LCD通識(shí)介紹教材（經(jīng)典實(shí)用）

1、LCD通識(shí)介紹教材1 LCD通識(shí)介紹教材通識(shí)介紹教材 For New Comers 2003/1/3 Ver. 1 LCD通識(shí)介紹教材2 課程大綱 壹、LCD概念及面板結(jié)構(gòu)簡介 1.LCD 概念-3 2.TFT_LCD 結(jié)構(gòu)-9 貳、TFT-LCD 製造流程簡介 1.TFT-LCD製程概述-18 2.Cell的組織結(jié)構(gòu)- 25 參、靜電防護(hù)規(guī)範(fàn) 1.靜 電 原 理-29 2.靜 電 安 全-37 LCD通識(shí)介紹教材3 1.LCD 概念 壹、壹、LCD概念及面板結(jié)構(gòu)簡介概念及面板結(jié)構(gòu)簡介 LCD 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)圖 LCD通識(shí)介紹教材4 LCD 產(chǎn)品製程 LCD通識(shí)介紹教材5 1-1.何謂液晶 固體 液

2、體 加熱 冷卻 液晶是處於結(jié)晶與液體的中間狀態(tài)，同時(shí)具有光學(xué)異方性結(jié)晶所持有的複折射性 ，其分子與原子像液體一樣是零散分布，卻又像結(jié)晶一樣，往某一定方向?qū)R。 液晶 加熱 冷卻 LCD通識(shí)介紹教材6 1-2 液晶的型態(tài) 層列性 Smectic 向列性 Nematic 膽固醇性 Cholesteric 此分類是基於偏光顯微鏡對液晶狀態(tài)的光學(xué)特性的觀察。 層列性：為棒狀的分子成層狀構(gòu)造，各分子成垂直或具一傾斜角度。 向列性：亦為棒狀的分子作平行排列，其分子軸方向保持平行。 膽固醇性：具有層狀構(gòu)造及分子於層內(nèi)平行排列，具有旋光性。 LCD通識(shí)介紹教材7 1-3如何使液晶作動(dòng)? TFT-LCD工作原理

3、工作原理 LCD顯示器的顯像原理，是運(yùn)用兩個(gè)電極夾住一層液晶材料，基本上是於兩 片皆有偏光板與ITO導(dǎo)電膜做電極的玻璃基板間，然後靠電極間電場的驅(qū)動(dòng)， 引起液晶分子扭轉(zhuǎn)向列的電場效應(yīng)，以控制光源的透射或遮斷功能。 圖 一 ： 沒 有 加 入 電 壓 ， 光 線 透 出 圖 二 ： 加 入 電 壓 ， 光 線 遮 蔽 並驅(qū)動(dòng)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)格點(diǎn)構(gòu) 成一個(gè)畫素，由於上層玻璃具有彩色濾 光片，進(jìn)而透過彩色濾光片顯示彩色影 像，而下層玻璃則有利用半導(dǎo)體製程做 成的畫素(Pixel)，利用上下ITO導(dǎo)電玻璃 間電位的差異可使液晶分子的排列方向 產(chǎn)生不同程度的改變，進(jìn)而使入射光線 偏極化的

4、方向與強(qiáng)度也發(fā)生不同程度的 改變，造成輸出的光線得以有明亮與灰 階的變化。 LCD通識(shí)介紹教材8 1-4. 為何需控制pixel區(qū)內(nèi)液晶的角度呢？ 因?yàn)槲覀円靡壕У男庑詠砜刂乒饩€通過TFT-LCD面板的強(qiáng)弱。 - PolarizerPolarizer Liquid Liquid CrystalCrystal TFT面板 LCD面板 LightLight ITO電極 下偏光 片 上偏光 片 圖：光線的極性方向也就是電磁波中電場的震盪方向會(huì)隨著液晶的旋轉(zhuǎn)而跟著轉(zhuǎn)動(dòng) 1. 當(dāng)液晶站立起來時(shí)（和面板 方向呈現(xiàn)90度）時(shí)，光線是不 受液晶導(dǎo)引的。 2. 液晶站立的角度越垂直，越 多的光不會(huì)被液晶導(dǎo)

5、引，不同 角度的液晶，其站立角度會(huì)導(dǎo) 引不同數(shù)量的光線。以上面的 例子來看，液晶站立角度越大 ，則可以穿透的光線越弱。（ 上、下偏光片排列的方向會(huì)決 定穿透光的強(qiáng)弱，因此建議： 只要了解液晶站立的角度會(huì)導(dǎo) 光的強(qiáng)弱即可）不受導(dǎo)引的光 線會(huì)被上偏光片所吸收掉。 LCD通識(shí)介紹教材9 2. TFT-LCD 結(jié)構(gòu) TFT-LCD產(chǎn)品基本構(gòu)成元件 基本構(gòu)造 背光板 (Back Light) 下偏光板 (Down Polarizer) 薄膜基板 (TFT Substrate) 液晶 (Liquid Crystal) 彩色濾光片 (Color Filter ) 上偏光板 (Up Polarizer) LC

6、D通識(shí)介紹教材10 下偏光片 薄膜(TFT)基板 液晶 電晶體 彩色濾光片 上偏光片 線路 TFT-LCD 構(gòu)造剖面圖 LCD通識(shí)介紹教材11 TFT_LCD面板主要可以拆解成三部分： 一、LCD 面板： 二、TFT面板： 三、背光板模組： 我們一般在市面上看到的TFT_LCD，若拆開看其橫截面結(jié)構(gòu)，如下圖： LCD通識(shí)介紹教材12 L C D 面 板 T F T 面 板 若忽略背光板模組，而仔細(xì)觀察LCD面板和TFT面板組裝後的橫截面， 則如下圖所示： LCD通識(shí)介紹教材13 在上圖的TFT面板，我們可以看到TFT device的結(jié)構(gòu)。 整個(gè)TFT-LCD的中Array段的工作就是將TFT

7、device製作在玻璃基板上， 稱之為TFT面板。夾在TFT面板和LCD面板中間的東西就是液晶(L/C)。 若是我們將LCD面板和TFT面板拆掉，單純只觀察TFT面板。. 從TFT面板的正上方看下去，我們可以看到數(shù)百萬個(gè)排界整齊的小元件 （TFT device）以及控制液晶的ITO區(qū)域，其TFT device排列簡圖如下： TFT Array Gate line Signal line TFT device ITO Array Matrix LCD通識(shí)介紹教材14 TFT面板就是由數(shù)百萬個(gè)TFT device以及ITO區(qū)域排列如一個(gè)matrix所構(gòu)成， 而所謂的Array就是指數(shù)百萬個(gè)排列整齊

8、的TFT device區(qū)域，此區(qū)域就是所 謂的面板顯示區(qū)。 device的功能就好像是一個(gè)Switch（開關(guān)器），其簡圖如下： Gate line Signal line TFT device ITO 像上圖的小區(qū)域我們稱呼為一個(gè)sub-pixel。 TFT device是一個(gè)開關(guān)器，其功能就是控制電子流到ITO區(qū)域的數(shù)量， 當(dāng)ITO區(qū)域流進(jìn)去的電子數(shù)量達(dá)到我們想要的數(shù)值後，再將TFT device關(guān)掉， 此時(shí)就將電子整個(gè)關(guān)在（Keep）ITO區(qū)域。 控制流到ITO區(qū)域的電荷量就可以決定了電場大小了。 LCD通識(shí)介紹教材15 液晶會(huì)受到上下兩塊板子之間的電場大小所控制而變動(dòng)不同的垂直角度， 電

9、場愈大液晶改變的角度也愈大。 如果我們將一塊透明導(dǎo)電板（LCD面板，或稱呼為彩色濾光片），以一定的 間距和TFT面板上下平行排列（此間距一般是5m，而一般年輕人頭髮的直 徑是120m 150m左右），並且將LCD面板接地或是輸入固定的電壓，則 在LCD面板和TFT面板之間就有電壓差(或是有電場)的存在。 當(dāng)TFT面板上數(shù)百萬個(gè)pixel都充入不同電壓（或是電荷量），我們就可以 得到數(shù)百萬個(gè)pixel區(qū)域內(nèi)液晶站立角度。 LCD通識(shí)介紹教材16 Polarizer C/F Glass TFT Glass Polarizer Liquid crystal Backlight BM Gate Lin

10、e TFT Data Line 至於LCD面板一般稱呼為Color Filter (CF)-彩色濾光片或是Black Matrix （BM） ，我們之所以可以看到彩色的圖形文字就是用到彩色濾光片上的 3原色 Red, Green, Blue混合而成的。 Pixel Electrode LCD通識(shí)介紹教材17 Color Filter上三種顏色的排列會(huì)和TFT面板上的ITO電極互相成一 對一的對應(yīng)（如圖示），控制TFT面板上每個(gè)pixel的光線穿透的亮度 就是控制這三種顏色的強(qiáng)弱，光線的強(qiáng)弱就可以混合成七彩的顏色。 ) TFT Glass Data Line Pixel Electrode Ga

11、te Line 300 m C/F Glass) Common Electrode Color filter LCD通識(shí)介紹教材18 TFT(Array) Thin-Film Transistor LC(Cell) Liquid Crystal LCM(Module) Array:電晶體(矩形陣列 ) TFT基板生成 Transistor on Glass Cell:面板生成 (Panel) Glass sealing LC inserting Glass Cutting Module:產(chǎn)品模組 組裝 JI: Driver, PCB, Silicon MA: BLU assembly, Agi

12、ng 1.TFT-LCD 製程概述 貳、貳、TFT-LCD 製造流程簡介製造流程簡介 LCD通識(shí)介紹教材19 BOX 薄膜薄膜 黃光黃光蝕刻蝕刻 素玻璃 TFT 基板 ARRAY簡易製程 LCD通識(shí)介紹教材20 液晶注液晶注 入入 TFT 基板(TFT Substrate) 彩色濾光片 (Color Filter) CELL簡易製程 LCD通識(shí)介紹教材21 模組廠生產(chǎn)流程 Laser cutCOG or TAB FPC/PCBLOT SiliconeAssemblyAgingF/I Packing : JI : MA LCD通識(shí)介紹教材22 Assembly LCD通識(shí)介紹教材23 Aging

13、 以長時(shí)間高溫做燒機(jī)測試, 篩除不良或不穩(wěn)定的產(chǎn)品 LCD通識(shí)介紹教材24 Final Inspection 應(yīng)用各式檢驗(yàn)畫面, 檢出不良現(xiàn)象 對無功能缺失者進(jìn)行產(chǎn)品評等 1.依照”產(chǎn)品不良判定表” 判定產(chǎn)品等 級. 2.屬於畫面品質(zhì)的等級差異.一般可分為 點(diǎn)缺陷、線缺陷、漏光、黑白點(diǎn)、顏 色不均、紋路. LCD通識(shí)介紹教材25 2.Cell 的組織結(jié)構(gòu) 為了能對 Cell 有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，將從剖面圖來介紹 LCD 的結(jié)構(gòu) 以及相關(guān)的材料。 LCD通識(shí)介紹教材26 2.1 各部件材料之功能： （1）偏光板：最主要作為光柵，僅讓單一方向的光可通過。 （2）彩色濾光片與Array基板：一上一下以

14、形成電場，讓液晶在此電場下排列. （3）配向膜：配向膜具有方向性能讓液晶在配向膜上規(guī)則排列. （4）框膠：就像房子的牆壁，用來阻絕液晶與外界接觸. （5）間隙球：就像房子的柱子，用來支撐上下兩片基板，以得到均勻的 Gap. （6）液晶：在不同電場下控制液晶的排列，用以得到不同穿透率的光量，藉 （7）封口膠：將預(yù)留的液晶注入口封止的材料，以達(dá)到完全隔絕的效果. （8）銀膠 or 銀點(diǎn)：將 Array 基板的電荷藉由此導(dǎo)電物質(zhì)傳導(dǎo)到上片的彩色 此達(dá)到顯示原理. 濾光片，以形成上下電場. LCD通識(shí)介紹教材27 3.LCD製造流程圖 玻璃基板 玻璃基板 B/M 形成 R.G.B 光阻塗布 成膜前洗淨(jìng)

15、 成膜 曝光 光阻塗布 曝光 顯影 蝕刻 去光阻 S1O2 膜塗布 ITO 導(dǎo)電膜形成 檢查 顯影 蝕刻 去光阻 S1O2 膜塗布 檢查 C/F基板 製造工程 TFT Array 基板製造 工程 定向處理 定向處理後洗淨(jìng)定向處理後洗淨(jìng) 定向處理 PI 膜印刷 C/F 基板 PI 前洗淨(jìng) PI 膜印刷 Array 基板 PI 前洗淨(jìng) 框膠材塗布 間隔物散布 組合 切割/裂片 液晶注入 封止 封止後洗淨(jìng) 偏光板貼合 檢查 Cell 工程 清洗 終檢 成品 OLB Cell.PCB組裝 裝箱組裝檢查 LCM 工程 LCD通識(shí)介紹教材28 名詞解釋 英 文 專 有 名 詞中 文 說 明 LCD (Li

16、quid Crystal Display)液晶顯示器. Glass, substrate or glass substrate玻璃基版. TFT (Thin Film Transistor)薄膜電晶體. Panel面板. Array排列,指在玻璃基板上做TFT的製程 LCD-Array Cell液晶填充製程.分為 LCD-FEOL（Cell前段） LCD-BEOL（Cell後段含Cell Tester） Module模組,指後段組裝製程 LCM RGB (Red, Green, Blue)指紅、綠、藍(lán)三原色 BLU (Back Light Unit)背光模組 F/I (Final Inspec

17、tion)最終檢驗(yàn) Visual Inspection外觀檢驗(yàn) Display Inspection畫像檢驗(yàn) LCD通識(shí)介紹教材29 ESD 靜電破壞 (Electrostatic Damage) 靜電放電 (Electrostatic Discharge) 原理 在正常狀態(tài)下物質(zhì)呈中性 , 而在日?；顒?dòng)中,會(huì)使物質(zhì) 失去電子或得 到電子 , 此即產(chǎn)生-靜電（失去電子即帶 正靜電,得到電子帶負(fù)靜電） 當(dāng)物質(zhì)產(chǎn)生靜電後 , 會(huì)隨時(shí)放電 , 若放到電子元件上將 導(dǎo)致元件破壞, 無法正常運(yùn)作 , 此即稱靜電破壞或靜電 放電。 參、靜電防護(hù)規(guī)範(fàn)參、靜電防護(hù)規(guī)範(fàn) 1.1.靜靜 電電 原原 理理 LCD通

18、識(shí)介紹教材30 10-20%相對濕度相對濕度 65-95%相對濕度相對濕度 走過地毯走過地毯350003500015001500 走過塑膠地板走過塑膠地板1200012000250250 在椅子上工作在椅子上工作60006000100100 拿起塑膠文件夾( 袋)拿起塑膠文件夾( 袋)70007000600600 拿起塑膠袋拿起塑膠袋200002000010001000 工作椅墊磨擦工作椅墊磨擦180001800015001500 活動(dòng)情形活動(dòng)情形 靜電強(qiáng)度 靜電強(qiáng)度 Volt 工作環(huán)境中靜電大小 LCD通識(shí)介紹教材31 玻璃玻璃Glass 耐龍耐龍Nylon 毛毛Wool 鉛鉛Lead 鋁鋁

19、Aluminum 紙張紙張Paper 棉棉Cotton 木材木材Wood 鋼鐵鋼鐵Steel 鎳鎳Nickel 銅銅Copper 橡膠橡膠Rubber 聚酯聚酯Polyester PVC 矽矽Silicon 鐵氟龍鐵氟龍Telon 正電性( + )正電性( + ) 負(fù)電性負(fù)電性(-) 摩擦生電序列表 上下位置距離越遠(yuǎn)， 帶電量越多。 二種材料互相摩擦， 表上方之材料通常帶正電， 表下方之材料則是帶負(fù)電。 LCD通識(shí)介紹教材32 當(dāng)物質(zhì)產(chǎn)生靜電後,隨時(shí)會(huì)放電,若放到電子元件上,如IC,則會(huì)將元件破壞 使其不能工作,此即為靜電破壞或靜電放電 電壓相關(guān)電壓相關(guān)能量相關(guān)能量相關(guān) 高壓電高壓電 跨過氧化層跨過氧化層 氧化層崩潰氧化層崩潰 造成短路造成短路 接面崩潰接面崩潰 電壓跨過接面引起大電流電壓跨過接面引起大電流 溫度超過矽的本質(zhì)時(shí)將形成目電阻溫度超過矽的本質(zhì)時(shí)將形成目電阻 造成電流再次加大造成電流再次加大 產(chǎn)生局部熱集中產(chǎn)生局部熱集中 造成矽造成矽,鋁的溶解鋁的溶解,形成破壞形成破壞 LCD通識(shí)介紹教材33 決定靜電大決定靜電大小的主要因素小的主要因素 物質(zhì)的種類物質(zhì)的種類 異物異物 , 不純物的混入不純物的混入 導(dǎo)電率高 , 靜電將減少 表面狀態(tài)表面狀態(tài) 接觸面積接觸面積 面積大 - 發(fā)生量大 壓力大 - 發(fā)生量大 分離速度分離速度 速度快 - 發(fā)生量大 濕度濕度 濕度低 - 發(fā)生