TFT-LCD的基本原理及制造工艺

1、顶岗实习报告题目：TFT-LCD 的基本原理及其制造工艺院（系）：专业：班级：学号：姓名：指导教师：目录顶岗实习企业简介,.1第 1 章显示产业的发展,.2第 2 章 TFT-LCD 的构造与原理,.42.1 液晶材料及其性能特点 42.2 Panel 板的结构及其工作原理,2.2.1 扭曲向列（TN）液晶显示器 52.2.2 薄膜晶体管（TFT）液晶显示器 52.3 背光源（Backlight）的结构及其原理 62.3.1 背光源的分类及灯管（Lamp 的才造 62.3.2 背光源的构造 7第 3 章 TFT-LCD 的制造工序 92.1.薄 膜 晶 体 管（TFT）制造工序 92.1.1.

2、坚膜工序 92.1.2.清洗工序 102.1.3.Photo 工序 102.1.4.刻蚀工序 102.1.5.脱膜工序 112.1.6.检测工序 112.2.成盒/制屏的工序 112.3.模块的工艺流程 122.3.1.偏光板贴合 132.3.2.TAB 贴合 14PCB 贴合 15.5B/L 组装 16老化测试 16包装 16体会与收获 17致谢 19顶岗实习企业简介鄂尔多斯市源盛光电有限责任公司即京东方科技集团股份有限公司（BOEB6 公司。京东方科技集团股份有限公司（BOE 创立于 1993 年 4 月，是全球领先的半导体显示技术、产品与服务提供商，产品广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电

3、脑、显示器、电视、车载、数字信息显示等各类显示领域，出货量及市占率均位列全球业内前五。BOEE 持“全球首发、技术领先、价值共创”创新理念。2014 年新增专利申请量达 5116 项，年新增专利申请量全球业内前列，累计可使用专利超过 26000 项。截至 2014 年 9 月 30 日， 京东方注册资本 352.90 亿元， 归属于上市公司股东的净资产755 亿元，总资产 1,294 亿元。在北京、四川成都、安徽合肥、内蒙古鄂尔多斯、重庆、河北固安、江苏苏州、福建厦门等地拥有多个制造基地，营销和服务体系覆盖欧、美、亚等全球主要地区。BOEK 力于提供高品质、个性化的显示产品、服务和解决方案，以

4、创新合作和领先科技为人们的日常生活以及医疗行业、金融行业、公共交通行业等领域带来积极改变。B6 为中小型显示器生长线，产品主要应用于手机的显示部件。在职实习岗位为制造部 ArrayTestAOI 操作员， 主要负责对所生产品的产品进行良否判级及为下一道维修工序提供数据，使其对所存在的不良进行维修，从而提高产品良率。现已完全掌握所在岗位的知识，并且能够熟练操作各类设备独立完成各项生产任务第 1 章显示产业的发展自人类社会进入信息时代以来，信息显示技术在人们社会活动和日常生活中的作用日益剧增。 信息处理、接受及发送等操作均借助于信息系统终端设备与人之间的界面一一显示来完成， 因而显示技术的发展越来

5、越受到人们的重视。 近几年显示技术发展迅速，显示产业已成为光电子产业的龙头产业，在信息产业中仅次于微电子产业，成为举足轻重的产业。 在美国 Dis-playSearch 公司世界平板显示 （简称 FPD 丽场评估中。 2001年 FPDT 值为 300 亿美 2001 年 FPD 产值为 300 亿美元，到 2005 年将达到 700 亿美元。这表明平板显示的年增长率为 20 犯上，CRT 年增长率为 7%到 2004 年平板显示产值将超过 CRTTWo 液晶显示占 FPD 的 80%-90%T 场，尤其 TFT-LCD 成为主导技术。TFT-LCDJ 术是微电子技术和 LC 敢术巧妙结合的高

6、新技术。 人们利用微电子精细加工技术和 Si 材料处理技术，来开发大面积玻璃板上生长 Si 材料和 TFFF 面阵列的工艺技术。再与日益成熟的 LCE作技术相结合，以求不断提高产品品质，增强自动化大规模生产能力，提高合格率，降低成本，使其性能/价格比向 CRT产值/亿美元7006005004003002001002001200220032004时间/年图 1 平板显示世界市场2001 年 FPD300 乙$LCD 占80%-90%2005 年FPD700 乙LCD 占70%-90%OEL30乙$4.2%1T其它PDPOELSTNTFT逼近。日本西村和北原两位液晶专家归纳了 TFT-LCDb 几

7、年来在玻璃基板尺寸、屏尺寸、分辨率及灰度级等方面的发展速度，得出结果是 TFT-LCD 曾长速度为 3年增长 4 倍，称为西村-北原规则。西村-北原规则和微电子领域摩尔规则一样，都是预测技术和产业发展速度的。这些预测表明 TFT-LC 改展速度与集成电路发展速度相同。近几年 TFT-LCDPD 叫及 LEt将有很大的发展。第 2 章 TFT-LCD 的构造与原理成品 TFT-LC 加要部件是 LCM,LC 隈由 panel 板和背光源 （backlight） 组成。 Panel板是整个液晶显示器的核心部分，它的制造工艺也是最复杂的。人们通常所说的亮点也就是在 panel 板的制造过程中发生的。

8、背光源的好坏能直接影响显示效果，它通常也是影响液晶显示器的寿命的关键所在。液晶材料及其性能特点液晶是物质存在的一种特殊形态，它既不同于具有固定形状而在光学性质上具有各向异性的固态晶体（具有双折射等光学性能），又不同于没有固定形状在光学性质上具有各向同性的液体，而是一种在光学性质上具有各向异性（具有双折射等光学特性）的粘稠液体。固体液体图 1-1 固体、液体、液晶的分子排布人们认识到存在液晶这类特殊性能的物质已经有一百多年了，人们在研究中发现一些固态晶体在加热到一定温度后能转变成液晶，并把这类液晶称为致热性液晶，在显示技术和光电技术中应用的就是这类液晶。人们在研究中还发现在动植物体中某些固态物质

9、溶解后具有液晶的特性，这些物质往往在生物体的新陈代谢或生命过程中起到重要作用，并把这类液晶称为溶质性液晶。从分子结构上可把液晶分为向列型、层列型和胆备型三大类。在层列液晶中，棒状分子排列成层状结构，构成分子相互平行排列，与层面近似垂直。这种分子层间的结合较弱，层与层间易于相互滑动，因此，层列液晶显示出二维液体的性质。但与通常的液体相比，其粘度要高得多。在向列液晶中，棒状分子都以相同的方式平行排列，每个分子在长轴方向可以比较自由的移动，不存在层状结构，因此，富于流动性，粘度较小。胆备相液晶与层列液晶同样形成层状结构，分子长轴在层面内与向列液晶相似呈平行排列。但是相邻层面间分子长轴的取向方位多少有

10、些差别，整个液晶形成螺旋结构。胆番相液晶的各种光学性质，例如旋光性、选择性光散射、圆偏光二色性等都是基于这种螺旋结构。虽然人们早已发现液晶这种物体的存在，但在发现它之后的很长一段时间里对它的研究仍停留在实验室阶段。，而且未找到实际应用。但从二十世纪三十年代开始经过科学家们坚持不断的探索，对液晶材料的研制、有关理论的研究以及应用都取得了许多重要的成果。平面显示上的应用就是其中重要的成果之一。平面显示上应用的液晶材料需要具有较高的双折射率、有较高的介电各向异性、较低的液态黏度等性能。从目前投入实用的液晶材料的化学结构看，主要有胆备醇酯类、联苯芳烂类、二苯乙烘类、多烘类等。Panel 板的结构及其工

11、作原理扭曲向列（TN）液晶显示器扭曲向列（TN 是英文 TwistedNematic 的字头缩写）液晶是带有 90o 扭曲的向列液晶。扭曲向列液晶显示器是在上世纪七十年代出现的，它除了具备液晶显示所需的基本特点外，还具有对比度高、制作技术简单、成本低等特点。目前在便携式计算器、钟表、仪器仪表中大量使用的多是这种类型的液晶显示器。目前国内液晶显示器厂家生产的也多是这类产品。入射偏振片出射偏振片图 1-2 扭曲向列（TN）液晶显示器的结扭曲向列（TN）液晶显示器是由两块 ITO 玻璃板之间夹着扭曲向列（TN）液品材料形成的，液晶的厚度一般为 5pm 其具体厚度与液晶材料的双折射率有关，在上下ITO

12、 玻璃基板上面涂一层取向层，利用液晶分子与取向层表面的相互作用力，利用液晶分子与表面摩擦定向方向平行排列并带有 23。的倾斜角如图 1-3 所示。上下基片摩擦定向方向成 90。，使液晶分子扭曲成 90。，同时液晶中掺入少量手性剂材料，起到决定液晶分子扭曲方向的作用。在上下玻璃基片的外侧贴有偏振片，偏振片的光轴与玻璃基片的摩擦方向一致，从而在液晶显示屏上得到常白的显示。当入射光偏振面随液晶分子转动 90。，使偏振光通过偏振片，即得到亮态。当施加电压时正性液晶分子随电场方向排列，线偏振光偏振面不变，偏振光不能通过出射光一侧的偏振片得到暗态，所以液晶显示器就是一个电控制的光阀。但由于扭曲向列（TN）

13、液晶显示器目前在参数最佳化的条件下，它实际上最大的扫描行数只能达到 32,信息容量很小，而且由于它只能做成黑白、单色、低对比度（20:1）的液晶显示器，视角只有 30o,比较狭窄，面板尺寸最大只有三寸，所以在很大程度上限制了他的应用范围。目前只能用在电子表、计算器、简单的掌上游戏机上。没有倾斜角的话，液晶对电压随机移动的可能性高，因此向一个方向以任意的角度立起来.图 1-3LC 分子转动方向比较薄膜晶体管（TFT）液晶显示器薄膜晶体管（TFD 液晶显示器是在扭曲向列（TN）液晶显示器中引入薄膜晶体管开关而形成的有源矩阵显示，从而克服无源矩阵显示中交叉干扰、信息量少、写入速度慢等缺点，大大改善了

14、显示品质，使它可应用到计算机高分辨率全色显示等领域。目前采用的薄膜晶体管（TFT）是建立在非晶硅薄膜晶体管（民-SiTFTAM-LCD）结构基础上的。施加电压1.倾斜度是比 0高一些的LC 分子的站立方向是随机2.倾斜度是 0。的情况=施加电压2-3LC 分子向同一方向站立的图 1-4TFT-LCDPanel 板的结构在下层玻璃基板上建有 TFT 车列，每个像素的 ITO 电极与 TFTS 电极联结，栅极与扫描总线连结，原源电源与信号总线连结。施加扫描信号电压时，原源电极导通使信号电压施加到存储电容器上并充电，在帧频内存储电容器的信号电压施加到液晶像素上，使之处于选通态。再一次寻址时，由信号电

15、压大小来充电或放电。这样各像素之间被薄膜晶体管开关元件隔离，既防止了交叉干扰又保证了液品响应速度满足于帧频速度，同时以存储信息大小来得到灰度级，目前灰度已可达到 256 级，可得到 1670 万种颜色，几乎可获得全色显示。从上世纪 90 年代形成产业以来，薄膜晶体管(TFT)液晶显示器的生产线已由第一代发展到了第六代， 没换代一次基板玻璃的面积都大幅增加，而且产量不断提高、成本不断降低。如第七代薄膜晶体管(TFT)液晶显示器生产线的玻璃基板尺寸将达到 1870*2200mm 目前可制成的液晶电视屏94cm(37inch),笔记本电脑屏幕的最大尺寸为 38.1cm(15inch),监视器屏幕最大

16、尺寸达63.5cm(25inch)。薄膜晶体管(TFT)液晶显示器的另一种发展趋势是薄型化、轻量化、低功耗化。基于新型材料的开发、制造工艺技术的革新、设备精度和自动化程度的提高及软件技术的进步，使得薄膜晶体管(TFT)液晶显示器产品的更新换代的速度非常快。PolarizerBondingPADTFT-ArrayPolarizerColorFilterBlackMatrix保护膜csjColorFilter(bluepixel)液晶二背光源（Backlight）的结构及其原理背光源的分类及灯管（Lamp）的构造Backlight（以下称为 B/L）按 LampG 丁管）的排列方式分 Direct

17、LightType和 SideLightType.SideLightType 需要起将自侧面的 Lampt 出射的光向 B/L正面出光作用的导光板，但 DirectLightType 是自 Lam 曲射的光直接向 B/L 正面出光，因此不需要导光板。DirectLightTypeLampSideLightType图 1-6DirectLightType和SideLightType区分DirectLightTypeSideLightType重量轻重辉度高辉度比较低消耗电力大(10CCFLH上)小（6CCFL以上）画面尺寸中、大画面（MNT,TV）中、小画面（全模型可使用）厚度厚薄导光板后无无（扩

18、散板使用）有价格高档低档表 1-1DirectLightType 和 SideLightType 的特性比较TFT-LCDB/L 光源使用的灯管是阴极荧光灯（CathodeFluorescentLamp）,自外部供应一定的电压，在阴极上放出电子，扫描荧光体而作出可视光线的光源。CFL 勺构造大体由玻璃板、电极、密封气体（Hg,Ar,Ne）、荧光体构成。CFL 是将自密封的水银发生的紫外线扫描在玻璃管内壁涂的荧光体而发生可视光。为使少量的水银易启动，并为抑制阴极物质的蒸发，在玻璃管内密封量.CFL 的种类按放出电子的机构有 CCFL（ColdCathodeFluorescentLamp）和 HC

19、FL（HotCathodeFluorescentLamp）两种。图1-7CCFL的构造电极密封GasNe,Ar,Hg荧光物质Red:Y(PV)O4：EU,YVO4：Eu,Y2Q:Eu,CaSiO3：Pb,Mn背光源的构造Lamp是自 Inverter（反向交流器）接收高电压而发生可视光线的光源。主要使用 CCFL （ColdCathodeFluorescentLamp） .还有 HCFL （HotCathodeFluorescentLamp）。（2）Lamphousing反射自 LamM 光的光源，入射到导光板上。使用黄铜、铝以及黄铜上附合 Ag 等材料的薄膜反射（3）LightguidePa

20、nel（导光板）主要使用丙烯（PMMA）ZInjectionMolding 或 Casting 的方法而制作的，导光入射的光源，并且具有均匀分布光源的作用。（4Reflector主要是聚醴（PET）器材上为减少导光板入射的光源损失，具有反射功能。DiffuserDown（扩散 Sheet）主要是聚醴（PET）器材上以丙烯类树脂形成球形的形状，均匀扩散自导光板出光的光源，同时起集光的作用。BottomPrism主要是聚醴（PET）器材上以丙烯类树脂起规则地形成棱柱形状而集光的作用.辉度增加率为 user 表面的 1.55 倍。0TopPrism具有与 BottomPrism 同样的功能，以 Bo

21、ttomPrism 表面的 1.33 倍增加辉度.Prism 以相互十字交叉布置，收集 X 轴和 YW 方向的光源。DiffuserUp（ProtectorFilm）具有与 DiffuserDowiH 样的构造，以保护 Prism 的作用为主要目的，亦称为保护膜。要使用透过性的 Diffuser,由此，多少带来 TopPrism 集光的光源损失,但为减少 Prism特性的不良而使用。图 1-8 背光源(Backlight)的构造第 3 章 TFT-LCD 的制造工序薄膜晶体管（TFT）制造工序TFT 的制造工序分坚膜、清洗、Photo、刻蚀、脱膜、检测六大工序。如图所示图 2-1TFT 制造工

22、序图坚膜工序坚膜工序是指将 Gate 电极、Data（Source/Drain）电极、像素电极、绝缘膜、保护膜以及半导体膜,以物理或化学方法，使其在 Glass（玻璃）上形成膜的工序。Gate 电极、Data（Source/Drain）电极、像素电极是金属物质（铝、铭、ITO、钥），利用 Sputtering（溅射）物理方法，再 Target（主要是金属）和 Glass 之间的 Plasma（离子区），将 Target 物质贴在 Glass 上。Plasma（离子区）是两个电极之间注入的不活性 Gas 上施加高电压，从而离子化生成。 离子化的不活性 Gas 在 Target 上冲击， 然后脱掉

23、的 Target 物质移到 Glass而形成膜ChemicalVaporDeposition）工序，即利用两个电极之间注入 Gas 之后施加高频率电源而生成的 Plasma（等离子），在 Glass 上生成膜的方式清洗工序清洗工序是指将初期投入或工序中 Glass 或膜表面的污染、Particle事先除去，以免发生不良的工序。对确保膜与膜之间的黏着性有所帮助。主要 Unit 有 UV 清洗Unit、Brush 清洗 Unit、MegaSonicUnit、CJ（CavitationJet）UnitoPhoto 工序Photo 工序是指用膜上形成要制作形态的 Mask 通过光，其形态从 Mask移

24、到感光剂（PR）的作业，包括感光剂涂屏（PRCoating）、曝光及显像等的工序。绝缘膜、保护膜、半导体膜是利用化学方式的PECVD(PlasmaEnhanced刻蚀工序刻蚀工序是指对去除感光剂（PR）部分的膜,利用物理、化学方法有选择地去除的工序。刻蚀方式有如下的两个方式：I.WetEtching 是利用化学溶液刻蚀金属物质（铝，铭，ITO,钥）的方式；2.DryEtching 利用 GasPlasma 刻蚀 SiNx,a-Si 的方式。图 2-4 刻蚀工序脱膜工序脱膜工序是指刻蚀工序后，去除为形成 Pattern 而留下的感光剂（PR）的工序。脱膜工序的必须条件是完全除去 PR,下部膜不应

25、有损伤，还要维持为进行下图 2-3Photo 工序PRCoating曝光显像WetEtchingDryEtching一工序的均匀的表面状态检测工序检测工序是指调查/评价工序、半成品，产品的质量判定良、不良的工序。成盒/制屏的工序TFT-LCD 的面板（屏）的组装过程，是首先将洗净后的彩膜基板与 TFT 的阵列基板涂布上配向膜涂液，并摩擦定向。然后在 TFT 的阵列基板四周涂上封框胶，并散布 510卜m 大小的间隔物于其上作支撑点，再将阵列基板与彩膜基板组合，以封框胶封合形成空的盒（Cell）。再以两种方式注入液晶，一种方式是先将此空的 cell 基板裁切断、裂片、取最终显示器产品所需尺寸大小，

26、经检查后，以真空方式注入液晶材料并加以封合；另一种方法是先注入液晶，再进行裁切断片后再封合。这两种方式所需的制作时间不同，会影响总合格率也会造成生产能力的不同。图 2-5Cell 的制造工序1.初期清 2.调准层印刷 3.滑动 6.Agdotting16.检测12.液晶注入5.Spacer 散布9.激光 Marking10.刻蚀11.切断7.贴合模块的工艺流程最后将 TFT-LCD 的 panel 面板与驱动电路(DriveIC)、印刷电路板连接，并装上背光源以及固定框架就完成了液晶显示模块(LCM。具工序一共有偏阵列玻璃彩色率光片 C/F清洗液图2-6Cell的制造工序清洗液光板贴合、TAB

27、 贴合、PCB 贴合、B/L 组装、老化测试、包装如图（）所示。另外每块 LCMt老化的前后都要进行一次检查。图 2-7 模块工序的部件焉光板贴合脱泡、fB/L 组峻）Aging、图 2-8 模块制造工序详解偏光板贴合主要分为清洗和偏光板的贴合两大工序。清洗包括刀洗、刷洗、冲洗、干燥：刀洗是用旋转刀片去除玻璃碎屑；刷洗是用毛刷去除灰尘和指纹；冲洗是用纯水去除残留的杂质；干燥以高、低温的热风去掉微细水气。图 2-9偏光板贴合是指利用 Panel 板和偏光板上的信息将上下偏光板分别贴附Panel 板的上板和下板。Chip 去掉-Knife 旋转式（GlassChip 去掉）表面清洗TAB 贴合TA

28、B 贴合是指利用 ACF(AnisotropicConductiveFilm)将TAB(TapeAutomatedBonding)和 Panel 板连接。具工序包括 ACF 附着、TAB 定位和本压榨：ACF 附着是指将 ACF 贴附在 Panel 板上；TAB 定位是利用 Panel 板上的定位信息将 TAB 预压在 Panel 板上；本压榨是在高温高压下将 TAB 完全压在 Panel 板上并且使得连接部位的 ACF 导通。图 2-11决定位置图 2-10贴合上/下板ColorFilterPressToolDrive-ICPCB 贴合PCB 贴合与 TAB 贴合一样都是利用 AC 既连接，

29、不同的是这里连接的是 TAB与 PCB 所以由于材质的不同所使用的 ACF 也不同，同样工程条件也不同。具体工序分为树脂涂屏，ACF 贴合和 PCB 正式压榨：树脂涂屏是为了防止水分和其它异物进入 Panel 板内；ACBB 合是将 ACFtt 附在 PCB 面板上；PCB 正式压榨是将 PC*TAB在高温高压下压榨，并且使得连接部位的 ACF 导通。树脂?树脂涂屏高温/加压PCB正式压榨图 2-12B/L 组装B/L 组装是把 Casetop、连接好 TAB?口 PCB 勺 Panel、BackLight 以及 SupportMain 用手工的方式连接起来的工序。低温/加压?PCBt贝占合A

30、CF老化测试老化测试是把组装好的液晶模块放置在 50C 的老化房内检测模块的连接状况， 根据客户要求其老化时间各有长短。包装同样是利用手工的方式将测试合格的液晶模块包装出厂。顶岗实习心得体会一转眼实习生活过去了，回首最大的感受：收获+喜悦。这短短的实习给我留下的不仅仅是回忆，因为他们使我的自身价值得到了提高。通过此次实习，让我学到了很多课堂上更本学不到的东西，仿佛自己一下子成熟了，懂得了做人做事的道理，也懂得了学习的意义，时间的宝贵，人生的真谛。明白人世间一生不可能都是一帆风顺的，只要勇敢去面对人生中的每个驿站！这让我清楚地感到了自己肩上的重任，看清了自己的人生方向，也让我认识到了文秘工作应支

31、持仔细认真的工作态度，要有一种平和的心态和不耻下问的精神，不管遇到什么事都要总代表地去思考，多听别人的建议，不要太过急燥，要对自己所做事去负责，不要轻易的去承诺，承诺了就要努力去兑现。单位也培养了我的实际动手能力，增加了实际的操作经验，对实际的生产工作的有了一个新的开始，更好地为我们今后的工作积累经验。我知道工作是一项热情的事业，并且要持之以恒的品质精神和吃苦耐劳的品质。我觉得重要的是在这段实习期间里，我第一次真正的融入了社会，在实践中了解社会掌握了一些与人交往的技能，并且在次期间，我注意观察了前辈是怎样与上级交往，怎样处理之间的关系。利用这次难得的机会，也打开了视野，增长了见识，为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础。以下就是我这几个月在公司心得体会：1、在工作过程中我们必须要学会自主学习工作后不再象在学校里学习那样，有老师，有作业，有考试，而是一切要自己主动去学去做。只要你想学习，学习的机会还是很多的，老员工们从不吝惜自己的经验来