《anel的原理和制程》PPT课件.ppt

LCD的原理 和制程,(一) LCD 的原理 1.LCD産業概况 2.CRT與LCD有何差異？ 3.什么是液晶 4.LCD産品種類 5.LCD面板結構 (二) LCD的制造流程,內 容,1.LCD産業概况 顯示器是人與機器溝通的重要介面，早期以顯像管（CRT/Cathode Ray Tube）顯示器爲主，但隨著科技不斷進步，各種顯示技術如雨後春笋般誕生，近來由于液晶顯示器（LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩定不閃爍等優勢，在近年來價格不斷下跌的吸引下，逐漸取代CRT之主流地位，顯示器明日之星架勢十足。 液晶顯示器(LCD/Liquid Crystal Display）的顯像原理，是將液晶置于兩片導電玻璃之間，靠兩個電極間電場的驅動，引起液晶分子扭曲向列的電場效應，以控制光源透射或遮蔽功能，在電源關開之間産生明暗而將影像顯示出來，若加上彩霞色濾光片，則可顯示彩色影像。,一. LCD的原理,架構上：自發光與非自發光 原理上：電擊與液晶方式 色彩上：螢光粉與濾光片 解析度：LCD與CRT不同 視角度：LCD與CRT不同 反應時間：快慢 亮度:高/低 体積:大/小 功率:大/小,2.CRT與LCD有何差異？,3.什么是液晶(liquid crystal): 1888年，Friedrich Reinitzer，奧地利植物學家，正在研究膽固醇在植物扮演的角色。其中一個實驗是將提煉物加熱。他發現提煉結晶會在145.5度變成混濁液態然後在178.5度時成為真正液態。他將他的發現與Otto Lehmann分享，他是位德國科學家，他發現了該種液體具有某些水晶的特性，特別是暴露在光線下時的變化。所以由Otto Lehmann命名：液晶。,液晶物質的相變化 固態液晶態液態,4.LCD産品種類 根據液晶驅動方式分類，可將目前LCD産品分爲 1.扭曲向列（TN/Twisted Nematic）型 1980年初TN-LCD商品大量上市，主要被用在手錶、時鐘、電子電腦、電話、傳真機及一般家電用品的數位顯示，目前單純矩陣驅動的TN型産品以小尺寸黑白文字顯示類LCD爲主。但其最大缺點為反映慢,容易形成殘影. 2.超扭曲向列(STN/Super Twisted Nematic）型 1986年液晶技術提升，STN型液晶顯示器朝向大型化高對比的商品開發，被廣泛應用在資訊處理機、筆記本電腦、文字處理器等文字、繪圖電腦用品，後來因TFT型顯示器興起，STN逐漸退出大型化産品，目前以移動電話、PDA、掌上型電腦、汽車導航系統、電子辭典等高品質之中小尺寸電子顯示爲主。 STN型液晶由于反映速度較快,且可加上慮光片等方式使顯示器除了明暗變化以外,亦有顏色變化,形成彩色顯示器. 3.薄膜電晶體（TFT/Thin Film Transistor） 1985年主動矩陣的TFT彩色液晶顯示器開發成功，至1992年10英寸的大型化商品量産，液晶顯示器市場因此快速成長， TFT型液晶與STN型液晶基本元件及原理上皆類似,最大的不同點為驅動方式的不同.因反應時間快，顯示品質較佳，適用于大型動畫顯示，被廣泛使用于筆記本電腦、電腦顯示器、液晶電視、液晶投影機及各式大型電子顯示器等産品。,5.LCD面板結構 在厚度不到1公分的LCD面板中，看似輕薄短小，其實內部包含二十多項材料及元件所構成，不同類型LCD所需材料不盡相同，基本上LCD結構如同三明治般，在2片玻璃基板內夾者彩色濾光片、偏光板、配向膜等材料，灌入液晶材料（液晶空間不到510-6m），最後封裝成一個液晶盒。 TEL-LCD産品結構圖,模組构成:側視圖,Back -light Cross Section,LCD影像之構成,一. 以圖素的組合排列形成圖像 二. 以紅藍綠三原色組合色彩 1. 紅 藍 綠全亮 = 白色 2. 紅 藍 全亮 = 紫色 3. 紅 綠全亮 = 黃色 4. 藍 綠 全亮 = 青色 5. 紅 藍 綠不亮 = 黑色 6. 紅 藍 綠半亮 = 灰色 三. 以原色深淺分階多寡組合彩度 1. 16 色 2. 32 色 3. 64 色 4. 256 色 5. 半彩 6. 全彩,LCD檢測條件,三.檢視區域的定義: 1. A-Zone : Display area(Pixel area). 2. B-Zone : Circumference of Display area. 3. C-Zone : Metal bezel area.,一. 檢視角度需在規格範圍內 (一般為90 ) Viewing zone 1. = 45 when non-operation inspection 2. = 5 when operating inspection,二.檢測環境亮度 1. illumination intensity on the display surface is about 500 Lux 2. The distance between the module and the inspectors eyes shall be at least 30cm 3. Enviromental: Room temperature: 2025 “C. Hmidity :65+-5%RH,LCD常見之異常,一. CCFT 部份:冷陰極燈管耐高壓連接線(Cold Cathode Fluorescent Tube) 1. 破皮Scratch = 觸電或跳火 2. 線材斷 Broken = CCFT不亮而無背光 3. Connector 插接不良 =產生跳火而燃燒 4. 無背光No Back Light =燈管破裂 , 老化或無電源 二. LCD結構部份: 1.螺孔不良Screw hole Damage = 無螺牙螺牙不良或作業損壞 2.厚度不合 = 組合不良或局部厚度超出 3.面框間隙太大 =面框與顯示板間空隙 4.Connector不易插接 = 太鬆或太緊 5.缺保護膜 =作業過程易造成刮傷,LCD常見之異常,三. LCD電氣部份: 1. 顏色不對Color different =畫面非純白而偏紅或偏藍 2. 無螢幕 =畫面呈黑色無影像 3. 閃動 =畫面有不規則跳動或閃爍 4. 顯示不良 =畫面顯示異常或亂碼 5. 線條 Line defect =畫面有一條或數條黑色垂直線在整個或一半的畫面 6. 方塊 Block defect =畫面有一個或數個黑色長方型大黑塊在局部畫面 7. 殘留 =電源關閉畫面出現一水平黑線經數十秒後才消失,LCD Display,LCD Display,圖一,圖三,圖四,圖二,圖五,四. LCD畫面部份: 1.水紋 = 畫面之局部有水紋狀 2.光度不均Brightness Uniformity =畫面之局部偏暗或偏亮 3.陰影 =畫面之局部有陰影狀 4.斑點 =畫素受不規則形狀黑色物支屙遮蔽 5.氣泡 =畫面之內層有汽泡顆粒 6.點距 =畫面上不良黑點或亮點其兩點間距離 7.連點 =畫面上不良黑點或亮點其位置相臨而連接 8.滿天星 =畫面局部或全部有細微採色亮點,LCD常見之異常,圖一,圖二,圖三,圖四,圖五,9.牛頓環 =LCD搖晃或振動時畫面之局部產生圓形水波紋( 10.髒污 Dirty =畫面之表面附著手紋 , 油污或其雜質污染 11.亮點黑點 Dot defect (Sparkle mode or Black mode) =畫素不良造成畫素恆亮或恆暗(單位: pixel or Sub-pixel) 12.刮傷 Scratch on polarizer =畫面之偏光板受外力損傷如刀工具戒指或其他尖銳物 13.異物 stain =偏光板與液晶板間殘留異物妨礙畫素顯示 14. 點 , 線 Stain inclusion Line and dot shape =畫面之表面附著線形狀雜質,LCD常見之異常,圖一,圖二,圖三,圖四,圖五,LCD外觀測試畫面,1. 全白畫面 White Pattern = 測試LCD圖素是否全部點亮 2. 全黑畫面 Black Pattern = 測試LCD圖素是否全部熄滅變黑 3. 灰階畫面 Grey Pattern = 測試LCD圖素亮度在分階依明暗層次分佈均勻度 4. 全紅畫面 Red pattern = 測試LCD R,G,B 圖素是否祇有紅色全部點亮 5. 全綠畫面 Green Pattern = 測試LCD R,G,B 圖素是否祇有綠色全部點亮 6. 全藍畫面 Blue Pattern = 測試LCD R,G,B 圖素是否祇有藍色全部點亮,製造液晶顯示器要經過三道主要的步驟，第一是列陣製程(Array)， 第二是組立製程(Cell) ，再來是模組製程(Module)，最後就是我們看到的成品。,二. LCD制造流程,一片表面平滑，沒有任何雜質的玻璃，是製造薄膜電晶體玻璃基板最主要的原料。在製作之前 ，我們要用特殊的洗淨液，將玻璃洗的乾乾淨淨，然後脫水、甩乾。,要使玻璃基板鍍上金屬薄膜，需先將金屬材料放在真空室內，讓金屬上面的特殊氣體產生電漿 (Plasma)後，金屬上的原子就會被撞向玻璃，然後就形成一層層的金屬薄膜了。,鍍完金屬薄膜後，我們還要鍍上一層不導電層與半導體層。在真空室內，先將玻璃板加溫，然 後由這御s答蓮y高壓電的噴灑器噴灑特殊氣 體，讓電子與氣體產生電漿，經過化學反應後，玻 璃上就形成了不導電 層與半導體層。,薄膜形成後，我們要在玻璃上製作電晶體的圖案。首先，要進入黃光室噴上感光極強的光阻液 ，然後套上光罩照射藍紫光進行曝光，最後送到顯影區噴灑顯影液，這樣可以去除照光後的光 阻，還可以讓光阻層定型哦,光阻層定型後，我們可用蝕刻進行濕式蝕刻，將沒有用的薄膜露出，亦可用電漿的化學反應進 行乾式蝕刻，蝕刻後再將留下的光阻以溜液去除，最後就產生電晶體所需要的電路圖案了。,要形成可用的薄膜電晶體，需要重覆清洗、鍍膜、上光阻、曝光、顯影、蝕刻、去光阻等過程 ，一般來說，要製造TFT-LCD，就要重覆5到7次。,1 : 完成薄膜電晶體玻璃基板後，我們就要進行液晶面板的組合了。液晶面板是由電晶體玻璃基板與彩色濾 光片組合而成。首先，我們要先將玻璃洗乾淨，再進行下一個步驟。 2 : 液晶顯示器的整個製造過程都必須在無塵室內，這樣才不會有雜質在顯示器裡面。,彩色濾光片是以化學塗佈的方式，在玻璃上形成紅、綠、藍的顏色，整齊排列後再覆蓋一層會 導電的薄膜即完成。,在整個組合的過程中，首先我們要為佈滿電晶體的玻璃和彩色濾光片塗上一層化學薄膜，然後 再進行配向的動作。,1 : 在組合二片玻璃板之前，我們要先平均佈滿類似球狀的間隙子固定間隔，以免液晶面板組合 後，二片玻璃向內凹曲。 2 : 通常液晶面板在組合時，會留下一個或二個缺口，以利後續灌入液晶，接著就以框膠及導電 膠封在二片玻璃邊緣，如此就完成玻璃的組合了。,封完邊框之後，就將液晶面板放到真空室，透過剛才預留的缺口把液晶面板的空氣抽掉，然後 藉助大氣壓力灌入液晶，再將缺