机械毕业论文
Title：Discussion on the manufacturing technology of the mobile liquid crystal display screen
Abstract: Drive voltage and the power dissipation low is Merit of LCD display, weight makes light of , there is no a series of merit such as X-radiation etc., have accepted broad taking seriously , have developed very prompt, main current already becoming the flat display technology.
In liquid crystal display technology, low temperature polycrystalline silicon is new generation film transistor LCD display manufacturing engineering, is an important branch of polycrystalline silicon technology. The main body of a book is listed in in the basis having introduced entirely precious method and handicraft holding assembling in liquid crystal, treatment and the method ameliorating having discussed that Defect brings about harmful effects and Defect to the factory.
Keyword: liquid crystal display screen manufacturing technology discussion
1 绪论
1.1 液晶屏的发展概述
液晶显示器件(LCD)在中国已有二十余年的发展历史。二十年来，液晶显示器件从实验室走向大规模生产，形成了独立的产业部门。现在，液晶显示几乎已经应用于生产、生活的各个领域，人们几乎时时处处都要与这一种神奇而又普通的面孔打交道。
LCD液晶屏显示产品是世界上最省电的显示产品之一。在便携式显示器中，LCD时最佳的选择。目前还没找到一个显示产品能代替LCD在计算机、计算器、 BP机手机、电子词典、电子笔记本、PDA、GPS、电子照相机、电子摄像机、便携式计算机、便携式智能仪表等产品上的应用。随着世界经济科技的发展和个人生活水平的提高，个人对显示器的需求将是五花八门，日新月异。LCD在这方面的市场开拓十分宽广。
目前，显示技术和显示工业的迅速发展。它一方面是建立在现代社会信息的告诉发展上，另一方面也是建立在电子工业和材料基础上。信息社会中随着信息量的增加和信息交换越来越成为人们生活中不可缺少的一部分。
而电子工业，特别是集成电路，计算机的发展使电光转化、信息处理，器件制造越来越容易。显示技术是传递视觉信息的技术，显示器件技术的基础。几十年的发展，显示器件已成为一个大家庭。利用不同的光电原理，具有不同的结构、特点，适应不同的环境和条件的各种显示器件构成了一个大家庭。其中低温多晶硅显示屏有着很大的优势。
低温多晶硅薄膜晶体管不仅能够当做一般的阵列开关，随着薄膜晶体管性能的提升，广泛应用于静态随机存储器、非挥发性存储器(Nonvolatile Memories)、影像传感器(Linear Image Sensor)、光探测放大器(Photo-Detector Amplifier)、打印机印字头(Printer Head)、人工指纹(Artificial Fingerprint)、与平面显示器等的应用。
低温多晶硅显示技术的应用，小至0.33英寸的电子式取景框(EVF: Electronic View-Finders)、数码相机(DSC: Digital Still Cameras)、个人数字助理(PDA: Personal Digital Assistant )、导航系统(Navigation System)与投影机(Projector)，大至14英寸的台式电脑、笔记本电脑与22英寸液晶电视等，充分满足当代资讯产品的需求。而且在元件缩小化、面板开口率、画面与清晰度上有绝对的优势。
1.2 液晶的基础知识及显示屏的显示原理
既然LCD的优点有如此之多，那么我们接下来就去了解一下作为制造LCD的主要材料—液晶的基本知识。
液晶是指在一定温度内，具有晶体所有的各向异性造成的双折射，同时也具有液体的流动性的物质。一般我们常见的物质有三态，及固态、液态、气态。这三态之间是可以随着温度变化而变化的。固态变为液态的温度点为融化点。
液态与气态的温度临界点是沸点。而液晶就是介于固态与液态之间的一种形态。所以它同时具有液态和晶体的性质。液晶的相态结构可分为3种，分别为向列相(见图1)、近晶相(见图2)、胆甾相(见图3)。它们的结构特点各有不同。
图1 向列相示意图
向列相的结构如上图所示：由棒状分子组成，分子质心没有长程有序性能，具有普通流动性，分子不排列成层，能上、下、左、右滑动，只在分子长轴方向上保持相互平行或近似平行，分子间短程作用力微弱。
图2 近晶相示意图
近晶相的结构如上图所示：由棒状分子组成，分子可排列成层，层内分子长轴
互相平行，其方向可以垂直于层平面，也可以与层平面成倾斜排列。
图3 胆甾相示意图
胆甾相饿结构如上图所示：分子排列成层，层内分子互相平行，分子长轴平行于层平面，不同层内的分子长轴方向稍微有变化，沿层的法线方向排列成螺旋状结构。
液晶的基本知识我们已经有所了解，下面我们就来了解一下液晶的应用，及液晶盒的组成(见图4)。
图4 液晶盒示意图
Spacer又称树脂粉，是为了保证液晶层间隙的均匀性，而在封框中掺加一定比
例的玻璃纤维，两者共同作用来保证盒间隙的一致性。偏光片顾名思义，就是用来使光的震动发生变化的胶片。通过偏光片的光，将会只沿一个方向振动。
玻璃板是制造一个可以存放液晶的空间，它由上下两块玻璃板组成。再加上边框胶就可以支撑出一个空间来存放液晶了。液晶是液晶屏的主要材料。它可以扭曲光线的传播方向。是液晶屏显示原理的核心性能。
2 液晶显示屏的生产工艺
2. 液晶屏制作的工艺
2.1.1 偏贴段工艺简介
从灌晶处收料，然后开始M1的工艺制作。由于在灌晶结束后有一道工序为封胶。机器封胶时，容易将封口胶溢到上下玻璃板上。它会影响偏光片的贴附，更加会影响成品的显示效果。一般的处理方法是：用刀片蘸取酒精用刀刃处于玻璃板呈45°角进行刮洗。具体操作方法如下：
(1)从板面的右上角开始逐步开始刮洗。要保持刀片的倾斜，以免刮伤板边玻璃(无需担心把玻璃面压碎，个人实践，如果不是故意搞破坏)。以右下角为结束位置，中途用力方向要与刀垂直，使刀刃受力均匀。
(2)用无尘布迅速自上而下擦拭板面上残留的酒精。因为酒精的挥发性很好，所以在你查实完的时候，板面即会风干。检查是否有胶残留，若无，反面相同操作。结束后，从45°方向检查板面。这里要提醒一下，无尘布在用过一定次数后要更换，以确保其对板面有清洁作用。
(3)确认无误后由专门人员放入贴偏光机内贴偏光片。在入口处有绿光区，其作用是再次检查板面是否干净。在绿光下，残留的胶粒会散射光线，从而使其很明显。
偏贴段注意事项包括：在刮液晶盒时不要刮花液晶盒，更不要误伤到自己或他人;在每种料号或下班时，要把报废或多余的偏光片收集起来，以减少成本;清点PNL数量。
2.1.2 FPC与液晶盒结合段工艺简介
结合段的工艺相对来说比较简单。主要作用就是在液晶盒上安装一个绕性电路板(FPC)与液晶盒的端子部相连。
从偏贴段传来的PNL在经过收料员清点后，开始结合段的作业。把事先准备好
的FPC与液晶盒的端子部连接在一起，然后放入专用的压合机中压合。使其连接更加牢固。由于压合的FPC与端子部都是裸露的，容易产生一系列的问题。所以要在其上涂覆一层UV胶。UV胶可以防止漏电、氧化的目的，还可以增加两者的连接牢固性。
UV胶需要在一定的温度下才会固化，所以要放入小型烘烤箱中热红一下。UV胶涂覆制程后，是较之偏贴段复杂的点灯测试和外观检(生产段详解)。结合段已经开始出现质量检测了。质量检测的目的是再次确保PNL的质量，防止不良品流到客户手里。质量检测后就是收料了，并准备生产段的制程。
结合段的注意事项包括：压合是应该注意压力的控制，以防端子部破损;遇到薄的液晶盒是，要用吸嘴拿取，避免不必要的破碎;清点PNL的数量。
2.2 型号N98手机显示屏在生产段的工艺流程
下面是生产段N98型号手机显示屏的制作工艺流程(见图4)，次流程是在一个流水线上依次完成的。每一站完成，就要把PNL放入流水线上，以方便下一站的制作。
图4 手机显示屏的制作工艺流程
(1)背光与液晶盒的卡接。前面已经介绍过液晶及液晶盒的基本构造。我们可以轻易的看出，液晶盒并不具备发光的能力。它的作用仅是改变光线的传播方向。为了让液晶盒能够起到显示的目的，我们需要给它加一个光源。这个光源就是我现在要介绍的背光盒。
背光并不是一个整个的光源，也不是矩阵光源(由一个个小的光源排列在一起的光源)，而是由背光盒下部几个很少的电光源再加一种可以把光线传到整个盒面的特殊材料制成的光源盒。这样既减轻了产品重量，也可以起到节能的作用。卡背光盒的时候，要先把背光盒点亮，揭去其上的保护膜。并以45°角方
向检查盒面是否有异物。若无，将液晶盒下面偏光片上的保护膜撕下，同样检查下偏光片上是否有异物。确认无误后，将液晶盒正确的卡进背光盒里，并用手将各个边缘卡紧。
(2)手工焊接背光与FPC连接处。卡完背光的液晶盒已经基本成型。但背光与液晶盒都需要电源才能工作。为了减少线路数量，节约成本，我们需要将背光与液晶盒的电源线路连接在一起。连接的方法就是焊锡。焊锡分为手动焊锡盒自动焊锡。
根据焊锡的方法还可分为普通焊锡盒拉锡。普通焊锡一般是焊接一到两个焊点的电路。拉锡则是用来焊接多个焊点的焊接。N98液晶显示屏需要焊接的点一共有两个。所以可以采用手工普通焊锡。在背光盒的电源线上有一个用于保护手指端的小胶片，用镊子将小胶片去下，并涂上助焊剂，然后用烙铁将锡条融化并均匀的涂覆在焊点上。
(3)手工焊接的检测。这一站主要对前一站焊锡的检测。检测内容包括锡高度是否符合、焊点有无锡尖、焊点有无污染等。
(4)OTP。OTP就是往新组装好的PIN上烧入一个短小的程序，以方便后续点灯测试的使用。测试时只要通过即为良品。
(5)贴小黄胶。黄色半透明的小胶片，其作用是保护焊点，防止氧化等不良问题的出现。小黄胶、铜箔、小黑胶都是事先裁好形状的胶片。将流水线上的PNL取下，放入贴胶用的专用治具内。用镊子夹取胶片，正确贴附在相应的位置，最后用治具自带的工具轻压胶片。
(6)贴铜箔。是用来保护FPC与端子部连接处，其它与小黄胶相同。
(7)贴小黑胶：覆盖UV胶，保护整个端子部，其它注意事项与小黄胶相同。
(8)电灯方式测试液晶屏不良(电灯测试)。点灯测试是用来检测已组装好的PNL是否有不良的一道工序。其中的不良成为Defect。点灯使用一种类似 OTP测试的治具，将一组画面依次显现出来，然后由操作员目试检查出其中的不良。
点灯的不良分为很多种，它们有着自己的Defect对照表。所以对点灯人员的基本要求就是要熟记Defect对照表中经常出现的几种Defect。Defect缺陷包括面缺陷(见图5)、线缺陷(见图6)、点缺陷(见图7)等。
如上图5所示，在黑色画面上有一个小小的白点。这就是面缺陷中的一种MM07—白点。
图5 面缺陷示意图
图6 线缺陷示意图
如上图6所示，在灰色画面下有一条白色的线条。这是线缺陷中的一种ML02—横全亮线。
图7 点缺陷示意图
如上图7所示，在灰色画面上有多个白点。这是点缺陷中的一种MD11—满天星。
在点灯的时候，要注意力集中。因为缺陷都很小，很容易遗漏。尤其是在灰色画面下。在其他画面下，缺陷是很明显的，只要盯着屏幕就可以发现。但是在灰色画的缺陷在直视的情况下不能全部查处。比如MD01—亮点，因为是灰色画面白色原本就不是很明显。它需要在倾斜45°的情况下才能被发现。对发现的缺陷用油性笔在背面记下Defect代码，以待专业人员处理。
(9)便利胶片的贴附(易撕贴)。一种长方形的白色胶条。把它贴在上偏光片上，方便手动撕去保护膜。贴的时候注意不要漏贴、贴歪即可。
(10)目检获借助放大镜检查不良(外观检)。检查外观缺陷的一道工序。它和点灯测试差不多，都有着自己的Defect对照表。但是这一工序全是靠操作人员的能力，没有治具的帮助。主要检查四边和反正面是否正常。外观检的详细项目如Defect对照表1所示。
表1 外观检验对照表
(11)质量检测。公司里自己组织的，以客户身份对产品进行检测的人员。他们负责复检，主要以抽检为主。其中包括点灯、外观检。
(12)收料。给每一个PNL贴上标签，然后扫描记录。这样可以上每片PNL都可以有指定的标签，方面查询。
3 手机液晶屏生产段问题及解决措施
在生产组装阶段，乃至整个流程都有或大或小的问题。如果每一次的缺陷全都打报废，那么产品的成本将会大大的提升。本着节约的成本，增加利润的原则，对那些有缺陷的产品要进行重工。而且有专门的重工课。但也不是多有的不良都会被送到重工课去的。对于那些常见而且容易修复的缺陷，则由每个站别的技术人员修复。
3.1 焊锡中的Defect解决方法
焊锡站的不良大都被下一站锡高测试检测出来。所以焊锡不良会被当场解决。焊锡检测站就再焊锡站的下一站。对那些检测出来的不良品，会先放在一个盘子里，等焊锡人员有空闲时就拿给他们。无需向本站技术人员请示。
3.2 OTP中的Defect解决方法
OTP测试相对比较简单，只要测试器显示PASS，测试就通过。以后也不会有什么不良。对于那些没有测过的PNL，一般的方法是换其它机子测试，知道其通过为止。只要有一次过即为良品。有时候个别PNL始终不过，那就留待下班前再次测试。总之，次数不管，只要过一次就可。OTP不良的大都是漏测，只需再次测试就可以了。
3.3 贴胶中的Defect解决方法
小黄胶、铜箔、小黑胶同属于贴附类胶片，它们的不良无非是翘起，帖偏等。
对于这些不良最简单对直接的方法就是重贴。因为三种胶是有重叠部分存在的，所以在重工一种胶片不良时容易造成其它胶片的不良。因此，重工时要特别小心以免引起不必要的麻烦。
3.4 点灯测试中的Defect解决方法
点灯中发现的不良种类很多。对于简单的技术人员可以自己修复，但是大多数是无法在产线修复的。对于这些无法修复的PNL，最后统一送到重工课重工。产线上可以重工的不良有异物亮、等。异物亮是指背光上面有粉尘的存在。处理方法是把背光盒打开，将粉尘清除就可以了。MV01是由OTP没过引起的。重工方法是送到OTP站再次测试OTP。
3.5 外观检中的Defect解决方法
常见不良一般是背光盒变形、液晶盒破碎等。对于液晶盒破碎PNL直接报废，不用送重工课。背光盒变形的PNL，要先送到焊锡站将锡解掉，再换背光盒。
3.6 液晶品生产中不良的总体预防措施
粉尘对于液晶屏生产有着很大的影响。从另一方面考虑，减少粉尘就是减少成本，曾加良率，提高利润。所以，液晶屏的生产必须在无尘室内。工作人员须穿无尘衣等无尘室必备装备。这样可以最大化的减少粉尘对液晶屏的影响。
除了粉尘，还有另一大杀手对液晶屏及生产作业有着很大的威胁。它就是静电。静电会使液晶屏上的FPC产生短路，断路的不良现象。而且静电还容易引起火灾。这样的例子在世界上已经屡见不鲜了。因此，防静电是液晶屏生产的重中之重
结 论
液晶显示屏是一种高精密产品，它以轻、薄、短、小著称。对于这类产品，它的生产环境对其产品有着致命性的影响。所以，生产环境的好坏直接决定了产品等级。无尘室的等级和无尘室的环境管理是产品良率控制的关键。现在的液晶屏生产还不尽完美，完美在购买相关产品时，要具备一些基本常识。以便我们判断常见的不良，让完美在购买价格上更合理。
致 谢
在论文的完成过程中，陈和祥老师在论文的选题、修改以及论文的实验过程中给予了我悉心的指点和无私的帮助。同时，感谢统宝光电(南京)有限公司提供的相关信息和对我论文的支持。
参考文献
[1] 金鸿,陈森.印制电路技术.北京：化学工业出版社,2003.12.
[2] 王桂花.液晶显示屏 (LCD)用三醋酸纤维素(TAC)薄膜的发展现状与前景.影像技术,2005(3):15-18.
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