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1LCD工藝流程及顯示原理2004年8月2目錄一、LCD的分類----21.LCD扭曲類型----32.LCD的主要產品特征----43.LCD的優缺點及應用對比----5二、LCD的顯示原理----61.LCD的構造----62.偏光片----73.顯示原理圖----7-9三、LCD工藝流程----101.工藝流程圖----10-112.工藝流程簡介----12-263一、LCD的分類1.1根据液晶分子扭曲程度，LCD可分為下列幾類：TN：扭曲向列型（Twistnematic）液晶顯示器。HTN：高扭曲向列型（HighTwistnematic）液晶顯示器。STN：超扭曲向列型（SuperTwistnematic）液晶顯示器。FSTN：補償膜超扭曲向列型(FilmSuperTwist)液晶顯示器.TFT：薄膜電晶體（Thin-filmtransistor）液晶顯示器。41.2LCD主要產品特征類型扭曲角顯示模式TNTwist90°Postive:白底黑字Negative:黑底白字HTNTwist100°-120°Postive:白底黑字Negative:黑底白字STNTwist180°-270°Postive:黃綠底黑字(Y-Gmode)灰底藍紫字(Graymode)Negative:藍底白字(Bluemode)FSTNTwist180°-270°Postive:白底黑字Negative:黑底白字51.3LCD的優缺點及應用對比類別TNHTNSTNFSTN優點1.價格便宜1.視角範圍比TN寬1.視角範圍寬1.具有STN的所有優點2.應用范圍廣2.較容易生產2.顯示模式多樣化3.容易生產3.價格較便宜3.實用範圍廣2.底色較好4.黑白顯示效果最好4.可實現多路驅動,顯示信息量大缺點1.視角範圍較窄1.對比度差1.制造工藝復雜,難度較大1.具有STN缺點2.顯示模式單一2.顯示效果一般2.對原材料要求高2.成本比STN更高3.只適用於低路數驅動,高驅動對比度差3.不適合製造高驅動LCD,對比度差.3.良率低,成本高適用範圍計算器/電子表/電話機/游戲機等較低檔的家用電子產品一般儀器/儀表較高檔的儀器/儀表/漢顯機/記事本等同STN6二﹑LCD顯示原理2.1LCD基本構造7a.偏光片有一固定光軸,它的作用只允許偏振方向與其偏光軸相同的光通過,其余的光被吸收,即自然光通過偏光片后,只剩下振動方向與偏光軸相同的光,即線性偏光.b.偏光片使線性偏振光在通過液晶盒時,其偏振方向沿著液晶分子扭轉90˚c.當液晶盒上下兩個偏光片的偏光軸互相平行時,為黑底白字.d.當液晶盒上下兩個偏光片的偏光軸互相垂直時,為白底黑字.2.2偏光片82.3偏光板+液晶+IC之顯像原理→LCD–光開關92.4LCD顯示原理圖(如下圖)10a.此圖表示在互相垂直的偏光片之間設置TN排列液晶盒的光電的反應.b.在液晶盒未加電場時,前偏光片的偏振光順著液晶分子的扭曲結構扭曲90˚,變成和后片偏光片的光軸一致,順利到達后偏片,顯示為透明狀態(白底).C.在液晶盒中加電場時,驅動電路將驅動的信號電壓加到需要顯示的有關電極時,該部分液晶分子扭曲結構消失,失去了旋光能力,從前偏光片射出的偏振光的偏振方向未經改變就到達后偏光片,由于前偏光片的偏振方向與后偏光片的偏振方向垂直,偏振光無法透過后偏光片,這樣,該顯示電極部分就變得不透明,顯現黑色(黑字).11ITO玻璃投入玻璃清洗與干燥涂光刻膠預烘曝光剝膜蝕刻堅膜顯影TOP涂佈UV烘烤固化清洗涂定向層清洗固化摩擦定向烘烤清洗干燥噴襯墊料三﹑LCD工藝流程絲網印刷對位壓合固化前制程3.1LCD產品制作工藝流程圖12後制程切割裂片灌注液晶封口固化特殊制程電測光臺檢測再定向清洗印油墨固化油墨貼偏光片消泡外觀檢察上針腳/熱壓紙終檢包裝入庫133.2LCD制作工藝流程簡介從LCD工藝流程圖可知,LCD全部制作過程大體分為40多道工序,其中實際TN制程有20多道工序,STN有30多道工序,有些工序是特殊制程,只當客戶有特殊要求才實施.這些工序又可分為ITO圖形蝕刻(光刻)﹑定向排列﹑空盒制作﹑液晶灌注和成品檢測與包裝五個階段143.2.1ITO圖形蝕刻(光刻)本階段在導電玻璃上蝕刻出顯示所需要的ITO電極圖形.(1)ITO玻璃投入根據產品要求,選擇合適的ITO.(2)玻璃清洗與干燥將符合生產規格的ITO玻璃用清洗劑﹑DI水等,將ITO玻璃表面的雜質﹑油污洗凈,然後把水除去並干燥,保證下道工序的加工質量.15(3)涂光刻膠在潔凈的ITO玻璃的導電層表面上均勻涂上一層光刻膠.涂過膠的玻璃要在一定溫度下做預烘處理.如下圖所示.ITO膜光刻膠玻璃基板(4)前烘在一定的溫度下將涂有光刻膠的玻璃烘一段時間,以使光刻膠中溶劑揮發,增加與玻璃表面的粘附性.在ITO玻璃上涂光刻膠16(5)曝光用紫外光通過預先制作好的菲林照射到光刻膠表面,使被紫外光照射部分的光刻膠層發生反應.在紫外光燈下對光刻膠進行選擇性曝光,如下圖所示.UV光光刻膠ITO膜玻璃基板曝光示意圖17(6)顯影用顯影液處理玻璃表面,將經過光照分解的光刻膠層(正性膠)除去,保留未曝光部分的光刻膠層,用使受UV光照射部分的光刻溶於顯影液中.顯影後的玻玻要經過一定溫度的堅膜處理,如下圖所示.光刻膠ITO膜玻璃基板(7)堅膜將玻璃再經一次高溫處理,使光刻膠膜更加堅固.顯影效果圖18(8)蝕刻用適當的酸刻液將無光刻膠覆蓋的ITO膜腐蝕掉,這樣就得到了所需要的ITO電極圖形,如下圖所示.光刻膠ITO膜玻璃基板(9)去膜用高濃度堿液作脫膜液,將玻璃上剩余的光刻膠剝離掉,使ITO玻璃上形成與菲林圖形完全一致的ITO圖形,如下圖所示.ITO膜玻璃基板蝕刻效果圖去膜效果圖19(10)清洗干燥用高純水沖洗玻璃上剩余的堿液﹑殘留光刻膠和其他雜質.工藝流程圖中的TOP涂布工藝是特殊流程,一般的TN及STN產品,不要求經過這些步驟.TOP涂布工藝是在光刻工藝之後,再做一次SiO2的涂佈,以便把蝕刻區與非蝕刻區之間的溝槽填平並把電極覆蓋住,這既可以起到絕緣層的作用,又能有效地消除非顯示狀態下的電極底影,還有助於改善視角特性等.所以,一些高檔次的STN產品要求有TOP涂布工藝制程.203.2.2定向排列本階段是將蝕刻後的ITO玻璃表面涂定向層,並用特定的方法對定向層進行處理,以使液晶分子能在定向層表面沿特定方向扭曲,這是LCD生產的特有工藝.(1)涂定向劑用一定的方法,將有機高分子定向材料涂在玻璃表面.即在ITO玻璃上的適當位置涂一層均勻的定向層.同時對定向層做固化處理.如下圖所示.21(2)固化通過高溫處理使定向層固化.(3)定向摩擦用絨佈類材料以特定的方向摩擦定向層表面,以使液晶分子將來能沿著定向層的摩擦方向排列.(4)清洗定向摩擦後玻璃上會留下絨佈線等污染物,需要采取特殊的清洗步驟來消除污染物.ITO膜玻璃基板取向層涂取向層223.2.3空盒制作本階段包括工藝流程圖中把兩片導電玻璃對疊,利用封邊材料貼合起來並固化,制成間隙為特定厚度的玻璃盒.制盒技術是制造LCD的最關鍵技術之一.(1)絲印邊框及銀點將封邊材料(封框膠)用絲網印刷的方法分別對上板和下板玻璃印上邊框膠和導電膠.(2)噴襯墊料在下玻璃均勻分佈支撐材料.將一定尺寸的襯墊料均勻爭散在玻璃表面,制盒時就靠這些襯墊料保證一定的盒厚.23(3)對位壓合按對位標記將上﹑下玻璃對位粘合,將對應的兩片玻璃面用封邊材料粘合起來.(4)固化在高溫下使封邊材料固化.固化時一定在上﹑下玻璃上加上一定的壓力,以使盒厚保持均勻.3.2.4液晶灌注本階段包括把液晶灌入到制好的空盒內,並將開口封堵,這樣液晶盒就基本制成了.24(1)切割與裂片通常一對ITO玻璃可以制作多個液晶盒,為了把LCD開口露出來,必須把玻璃適當切割成粒狀.(2)灌注液晶一般用專門的液晶灌注機在真空的狀態下將液晶注入LCD盒內.(3)封口用封口材料(如封口樹脂)將灌完液晶盒開口堵起來.25(4)清洗用洗潔劑清洗液晶盒外部粘附的液晶及其他污物.(5)再配向用適當加溫一段時間的辦法使液晶分子按摩擦方向整齊排佈.3.2.5成品檢測及包裝這一階段是LCD生產的最後一個階段,包括成品檢測﹑貼偏光片和包裝等.26(1)光臺檢驗目視檢測,將不合格品剔出.在光臺下檢查液晶盒外觀質量,外觀正品交下道工序.(2)電測圖形檢驗加電狀態下檢查液晶屏的顯示圖形.(3)貼偏光片在液晶盒兩面貼上產品所規定的上﹑下偏光片,這樣一個完整的LCD就製成了.(4)消泡用特殊的工具將液晶盒上貼的偏光片壓一下,以消除偏光片與璃璃之間的氣泡.27(5)外觀檢驗對液晶盒進行外觀檢查,並對一些情況做處置.(6)上針腳或熱壓紙對用戶有上針腳或熱壓紙的產品時,安裝適當的金屬電極針腳或熱壓紙.(7)終驗按出廠檢驗標準,對成品進行檢驗把關.28