液晶显示器生产工艺
液晶显示器生产工艺1.液晶显示器的结构一般地TFT-LCD由上基板组件、下基板组件、液晶、驱动电路单元、背光灯模组和其他附件组成其中下基板组件主要包括下玻璃基板和TFT阵列而上基板组件由上玻璃基板、偏振板及覆于上玻璃基板的膜结构液晶填充于上、下基板形成的空隙内。图1.1显示了彩TFT-LCD的典型结构图1.2图进一步显示了背光灯模组与驱动电路单元的结构。在下玻璃基板的内侧面上布满了一系列与显示器像素点对应的导电玻璃微板、TFT半导体开关器件以及连接半导体开关器件的纵横线它们均由光刻、刻蚀等微电子制造工艺形成其中每一像素的TFT半导体器件的剖面结构如图1.3所示。在上玻璃基板的内侧面上敷有一层透明的导电玻璃板一般为氧化铟锡Indium Tin Oxide 简称ITO材料制成它作为公共电极与下基板上的众多导电微板形成一系列电场。如图1.4所示。若LCD为彩则在公共导电板与玻璃基板之间布满了三基红、绿、蓝滤光单元和黑点其中黑点的作用是阻止光线从像素点之间的缝隙泄露它由不透光材料制成由于呈矩阵状分布故称黑点矩阵Black matrix。2 液晶显示器的制造工艺流程彩TFT-LCD制造工艺流程主要包含4个子流程TFT加工工艺TFT process、彩滤光器加工工艺Color filter process、单元装配工艺Cell process和模块装配工艺Module process12。各工艺子流程之间的关系如图2.1所示。图2.1 彩TFT-LCD加工工艺流程2.1TFT加工工艺TFT process TFT加工工艺的作用是在下玻璃基板上形成TFT和电极阵列。针对图1.3所示TFT和电极层状结构通常采用五掩膜工艺即利用5块掩膜通过5道相同的图形转移工艺完成如图1.3TFT层状结构的加工2各道图形转移工艺的加工结果如图2.2所示。a 第1道图形转移工艺b 第2道图形转移工艺c 第3道图形转移工艺d 第4道图形转移工艺  e 第5道图形转移工艺图2.2 各道图形转移工艺的加工结果图形转移积工艺由淀积、光刻、刻蚀、清洗、检测等工
序构成其具体流程如下1 开始玻璃基板检验薄膜淀积清洗覆光刻胶曝光显影刻蚀去除光刻胶检验结束其中刻蚀方法有干刻蚀法和湿刻蚀法两种。上述各种工序的加工原理与集成电路制造工艺中使用的相应工序的加工方法原理类似但是由于液晶显示器中的玻璃基板面积较大TFT加工工艺中采用的加工方法的工艺参数和设备参数有其特殊性。2.2滤光板加工工艺a玻璃基板  b 阻光器加工  c 滤光器加工  d 滤光器加工e 滤光器加工  f ITO淀积图2.3滤光器组件的形成过程滤光板加工工艺的作用是在基板上加工出如图1.4所示的薄膜结构其流程如下开始阻光器加工滤光器加工保护清洗检测ITO淀积检测结束上述主要工序或工艺的加工效果示意如图2.3所示。在滤光基片上设置的一系列由不透光材料制成的并以矩阵形状分布的黑点它们通过相应的图形转移工艺也称为阻光器加工工艺加工出并安排于滤光器加工工艺的开始阶段所述图形转移工艺依次包含如下工序溅射淀积、清洗、光刻胶涂覆、曝光、显影、湿法刻蚀和去除光刻胶各工序基本原理分别如图2.4a-g所示。a 溅射淀积b 清洗  c 光刻胶涂覆d 曝光e显影f 湿法刻蚀g 去除光刻胶图2.4阻光器图形转移工艺阻光器加工完毕后进入滤光器加工阶段三种滤光器红、绿、蓝分别通过3道图形转移工艺完成加工由于三种滤光器直接由不同颜的光刻胶制成该图形转移工艺与前述图形转移工艺有所不同它不包含刻蚀和除光刻胶的工序。其具体流程为彩光刻胶涂覆曝光显影检验各工序的原理示意如图2.5所示。阻光器加工结束后经过清洗和检测工序后进入ITO淀积工艺最后在滤光器层上敷上一层导电玻璃氧化铟锡Indium Tin Oxide 简称ITO形成滤光板的公共电极。a彩光刻胶涂覆b曝光c显影d检验图2.5彩滤光器图形转移
工艺  3 液晶显示器的典型制造工艺液晶显示器的制造工艺与集成电路的制造工艺基本相似不同的是液晶显示器中的TFT层状结构制作于玻璃基板上而不是硅片上此外TFT加工工艺所要求的温度范围是300500oC而集成电路制作工艺要求的温度范围是1000 oC。3.1淀积工艺应用于液晶显示器制造工艺的淀积Deposition方法主要有两种一种是离子增强型化学气相淀积法另一种是溅射淀积法。离子增强型化学气相淀积的基本原理是将玻璃基板至于真空腔室中并且加热至一定的温度随后通入混合气体同时RF电压施加于腔室电极上混合气体转变为离子状态于是在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层。溅射淀积法的基板原理是在真空室中利用荷能粒子轰击靶使其原子获得足够的能量而溅出进入气相然后在工件表面淀积出与靶相同材料的薄膜。一般地为不改变靶材的化学性质荷能粒子为氦离子和氩离子。溅射淀积法有直流溅射法、射频溅射法等多种。3.2光刻工艺光刻工艺Photolithography process是将掩膜上的图形转移至玻璃基板上的过程。由于LCD板上的刻线品质取决于光刻工艺因此它是LCD加工过程中最重要的工艺之一。光刻工艺对环境中的粉尘颗粒很敏感因此它必须置于高度洁净的室内完成。3.3刻蚀工艺刻蚀工艺分为湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺湿法刻蚀工艺用液体化学试剂以化学方式去除基板表面的材料其优点是用时短、成本低、操作简单。干法刻蚀工艺是用等离子体进行薄膜线条腐蚀的一种工艺按照反应机理可分为等离子刻蚀、反应离子刻蚀、磁增强反应离子刻蚀和高密度等离子刻蚀等类型按结构形式又可分为筒型、平行平板型。干法刻蚀工艺的优点是横向腐蚀小控制精度高大面积刻蚀均匀性好利用ICP技术还可以刻蚀垂直度和光洁度都非常好的镜面因此干法腐蚀在制作微米及深亚微米纳米级的几何图形加工方面有很明显的优势。4 液晶显示器制造工艺的发展趋势4.
1TFT-LCD 的发展趋势由于玻璃底板的大小对生产线所能加工的LCD最大尺寸以及加工的难度起决定作用所以LCD业界根据生产线所能加工的玻璃底板的最大尺寸来划分生产线属于哪一代例如5代线最高阶段的底板尺寸是1200X1300mm最多能切割6片27英寸宽屏LCD-TV用基板6代线底板尺寸为1500X1800mm切割32英寸基板可以切割8片37英寸可以切割6片。7代线的底板尺寸是1800X2100mm切割42英寸基板可以切割8片46英寸可以切割6片。图4.1给出了17代的玻璃底板尺寸界定情况。目前全球范围已经进入第6代和第7代产品生产的阶段预计在未来两年里第5代及第5代之前的生产能力的增加幅度将逐渐减小而第6代和第7代的生产能力在近两年将形成加快增长的态势。目前各大设备厂商也纷纷推出了能够与第6代以上生产线配套的设备如尼康公司的面向第6代、第7代和第8代生产线应用的步进投影式平板显示器光刻机
FX-63SFX-71S和FX-81S。概述英文名字是LiquidCrystalDis缩写为LCD。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。液晶显示器的特点一、机身薄节省空间与比较笨重的CRT显示器相比液晶显示器只要前者三分之一的空间。二、省电不产生高温它属于低耗电产品可以做到完全不发烫而CRT显示器因显像技术不可避免产生高温。三、无辐射益健康液晶显示器完全无辐射这对于整天在电脑前工作的人来说是一个福音。四、画面柔和不伤眼不同于CRT技术液晶显示器画面不会闪烁可以减少显示器对眼睛的伤害眼睛不容易疲劳。液晶显示器绿环保它的能源消耗相对于传统的CRT来说简直是太小了对于进来逐渐引起国人重视的噪音污染也与它无缘因为它的自身的工作
特点决定了它不会产生噪音对于那种喜欢一边使用电脑一边有节奏的敲打显示器的用户发出的噪音这里不予以考虑-液
晶显示器还有一个好处就是发热量比较低长时间使用不会有烤热的感觉这一点也是以前的显示器无可比拟的以前的显示器可是宝贵尤其是夏天家里的空调、电扇都得为它服务给它降温。使用液晶显示器无形中为大气降了温也为阻止日益升温的大气作贡献。同时减少辐射降低环境污染。当然了环保也不会少了辐射这个指数的虽然我们不能说液晶显示器就完全没有辐射但是相对于辐射大户CRT来说液晶显示器那一点点辐射简直可以忽略不计。现在的时代其实还是模拟时代而未来的时代从目前的发展趋势来看是数字时代。显示器智能化操作数字控制、数码显示是未来显示器的必要条件。随着数字时代的来临数字技术必将全面取代模拟技术LCD不久就会全面取代现在的模拟CRT显示器。不过从另一个方面讲液晶显示器的数字接口现在并不普及还远远没有到应用领域。从理论上说液晶显示器是纯数字设备与电脑主机的连接也应该是采用数字式接口采用数字接口的优点是不言而喻的。首先可以减少在模数转换过程中的信号损失和干扰减少相应的转化电路和元件其次不需要进行时钟频率、向量的调整。但目前市场上大部分液晶显示器的接口是模拟接口存在着传输信号易受干扰、显示器内部需要加入模数转换电路、无法升级到数字接口等问题。并且为了避免像素闪烁的出现必须做到时钟频率、向量与模拟信号的完全一致。此外液晶显示器的数字接口尚未形成统一标准带有数字输出的显示卡在市面上并不多见。这样一来液晶显示器的关键性的优势却很难充分发挥。这个问题可能不是很好理解我
们举例子说明一下吧。使用过液晶显示器的人都知道液晶显示器很容易产生影像拖尾现象。响应时间是液晶显示器的一个特殊指标。液晶显示器的响应时间指的是显示器各像素点对输入信号反应的速度响应时间短则显示运动画面时就不会产生影像拖尾的现象。这一点在玩游戏、看快速动作的影像时十分重要。足够快的响应时间才能保证画面的连贯。目前市面上一般的液晶显示器响应时间与以前相比已经有了很大的突破一般为40ms左右。不过随着技术的日益发展LCD和CRT的这个差距在逐渐的被弥补上美格科技新近突出的一款液晶显示器的响应时间就已经缩短到了20ms不过美格货好价格也好它的售价比一般的液晶显示器要高出几百元。不过即使是20ms的美格也无法和目前的几乎任何一款CRT相提并论。所以如果您很喜欢玩3D游戏看激烈的电影的话液晶显示器可能会因为响应时间慢拖您的后腿。从外形上看液晶显示器的外观轻巧超薄与传统球面显示器相比其厚度、体积仅是CRT显示器的一半比如acer的FP581其厚度更是让人觉得不足普通CRT显示器的1/5大大减少了占地空间。香港和东京是世界上液晶显示器普及率最高的地区去年香港液晶显示器的出货量占到了显示器总出货量的七成。我们观察一下液晶显示器普及率高的地区就不难发现这些地方大多是比较繁华比较拥挤生活水平比较高而且写字楼、金融大厦林立的地方。在这些地方可谓是寸土寸金。显示器节省下来的空间的地皮价格远远高于液晶显示器和CRT显示器的差价。现在我国大陆的一些大城市的繁华区域也有向着这个方向发展的趋势。这个问题其实是问您对显示器的用途。众所周知由于液晶分子不能自己发光所以液晶显示器需要靠外界光源辅助发光。一般来讲140流明每平方米才够。有些厂商的参数标准和实际标准还存在差距。这里要说明一下就是一些小尺寸的液晶显示器以往主要应用于笔记本电脑当中采用两灯调
节因此它们的亮度和对比度都不是很好。不过现在主流的桌面版本的液晶显示器的亮度一般都可以达到250流明到400流明已经开始逐渐接近CRT的水平了。对于大多数人来说如果把CRT和LCD摆放在一起的话可以比较轻松的分辨出液晶显示器和普通的CRT
显示器的亮度和对比度以及彩饱和度的不同但是就一般使用来说这一点点差距并不会影响您的工作。但是对于专业的美工等要求准确彩的工作来说液晶显示器还不能完全达到其工作的要求。液晶按结构分类常见的液晶显示器按物理结构分为四种1扭曲向列型TN-Twisted Nematic 2超扭曲向列型STN-Super TN 3双层超扭曲
向列型DSTN-Dual Scan Tortuosity Nomograph 4薄膜晶体管型TFT-Thin Film Transistor。1.TN型采用的是液晶显示器中最基本的显示技术而之后其它种类的液晶显示器也是以TN型为基础来进行改良。而且它的运作原理也较其它技术来的简单。请参照下方的图片。图中所表示的是TN型液晶显示器的简易构造图包括了垂直方向与水平方向的偏光板具有细纹沟槽的配向膜液晶材料以及导电的玻璃基板。2.STN型的显示原理与TN相类似。不同的是TN扭转式向列场效应的液晶分子是将入射光旋转90度而STN超扭转式向列场效应是将入射光旋转180270度。  3.DSTN是通过双扫描方式来扫描扭曲向列型液晶显示屏从而达到完成显示目的。DSTN是由超扭曲向列型显示器STN发展而来的。由于DSTN采用双扫描技术因此显示效果相对STN来说有大幅度提高。4.TFT型的液晶显示器较为复杂主要是由萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等构成。首先液晶显示器
必须先利用背光源也就是萤光灯管投射出光源这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶。这时液晶分子的排列方式就会改变穿透液晶的光线角度然后这些光线还必须经过前方的彩的滤光膜与另一块偏光板。因此我们只要改变加在液晶上的电压值就可以控制最后出现的光线强度与彩这样就能在液晶面板上变化出有不同调的颜组合了。是目前主流液晶显示器的面板。显示原理一液晶的物理特性液晶的物理特性是当通电时导通排列变的有秩序使光线容易通过不通电时排列混乱阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材称为Substrates中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物由长棒状的分子构成。在自然状态下这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面液晶分子会顺着槽排列所以假如那些槽非常平行则各分子也是完全平行的。二单液晶显示器的原理LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直相交成90度。也就是说若一个平面上的分子南北向排列则另一平面上的分子东西向排列而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时分子便会重新垂直排列使光线能直射出去而不发生任何扭转。LCD是依赖极化滤光器片和光线本身。自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网阻断不与这些线平行的所有光线。极化滤光器的线正好与第一个垂直所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配光线才得以穿透。LCD
正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶所以在光线穿出第一个滤光器后会被液晶分子扭转90度最后从第二个滤光器中穿出。另一方面若为液晶加一个电压分子又会重新排列并完全平行使光线不再扭转所以正好被第二个滤光器挡住。总之加电将光线阻断不加电则使光线射出。然而可以改变LCD中的液晶排列使光线在加电时
射出而不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的所以只有“加电将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。从液晶显示器的结构来看无论是笔记本电脑还是桌面系统采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成厚约1mm其间由包含有液晶LC材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管而在液晶显示屏背面有一块背光板或称匀光板和反光膜背光板是由荧光物质组成的可以发射光线其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极电极分为行和列在行与列的交叉点上通过改变电压而改变液晶的旋光状态液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时液晶分子就会产生扭曲从而将穿越其中的光线进行有规则的折射然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。三彩LCD显示器的工作原理对于笔记本电脑或者桌面型的LCD显示器
需要采用的更加复杂的彩显示器而言还要具备专门处理彩显示的彩过滤层。通常在彩LCD面板中每一个像素都是由三个液晶单元格构成其中每一个单元格前面都分别有红绿或蓝的过滤器。这样通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜。LCD克服了CRT体积庞大、耗电和闪烁的缺点但也同时带来了造价过高、视角不广以及彩显示不理想等问题。CRT显示可选择一系列分辨率而且能按屏幕要求加以调整但LCD屏只含有固定数量的液晶单元只能在全屏幕使用一种分辨率显示每个单元就是一个像素。CRT通常有三个电子射出的电子流必须精确聚集否则就得不到清晰的图像显示。但LCD不存在聚焦问题因为每个液晶单元都是单独开关的。这正是同样一幅图在LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。LCD也不必关心刷新频率和闪烁液晶单元要么开要么关所以在4060Hz这样的低刷新频率下显示的图像不会比75Hz下显示的图像显示器闪烁
更闪烁。不过LCD屏的液晶单元会很容易出现暇疵。对1024×768的屏幕来说每个像素都由三个单元构成分别负责红、绿和蓝的显示一所以总共约需240万个单元1024×768×32359296。很难保证所有这些单元都完好无损。最有可能的是其中一部分已经短路出现“亮点”或者断路出现“黑点”。所以说并不是如此高昂的显示产品并不会出现瑕疵。LCD显示屏包含了在CRT技术中未曾用到的一些东西。为屏幕提供光源的是盘绕在其背后的荧光管。有些时候会发现屏幕的某一部分出现异常亮的线条。也可能出现一些不雅的条纹一幅特殊的浅或深图像会对相邻的显示区域造成影响。此外一些相当精密的图案比如经抖动处理的图像可能在液晶显示屏上出现难看的波纹或者干扰纹。现在几乎所有的应用于笔
记本或桌面系统的LCD都使用薄膜晶体管TFT激活液晶层中的单元格。TFT LCD技术能够显示更加清晰明亮的图象。早期的LCD由于是非主动发光器件速度低效率差对比度小虽然能够显示清晰的文字但是在快速显示图象时往往会产生阴影影响视频的显示效果因此如今只被应用于需要黑白显示的掌上电脑呼机或手机中。随着技术的日新月异LCD技术也在不断发展进步。目前各大LCD显示器生产商纷纷加大对LCD的研发费用力求突破LCD的技术瓶颈进一步加快LCD显示器的产业化进程、降低生产成本实现用户可以接受的价格水平。四应用与液晶显示器的新技术1采用TFT型Active素子进行驱动为了创造更优质画面构造新技术采用了用独有TFT型Active素子进行驱动。大家都知道异常复杂

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