液晶面板制作工艺.docx

《液晶面板制作工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液晶面板制作工艺.docx（11页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、液晶面板制作工艺液晶显示器重要的技术提升，如LED背光，超广视角，都与面板有着直接的关系。而占一台液晶显示器80%成本的液晶面板，足以说明它才是整台显示器的核心部分，它的好坏，可以说直接决定了一台液晶显示器品质是否优秀。 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、外壳等部分进行主装，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系统两部分。 液晶面板的LE

2、D背光系统 背光系统包括背光板、背光源、扩散板、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，背光系统的作用就在于此，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，使线状或点状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，但实际要做到理想状态非常困难，只能是尽量减少亮度的不均匀性，这对背光系统的设计与做工有很大的考验。 液晶板在未通电情况下呈半透明状态 可弯曲的柔性印刷板起到信号传输的作用，并且通过异向性导电胶与印刷电路板压和，使两者连接想通 液晶板从外到里分别是水平偏光片、彩色滤光片、液晶、TFT玻璃、垂直

3、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状态，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系统部分，而要生产一块液晶面板，却需要经过“前段Array制程、中段

4、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。 文中大部分图片截自友达官网以及网络收集 前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(一) 前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(一) 液晶面板制造的前段Array制程主要是“薄膜、黄光、蚀刻、剥膜”四大部分，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。 首先，液晶分子的运动与排列都需要电子来驱动，因此在液晶的载体TFT玻璃上，必须有能够导电的部分，来控制液晶的运动，这里将会用ITO来做这件事情。ITO是透明的，也成薄膜导电晶体，这样才不会阻挡背光。 液晶分子排列

5、的不同以及快速的运动变化，才能保证每个像素精准显示相应的颜色，并且图像的变化精确快速，这就要求对液晶分子控制的精密。ITO薄膜需要做特殊的处理，就犹如在PCB板上印刷电路一般，在整个液晶板上画出导电线路。 首先，需要在TFT玻璃上沉积ITO薄膜层，这样整块TFT玻璃上就有了一层平滑均匀的ITO薄膜。然后用离子水，将ITO玻璃洗净，准备进入下一步骤。 接下来，要在沉积了ITO薄膜的玻璃上涂上光刻胶，在ITO玻璃上形成一层均匀的光阻层。然后烘烤一段时间，将光刻胶的溶剂部分挥发，增加光阻材料与ITO玻璃的粘合度。 用紫外光通过预先制作好的电极图形掩模版照射光刻胶表面，使被照光刻胶层发生反应，在涂有光

6、刻胶的玻璃上覆盖光刻掩模版在紫外灯下对光刻胶进行选择性曝光。 前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(二) 前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(二) 我们以一个像素单位为例，如上图，这个像素中，浅色部分未曝光，而深色的是曝光部分。 接着，用显影剂将曝光部分的光刻胶清洗掉，这样就只剩下未曝光的光刻胶部分，然后用去离子水将溶解的光刻胶冲走。 显影之后需要加热烘烤，让未曝光的光刻胶更加坚固的依附在ITO玻璃上 然后用适当的酸刻液将无光刻胶覆盖的ITO膜的蚀刻掉，只保留光刻胶下方的ITO膜。ITO玻璃为的导电玻璃，未被光刻胶覆盖的ITO膜易与酸发生反应，而被光刻胶覆盖的ITO膜可以保留下来

7、，得到相应的拉线电极。 前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(三) 前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(三) 剥膜：用高浓度的碱液作脱膜液，将玻璃上余下的光刻胶剥离掉，从而使ITO玻璃形成与光刻掩模版完全一致的ITO图形。 用有机溶液冲洗玻璃基本标签，将反应后的光刻胶带走，让玻璃保持洁净状态。这样就完成了第一道薄膜导电晶体制程，一般至少需要5道相同的过程，在玻璃上形成复杂精密的电极图形。 用相同的方法在玻璃上拉出其他的ITO电极图形 形成复杂精密的电极图形，可以更好的控制液晶分子的运动 这样，前段Array制程就结束了。从整个过程不难看出，前面在TFT玻璃上沉积ITO薄膜、涂光刻

8、胶、曝光、显影、蚀刻，最终是为了在TFT玻璃上形成前期设计好的ITO电极图形，以便于在玻璃上控制液晶分子的运动。整个生产过程的大致步骤并不复杂，但是技术上的细节和注意事项非常繁琐，这里我们就不多做介绍了，有兴趣的朋友可以自行查阅相关资料。 液晶板所用玻璃的制造工艺也是非常讲究。目前，全球最大的液晶面板用玻璃，主要由美国康宁、日本旭硝子等厂商提供，处于液晶面板生产制造的上游，这些厂商都掌握着玻璃生产工艺的技术专利。前几个月，由于地震造成康宁玻璃停炉事件，对液晶面板行业造成了一定的影响，可看出其在行业内的地位。 中段Cell制程:TFT玻璃与彩色滤光片贴合 中段Cell制程:TFT玻璃与彩色滤光片

9、贴合(一) 前面我们提到过，液晶板的结构就像三明治，下层TFT玻璃与上层彩色滤光片中间夹着液晶。在液晶面板制造的终端Cell制程，就是TFT玻璃与彩色滤光片的上下贴合，不过这不是简单的粘合，需要做很多细节上的技术工作。 下层TFT玻璃与上层彩色滤光片中间夹着液晶层 中段Cell制程首先分为TFT与CF两部分 首先将经过前段Array制程的TFT玻璃用去离子水洗净 从上图中大家可以看到玻璃上分为相同大小的6块，也就是说这块玻璃做出的液晶板，最后要切割成6块，而每一块的大小则是最终尺寸。在玻璃投片的时候，每块玻璃要切什么规格什么尺寸就已经提前设计好了。 在配向膜为溶液状态时屠宰TFT玻璃基本上表面

10、 然后将有机高分子配向材料涂布在玻璃的表面，即采用选择涂覆的方法，在ITO 玻璃上的适当位置涂一层均匀的配向层，同时对配向层做固化处理。 配向摩擦：用绒布类材料以特定的方向摩擦取向层表面，以使液晶分子将来能够沿着配向层的摩擦方向排列，保证液晶分子排列的一致性。配向摩擦之后，会有一些绒布线等污染物，需要通过特殊的清洁流程将污染物冲洗掉。 TFT玻璃基板清洗完毕之后，进行密封胶涂布，其目的是为了让TFT玻璃基板能与彩色滤光片粘合固定，同时也能防止液晶外流。 中段Cell制程:TFT玻璃与彩色滤光片贴合 中段Cell制程:TFT玻璃与彩色滤光片贴合(二) TFT玻璃基板的终端Cell制程基本已经完成

11、，下面就该进行彩色滤光片的Cell制程。 与TFT玻璃基板配向相同，彩色滤光片也需要涂配向膜 然后在已经固定在滤光片表面的配向膜上进行配向 在彩色滤光片表面喷洒垫料，让TFT玻璃基板与彩色滤光片之间有一定的间隔距离 接下来，再次进入TFT玻璃基板的制程 在TFT玻璃基板上已经涂好的密封胶框内注入液晶 最后，在彩色滤光片的玻璃的粘合方向上的边框涂上导电胶，以保证外部电子能够流通进入液晶层，然后，根据TFT玻璃基板、彩色滤光片上的粘合标记，将两块玻璃粘合，通过高温将粘合材料固化，使上下玻璃贴合稳定。 彩色滤光片是液晶面板非常重要的零组件，制造彩色滤光片的厂商与玻璃基板厂商一样，处于液晶面板厂商的上

12、游，其供应过剩或不足，能够直接影响液晶面板的生产进度，间接影响终端市场。 中段Cell制程:TFT玻璃与彩色滤光片贴合 中段Cell制程:TFT玻璃与彩色滤光片贴合(三) 贴合完毕的液晶板就可以根据之前设计好的切割尺寸进行切割，得到最终尺寸 通过上图，可以看到，切割完的每块液晶板都留有两个边框，是做什么用的呢？在后面的模组制程中，大家可以找到答案 最后，在每块液晶基板的两面都贴上的偏光片，其中朝外方向贴的是水平偏光片，朝内方向贴的是垂直偏光片。 偏光片是一种只允许某方向的光线才能通过的光学片板，能将自然光转换成直线偏光的光学元件。其作用机制是将直交的入射光线经过垂直偏光片后，使垂直方向光线通过

13、，另一份水平方向光线则被吸收，或利用反射和散射等作用使其遮蔽。 制作液晶面板时，必须上下各用一片，且呈交错方向，在有电场与无电场时，使光线产生位相差而呈现明暗的状态，用于显示字幕或图案。 至此，中段Cell制程就全部完成。下面，就可以进入液晶面板制造的最后一个流程：后段模组组装。 后段模组组装:驱动IC/印刷电路板压合 后段模组组装:驱动IC/印刷电路板压合 后段Module制程主要是液晶基板的驱动IC压合与印刷电路板的整合，这一部分可以将从主控电路接受到的显示信号传输到驱动IC上，驱动液晶分子转动，显示图像。此外，背光部分在此环节会与液晶基板整合，完整的液晶面板就完成了。 首先在两个边框上压

14、合异向性导电胶，这样可以让外部电子进入到液晶基板层，是电子传输的桥梁 压合在液晶基板上的驱动IC 接下来是驱动IC的压合。驱动IC的主要功能是输出需要的电压至每个像素，控制液晶分子的扭转程度。而驱动IC分为两种，位于X轴的源极驱动IC负责资料的输入，特性为高频并具备影像功能；位于Y轴的闸极驱动IC负责液晶分子的扭转程度与快慢，其直接影响着液晶显示器的响应时间。不过目前已经有很多液晶面板只有X轴方向有驱动IC，也许是将Y轴驱动IC功能做了整合简化。 柔性电路板的压合，可以传输数据信号，充当外部印刷电路与液晶板电子传输的桥梁。其可以弯曲，因此成为柔性或软性电路板 在柔性电路板的另一端贴上异向性导电

15、胶，并且印刷电路板贴合 柔性电路板与印刷电路板实物 液晶基板的制造过程还有很多细节以及注意事项，例如离子水清洗、烘干、吹干、风干、超声波清洗、曝光、显影等等等等，都有非常严格的技术细节与要求，这样才能生产出质量合格的眼睛面板，感兴趣的朋友可以通过搜索引擎自行查阅相关的技术资料。 让液晶面板发光:不可忽略的背光系统 让液晶面板发光:不可忽略的背光系统 液晶是一种液态晶体，具备固态晶体的透光与折射性质，同时还具有液体的流动性质，正因为它的这种特性才会被应用到显示领域。 不过液晶并不会自主发光，因此采用液晶作为显示介质的显示设备，需要另外搭配背光系统。 首先需要一块背板，作为发光源的载体。液晶显示设

16、备常用的发光源是CCFL冷阴极背光灯管，不过目前已经开始向LED背光转变，但无论是两者中哪一个，都需要一块背板作为载体。 三星26吋宽屏2693HM的CCFL背光灯管 CCFL背光已经伴随液晶走过一段岁月，其品质相比LED背光，有不少缺陷，不过现在已经逐步进化为灯管节省50%，加强液晶板的透光率，来达到节能的目的。 三星XL2370的侧置白光LED背光在未发光与发光状态下 而LED在照明领域的快速发展，成本有了大幅度的降低。液晶面板也开始大范围采用LED作为背光源，目前为了控制成本，LED背光都采用侧置而非布置于背板上的方式，这样可以减少LED晶粒采用的数量。 侧置LED背光系统的扩散板上有无

17、数的点状印刷 但无论是CCFL背光还是LED背光各种放置方式，背光的光源性质都不可能是面光源，而是线光源或者点光源，因此就需要其他组件将光线均匀到整个面上，这任务由扩散板和扩散片来完成。 透明的扩散板上，点状印刷可以遮挡一部分光线，侧置的LED背光将光线从扩散板侧面打入，光线在扩散板内来回反射折射，将光线均匀分散到整个面，点状印刷遮挡住部分光线，将光线如筛子般，均匀的筛出。 扩散板上方的扩散片有助于将光线均匀在整个面上 在扩散板上方，还会有34片扩散片，不断的将光线均匀到整个面上，提升光线的均匀度，这直接关系到液晶面板的显示效果。专业的液晶显示器为了更好的控制屏幕的亮度均匀性，在面板采购，后期

18、的背光控制电路方面，会下很大的功夫，以保证面板的品质。 背光系统还包括背光模组点灯器，位于背板的后方，在CCFL背光时代，大家经常可以看到如上图的长条状点灯器，每一个线圈负责一组灯管。 而采用侧置白光LED作为背光源的点灯器就要简单很多，上图最左方那一小块电路板就是LED背光的点灯器。 背光系统大致的结构就是如此，由于笔者没有见过R.G.B LED背光的液晶显示器背光模组长啥样，这里也就无从告知，以后见到了，再与大家分享。 后段模组组装:液晶基板与背光整合 后段模组组装:液晶基板与背光整合 液晶基板驱动IC/印刷电路板压合完成，背光系统也完毕，最后只需整合就可以完成液晶面板的制造。 将已经做好

19、的背光模组与液晶基板上下整合 由于液晶基板与背光系统没有用粘合的方式固定，需要用金属或者胶框加在外层，起到固定液晶基板与背光系统的作用。 进行高温老化测试 装箱出厂，就可以供应给液晶显示器制造商了 液晶面板制造流程示意图 后段Module制程是在LCM工厂完成，这一部分基本不涉及液晶面板制造的核心技术，主要就是一些组装的工作，因此一些台系面板厂如奇美，韩系面板厂如三星，都在中国大陆地区设置有LCM工厂，进行液晶面板后段模组的组装，这样可以方便大陆地区各大显示器代工厂与液晶电视厂商采购，可以在整个制造环节中降低人力与运输成本。 不过涉及核心技术的液晶面板前中段制程，无论是台系还是韩系，暂时都无意

20、在大陆地区设厂的意思，因此中国大陆想要拥有自己的液晶面板产业，任重道远。 国内液晶面板产业发展任重道远 国内液晶面板产业发展任重道远 液晶面板产业，并不是拥有了几座面板厂，就了事，需要资金、技术、产业配套，能支持液晶面板厂运营的同时，能够吸引上下游厂商加入到整条产业链中，将产业带活，带强，持续发展。 面板产线代数越高，能生产的单块玻璃基板尺寸就越大，以更低的成本切割大尺寸液晶面板 首先是资金，液晶面板产业是砸钱的行业，就拿最小可以承担液晶电视面板生产任务的6代线来说，前后投资需要上百亿元人民币，同时还要涉及到资产负债率、高银行利息以及后期增资的问题。更不用说8代线、10代线以及11代线，从这个

21、层面来看，大陆地区的面板厂已经是在“玩别人剩下的”，更不用说次世代显示技术OLED相关的投资布局。 其次是技术，中国大陆地区没有自主研发的液晶面板制造相关工艺技术，当然“抄袭修改后重新冠名”的除外。之前，大陆地区曾经有购买韩系面板厂但没有获得技术专利的例子，最后还得重新花钱去购买技术，这又需要钱。 最后是产业配套，即使自己有面板厂，面板做出来，下游厂商不买账，与上游零组件厂商合作不到位，在市场竞争中，管理、营销、宣传、产品方面没有优势，被韩系、台系打得鼻脬脸肿，然后跑去向家长告状，用行政干预市场，达到短期的目的，最后还是年年亏损，无人收摊，无奈只有纳税人买单。如何建立以液晶面板产业为中心，上下游厂商配套齐全的产业链才是行业健康发展的根本。 国内三大面板厂的合并事宜也是闹得沸沸扬扬，产业低谷时，想着抱团共渡难关，还没抱在一块的时候，产业景气了，又把伤痛忘得一干二净。缺乏长期持续发展眼光，不得不让人对国内液晶面板产业的发展担忧。