液晶显示器的生产知识培训课程

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显示了彩色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(IndiumTinOxide,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为彩色，则在公共导电板与玻璃基板之间布满了三基色(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(Blackmatrix)。2液晶显示器的制造工艺流程彩色TFT-LCD制造工艺流程主要包含4个子流程：TFT加工工艺(TFTprocess)、彩色滤光器加工工艺(Colorfilterprocess)、单元装配工艺(Cellprocess)和模块装配工艺(Moduleprocess)[1][2]。各工艺子流程之间的关系如图2.1所示。图2.1彩色TFT-LCD加工工艺流程2.1TFT加工工艺(TFTprocess)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2.4(a)-(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色的光刻胶制成，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：彩色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(IndiumTinOxide,简称ITO)，形成滤光板的公共电极。(a)彩色光刻胶涂覆(b)曝光(c)显影(d)检验图2.5彩色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300~500oC，而集成电路制作工艺要求的温度范围是1000oC。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(Photolithographyprocess)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1~7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-63S，FX-71S和FX-81S。如此来看，民用的液晶显示器的生产只是一个组装的过程，将液晶面板、主控电路、外壳等局部进行主装，基本上不会有太过于复杂的技术问题。难道这是说，液晶显示器其实是技术含量不好的产品吗？其实不然，液晶面板的生产制造过程非常繁复，至少需要300道流程工艺，全程需在无尘的环境、精密的技术工艺下进行。液晶面板的大体结构其实并不是很复杂，笔者将其分为液晶板与背光零碎两局部。液晶面板的LED背光零碎背光零碎包括背光板、背光源（CCFL或LED）、扩散板（用于将光线分布均匀）、扩散片等等。由于液晶不会发光，因此需要借助其他光源来照亮，背光零碎的作用就在于此，但目前所用的CCFL灯管或LED背光，都不具备面光源的特性，因此需要导光板、扩散片之类的组件，使线壮或点壮光源的光均匀到整个面，目的是为了让液晶面板整个面上不同点的发光强度相同，但实际要做到理想壮态非常困难，只能是尽量减少亮度的不均匀性，这对背光零碎的设碱请做工有很大的考验。液晶板在未通电情况下呈半透明壮态可弯曲的柔性印刷板起到信号传(kewanquderouxingyinshuabanqidaoxinhaochuan)输的作用，并且通过异向性导电胶与印刷电路板（蓝色PCB板的局部）压和，使两者连接想通液晶板从(ye4jing1ban3cong2)外到里分别是水平偏光片、彩色滤光片、液晶、TFT玻璃、垂直偏光片，此外在液晶面板边上还有驱动IC与印刷电路板，主要用于控制液晶板内的液晶分子转动与显示信号的传输。液晶板很薄，不通电的情况下呈半透明壮态，它的大体构造就像三明治，下层TFT玻璃与上层彩色滤光片中间夹着液晶。微观液晶面板，会看到红绿蓝为一组三原色，一般一组或两组为一个像素液晶具备固态晶体的光线折射性质，同时具备液体的流动特性，在电极的驱动下，可以按照主控想要的方式进行排列，控制光线透过的强弱，然后在彩色滤光片上，通过红、绿、蓝三基色进行每个像素的调色，最终得到完整画面影像。按照功能的划分可以将液晶面板分为液晶板与背光零碎局部，而要生产一块液晶面板，却需要经过“前段Array制程、中段Cell制程、后段模组组装”三个复杂的过程。今天我们将在此，为大家详细介绍液晶面板的生产制造流程。前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(一)液晶面板制(yejingmianbanzhi)造的前段Array制程主要是“薄膜、黄光、蚀刻、剥膜”四大局部，如果仅仅是这样看，很多网友根本不解这四步的具体含义，以及为什么会这样做。猎首先哥，液持晶分气子的今运动到与排筑列都吨需要略电子邀来驱盖动，廉因此搁在液胞晶的押载体雄——据TF司T玻倍璃上归，必蒙须有俗能够脏导电颈的局牌部，肢来控紫制液闲晶的茅运动选，这赵里将拘会用宾IT押O（彩In斑di分um辫T弯in失O岭xi衰de时，透犁明导胸电金秋属）限来做乡这件定事情饲。I歪TO暂是透块明的梢，也粗成薄枯膜导虎电晶贱体，犬这样给才不型会阻庄挡背锣光。尖液晶问分子族排列唐的不键同以首及快是速的熟运动酱变化雹，才折能保减证每这个像汗素精馅准显做示相绳应的售颜色父，并垮且图喜像的仍变化拖精确葛快速画，这赵就要临求对失液晶椒分子耐控制株的精趁密。祝IT抓O薄挑膜需秀要做局特殊浅的处轻理，弟就犹握如在兽PC只B板雹上印预刷电片路一苍般，百在整孔个液额晶板斩上画滥出导瓦电线详路。洪首先蜂，需炉要在葱TF班T玻兵璃上滤沉积夹IT仁O薄聋膜层结，这谱样整笑块T堡FT捎玻璃梨上就昼有了筒一层熔平滑体均匀叛的I档TO旁薄膜淡。然步后用茅离子薪水，仆将I垦TO漠玻璃盛洗净棕，准请备进燕入下污一步锯骤。表导彻电胶暖是什狠么偶接下饱来，杜要在植沉积挡了I章TO款薄膜凤的玻斑璃上雨涂上咸光刻超胶，梨在I此TO泥玻璃蓝上形于成一劫层均假匀的果光阻乖层。纹然后蚊烘烤笨一段队时间逝，将辞光刻涨胶的丢溶剂嚼局部灰挥发泛，增死加光攀阻摄材料拍与I拣TO比玻璃重的粘帝合度颈。君用紫帽外光扒（U跪V）祖通过套预先远制作咬好的冻电极在图形吃掩模腾版照兰射光村刻胶晴表面馋，使秆被照冷光刻崖胶层墙发生柿反应牙，在妥涂有蛛光刻沫胶的仰玻璃蚕上覆喉盖光示刻掩逃模版掉在紫己外灯骂下对签光刻雀胶进届行选浮择性虹曝光禽。惨●各前段歉Ar鸣ra微y制阶程:恨薄膜底/黄低光/屯蚀刻扬/剥膊膜(融二)耍我们毫以一逆个像债素单嘴位为烈例，荷如上芦图，屋这个碌像素翅中，椅浅色临局部脆未曝童光，议而深穿色的乞是曝响光局援部。校聚氨糕酯信骨息网减扭接着趟，用傅显影互剂将骂曝光私局部或的光宅刻胶善清洗各掉，歼这样超就只才剩下桥未曝领光的崭光刻叛胶局嘱部，坛然后洁用离找子水中将溶钉解的参光刻礼胶冲串走。础显影烫之后巴需要赶加热经烘烤侧，让盲未曝亏光的证光刻隶胶更泉加坚汪固的习依附略在I红TO港玻璃犹上且然后窑用适圆当的玻酸刻追液将西无光诵刻胶蔬覆盖弊的I糠TO插膜的减蚀刻忆掉，富只保问留光扔刻胶凯下方帮的I狐TO渣膜。诉IT航O玻冶璃为篮（I芳n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