請問液晶顯示屏的內部結構是怎樣的？

作者：由匿名使用者發表于書法
2021-08-15

匿名使用者推薦於2020-01-19

1。液晶顯示器的結構

一般地，TFT-LCD由上基板元件、下基板元件、液晶、驅動電路單元、背光燈模組和其他附件組成，其中：下基板元件主要包括下玻璃基板和TFT陣列，而上基板元件由上玻璃基板、偏振板及覆於上玻璃基板的膜結構，液晶填充於上、下基板形成的空隙內。圖1。1顯示了彩色TFT-LCD的典型結構，圖1。2圖進一步顯示了背光燈模組與驅動電路單元的結構。

在下玻璃基板的內側面上，佈滿了一系列與顯示器畫素點對應的導電玻璃微板、TFT半導體開關器件以及連線半導體開關器件的縱橫線，它們均由光刻、刻蝕等微電子製造工藝形成，其中每一畫素的TFT半導體器件的剖面結構如圖1。3所示。

在上玻璃基板的內側面上，敷有一層透明的導電玻璃板，一般為氧化銦錫（Indium Tin Oxide，簡稱ITO）材料製成，它作為公共電極與下基板上的眾多導電微板形成一系列電場。如圖1。4所示。若LCD為彩色，則在公共導電板與玻璃基板之間佈滿了三基色（紅、綠、藍）濾光單元和黑點，其中黑點的作用是阻止光線從畫素點之間的縫隙洩露，它由不透光材料製成，由於呈矩陣狀分佈，故稱黑點矩陣（Black matrix）。

2 液晶顯示器的製造工藝流程

彩色TFT-LCD製造工藝流程主要包含4個子流程：TFT加工工藝（TFT process）、彩色濾光器加工工藝（Color filter process）、單元裝配工藝（Cell process）和模組裝配工藝（Module process）［1］［2］。各工藝子流程之間的關係如圖2。1所示。

圖2。1 彩色TFT-LCD加工工藝流程

2。1TFT加工工藝（TFT process）

TFT加工工藝的作用是在下玻璃基板上形成TFT和電極陣列。針對圖1。3所示TFT和電極層狀結構，通常採用五掩膜工藝，即利用5塊掩膜，透過5道相同的圖形轉移工藝，完成如圖1。3TFT層狀結構的加工［2］，各道圖形轉移工藝的加工結果如圖2。2所示。

（a）第1道圖形轉移工藝（b）第2道圖形轉移工藝（c）第3道圖形轉移工藝

（d）第4道圖形轉移工藝（e）第5道圖形轉移工藝

圖2。2 各道圖形轉移工藝的加工結果

圖形轉移積工藝由澱積、光刻、刻蝕、清洗、檢測等工序構成，其具體流程如下［1］：

開始�8�1玻璃基板檢驗�8�1薄膜澱積�8�1清洗�8�1覆光刻膠�8�1

曝光�8�1顯影�8�1刻蝕�8�1去除光刻膠�8�1檢驗�8�1結束

其中刻蝕方法有幹刻蝕法和溼刻蝕法兩種。上述各種工序的加工原理與積體電路製造工藝中使用的相應工序的加工方法原理類似，但是，由於液晶顯示器中的玻璃基板面積較大，TFT加工工藝中採用的加工方法的工藝引數和裝置引數有其特殊性。

2。2濾光板加工工藝

（a）玻璃基板（b）阻光器加工（c）濾光器加工

（d）濾光器加工（e）濾光器加工（f） ITO澱積

圖2。3濾光器元件的形成過程

濾光板加工工藝的作用是在基板上加工出如圖1。4所示的薄膜結構，其流程如下：

開始�8�1阻光器加工�8�1濾光器加工�8�1保護清洗�8�1檢測�8�1ITO澱積�8�1檢測�8�1結束

上述主要工序或工藝的加工效果示意如圖2。3所示。

在濾光基片上設定的一系列由不透光材料製成的並以矩陣形狀分佈的黑點，它們透過相應的圖形轉移工藝（也稱為阻光器加工工藝）加工出，並安排於濾光器加工工藝的開始階段，所述圖形轉移工藝依次包含如下工序：濺射澱積、清洗、光刻膠塗覆、曝光、顯影、溼法刻蝕和去除光刻膠，各工序基本原理分別如圖2。4（a）-（g）所示。

（a）濺射澱積（b）清洗（c）光刻膠塗覆（d）曝光

（e）顯影（f）溼法刻蝕（g）去除光刻膠

圖2。4阻光器圖形轉移工藝

阻光器加工完畢後，進入濾光器加工階段，三種濾光器（紅、綠、藍）分別透過3道圖形轉移工藝完成加工，由於三種濾光器直接由不同顏色的光刻膠製成，該圖形轉移工藝與前述圖形轉移工藝有所不同，它不包含刻蝕和除光刻膠的工序。其具體流程為：彩色光刻膠塗覆�8�1曝光�8�1顯影�8�1檢驗，各工序的原理示意如圖2。5所示。

阻光器加工結束後，經過清洗和檢測工序後，進入ITO澱積工藝，最後在濾光器層上敷上一層導電玻璃氧化銦錫（Indium Tin Oxide，簡稱ITO），形成濾光板的公共電極。

（a）彩色光刻膠塗覆（b）曝光（c）顯影（d）檢驗

圖2。5彩色濾光器圖形轉移工藝

3 液晶顯示器的典型製造工藝

液晶顯示器的製造工藝與積體電路的製造工藝基本相似，不同的是液晶顯示器中的TFT層狀結構製作於玻璃基板上，而不是矽片上，此外，TFT加工工藝所要求的溫度範圍是300~500oC，而積體電路製作工藝要求的溫度範圍是1000 oC。

3。1澱積工藝

應用於液晶顯示器製造工藝的澱積（Deposition）方法主要有兩種：一種是離子增強型化學氣相澱積法，另一種是濺射澱積法。離子增強型化學氣相澱積的基本原理是：將玻璃基板至於真空腔室中，並且加熱至一定的溫度，隨後通入混合氣體，同時RF電壓施加於腔室電極上，混合氣體轉變為離子狀態，於是在基體上形成一種金屬或化合物的固態薄膜或鍍層。濺射澱積法的基板原理是：在真空室中，利用荷能粒子轟擊靶，使其原子獲得足夠的能量而濺出進入氣相，然後在工件表面澱積出與靶相同材料的薄膜。一般地，為不改變靶材的化學性質，荷能粒子為氦離子和氬離子。濺射澱積法有直流濺射法、射頻濺射法等多種。

3。2光刻工藝

光刻工藝（Photolithography process）是將掩膜上的圖形轉移至玻璃基板上的過程。由於LCD板上的刻線品質取決於光刻工藝，因此它是LCD加工過程中最重要的工藝之一。光刻工藝對環境中的粉塵顆粒很敏感，因此它必須置於高度潔淨的室內完成。

3。3刻蝕工藝

刻蝕工藝分為溼法刻蝕工藝和幹法刻蝕工藝，溼法刻蝕工藝用液體化學試劑以化學方式去除基板表面的材料，其優點是用時短、成本低、操作簡單。幹法刻蝕工藝是用等離子體進行薄膜線條腐蝕的一種工藝，按照反應機理可分為等離子刻蝕、反應離子刻蝕、磁增強反應離子刻蝕和高密度等離子刻蝕等型別，按結構形式又可分為筒型、平行平板型。幹法刻蝕工藝的優點是橫向腐蝕小，控制精度高，大面積刻蝕均勻性好，利用ICP技術還可以刻蝕垂直度和光潔度都非常好的鏡面，因此，幹法腐蝕在製作微米及深亞微米，奈米級的幾何圖形加工方面，有很明顯的優勢。

4 液晶顯示器製造工藝的發展趨勢

4。1TFT-LCD的發展趨勢

由於玻璃底板的大小對生產線所能加工的LCD最大尺寸，以及加工的難度起決定作用，所以LCD業界根據生產線所能加工的玻璃底板的最大尺寸來劃分生產線屬於哪一代，例如5代線最高階段的底板尺寸是1200X1300mm，最多能切割6片27英寸寬屏LCD-TV用基板；6代線底板尺寸為1500X1800mm，切割32英寸基板可以切割8片，37英寸可以切割6片。7代線的底板尺寸是1800X2100mm，切割42英寸基板可以切割8片，46英寸可以切割6片。圖4。1給出了1～7代的玻璃底板尺寸界定情況。目前，全球範圍已經進入第6代和第7代產品生產的階段，預計在未來兩年裡，第5代及第5代之前的生產能力的增加幅度將逐漸減小，而第6代和第7代的生產能力在近兩年將形成加快增長的態勢。目前，各大裝置廠商也紛紛推出了能夠與第6代以上生產線配套的裝置，如尼康公司的面向第6代、第7代和第8代生產線應用的步進投影式平板顯示器光刻機FX-63S，FX-71S和FX-81S。