液晶显示器是什么原理制造的

液晶是一种具有规则性分子排列的有机化合物，它即不是固体也不是液体，它是介于固态和液态之间的物质，把它加热时它会呈现透明的液体状态，把它冷却时它则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。液晶按照分子结构排列的不同分为三种：粘土状的Smectic液晶，细柱形的Nematic液晶和软胶胆固醇状的 Cholestic液晶。这三种液晶的物理特性各不相同，而第二类的细柱形的Nematic液晶最适于用来制造液晶显示器。

TN、STN、DSTN三种液晶都属于无源矩阵LCD，它们的原理基本相同，不同之处只是各个液晶分子的扭曲角度略有差异而已，其中DSTN（俗称“伪彩 ”）在早期的笔记本电脑显示器及掌上游戏机上广为应用，但由于其必须借用外界光源来显像所以其有很大的应用局限性，但这些早期的反射型单色或彩色没有背光设计的LCD可以做得更薄、更轻和更省电，如果能在技术上对其进行革新这些东东对于掌上型电脑和游戏机来说还是非常有用的。而TFT薄膜晶体管型有源矩阵 LCD则是我们今天液晶显示器上应用的主流，它具有屏幕反应速度快，对比度好，亮度高，可视角度大，色彩丰富等优点。

最早的液晶显示器TN它由玻璃板，偏光器，ITO膜，配向膜组成两个夹层等组成，它是所有液晶显示器技术原理的鼻祖。而TFT液晶显示器同TN系列液晶显示器一样由玻璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等部分组成，它也同样采用两夹层间填充液晶分子的设计，只不过把TN上部夹层的电极改为FET晶体管，而下层改为共同电极。在光源设计上，TFT的显示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从上至下，而是从下向上，这样的作法是在液晶的背部设置类似日光灯的光管。光源照射时先通过下偏光板向上透出，它也借助液晶分子来传导光线，由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极。在FET电极导通时，液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式。相对而言，TN系列液晶屏就没有这个特性，液晶分子一旦没有施压，立刻就返回原始状态，这是TFT液晶屏的优点。

大家知道TFT液晶显示器的每个点都由红绿蓝三部分组成，一般情况下15寸分辨率为1024X768的TFT液晶显示器的点距为0.30mm左右。TFT 液晶显示器与CRT显示器不同，其具有固定的分辨率，只有在指定使用的分辨率下其画质才最佳，在其它的分辨率下可以以扩展或压缩的方式，将画面显示出来。

LCD::采用“背光（backlight）”原理，使用灯管作为背光光源，通过辅助光学模组和液晶层对光线的控制莉来达到较为理想的显示效果。

液晶是一种规则性排列的有机化合物，它是一种介于固体和液体之间的物质，目前一般采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器的nematic细柱型液晶。液晶本身并不能构发光，它主要是通过因为电压的更改产生电场而使液晶分子排列产生变化来显示图像。

液晶面板主要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和彩色虑光片构成的夹层所组成。偏光板、彩色滤光片决定了有多少光可以通过以及生成何种颜色的光线。液晶被灌在两个制作精良的平面之间构成液晶层，这两个平面上列有许多沟槽，单独平面上的沟槽都是平行的，但是这两个平行的平面上的沟槽却是互相垂直的。简单的说就是后面的平面上的沟槽是纵向排列的话，那么前面的平面就是横向排列的。位于两个平面间液晶分子的排列会形成一个Z轴向90度的逐渐扭曲状态。背光光源即灯管发出的光线通过液晶显示屏背面的背光板和反光膜，产生均匀的背光光线，这些光线通过后层会被液晶进行Z轴向的扭曲，从而能够通过前层平面。如果给液晶层加电压将会产生一个电场，液晶分子就会重新排列，光线无法扭转从而不能通过前层平面，以此来阻断光线。

液晶显示器的缺点在于亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上与CRT显示器有比较明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量，画面均匀度和辅助光学模块有很大关系。而液晶显示器的亮度主要取决于背光光源。当然，整个模组的设计也是影响产品亮度的一个因素。

不少人在描述亮度单位时，都采用了“流明”，但这事实上是错误的。事实上，“流明”是光通量的单位，而亮度的单位应该是cd/m2（上标）。两者都是用于光学领域的技术参数。发光体单位时间内发出的光量总和称为光通量（luminous flux），物理学上用符号。发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量称为亮度（luminace），物理学上用L表示，单位为坎德拉每平方米或称平方烛光cd/㎡。亮度是衡量显示器发光强度的重要指标，对于液晶显示器来说，尤为重要。高亮度也就意味着显示器对于其工作的周围环境的抗干扰能力更高，主要针对液晶显示器的TCO'03认证标准也作出了相当高的要求。厂商也不约而同地以高亮度来作为各自产品的卖点之一。一般来说，生产商主要通过增加灯管数量和优化显示屏的内部设计来提高液晶显示器的亮度。

由此，我们可以看到LCD的性能和面板原料有相当大的关系，面板的质量将直接决定LCD显示器的性能表现。

一．工艺流程简述：

前段工位：

ITO 玻璃的投入（grading）—— 玻璃清洗与干燥（CLEANING）——涂光刻胶（PR COAT）——前烘烤（PREBREAK）——曝光（DEVELOP） 显影（MAIN CURE）——蚀刻（ETCHING）—— 去膜（STRIP CLEAN）—— 图检（INSP）——清洗干燥（CLEAN）——TOP 涂布（TOP COAT）——
UV 烘烤（UV CURE）—— 固化（MAIN CURE）——清洗（CLEAN）—— 涂取向剂（PI PRINT）——固化（MAIN CURE）—— 清洗（CLEAN）——丝网印刷（SEAL/SHORT PRINTING）—— 烘烤（CUPING FURNACE）—— 喷衬垫料（SPACER SPRAY）—— 对位压合（ASSEMBLY）—— 固化（SEAL MAIN CURING）

1． ITO 图形的蚀刻：（ITO 玻璃的投入到图检完成）

A． ITO 玻璃的投入：根据产品的要求，选择合适的ITO 玻璃装入传递篮具中，要求ITO 玻璃的规格型号符合产品要求，切记ITO 层面一定要向上插入篮具中。

B． 玻璃的清洗与干燥： 将用清洗剂以及去离子水（DI 水）等洗净ITO 玻璃，并用物理或者化学的方法将ITO 表面的杂质和油污洗净，然后把水除去并干燥，保证下道工艺的加工质量。

C． 涂光刻胶： 在ITO 玻璃的导电层面上均匀涂上一层光刻胶，涂过光刻胶的玻璃要在一定的温度下作预处理：（如下图）

D． 前烘：在一定的温度下将涂有光刻胶的玻璃烘烤一段时间，以使光刻胶中的溶剂挥发，增加与玻璃表面的粘附性。

E． 曝光：用紫外光（UV）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：（如图所示）

F． 显影：用显影液处理玻璃表面，将经过光照分解的光刻胶层除去，保留未曝光部分的光刻胶层，用化学方法使受UV 光照射部分的光刻胶溶于显影液中，显影后的玻璃要经过一定的温度的坚膜处理。（如图：）

G． 坚膜：将玻璃再经过一次高温处理，使光刻胶更加坚固。

H． 刻蚀：用适当的酸刻液将无光刻胶覆盖的ITO 膜蚀掉，这样就得到了所需要的ITO 电极图形，如图所示：

注：ITO 玻璃为（In2O3 与SnO2）的导电玻璃，此易与酸发生反应，而用于蚀刻掉多余的ITO，从而得到相应的拉线电极。

I． 去膜：用高浓度的碱液（NaOH 溶液）作脱膜液，将玻璃上余下的光刻胶剥离掉，从而使ITO 玻璃上形成与光刻掩模版完全一致的ITO 图形。（即按客户要求进行显示的部分拉线蚀刻完成，如图）

J． 清洗干燥：用高纯水冲洗余下的碱液和残留的光刻胶以及其它的杂质。

2． 特殊制程：（TOP 膜的涂布到固化后清洗）

一般的TN 与STN 产品不要求此步骤，TOP 膜的涂布工艺是在光刻工艺之后再做一次SiO2 的涂布，以此把刻蚀区与非刻蚀区之间的沟槽填平并把电极覆盖住，这既可以起到绝缘层的作用，又能有效地消除非显示状态下的电极底影，还有助于改善视角特性等等，因此大部分的高档次产品要求有TOP 涂布。

3． 取向涂布（涂取向剂到清洗完成）

此步工艺为在蚀刻完成的ITO 玻璃表面涂覆取向层，并用特定的方法对限向层进行处理，以使液晶分子能够在取向层表面沿特定的方向取向（排列），此步骤是液晶显示器生产的特有技术。

A． 涂取向剂：将有机高分子取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取向层，同时对取向层做固化处理。（一般在显示区）

B． 固化： 通过高温处理使取向层固化。

C． 取向摩擦：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取向层的摩擦方向排列。如TN 型号摩擦取向：45 度

D． 清洗： 取向摩擦后的玻璃上会留下绒布线等污染物，需要采取特殊的清洗步骤来消除污染物。

4． 空盒制作：（丝网印刷到固化）

此步工艺是把两片导电玻璃对叠，利用封接材料贴合起来并固化，制成间隙为特定厚度的玻璃盒。制盒技术是制造液晶显示器的最为关键的技术之一。（必须严格控制液晶盒的间距）

A． 丝印边框及银点：将封接材料（封框胶）用丝网印刷的方法分别对上板印上边框胶和和下板玻璃印是导电胶。

B． 喷衬垫料： 在下玻璃上均匀分布支撑材料。将一定尺寸的衬垫料（一般为几个微米）均匀分散在玻璃表面，制盒时就靠这些材料保证玻璃之间的间距即盒厚。

C． 对位压合： 按对位标记上与下玻璃对位粘合，将对应的两片玻璃面对面用封接材料粘合起来。

D． 固化： 在高温下使封接材料固化。固化时一般在上下玻璃上加上一定的压力，以使液晶盒间距（厚度保持均匀）。

后段工位：

切割（SCRIBING）—— Y 轴裂片（BREAK OFF）—— 灌注液晶（LC INJECTION）—— 封口（END SEALING）——X 轴裂片（BREAK OFF）—— 磨边—— 一次清洗（CLEAN） ——再定向（HEATING） ——光台目检（VISUAL INSP）—— 电测图形检验（ELECTRICAL）——二次清洗（CLEAN）—— 特殊制程（POLYGON）——背印（BACK PRINTING）—— 干墨（CURE）—— 贴片（POLARIZER ASSEMBLY）—— 热压（CLEAVER）—— 成检外观检判（FQC） ——上引线（BIT PIN）—— 终检（FINAL INSP）——包装（PACKING）—— 入库（IN STOCK