TFT-LCD介紹之LCD製程
 

LCD製程
　
Abstract
　　液晶的發現於1888年，是由澳洲植物學家F.Reinitzer 發現，至今約一世紀，但其應用仍鮮為人們所熟悉，最近幾年由於半導體的發展，積體電路應用的普遍，使得電子產品越來越輕巧，故由液晶原理所應用發展的液晶顯示器在近年來廣為流行，1995年時LCD還呈現供過於求的現象，到了1996年由於筆記型電腦需求量大增且LCD品質直逼CRT故出現供不應求的現象，同時LCD在許多場合非常適合用來當作顯示器使用，在1997年許多LCD製造商訂單應接不瑕的情況看來LCD將為近年的顯示器主流。
　
Content
1. 液晶電光效應
2. 向列式液晶顯示技術
3. LCD的顯示方式
4. LCD製程流程圖
5. LCD製程細部解說
6. 參考文獻
　



液晶電光效應
　
　　液晶是具有流動特性的物質，所以只需外加很微小的力量即可使液晶分子運動，以最常見普遍的向列型液晶為例，液晶分子可輕易的藉著電場作用使得液晶分子轉向，由於液晶的光軸與其分子軸相當一致，故可藉此產生光學效果，而當加於液晶的電場移除消失時，液晶將藉著其本身的彈性及黏性，液晶分子將十分迅速的回復原來未加電場前的狀態。
　


向列式液晶顯示技術
　
　　LCD顯示器技術基本上是集合化學 `光學`力學及電學，目前液晶基本上皆是由人工合成的，故在液晶的特性上可做較為理想的設計，當然液晶本身的特性直接影響到LCD顯示的品質。

　
LCD的顯示方式
　
　　LCD顯示器基本上一共有四種顯示方式，反射式、反射透射轉換式、投射式、透射式。反射式基本上液晶顯示器本身不發光，藉著所處空間中的光源射入LCD板中，再由其反射板將光線反射到人的眼中，反射透射轉換式則是空間中光源充足時可當成反射式，而空間中光線不夠時則利用內藏之光源作為照明，　
　
　投射型是利用類似電影播放原理，利用投射光學系將液晶顯示器所顯示出來的影像投影到遠端較大的螢幕上，而透射式液晶顯示器則完全利用內藏之光源當作照明
　

LCD製程流程圖
　
　　以下LCD製程流程圖是以TN及STN製程為基礎，其全線為自動化生產流程，此生產線有一中央控制室可監控生產流程。
　
　

裝片.清洗.塗佈光阻劑.曝光
　
　　當整片含有ITO膜的玻璃光罩進入生產線後，首先先清洗玻璃光罩在將光阻劑塗佈在光罩上等候曝光，隨後利用我們以準備好的所需要的圖形　

　　顯影.蝕刻.清洗.配向膜塗佈
在曝光之後對以曝光之光罩做顯影的工作，顯影後我們將不需要的ITO膜做蝕刻，去除不需要的ITO膜，當然我們所需要的圖形會被保護不受到蝕刻，再次清洗光罩後我們將要塗佈配向膜，配向膜是用來將液晶未加電場前分子做定位的工作，其前後兩片光罩上的配向膜需互成九十度方能將液晶分子依序旋轉，其配向方式是以棉刷依一定方向刷過，也有利用蒸鍍的方式配向，不過較花成本，
　
　

前後光罩配向膜差九十度
　

　
近光罩之液晶分子順著配向槽排列
　

固膜.清洗.印框
　　配向膜固膜後再次清洗光罩，接著將對光罩做印框的動作，其中印膠框的目的是為了之後兩片光罩將重疊貼合，為自動上膠框的情形。
　

　
　

圖7(b)
　
　　下圖8為打印出來的形式，其中樹脂膠框為光罩上每個LCD板單位做範圍的規畫，而墨點則是為了兩片光罩貼合時做定位的標準。
　

　

　



SPACERS塗佈
　

　
圖9
　
　　上圖9為SPACERS自動噴撒裝置示意圖，其中噴撒是以兩片光罩為單位，而SPACERS的用意則是為了使兩片光罩貼合後中間有足夠的空間灌入液晶。
　
SPACERS檢測
　　　SPACERS在噴撒之後需作人工檢測，每一種不同型號之光罩都有一種特定的規格，其SPACERS在每1mm平方中需要60-180顆SPACERS，但人工檢測過於耗時以及效率過低，故目前可利用數位影像處理幫助人眼做自動檢測，下圖10為其自動檢測之系統佈置圖。
　

　
圖10
　

　
圖11
　
上圖11為SPACERS檢測的九個在光罩上的位置。
　



SPACERS塗佈完成實體圖
　

　
組合
　
　　以下兩張圖12(a)(b)為光罩自動組合示意圖，其中下光罩進入組合機時，底部吸盤會將其吸住等到上光罩進入後控制吸盤轉動或移動來準確定位且組合。
　

　
圖12(a)
　

　
圖12(b)
　
　下圖13為利用先前打框時所留下的記號作為定位標準，利用兩組顯微CCD找到光罩上兩對定位記號，其中十字記號需完全在十字框中才表示定位準確。

　固化.小切割
　
　　當光罩貼合後，將對光罩上之LCD各個單位作切割，LCD其中顯示板的大小是依其產品不同而有單位大小不同之分，故其自動化切割為依不同之光罩型號做可程式處理，如圖14。
　

　
圖14


灌液晶
　
　圖15
　　上圖15為灌入液晶的製程，液晶片放入一真空的密封箱中，藉著基座的固定將小切割後的LCD顯示板固定住，再由下方的海綿提供液晶，首先會將密封箱抽成真空，然後藉著彈簧活動機構將海綿往上頂，如下圖16，然後釋放空氣進入箱中，此時LCD板藉著毛細現象將液晶完全吸入LCD板中間，完成灌液晶的動作。
　 圖16
封口.固化
　

　 圖17
　
灌入液晶後在其開口處加上封口以防止液晶外漏，見上圖17。
　
清洗.目檢.電測.清洗
　　LCD封口後在此利用偏光板目檢LCD板是否厚薄不均，或是內部液晶散佈不均，如圖。
　　電檢利用液晶板上之PIN腳加以導電，觀察LCD之點亮情形，加以判斷LCD板是否顯示正常，如圖18(a)(b)。
　

　
圖18(a) 圖18(b)
　


貼偏光片.終檢包裝.入庫
　

　
圖19
　
　　最後如圖19將相差九十度的偏光片貼在LCD板的上下兩面，如此完成了LCD液晶顯示器的成品。
　
參考文獻
　
[1] 松本正一 、 角田市良 ：液晶之基礎與應用 （1996)
[2] 陳連春： 彩色液晶顯示器原理與應用 (1992)
[3] 行政院國科會光電小組：液晶顯示器 (1990)
　

轉貼圖都不見了~
而且這幾篇應該貼在教學區吧