《LCM工艺知识介绍》课件

工艺知识介绍LCM欢迎参加液晶显示模块（LCM）工艺知识介绍本次演示将带您深入了解LCM的基本概念、制造流程、应用领域以及未来发展趋势液晶显示模块作为现代电子设备中不可或缺的组件，其工艺技术的发展对整个电子产业具有重要影响通过系统学习LCM工艺知识，您将对显示技术有更加全面的认识让我们一起探索这个精密的显示技术世界！目录基础知识1LCM什么是LCM、发展历史和基本结构制造工艺流程2六大主要步骤及其关键技术质量控制与应用3质量控制方法、应用领域和实例发展趋势与未来4技术创新、市场格局和未来展望什么是？LCM基本定义核心功能技术特点LCM全称为Liquid CrystalModule，即LCM作为一个集成化的显示组件，能够相比其他显示技术，LCM具有轻薄、低液晶显示模块它是将液晶显示面板（接收电子设备传来的信号，并将其转换功耗、高分辨率等特点，已成为智能手LCD）与驱动电路、背光源等组件集成为可视化的图像或文字信息，是人机交机、电视、电脑等电子设备中最常用的在一起的完整显示单元互的重要界面显示技术之一的发展历史LCM初始发现年1888奥地利植物学家弗里德里希·莱因策尔首次发现液晶物质，观察到这种物质既具有液体的流动性，又表现出晶体的光学特性技术开发年代1960美国无线电公司RCA的研究人员开始系统研究液晶显示技术，并于1968年制造出世界上第一个可用的液晶显示器原型产业化年代1990液晶显示模块技术日趋成熟，大规模产业化生产开始日本、韩国、中国台湾地区相继投入巨资发展LCM产业，形成完整的产业链的基本结构LCM面板背光模组驱动和电路板LCD IC PCBLCM的核心组件，由两层玻璃基板、液晶提供均匀光源，使LCD面板能够正常显示驱动IC负责控制液晶分子排列，PCB电路材料和彩色滤光片组成它控制光的透过图像现代LCM多使用LED背光源，具有板则提供信号处理和电源管理功能，两者率，形成图像节能环保的特点共同实现图像的准确显示面板详解LCD层TFT薄膜晶体管层，是LCD面板的主动控制部分，负责精确控制每个像素点的电压，从而控制液晶分子的排列状态彩色滤光片层由红、绿、蓝三原色滤光片组成，与TFT层配合形成彩色图像每个彩色滤光片对应一个像素点，通过光的三原色混合产生丰富的色彩液晶层位于两层玻璃基板之间，含有特殊排列的液晶分子在电场作用下，液晶分子会改变排列方向，控制光的透过率偏光片粘贴在LCD面板外侧的光学薄膜，控制光的偏振方向两片垂直排列的偏光片与液晶层共同作用，形成开关效果背光模组类型背光背光CCFL LED冷阴极荧光灯背光，曾是早期LCD发光二极管背光，是当前LCM的主显示器的主流背光源特点是发光流背光源根据LED排布方式，又均匀，色温稳定，但体积较大，功可分为边缘式Edge LED和直下式耗较高，含有汞等有害物质Direct LED两种类型主要应用于早期台式显示器和笔记优点包括体积小、功耗低、寿命长本电脑，现已逐渐被LED背光取代、无汞污染，已成为现代显示设备的标准配置背光Mini-LED微型LED背光，是LED背光的升级版，使用尺寸更小的LED颗粒，能够实现更多的调光分区和更高的对比度代表了背光技术的发展方向，正逐步应用于高端电视和专业显示器中驱动的作用IC液晶分子控制信号接收转换通过施加不同电压，控制液晶分子排列1接收来自主控板的数字信号，并将其转，调节光的透过率，实现不同亮度和色2换为能够驱动液晶分子的电压信号彩的显示温度补偿时序控制4监测环境温度变化，自动调整驱动参数精确控制每个像素点的刷新时序，确保3，保证LCM在不同温度下的显示性能稳图像显示稳定，没有闪烁或拖影现象定电路板功能PCB信号处理电源管理控制逻辑接收并处理来自主设备的LVDS、eDP或将输入电源转换为LCM各部分需要的不同管理LCM的工作状态，如开关机序列控制MIPI等显示信号，并转换为驱动IC可识别电压，包括背光驱动电压、逻辑电压和液、亮度调节、色彩校正等高端LCM还配的信号格式同时负责时序控制，确保每晶驱动电压等同时提供过压、过流保护备微控制器，可实现更复杂的自校准和状个图像帧的稳定显示功能，确保显示模块安全运行态监测功能制造流程概览LCM功能测试1最终检验光学检测2显示质量检验老化测试3可靠性验证模组组装4各部件集成Cell制程5液晶注入Array制程6TFT阵列制作LCM制造流程可分为六大主要步骤，从最基础的Array制程开始，到最终的功能测试结束每个环节都需要精密控制，任何一个步骤出现问题都会影响最终产品质量步骤制程1Array玻璃基板清洗1使用超纯水和清洁剂对玻璃基板进行多道清洗，去除表面微小颗粒和有机污染物，为后续薄膜沉积提供洁净表面薄膜沉积2通过PECVD、溅射等工艺，在玻璃基板上依次沉积栅极金属层、绝缘层、非晶硅层、掺杂硅层和源漏电极金属层等多层薄膜光刻工艺3使用光刻胶涂布、曝光、显影等工艺，在薄膜上形成所需图形，定义TFT晶体管的关键结构尺寸蚀刻工艺4通过湿法或干法蚀刻，去除不需要的薄膜区域，形成精细图形，构建TFT晶体管阵列制程关键技术Array1光刻技术2蚀刻技术3薄膜沉积使用精密的步进式投影光刻机，将包括湿法蚀刻和干法蚀刻两种主要采用PECVD、PVD等技术在玻璃掩膜版上的图形精确转移到涂有光方式湿法蚀刻使用化学溶液选择基板上沉积纳米级厚度的功能薄膜刻胶的基板上当前主流设备分辨性溶解特定材料；干法蚀刻则利用沉积过程需严格控制气体流量、率可达微米级别，对环境洁净度和等离子体轰击去除材料，具有更高温度、压力等参数，确保薄膜厚度温湿度控制要求极高的精度和各向异性均匀，无针孔和颗粒缺陷步骤制程2Cell彩色滤光片制作在另一片玻璃基板上，通过光刻和颜料涂布工艺，制作红、绿、蓝三原色滤光片，与TFT基板对应同时制作黑色矩阵用于隔离像素，提高对比度对位合框将TFT基板与彩色滤光片基板精确对准并合在一起，对位精度要求可达微米级随后在边缘涂布密封胶，并留下液晶注入口液晶注入在真空环境下，通过毛细管现象或一滴注入法ODF将液晶材料注入到两块玻璃基板之间的空腔中，确保液晶分布均匀，无气泡封口与固化注入完成后，密封注入口并进行紫外光照射或加热，使密封胶固化最后贴附偏光片，完成液晶盒Cell制作制程工艺难点Cell液晶均匀分布是Cell制程中最大的技术挑战之一液晶分子必须均匀铺展在整个显示区域，任何不均匀都会导致亮度不一致或显示异常工艺师通过精确控制液晶注入压力、温度和速度来确保均匀性气泡控制是另一个关键难点气泡形成的原因包括注入速度过快、密封不良或液晶纯度不够等生产中采用严格的真空环境、精确的注入控制和高纯度液晶材料来避免气泡产生步骤模组组装3背光模组安装驱动贴装组装与连接ICPCB将完成的液晶盒Cell与预先组装好的背采用COGChip onGlass或TABTape将控制电路PCB板与液晶面板通过柔性电光模组精确对齐并固定背光模组通常包Automated Bonding等技术，将驱动IC路板FPC连接，完成信号和电源通路括光源如LED、导光板、反射片和多层芯片精确贴装在液晶面板的引出端，并通最后进行外壳组装，形成完整的液晶显示光学膜，需要在无尘环境下逐层组装过热压或超声焊接等方式实现电气连接模块LCM模组组装工艺要点洁净环境要求精密对位技术模组组装通常需要在10万级甚至更高等级的洁净车间内进行操液晶面板与背光模组、驱动IC的对位精度直接影响显示效果现作人员需穿着无尘服、戴手套和口罩，防止灰尘和静电对产品造代LCM生产线采用高精度视觉定位系统，可实现±

0.02mm的成损害对位精度洁净车间内严格控制温湿度，通常温度维持在23±2℃，相对湿对于高端产品，还采用特殊的检测和校正设备，在组装过程中实度控制在45%~55%范围内，以确保组装过程的稳定性时监测并调整各部件的相对位置，确保最终成品的显示效果达到预期标准步骤老化测试4高温老化低温老化将LCM放置在60°C左右的高温环境中，持在-20°C左右的低温环境中测试LCM，验证12续24-48小时，检验其在高温条件下的可靠其在寒冷条件下的启动性能和显示质量液性和稳定性主要用于发现热敏元件故障和晶材料在低温下响应速度会变慢，需确保产焊接不良等问题品在规定温度范围内正常工作通电老化交变老化在正常温度下，使LCM持续显示特定图案或使LCM在高温和低温环境之间循环切换，模循环切换图案，持续72小时以上，筛选出早拟实际使用中可能遇到的温度变化这种测43期失效的产品，保证出货产品的长期可靠性试特别适合检验焊点、粘接部分等是否会因热胀冷缩而失效老化测试参数-20°C最低测试温度低温测试环境，模拟寒冷地区使用条件60°C最高测试温度高温测试环境，检验热稳定性72h标准测试时长确保早期故障充分暴露次3交变循环次数温度循环测试的最低循环次数老化测试的温度范围从-20°C到60°C，覆盖了LCM可能遇到的大部分使用环境测试时间通常为24-72小时，时间越长，可靠性筛选效果越好，但也会增加生产周期和成本根据产品定位和质量要求，不同厂商会采用不同的测试方案步骤光学检测5检测项目测试设备接受标准亮度测试亮度计≥规格值的95%对比度测试对比度分析仪≥规格值的90%色彩测试色度计色域覆盖≥72%NTSC色温测试色温分析仪6500K±500K视角测试视角测试系统CR10:1的角度≥规格值响应时间响应时间测试仪≤规格值的110%光学检测仪器色度计亮度计图像分析系统用于测量显示设备的色测量屏幕的亮度分布和集成化的光学检测平台彩特性，包括色域、色均匀性专业亮度计可，可同时分析多种显示温、色度坐标等参数精确测量从

0.01尼特到参数高端系统配备高高精度色度计可检测微数万尼特的亮度范围，分辨率摄像头和专业分小的色彩偏差，确保帮助工程师优化背光系析软件，能够自动生成LCM产品的色彩表现符统和光学膜层设计详细的测试报告，提高合设计规格检测效率步骤功能测试6信号测试1检验LCM对各种输入信号的响应电气特性测试2测量电源电压、电流、功耗等参数控制功能测试3验证亮度调节、对比度控制等功能显示品质检验4检查坏点、亮点、暗点和显示均匀性功能测试是LCM生产的最后一道质量关卡，主要验证产品的电气性能和显示效果是否符合设计规格测试通常采用自动化设备进行，以提高效率和一致性测试结果通常分为优等品、良品和不良品，产品等级直接影响最终售价功能测试设备自动光学检测（）设备电气测试仪综合功能测试系统AOI采用高分辨率相机和智能图像处理算法，专门用于测量LCM的电气参数，包括工作集成信号发生器、电参数测量和画面分析能快速检测LCM表面的缺陷，如坏点、划电压、电流、功耗、信号完整性等高端功能于一体的自动化测试平台系统可按痕、异物等现代AOI设备可识别缺陷尺测试仪配备精密的电压/电流源和数据采集预设程序生成各种测试图案，同时记录和寸低至10微米，检测速度可达每秒数千像系统，可进行微秒级的动态功耗分析分析LCM的响应，实现全面的功能验证素点质量控制LCM进料检验1对原材料和关键零部件进行严格检验，确保其符合技术规格要求典型检测项目包括玻璃基板平整度、背光源亮度均匀性、偏光片透光率、液晶材料纯度等采用抽样检验方法，根据AQL标准确定抽检数量和接收标准制程控制2在各制造环节设置检验点，实时监控产品质量关键工序采用SPC（统计过程控制）方法，通过控制图分析工艺稳定性，及时发现并纠正异常工程师定期进行工艺能力分析，确保CPK值维持在

1.33以上成品检验3对完成生产的LCM进行最终检验，分为全检和抽检两种方式全检主要针对显示效果，检查坏点、暗区等明显缺陷；抽检则针对电气性能和可靠性，进行更全面深入的测试，以确保批量产品质量常见缺陷LCM1坏点2漏光包括亮点（常亮）、暗点（常屏幕边缘或局部区域出现不正灭）和彩色点（颜色异常）常的光线泄漏常见原因包括主要由TFT阵列中晶体管短路背光模组密封不良、液晶面板或开路、RGB滤光片缺陷、液与背光组件之间存在缝隙、偏晶分子排列异常等原因引起光片贴合不良等严重漏光会不同等级产品允许的坏点数量影响观看体验，降低产品价值和分布有严格规定3色偏显示色彩与标准色彩存在偏差，或屏幕不同区域之间存在色彩差异可能由彩色滤光片质量不稳定、驱动电路不均衡、背光色温不一致等因素造成高端显示器需要进行出厂色彩校准以减少色偏缺陷分析方法显微镜检查使用高倍光学显微镜或电子显微镜对缺陷进行放大观察，分析其形态特征和可能的形成原因先进的显微系统配备红外成像能力，可以透视LCD面板的多层结构，找出内部缺陷射线检测X采用X射线透视技术，无损检查LCM内部结构，特别适合检测IC焊接质量、电路连接和内部异物等问题高分辨率X射线设备可以探测微米级别的缺陷，为故障分析提供关键信息热成像分析通过红外热像仪捕捉LCM工作时的温度分布，识别异常发热区域，帮助定位电路故障或功率元件问题这种方法对检测背光驱动电路、电源模块故障特别有效良品率提升策略LCM工艺优化设备升级基于缺陷分析数据持续改进制造工艺，引入更高精度、更高自动化水平的生产如优化曝光参数、调整蚀刻配方、改进设备，减少人为操作误差定期进行设液晶注入方式等建立详细的工艺规范备校准和预防性维护，确保设备性能始和操作指导书，确保每个操作步骤的一终处于最佳状态致性和可重复性实施精细化的设备管理系统，监控关键采用先进的工艺设计工具和模拟软件，参数变化趋势，在设备性能下降前进行在量产前预测和解决潜在问题，降低试调整，避免因设备不稳定导致的批量不错成本和周期良员工培训针对操作人员和工程技术人员开展系统化培训，提高其专业知识和技能水平建立技能认证体系，确保关键岗位人员具备足够的专业能力推行质量意识教育，培养员工对产品质量的责任感和主人翁精神，鼓励员工积极参与质量改进活动的应用领域LCM智能手机电视电脑显示器平板电脑车载显示器工控医疗其他LCM广泛应用于消费电子、工业控制和医疗设备等领域智能手机是LCM最大的应用市场，占总需求的42%，这主要得益于全球智能手机的普及和屏幕尺寸的不断增加电视行业位居第二，占比26%，4K和8K超高清电视的兴起推动了大尺寸LCM的需求增长电脑显示器和平板电脑分别占据15%和8%的市场份额近年来，车载显示器和工控医疗显示市场增长迅速，虽然目前占比较小，但因其高附加值和稳定需求，已成为LCM厂商重点发展的方向消费电子应用案例智能手机显示屏笔记本电脑屏幕智能手表显示器现代智能手机大多采用高分辨率AMOLED商务和创意类笔记本电脑普遍采用高色准智能手表对LCM提出了苛刻的小型化和低功或LCD显示屏，通常具有FHD+或QHD+分IPS面板，色域覆盖可达100%sRGB甚至P3耗要求主流智能手表采用

1.5-2英寸的圆辨率高端机型追求更高的刷新率（90Hz-色域轻薄型笔记本追求低功耗和高亮度，形或方形显示屏，兼具高亮度（便于户外使120Hz）和HDR显示能力，同时兼顾低功耗采用新型节能背光技术游戏本则强调高刷用）和超低待机功耗（延长电池续航）部和户外可视性边框不断窄化和挖孔/屏下新率（144Hz-300Hz）和快速响应时间，分高端产品已实现常亮显示功能，对屏幕局摄像头技术的应用，也对LCM的设计和制造以提供流畅的游戏体验部刷新技术提出了更高要求提出了新挑战工业控制应用实例机床控制面板工业自动化显示终端CNC数控机床通常使用坚固耐用的工业级LCM作为操作界面这类显示模块需工厂自动化系统中的HMI（人机界面）终端对显示模块的可靠性要求极高要具备宽温域工作能力（通常-20°C至70°C），抗振动、抗干扰性能，以这些LCM通常采用高亮度设计（亮度可达1000尼特以上），确保在强及长寿命（背光寿命要求可达50,000小时以上）部分高端机床采用多光环境下清晰可见同时具备IP65或更高防护等级，防尘防水，适应恶劣点触控LCM，简化操作流程，提高生产效率的工业环境某些应用还需要防爆认证，以适用于特殊工业场景医疗设备中的LCM超声诊断仪显示屏心电监护仪屏幕医疗影像工作站显示器超声诊断仪对LCM的灰阶表现有极高要求心电监护仪使用的LCM需具备快速响应时用于放射科的专业医疗显示器采用高分辨，通常采用10位甚至12位灰阶深度的专业间（通常小于8ms），以准确显示快速变率LCM（通常为3MP至12MP），确保能医疗显示模块，确保能够清晰显示不同组化的生理波形这些显示模块通常采用防够显示X光、CT和MRI等详细影像这类织的细微差别这类LCM具有高对比度（眩光处理，降低环境光反射，并具有高可显示器具备DICOM校准功能，保证医学图典型值为1000:1以上）和宽视角特性，方靠性设计，确保在关键监护过程中不会出像的准确呈现，同时采用高亮度设计（可便医生从不同角度观察诊断图像现故障许多监护仪还采用触控LCM，简达500尼特以上），满足不同照明环境下化操作流程的诊断需求技术发展趋势LCM柔性显示高分辨率采用柔性基板和新型封装技术，实现可2弯曲、可折叠的显示效果向4K、8K甚至更高分辨率发展，提升1显示精细度低功耗通过新材料和驱动方式创新，大幅降低3能耗，延长便携设备续航时间窄边框5高刷新率边框不断缩小，甚至实现无边框设计，提高屏占比4120Hz、240Hz甚至更高刷新率，提供更流畅的视觉体验LCM技术正快速向着更高分辨率、更低功耗、更灵活形态方向发展除上述趋势外，Mini-LED背光、MicroLED、量子点技术等新兴技术也正在改变传统LCD显示的性能边界，使显示效果更加接近自然视觉体验高分辨率技术LCM3840×21604K超高清主流高端电视和显示器分辨率标准7680×43208K分辨率提供极致细节的视觉体验500ppi手机屏幕像素密度高端智能手机的典型参数亿3彩色滤光片精密控制点8K电视面板上的RGB像素点总数高分辨率LCM的制造面临多项技术挑战首先是像素微缩技术，需要将三个子像素RGB的尺寸缩小到微米级别其次是高精度光刻技术，对掩膜版精度和对准精度要求极高此外，高分辨率驱动电路设计也极为复杂，需要处理海量数据传输和精确控制为解决这些挑战，面板厂商采用更先进的氧化物半导体、LTPS等技术替代传统a-Si，同时研发新型驱动芯片和高速接口，如eDP

1.

4、HDMI

2.1等，以支持高带宽数据传输柔性显示LCM柔性基板材料传统LCM使用刚性玻璃基板，而柔性显示则采用聚酰亚胺PI等高分子材料作为基板这类材料具有良好的耐热性、机械强度和弯曲耐受性，能够承受万次以上的反复弯折而不损坏柔性电路设计柔性显示需要特殊设计的导电线路和电极结构，以适应弯曲状态下的使用通常采用金属纳米线、石墨烯或导电聚合物等材料，制作出弯曲时仍能保持导电性能的电路结构柔性封装技术采用薄膜封装TFE技术代替传统玻璃封装，同时开发新型柔性偏光片和柔性保护膜，确保显示模块在弯曲状态下仍能正常工作，并保护内部敏感元件不受损害低功耗设计LCM背光优化驱动电路改进背光系统是LCM能耗的主要来源，通过采通过采用低电压差分信号传输技术LVDS用高效LED光源、优化导光板结构和反射和优化时序控制器TCON设计，可降低膜设计，可显著提高光利用率新型的信号传输和处理过程中的能耗部分高端Mini-LED背光技术支持更精细的分区控制LCM采用局部刷新技术，仅更新图像变化，能够在保持图像品质的同时降低能耗的部分，大幅减少不必要的功耗最新的eDP

1.5标准引入Panel Self-部分LCM还采用环境光自适应技术，根据Refresh功能，使显示面板能够在主处理器周围光线强度自动调节背光亮度，在不影休眠状态下自主维持图像显示，进一步降响视觉体验的前提下最大限度节省能源低系统整体能耗新型液晶材料研发响应速度更快、驱动电压更低的液晶材料，从根本上降低LCM的功耗例如，PSAPolymer StabilizedAlignment液晶技术可在低电压下实现快速响应，同时保持良好的对比度和视角特性部分实验室已开发出双稳态液晶材料，它们只在切换状态时需要能量，维持显示状态几乎不消耗电力，特别适用于电子书阅读器等低功耗应用场景与触控技术结合LCM技术技术性能对比In-cell On-cellIn-cell技术将触控传感器直接集成在液晶On-cell技术将触控传感器层制作在彩色滤In-cell技术拥有最佳的模组厚度和光学性显示面板的TFT阵列层中，触控电极与显光片的玻璃基板表面，位于偏光片内层能，但工艺复杂度高，良率较低；On-cell示电极共用或紧密结合这种设计可大幅相比传统的外挂式触控屏，On-cell设计减技术则平衡了性能和成本，适合中高端产减少屏幕厚度，提高光透过率，同时降低少了一层玻璃和胶合工艺，使整体模组更品；传统外挂式触控虽然厚度增加，但工生产成本薄、更轻，同时提升了触控响应速度和准艺成熟，成本优势明显，仍广泛应用于入确性门级产品新型LCM Micro-LED基本原理技术优势Micro-LED技术使用微米级的LED像素点直接发光成像，每个像素包含独立的Micro-LED技术具有多项突出优势首先是超高亮度和对比度，峰值亮度可达红、绿、蓝三色微型LED芯片不同于传统LCD需要背光和液晶控制光线透过4000尼特以上，对比度达到100万:1，远超LCD和OLED；其次是极快的响应时率，Micro-LED是自发光显示技术，无需背光模组和液晶层间，低至纳秒级别，消除任何动态拖影问题每个微型LED尺寸通常在50微米以下，通过精密的巨量转移技术将数百万个微其他优势还包括超长使用寿命（可达10万小时）、极低功耗（比LCD节能30%型LED芯片精确排列并固定在驱动基板上，形成完整的显示面板以上）、高色彩饱和度（可覆盖超过BT.2020色域）以及优异的耐热性和稳定性这些特性使Micro-LED成为下一代显示技术的有力竞争者。