾光片也需要涂配向膜然后在已經(jīng)固定在濾光片表面的配向膜上進(jìn)行配向在彩色濾光片表面噴灑墊料，讓TFT玻璃基板與彩色濾光片之間有一定的間隔距離接下來，再次進(jìn)入TFT玻璃基板的制程在TFT玻璃基板上已經(jīng)涂好的密封膠框內(nèi)注入液晶

最后，在彩色濾光片的玻璃的粘合方向上的邊框涂上導(dǎo)電膠，以保證外部電子能夠流通進(jìn)入液晶層，然后，根據(jù)TFT玻璃基板、彩色濾光片上的粘合標(biāo)記，將兩塊玻璃粘合，通過高溫將粘合材料固化，使上下玻璃貼合穩(wěn)定。

彩色濾光片是液晶面板非常重要的零組件，制造彩色濾光片的廠商與玻璃基板廠商一樣，處于液晶面板廠商的上游，其供應(yīng)過?；虿蛔悖軌蛑苯佑绊懸壕姘宓纳a(chǎn)進(jìn)度，間接影響終端市場?！裰卸蜟ell制程:TFT玻璃與彩色濾光片貼合(三)貼合完畢的液晶板就可以根據(jù)之前設(shè)計好的切割尺寸進(jìn)行切割，得到最終尺寸通過上圖，可以看到，切割完的每塊液晶板都留有兩個邊框，是做什么用的呢？在后面的模組制程中，大家可以找到答案

最后，在每塊液晶基板的兩面都貼上的偏光片，其中朝外方向貼的是水平偏光片，朝內(nèi)方向貼的是垂直偏光片。

偏光片是一種只允許某方向的光線才能通過的光學(xué)片板，能將自然光轉(zhuǎn)換成直線偏光的光學(xué)元件。其作用機(jī)制是將直交的入射光線經(jīng)過垂直偏光片后，使垂直方向光線通過，另一份水平方向光線則被吸收，或利用反射和散射等作用使其遮蔽。

制作液晶面板時，必須上下各用一片，且呈交錯方向，在有電場與無電場時，使光線產(chǎn)生位相差而呈現(xiàn)明暗的狀態(tài)，用于顯示字幕或圖案。

至此，中段Cell制程就全部完成。下面，就可以進(jìn)入液晶面板制造的最后一個流程：后段模組組裝。●后段模組組裝:驅(qū)動IC/印刷電路板壓合

后段Module制程主要是液晶基板的驅(qū)動IC壓合與印刷電路板的整合，這一部分可以將從主控電路接受到的顯示信號傳輸?shù)津?qū)動IC上，驅(qū)動液晶分子轉(zhuǎn)動，顯示圖像。此外，背光部分在此環(huán)節(jié)會與液晶基板整合，完整的液晶面板就完成了。首先在兩個邊框上壓合異向性導(dǎo)電膠，這樣可以讓外部電子進(jìn)入到液晶基板層，是電子傳輸?shù)臉蛄簤汉显谝壕Щ迳系尿?qū)動IC

接下來是驅(qū)動IC的壓合。驅(qū)動IC的主要功能是輸出需要的電壓至每個像素，控制液晶分子的扭轉(zhuǎn)程度。而驅(qū)動IC分為兩種，位于X軸的源極驅(qū)動IC負(fù)責(zé)資料的輸入，特性為高頻并具備影像功能；位于Y軸的閘極驅(qū)動IC負(fù)責(zé)液晶分子的扭轉(zhuǎn)程度與快慢，其直接影響著液晶顯示器的響應(yīng)時間。不過目前已經(jīng)有很多液晶面板只有X軸方向有驅(qū)動IC，也許是將Y軸驅(qū)動IC功能做了整合簡化。柔性電路板的壓合，可以傳輸數(shù)據(jù)信號，充當(dāng)外部印刷電路與液晶板電子傳輸?shù)臉蛄?。其可以彎曲，因此成為柔性或軟性電路板在柔性電路板的另一端貼上異向性導(dǎo)電膠，并且印刷電路板貼合柔性電路板與印刷電路板實物（圖片拍自三星2693HM）

液晶基板的制造過程還有很多細(xì)節(jié)以及注意事項，例如離子水清洗、烘干、吹干、風(fēng)干、超聲波清洗、曝光、顯影等等等等，都有非常嚴(yán)格的技術(shù)細(xì)節(jié)與要求，這樣才能生產(chǎn)出質(zhì)量合格的眼睛面板，感興趣的朋友可以通過搜索引擎自行查閱相關(guān)的技術(shù)資料。●讓液晶面板發(fā)光:不可忽略的背光系統(tǒng)

液晶（LiquidCrystal，簡稱LC）是一種液態(tài)晶體，具備固態(tài)晶體的透光與折射性質(zhì)，同時還具有液體的流動性質(zhì)，正因為它的這種特性才會被應(yīng)用到顯示領(lǐng)域。

不過液晶并不會自主發(fā)光，因此采用液晶作為顯示介質(zhì)的顯示設(shè)備，需要另外搭配背光系統(tǒng)。

首先需要一塊背板，作為發(fā)光源的載體。液晶顯示設(shè)備常用的發(fā)光源是CCFL冷陰極背光燈管，不過目前已經(jīng)開始向LED背光轉(zhuǎn)變，但無論是兩者中哪一個，都需要一塊背板作為載體。三星26吋寬屏2693HM的CCFL背光燈管

CCFL背光已經(jīng)伴隨液晶走過一段歲月，其品質(zhì)相比LED背光，有不少缺陷，不過現(xiàn)在已經(jīng)逐步進(jìn)化為燈管節(jié)省50%，加強(qiáng)液晶板的透光率，來達(dá)到節(jié)能的目的。

三星XL2370的側(cè)置白光LED背光在未發(fā)光（左）與發(fā)光（右）狀態(tài)下

而LED在照明領(lǐng)域的快速發(fā)展，成本有了大幅度的降低。液晶面板也開始大范圍采用LED作為背光源，目前為了控制成本，LED背光都采用側(cè)置而非布置于背板上的方式，這樣可以減少LED晶粒采用的數(shù)量。側(cè)置LED背光系統(tǒng)的擴(kuò)散板（導(dǎo)光板）上有無數(shù)的點狀印刷

但無論是CCFL背光還是LED背光各種放置方式，背光的光源性質(zhì)都不可能是面光源，而是線光源或者點光源，因此就需要其他組件將光線均勻到整個面上，這任務(wù)由擴(kuò)散板和擴(kuò)散片來完成。

透明的擴(kuò)散板上，點狀印刷可以遮擋一部分光線，側(cè)置的LED背光將光線從擴(kuò)散板側(cè)面打入，光線在擴(kuò)散板內(nèi)來回反射折射，將光線均勻分散到整個面，點狀印刷遮擋住部分光線，將光線如篩子般，均勻的篩出。擴(kuò)散板上方的擴(kuò)散片有助于將光線均勻在整個面上

在擴(kuò)散板上方，還會有3～4片擴(kuò)散片，不斷的將光線均勻到整個面上，提升光線的均勻度，這直接關(guān)系到液晶面板的顯示效果。專業(yè)的液晶顯示器為了更好的控制屏幕的亮度均勻性，在面板采購，后期的背光控制電路方面，會下很大的功夫，以保證面板的品質(zhì)。

背光系統(tǒng)還包括背光模組點燈器，位于背板的后方，在CCFL背光時代，大家經(jīng)常可以看到如上圖的長條狀點燈器，每一個線圈負(fù)責(zé)一組燈管。

而采用側(cè)置白光LED作為背光源的點燈器就要簡單很多，上圖最左方那一小塊電路板就是LED背光的點燈器。

背光系統(tǒng)大致的結(jié)構(gòu)就是如此，由于筆者沒有見過R.G.BLED背光的液晶顯示器背光模組長啥樣，這里也就無從告知，以后見到了，再與大家分享。●后段模組組裝:液晶基板與背光整合

液晶基板驅(qū)動IC/印刷電路板壓合完成，背光系統(tǒng)也完畢，最后只需整合就可以完成液晶面板的制造。將已經(jīng)做好的背光模組與液晶基板上下整合由于液晶基板與背光系統(tǒng)沒有用粘合的方式固定，需要用金屬或者膠框加在外層，起到固定液晶基板與背光系統(tǒng)的作用。進(jìn)行高溫老化測試裝箱出廠，就可以供應(yīng)給液晶顯示器制造商了液晶面板制造流程示意圖

后段Module制程是在LCM（LCDModule）工廠完成，這一部分基本不涉及液晶面板制造的核心技術(shù)，主要就是一些組裝的工作，因此一些臺系面板廠如奇美，韓系面板廠如三星，都在中國大陸地區(qū)設(shè)置有LCM工廠，進(jìn)行液晶面板后段模組的組裝，這樣可以方便大陸地區(qū)各大顯示器代工廠與液晶電視廠商采購，可以在整個制造環(huán)節(jié)中降低人力與運(yùn)輸成本。●國內(nèi)液晶面板產(chǎn)業(yè)發(fā)展任重道遠(yuǎn)

液晶面板產(chǎn)業(yè)，并不是擁有了幾座面板廠，就了