液晶顯示器及其製程簡介
液晶材料具有流動的特性，因此只需外加很微小的力量，液晶分子即運動而產生不同的排列狀況，如圖1以最常見普遍的向列型液晶為例，藉著電場作用造成液晶分子轉向，由於液晶的光軸與其分子軸相當一致，由此產生光學效果，而如果我們將液晶一開始就適當的安排其排列方向，那麼當加於液晶的電場移除消失時，液晶分子會因為其本身的彈性及黏性，而十分迅速的回復原來未加電場前的狀態。

（A）未加電場前（B）加電場後
圖1 藉著電場作用造成液晶分子轉向，由此產生光學效果
LCD顯示器技術集合材料、光學、機械及電學等科技，在製程檢測方面，亦可見到各式各樣的作法[1-5]。

目前液晶基本上皆是由人工合成，故在液晶分子的特性上可做較為理想的設計，而直接改善LCD顯示的品質。

由圖2中可清楚看出LCD的顯示原理以及其基本架構。

電極OFF狀態
電極ON狀態
圖2 LCD的顯示原理以及其基本架構
近幾年由於電子產業與半導體科技的發展，液晶顯示器應用了液晶原理與半導體製程，在品質及價位方面都有長足的進步，在色彩呈現方面直逼CRT映像管，因此在近年來出現供不應求的跡象，1995年時還有供過於求的現象，到了1996年由於筆記型電腦與個人數位助理（PDA）需求量大增，因此開始廣為流行，從1997年以後許多液晶顯示器製造商訂單應接不瑕的情況看來，液晶顯示器已成為近年的顯示器主流。

LCD製造流程是以TN及STN製程為基礎，其全線為自動化生產流程，此生產線有一中央控制室可監控生產流程[6]，如圖3所示。

概述如下：
圖3 LCD製造流程
1.裝片、清洗、塗佈光阻劑、曝光
製造液晶顯示器的主要原料為液晶、導電玻璃和偏光片。

導電玻璃是在高品質的平板玻璃表面真空蒸鍍上一層ITO膜而成，亦即玻璃基板上面有具導電性的金
屬氧化物薄膜。

當整片含有ITO膜的玻璃基板進入生產線後，首先先清洗玻璃板，然後在將光阻劑塗佈在玻璃基板上，再利用客戶訂好的所需要的圖形，如下圖4的方式，將已塗佈光阻劑的玻璃基板加以曝光。

圖4 顯影.蝕刻.清洗
在曝光之後對已曝光之基板做顯影的工作，顯影過程中不需要的光阻膜將被去掉，而蝕刻時，所需要的圖形會被光阻膜保護不受到蝕刻，而藉此去除不需要的ITO膜。

ITO膜蝕刻之後，將會作抽樣的顯微鏡檢查，以確定其蝕刻圖案之正確性。

2.塗佈配向膜
再次清洗基板後，即進行塗佈配向膜，配向膜塗佈時其配向方式是以棉刷依一定方向刷過，如圖5，配向膜可將液晶未加電場前分子做定位的工作，一般前後兩片LCD基板上的配向膜需互成九十度，藉此將液晶分子依序旋轉，如圖6 (A)(B)，另外也有以蒸鍍的方式配向，不過成本較高。

圖5 .配向膜塗佈
圖6(A) .配向膜塗佈時前後基板配向膜差九十度
圖6(B)貼近基板之液晶分子順著配向槽排列
3.固膜、清洗、印框
配向膜固化後再次清洗基板，接著將對基板做印框，印膠框的目的是為了之後兩片基板將重疊貼合，而其內可注入液晶，如圖7(A)(B)為自動上膠框的情形。

圖7(A) 上膠框的情形之一
圖7(B)
上膠框的情形之二
圖8（A）為打上膠框後的形式，其中樹脂膠框範圍為LCD基板上每個液晶顯示器板最後裁割的單位，而基板四角公、母十字標線旁有墨點，是為了兩片LCD 基板貼合時當作定位的標準（圖8（B））。

圖8（A）打上膠框後的形式
圖8（B）墨點是為了兩片LCD基板貼合時當作定位的標準
4. 微細墊片（SPACERS）塗佈
圖9 SPACERS自動噴撒裝置
圖9為微細墊片自動噴撒裝置示意圖，而微細墊片的用意則是為了使兩片LCD基板組合後中間有足夠的空間灌入液晶。

SPACERS在噴撒之後需作人工檢測，每一種不同型號之LCD基板都有一種特定的規格，而SPACERS在每1mm 平方中需要60-180顆SPACERS，但人工檢測過於耗時以及效率過低，故目前可利用數位影像處理幫助人眼做自動檢測[5]，圖10為其自動檢測之系統佈置圖。

圖10 SPACERS自動檢測之系統佈置
圖11（A）SPACERS檢測位置
圖11（A）為SPACERS檢測的九個在LCD基板上的位置。

而SPACERS塗佈完成顯微實體圖如圖11（B）。

圖11（B）SPACERS塗佈完成顯微實體圖（200X）
5. 組合
圖12(A)(B)為LCD基板自動組合示意圖，其中下LCD基板進入組合機時，底部吸盤會將其利用真空吸住，等到上LCD基板進入後控制吸盤轉動或移動來準確定位且組合。

圖12(A) LCD基板組合間隙
圖12(B) LCD基板組合裝置
圖13為LCD基板組合對位的情形，利用先前曝光及打框時所留下的記號作為定位標準，利用兩組顯微CCD找到LCD基板上兩對定位記號，其中公十字記號需完全在母十字框中才表示定位準確。

圖13 LCD基板組合對位的情形
6.固化、小切割
當LCD基板貼合後，將對LCD基板上之各個單位以鑽石刀頭對玻璃板作切割，顯示板的大小是依其產品不同而有單位大小不同之分，故其自動化切割時，必須依不同之LCD基板型號做可程式處理，如圖14。

圖14 自動化切割
7.灌入液晶
圖15 灌入液晶
圖15為LCD顯示板灌入液晶的製程，將中空的LCD顯示板放入一真空的密封箱中，藉著基座的固定將小切割後的LCD顯示板固定住，再由下方的海綿提供液晶，由於密封箱抽成真空，如圖16，因此藉著彈簧活動機構將海綿往上頂再釋放空氣進入箱中時，藉著毛細現象，液晶將完全吸入LCD板中間，完成灌液晶的動作。

圖16 LCD灌入液晶的製程
8.封口.固化
圖17 在LCD顯示板開口處加上封口
LCD顯示板灌入液晶後在其開口處加上封口以防止液晶外漏，見圖17。

9. 清洗、目檢、電測、清洗
LCD顯示板封口後，利用偏光板目檢LCD板是否厚薄不均，或是內部液晶分佈不均，如圖18(A)，當然這個步驟也可以用機器視覺識別系統來作。

電檢則是利用液晶板上之PIN腳加以導電，觀察LCD之顯示情形，加以判斷LCD板是否運作正常，如圖18(B)。

圖18(A) 以偏光板目檢LCD板
圖18(B) 電檢
10.貼偏光片.終檢包裝.入庫
圖19 將偏光片貼在液晶顯示器上下兩面
最後如圖19，將偏極方向相差九十度的偏光片貼在LCD板的上下兩面，如此完成了液晶顯示器的成品。

目前有許多廠商正在積極開發色彩檢驗校正的機器視覺系統，以進一步評估液晶顯示器成品的效能。