TFTLCD的基本原理及制造工艺.docx

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TFTLCD的基本原理及制造工艺

顶岗实习报告

题目：

TFT-LCD的基本原理及其制造工艺

院（系）：

专业：

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

第1章显示产业的发展……………………………………………………………..2

3.1.5脱膜工序11

顶岗实习企业简介

鄂尔多斯市源盛光电有限责任公司即京东方科技集团股份有限公司（BOE）B6公司。

京东方科技集团股份有限公司（BOE） 创立于1993年4月，是全球领先的半导体显示技术、产品与服务提供商，产品广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、显示器、电视、车载、数字信息显示等各类显示领域，出货量及市占率均位列全球业内前五。

BOE坚持“全球首发、技术领先、价值共创”创新理念。

2014年新增专利申请量达5116项，年新增专利申请量全球业内前列，累计可使用专利超过26000项。

截至2014年9月30日，京东方注册资本352.90亿元，归属于上市公司股东的净资产755亿元，总资产1,294亿元。

 在北京、四川成都、安徽合肥、内蒙古鄂尔多斯、重庆、河北固安、江苏苏州、福建厦门等地拥有多个制造基地，营销和服务体系覆盖欧、美、亚等全球主要地区。

BOE致力于提供高品质、个性化的显示产品、服务和解决方案，以创新合作和领先科技为人们的日常生活以及医疗行业、金融行业、公共交通行业等领域带来积极改变。

B6为中小型显示器生长线，产品主要应用于手机的显示部件。

在职实习岗位为制造部ArrayTestAOI操作员，主要负责对所生产品的产品进行良否判级及为下一道维修工序提供数据，使其对所存在的不良进行维修，从而提高产品良率。

现已完全掌握所在岗位的知识，并且能够熟练操作各类设备独立完成各项生产任务

第1章显示产业的发展

自人类社会进入信息时代以来，信息显示技术在人们社会活动和日常生活中的作用日益剧增。

信息处理、接受及发送等操作均借助于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。

近几年显示技术发展迅速，显示产业已成为光电子产业的龙头产业，在信息产业中仅次于微电子产业，成为举足轻重的产业。

在美国Dis-playSearch公司世界平板显示（简称FPD）市场评估中。

2001年FPD产值为300亿美2001年FPD产值为300亿美元，到2005年将达到700亿美元。

这表明平板显示的年增长率为20%以上，CRT年增长率为7%，到2004年平板显示产值将超过CRT产值。

液晶显示占FPD的80%-90%市场，尤其TFT-LCD成为主导技术。

TFT-LCD技术是微电子技术和LCD技术巧妙结合的高新技术。

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平面阵列的工艺技术。

再与日益成熟的LCD制作技术相结合，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，使其性能/价格比向CRT逼近。

日本西村和北原两位液晶专家归纳了TFT-LCD十几年来在玻璃基板尺寸、屏尺寸、分辨率及灰度级等方面的发展速度，得出结果是TFT-LCD增长速度为3年增长4倍，称为西村-北原规则。

西村-北原规则和微电子领域摩尔规则一样，都是预测技术和产业发展速度的。

这些预测表明TFT-LCD发展速度与集成电路发展速度相同。

近几年TFT-LCD、PDP以及LED都将有很大的发展。

第2章TFT-LCD的构造与原理

成品TFT-LCD主要部件是LCM,LCM是由panel板和背光源（backlight）组成。

Panel板是整个液晶显示器的核心部分，它的制造工艺也是最复杂的。

人们通常所说的亮点也就是在panel板的制造过程中发生的。

背光源的好坏能直接影响显示效果，它通常也是影响液晶显示器的寿命的关键所在。

2.1液晶材料及其性能特点

液晶是物质存在的一种特殊形态，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（具有双折射等光学性能），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，而是一种在光学性质上具有各向异性（具有双折射等光学特性）的粘稠液体。

图1-1固体、液体、液晶的分子排布

人们认识到存在液晶这类特殊性能的物质已经有一百多年了，人们在研究中发现一些固态晶体在加热到一定温度后能转变成液晶，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。

人们在研究中还发现在动植物体中某些固态物质溶解后具有液晶的特性，这些物质往往在生物体的新陈代谢或生命过程中起到重要作用，并把这类液晶称为溶质性液晶。

从分子结构上可把液晶分为向列型、层列型和胆甾型三大类。

在层列液晶中，棒状分子排列成层状结构，构成分子相互平行排列，与层面近似垂直。

这种分子层间的结合较弱，层与层间易于相互滑动，因此，层列液晶显示出二维液体的性质。

但与通常的液体相比，其粘度要高得多。

在向列液晶中，棒状分子都以相同的方式平行排列，每个分子在长轴方向可以比较自由的移动，不存在层状结构，因此，富于流动性，粘度较小。

胆甾相液晶与层列液晶同样形成层状结构，分子长轴在层面内与向列液晶相似呈平行排列。

但是相邻层面间分子长轴的取向方位多少有些差别，整个液晶形成螺旋结构。

胆甾相液晶的各种光学性质，例如旋光性、选择性光散射、圆偏光二色性等都是基于这种螺旋结构。

虽然人们早已发现液晶这种物体的存在，但在发现它之后的很长一段时间里对它的研究仍停留在实验室阶段。

，而且未找到实际应用。

但从二十世纪三十年代开始经过科学家们坚持不断的探索，对液晶材料的研制、有关理论的研究以及应用都取得了许多重要的成果。

平面显示上的应用就是其中重要的成果之一。

平面显示上应用的液晶材料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。

从目前投入实用的液晶材料的化学结构看，主要有胆甾醇酯类、联苯芳烃类、二苯乙炔类、多炔类等。

2.2Panel板的结构及其工作原理

2.2.1扭曲向列（TN）液晶显示器

扭曲向列（TN是英文TwistedNematic的字头缩写）液晶是带有90º扭曲的向列液晶。

扭曲向列液晶显示器是在上世纪七十年代出现的，它除了具备液晶显示所需的基本特点外，还具有对比度高、制作技术简单、成本低等特点。

目前在便携式计算器、钟表、仪器仪表中大量使用的多是这种类型的液晶显示器。

目前国内液晶显示器厂家生产的也多是这类产品。

图1-2扭曲向列（TN）液晶显示器的结构

扭曲向列（TN）液晶显示器是由两块ITO玻璃板之间夹着扭曲向列（TN）液晶材料形成的，液晶的厚度一般为5µm，其具体厚度与液晶材料的双折射率有关，在上下ITO玻璃基板上面涂一层取向层，利用液晶分子与取向层表面的相互作用力，利用液晶分子与表面摩擦定向方向平行排列并带有2—3º的倾斜角如图1-3所示。

上下基片摩擦定向方向成90º，使液晶分子扭曲成90º，同时液晶中掺入少量手性剂材料，起到决定液晶分子扭曲方向的作用。

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转动90º，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。

但由于扭曲向列（TN）液晶显示器目前在参数最佳化的条件下，它实际上最大的扫描行数只能达到32，信息容量很小，而且由于它只能做成黑白、单色、低对比度（20：

1）的液晶显示器，视角只有30º，比较狭窄，面板尺寸最大只有三寸，所以在很大程度上限制了他的应用范围。

目前只能用在电子表、计算器、简单的掌上游戏机上。

没有倾斜角的话,液晶对电压随机移动的可能性高,因此向一个方向以任意的角度立起来.

LC分子向同一方向站立的

情况

LC分子的站立方向是随机

情况

施加电压

情况

2.倾斜度是0°的情况

情况

1.倾斜度是比0°高一些的情况

2.2.2薄膜晶体管（TFT）液晶显示器

薄膜晶体管（TFT）液晶显示器是在扭曲向列（TN）液晶显示器中引入薄膜晶体管开关而形成的有源矩阵显示，从而克服无源矩阵显示中交叉干扰、信息量少、写入速度慢等缺点，大大改善了显示品质，使它可应用到计算机高分辨率全色显示等领域。

目前采用的薄膜晶体管（TFT）是建立在非晶硅薄膜晶体管（α-SiTFTAM-LCD）结构基础上的。

图1-4TFT-LCDPanel板的结构

在下层玻璃基板上建有TFT阵列，每个像素的ITO电极与TFT漏电极联结，栅极与扫描总线连结，原源电源与信号总线连结。

施加扫描信号电压时，原源电极导通使信号电压施加到存储电容器上并充电，在帧频内存储电容器的信号电压施加到液晶像素上，使之处于选通态。

再一次寻址时，由信号电压大小来充电或放电。

这样各像素之间被薄膜晶体管开关元件隔离，既防止了交叉干扰又保证了液晶响应速度满足于帧频速度，同时以存储信息大小来得到灰度级，目前灰度已可达到256级，可得到1670万种颜色，几乎可获得全色显示。

从上世纪90年代形成产业以来，薄膜晶体管（TFT）液晶显示器的生产线已由第一代发展到了第六代，没换代一次基板玻璃的面积都大幅增加，而且产量不断提高、成本不断降低。

如第七代薄膜晶体管（TFT）液晶显示器生产线的玻璃基板尺寸将达到1870*2200mm，目前可制成的液晶电视屏94cm（37inch）,笔记本电脑屏幕的最大尺寸为38.1cm（15inch）,监视器屏幕最大尺寸达63.5cm（25inch）。

薄膜晶体管（TFT）液晶显示器的另一种发展趋势是薄型化、轻量化、低功耗化。

基于新型材料的开发、制造工艺技术的革新、设备精度和自动化程度的提高及软件技术的进步，使得薄膜晶体管（TFT）液晶显示器产品的更新换代的速度非常快。

图1-5TFT断面图

2.3背光源（Backlight）的结构及其原理

2.3.1背光源的分类及灯管（Lamp）的构造

Backlight（以下称为B/L）按Lamp（灯管）的排列方式分DirectLightType和SideLightType.SideLightType需要起将自侧面的Lamp上出射的光向B/L正面出光作用的导光板,但DirectLightType是自Lamp出射的光直接向B/L正面出光,因此不需要导光板。

Lamp

Lamp

SideLightType

DirectLightType

图1-6DirectLightType和SideLightType

表1-1DirectLightType和SideLightType的特性比较

TFT-LCDB/L光源使用的灯管是阴极荧光灯（CathodeFluorescentLamp）,自外部供应一定的电压,在阴极上放出电子,扫描荧光体而作出可视光线的光源。

CFL的构造大体由玻璃板、电极、密封气体（Hg,Ar,Ne）、荧光体构成。

CFL是将自密封的水银发生的紫外线扫描在玻璃管内壁涂的荧光体而发生可视光。

为使少量的水银易启动，并为抑制阴极物质的蒸发，在玻璃管內密封氩.CFL的种类按放出电子的机构有CCFL（ColdCathodeFluorescentLamp）和HCFL（HotCathodeFluorescentLamp）两种。

图1-7CCFL的构造

2.3.2背光源的构造

Lamp

是自Inverter（反向交流器）接收高电压而发生可视光线的光源。

主要使用CCFL（ColdCathodeFluorescentLamp）.还有HCFL（HotCathodeFluorescent