中小型TFT-LCD液晶显示屏生产工艺探讨

中小型TFT-LCD液晶显示屏生产工艺探讨.doc 中小型TFT-LCD液晶显示屏生产工艺探讨 中文摘要 TFT-LCD是当前平板显示器(FPD)的主流显示器。本文主要对 TFT-LCD生产工艺、 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 思路、材料选择、生产线的设备、以及发展 趋势做系统的介绍。并对液晶显示器的显示作用，及利用液晶特定的 分子排布，在施加电压时，局部分子的排列状态发生不同于其它分子 排列的变化，由此产生了液晶盒的各项光学性质的变化，再通过偏振 片等变换为视觉可感知的变化。这篇论文为大家初步了解TFT-LCD设 计提供技术支持。 关键词:TFT-LCD，平板显示器，生产工艺，分子排布，偏振片 abstract TFT-LCD is the display of the mainstream of current flat panel display (FPD) . Of TFT-LCD production technology , design ideas , material selection , production line equipment, as well as the development trend of the system introduction . And LCD display on the role and use of liquid crystal molecular arrangement , when a voltage is applied , the local molecular arrangement of state is different from other changes in molecular arrangement , the resulting changes in the optical properties of 1 the liquid crystal cell . and then transform through the polarizers and other visually perceptible change . This paper is a preliminary understanding of the TFT-LCD design to provide technical support. keyword:TFT-LCD, flat panel display manufacturing process ,molecular arrangement , polarizer 2 一、前言 人类社会进入信息时代以后，信息显示技术在人们日常生活和社会活动中的作用越来越重要。信息处理、接受、发送等操作均借助信息系统终端设备与人之间的界面——显示来完成，因而显示技术的发展越来越受到人们的重视。因此对显示器的生产工艺进行探讨具有重要的意义。TFT-LCD技术是LCD技术和微电子技术有效结合的高新技术。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TFT平面列阵的工艺技术。再与日益成熟的LCD制作技术学相结合，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。本文将对中小型TFT-LCD液晶显示屏生产工艺探讨。 二、TFT-LCD的构造与原理 2.1 TFT-LCD结构 TFT-LCD主要结构是LCM,LCM是由panel板和背光源(back light)组成。Panel板也是整个液晶显示器的中最重要部分，它的制造工艺也是最繁杂的。通常人们所说的亮点也就是在panel板的制造过程中发生的。背光源的能否正常工作是直接影响显示效果的关键所在，它通常也是影响液晶显示器的寿命的关键。 2.2 TFT-LCD原理 TFT的显示采用“背透式”照射方式，它的假想的光源路径是从下向上。这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现也会发生改变，可以通过遮光和透光来达到显示的目的，响应时间大大提高到80ms左右。因其具有很高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，故TFT俗称“真彩”。其主要部件就是液晶。液晶是物质存在的一种特殊状态，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，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，而是集合两者的特性，是一种在光学性质上具有各向异性的粘稠液体。人们对认识液晶这类特殊性能的物质的认识已经有一百多年的历史了，人们通过研究发现一些固态晶体在加热到一定温度后就能转变成液晶，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。在平面显示技术上应用的液晶材料主要要求为，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。 三、TFT-LCD的制造 3.1 工艺流程和所需设备 TFT-LCD的生产工艺流程从整体上可分为以下五个部分。它开始需要一对大尺寸的无碱玻璃基板,之后分别将这一对基板制成薄膜晶体管( TFT)基板和彩色滤光片(CF)基板。然后往板中滴注入液晶，再进行对位压合形成液晶屏,再加上驱动部分和背光源等组成实用的TFT - LCD液晶显示器。目前生产设备已经达到了很高的水平,一列式自动化生产设备正向着组合式自动加工设备方向发展。 3.2Panel板的结构及其工作原理 3 本文主要对中小型TFT-LCD液晶显示屏生产工艺，比如应用电子表、计算器、简单的掌上游戏机显示器的设计进行探讨。扭曲向列液晶是带有90?扭曲的向列液晶。扭曲向列液晶显示器，它不仅拥有液晶显示所需要的基本特点，还具有对比度高、制作技术简单成本低等特点。目前在便携式计算机、钟表、仪器仪表中大量使用的多是这种类型的液晶显示器。其设计整体结构如图1所示 扭曲向列液晶显示器是由两块ITO玻璃板之间夹着扭曲向列液晶材料，液晶的厚度一般为5µm,液晶材料的双折射率与其具体厚度有关。在上下ITO玻璃基板上面涂一层取向层，液晶分子与取向层表面具有力的互相作用，利用液晶分子与表面摩擦定向平行排列并带有2-3?的倾斜角，具体如下图2所示。 图2 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转方向的作用。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扭转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。 3.3背光源的结构及其原理 Backlight(以下简称为B/L)按Lamp(灯管)的排列方式分为Direct Light和Side Light 4 Type.Side Light Type需要将自侧面的Lamp上出射得光向B/L正面出光作用的导光板，但Direct Light Type是自Lamp出射的光直接向B/L正面出光，因此不需要导光板。下图3为具体区别 图3 背光源的构造有以下几点: Lamp是从Inverter接收高压而发生可视光的光源。主要使用CCFL.还有HCFL;Lamp housing 反射从Lamp发出的光源，入射到导光板上。使用黄铜、铝或者黄铜上附合Ag等材料的薄膜反射;Light guide Panel(导光板)主要使用丙烯以Injection Molding 或Casting 的方法制作而成的，具有均匀分布光源的作用;Reflector 主要是聚醚器材上为了减少导光板入射的光源损失，它自身具有反射功能;Diffuser Down 主要是聚醚(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;Bottom Prism 具有与Bottom Prism 同样的功能，以Bottom Prism 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Y轴方向的光源;Diffuser Up 具有与Diffuser Down 同样的构造，以保护Prism的作用为主要目的，亦称为保护膜。图4为个结构的位置关系。 图4 3.4 TFT-LCD的制造工序 3.4.1薄膜晶体管得制造工序 TFT的制造工序分坚膜、清洗、Photo、刻蚀、检测六大工序。如图5 5 图5 坚膜工序是指将Gate电极、Data电极、像素电极、保护膜以及半导体膜，用物理或化学的方法，使其在Glass上形成膜的工序。Gate电极、Data电极、像素电极是金属物质，利用Sputtering物理方法，再Target和Glass之间的Plasma,将Target物质贴在Glass上。Plasma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，然后脱掉的Target物质移到Glass而形成膜如如图6 图6 清洗工序是指将初期投入或工序中Glass或膜表面的污染、Particle在组装前除去。为了防止不良发生的工作程序。有助于确保膜与膜之间有黏着性，对黏着性的加强也有促进作用。主要包含:UV清洗、Unit、Brush清洗Unit、Mega Sonic Unit、CJ Unit。 6 Photo 工序是指利用膜上形成要制作形态的Mask。通过曝光的作用，使其形态从Mask移到感光剂的作业上。主要工序包括感光剂凃屏、曝光及显像等。图7 图7 刻蚀工序是指为了除去感光剂部分的膜，利用物理、化学方法有选择地刻蚀的工序。刻蚀方式有如下图8的两个方式:1Wet Etching是利用化学溶液刻蚀金属物质的方式;2Dry Etching利用Gas Plasma刻蚀Si N x，a-Si的方式。 图8 脱模工序是指刻蚀工序之后，去除为形成Pattern 而残留的感光剂的工序。脱膜工序的必须条件是完全除去PR,，下部膜不能有损伤，还要保持为进行下一工序均匀的表面状态。检测工序是指调查/评估工序、半成品、产品的质量、不良的工序。 3.4.2成盒/制屏的工序 TFT-LCD的面板组装过程，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5~10µm大小的间隔物于其上作为支撑点，再将阵列基板与彩膜基板组合，以封框胶封合形成空的盒。再以两种方式注入液晶，一种方式是先将此空的cell基板才切断、裂片、取最终显示器产品所需尺寸大小，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。 7 模块的工艺流程如图9 图9 3.4.3液晶显示模块的形成 将TFT-LCD的panel面板与驱动电路、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。其工序一共有偏光板贴合、TAB贴合、PCB贴合、B/L组装、老化测试、包装等。其操作过程如图10 图10 8 偏光板贴合主要分为清洗和偏光板的贴合两大部分: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汽。图11 图11 偏光板贴合是利用Panel板和偏光板上的信息将上下偏光板分别贴附Panel的上板和下板.下图12 图12 TAB贴合是指利用ACF将TAB和Panel板连接。其工序包括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。 9 PCB贴合与TAB贴合一样都是利用ACF来连接，不同的是这里连接的是TAB与PCB,所以由于材料的不同所使用的ACF也不同，同样工程条件也不同。具体工序分为树脂凃屏，ACF贴合和PCB正式压榨;树脂凃屏是为了防止水分和其它异物进入Panel板内;ACB贴合是将ACF贴附在PCB面板上;PCB正式压榨是将PCB与TAB在高温下压榨，并且使得连接部位的ACF导通。图12 图12 B/L组装是把Case top、连接好TAB和PCB的Panel、Back Light以及Support Main用手 ?的老化房内检测模工的方式连接起来的工序。老化测试是把组装好的液晶模块放置在50 块的连接状况，根据产品要求其老化时间各有各自的定性。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。 结束语:TFT-LCD是科技含量、经济效益及社会效益都很高的技术，是现代通信和计算机等信息产业最重要的基础之一。中小型TFT-LCD液晶显示屏在诸多方面有着广泛的应用，比如电子表、游戏机等一些小型的电子产品。其生产工艺简单易懂，我们对其进行探讨有助于加快我国TFT-LCD产业的发展。 参考文献: [1]田民波(电子显示(清华大学出版社，,,,,,,,,,,( [2] 李洪桂. 湿法冶金学[M ]. 广州: 中南大学出版社,1998. 8. 10 [3]黄锡珉(TFT-LCD技术的进步(液晶与显示，,,,,,,,,,( [4]李凤生. 超细粉体技术[M ]. 北京:国防工业出版社,2000. 7. [5]蔡 玲. 伴生金银综合回收[M ]. 北京:冶金工业出版社, 1999. 7. 致谢 在此，对我在论文创作过程中给与过我帮助的同学、老师、朋友特别是导师表示感谢。 11