液晶显示器生产工艺及其发展趋势

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1、液晶显示器生产工艺及其发展趋势1液晶显示器的种类1.1液晶显示器的种类LCD的种类很多，但相当普通而且广泛使用的是利用液晶的电光效应制成的LCD，主要包括扭曲向列型（TwistedNematic,简称TN）、超扭曲向列型（SuperTwistedNematic,简称STN）、双扭曲向列型（Dualscalltortuositynomograph,简称DSTN）和薄膜晶体管型（Thinfilmtransistor,简称TFT）等。前三种类型的显示原理具有着很多共性，不同之处是液晶分子的扭曲角度各异。其中，DSTN可以算是这三种的“杰出”代表,由这种液晶体所构成的LCD对比度和亮度仍比较差、可视角

2、度较小、色彩也欠丰富,而它的结构简单、价格低廉,因此还占有着一定市场。第四种TFT是现在最为常用的类型。TFT是指LCD上的每一液晶像素点都由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。TFT-LCD具有屏幕反应速度快,对比度好、亮度高,可视角度大,色彩丰富等特点,比其他三种类型更具优势。同时还克服了DSTN液晶显示器固有的一些弱点,是当前液晶显示器的主流设备，被广泛用于笔记本电脑、液晶彩电等。1.2TFT-LCD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

3、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

4、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）。图1.1彩色TFT-LCD的组成在上基板和下基板的外侧面上均敷着一层偏振光板，此外，作为LCD的关键材料——液晶充满在上基板和下基板之间的间隙内。图1.2背光灯模组与驱动电路单元的结构玻璃基板像素电极钝化层门电极绝缘层半导体层（a-Si:H）数据极图1.3TFT和像素电极的层状结构因为LCD本身不会发光，故需要背光模组为LCD提供光源。背光灯模组主要包括三部分，分别是光源、导光板、光学膜。光源就是灯管。导光板的作用是将线光源雾化成面光源

5、。光学膜的主要作用是凝聚光线，提高亮度。玻璃基板阻光点蓝色绿色红色ITO图1.4滤光器组件剖面示意图1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）Error!Referencesourcenotfound.Error!Referencesourcenotfound.。各工艺子流程之间的关系如图2.1所示。TFT加工工艺单元装配工艺彩色滤光器制作工艺模块装配工艺图2.1彩色TFT-LCD

6、加工工艺流程1.1TFT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Error!Referencesourcenotfound.，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Error!Refer

7、encesourcenotfound.：开始à玻璃基板检验à薄膜淀积à清洗à覆光刻胶à曝光à显影à刻蚀à去除光刻胶à检验à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。1.1滤光板加工工艺(a)玻璃基板(b)阻光器加工(c)