LCD基础知识

LCD基础知识

 

 

 

目 录

1．液晶

1-1 什么是液晶

1-3 液晶的由来

1-3 液晶的种类

2．液晶显示器

2-1 何谓液晶显示器

2-2 液晶显示器的优缺点

3．LCD 的分类

4．LCD 的结构、工作原理及主要技术指标

4-1 LCD 的结构

4-2 LCD 工作原理

4-3 LCD 的主要技术指标

4-3-1 电光响应特性

4-3-2 对比度

4-3-3 视角

4-3-4 响应时间

4-3-5 功耗

4-3-6 温度特性

5．制造LCD 使用的原物料和LCD 生产工艺

5-1 制造LCD 使用的原物料

5-2 制造LCD 的工艺介绍

6．LCD 制造的环境要求

7．安全生产

8．LCD 发展前景

 

一．什么是液晶

 

1．液晶

 

1-1 什么是液晶

众所周知，物质有三态：固态、液态和气态。这三种状态也可称为固相、液相、气相。在自然界中大多的物质随温度的变化而呈现固态、液态和气态。象水、盐以及由元素周期表中每一种元素组成的物质。其组成单元，如水分子或硅原子等，基本上象一个个小球。随着温度的降低或温度的升高，组成单元的排列由后来的无序排列转变成整整齐齐的的有序排列。即从液相转为气相或固相。在晶体中，组成单元的有序排列，表示每个组成单元都处在一定的位置，不易流动而且有规律的排列，只要人们知道它的排列规则，就可以从一个组成单元出发，按照规律找到另一单元，即严格的空间有序。

除了我们知道的固态、液态和固态，有些物质、它们在从固态转变成液态的过程中，不是直接从固态变为液态，而是给一种中间状态。处于中间状态的物质外观上看似浑浊的液体。但是它的光学性质和某此电学性质又和晶体相似。

是各项异性，如有双折射特性等。如温度升高时，各种浑浊的物质随着温度的升高会变成澄清、同性的液体。反过来这类物质从液体转变成固体时，也要经过中间状态。各种能在一定的温度范围内兼有液体和晶体，二者特性的物质叫做液晶（Liquid Crystal） 也叫做液晶相、中间相或中介相等，又称为物质的第

四态。

 

1-2 液晶的由来

液晶最早是奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer）于1888 年发现的。它在测定某些物质的溶点时，发现某些物质（脂甾醇的苯甲酸脂和酯酸脂）溶化后会经过一个不透明呈白色浑浊液体状态并发出多彩而美丽的光泽，只要继续加热才会变成清亮的液体。1889 年，德国物理学家莱曼（O.Lehmann）用由他设计，在当时作为最新式的附有加热装置的偏光显微镜对这些脂类化合物进行观察。他发现这类白色浑浊物质外观上虽然象液体。但呈各向异性晶体特有的双折射性。于是莱曼将它命名为“液态晶体”。这就是液晶的由来。

 

1-3 液晶的种类：

随着科学的发展，人们认识的提高，发现液晶物质基本上都是有机化合物。

现有的有机化合物中每200 种中就有一种呈液晶相。从成分和出现液晶相物理条件来看，液晶可分为热致液晶和溶致液晶两大类。在某些有机物加热溶解，由于加热破坏结晶晶格而形成液晶称为热致液晶，就是前面几个说的由于加热有些物质出现液晶相。同样把某些有机物质放在一定的溶剂中，由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶称之为溶质液晶。它是由于溶液浓度的变化而呈现的液晶相。最常见的有肥皂水等。目前用于显示材料基本上都属于热致液晶。至今，已发现的液晶已有两万多种。

在众多的液晶中，被研究最多的在显示技术中，应用最广液的是由简单的杆形有机分子组成的单元液晶，各类分子通常具有结构：该分子的刚性的核心是由两个苯环以及中间的一个官能团构成的，在核心的两头比较柔软的烷基或其它比较柔软的有机分子链.如图(1)中一个熔链中有一个环氧树脂结构,使分子变为手性分子。

根据液晶分子的不同排列方式，可分为三大类：即向列液晶、胆甾相液晶和层列相液晶三大类。

 

1-3-1 向列液晶：

向列液晶的分子种类的重心混乱无序，使它象普通液体一样可以流

动，但分子杆的指向矢大体一致.

 

1-3-2 胆甾相液晶：

在胆甾相液晶中，分子的重心排列是无序的，但分子的指向矢在一 个平面内大致指向一个方向。在垂直于这个平面上的方向上。分子的指向矢会旋转形成螺旋结构.

 

1-3-3 层列相液晶：

在层列相液晶中，分子形成一层一层的结构。分子层的厚度大约是

一个分子的长度。分子垂直于分子层平面排列，分子的重心在分子层中是无序的，形成一层层的二维流体。

综上所述，液晶大致可分为以上三大类，各种类型的液晶因其有着不同的结构，其各物性也有所不同，由于热致液晶各项异性的液晶物质的特殊稳定的温度范围在室温以上。只有这类液晶才能做为显示器材料。由以上可知液晶分子的排列并不象晶体结构那样牢固，所以容易受到电场，磁场、温度应力以及吸附杂质等外部影响。

因而容易使 其各项光学特性发生变化。液晶的这种作用力微弱的分子排列正是液晶有今日之广阔市场的关键条件。

 

2．液晶显示器

液晶具有固定的偶极矩，所以施加电场可使 液晶分子轴发生移动，于是液晶分子的排列发生改变。从而改变其光学性质来达到其显示的效果。这是液晶做为显示器的基本原理。

 

2-1 何谓液晶显示器：

利用液晶的各项电光效应，把液晶对电场、磁场、光线和温度等分界条件的变化在一定条件下转换成为可视信号制成的显示器，就是液晶显示器。液晶显示器的英文为Liquid Crystal Display 通常用LCD 来代表液晶显示器，液晶最早在1968 年5 月美国RCA 公司用于显示器的制造，到目前广泛的应用于钟表、计算器、仪表仪器、笔记本电脑、移动电话、寻呼机、电子宠物、袖珍彩电、大型平板显示器、投影电视等家用、工业用和军事用显示领域。

 

2-2 液晶显示器的优、缺点：

 

2-2-1 信息显示技术随着信息社会化的发展显得越来越重要，液晶显示器与其他显示器相比其有很多优点。

 

2-2-1-1 平面型显示、体积小、重量轻、便于携带；

 

2-2-1-2 功耗低、驱动电压低；

 

2-2-1-3 寿命长，一般在5 万小时以上；

 

2-2-1-4 不含有害射线，对人体无害；

 

2-2-1-5 被动显示，不易被强光冲刷；

 

2-2-1-6 易于驱动，可用大规模集成电路直接驱动；

 

2-2-1-7 结构简单，没有复杂的机械部分；

 

2-2-1-8 造价成本低。

 

2-2-2 随着液晶显示器的广泛应用，人们也可以发现其有些缺点：

 

2-2-2-1 由于它是被动元件，本身不发光，在暗处需借助其它的光源才具有可视性；

 

2-2-2-2 有视角之限；

 

2-2-2-3 应答速度（30ms-120ms）与其他元件相比尚嫌差些；

 

2-2-2-4 寿命尚未能成为半永久性元件。

 

3．LCD 分类

 

3-1 液晶显示器的种类很多，按显示方式可分为透射、反射的直视和投影型显示器。

 

3-1-1 透射型LCD 北面装有荧光灯，电致发光极等光源。因而在昏暗的环境光下也能使用。

 

3-1-2 反射型就是一种将铝箔光反射片贴在LCD 背面玻璃基板的外面，使其反射LCD 的入射光，用于显示。在TN 和STN 模式中，背面玻璃基板上贴有偏光片和表面有皱纹状的反射片，这种反射型充分发挥了非发光型LCD 耗电少的特点。

 

3-2 利用光电效应制作的LCD 大致分为以下几种TN-LCD 和STN-LCD、HTN-LCD、FSTN-LCD、TFT-LCD.

 

3-2-1 TN-LCD 就是扭曲向列液晶显示器。我们都知道液晶分子基本平行于基板排列，但上下液晶分子取向呈扭曲排列、整体扭曲900，TN-LCD 是

人们发现最早，也是应用最广，数量最多，价格最便宜的显示器。TN-LCD的制造工艺已基本上成熟、目前最主要在新加坡、台湾、中国大陆等地区生产。现中国是TN-LCD 最主要的生产基地。我们通常所见到的电子

表，计算器、游戏机等LCD 大都是TN-LCD.

 

3-2-2 STN-LCD 是Super Twist Liquid Crystal Display 的简称。即超扭曲向列型LCD. 它与TN-LCD 的结构相似，不同的是它的扭曲角不是900，而是在180~270 之间，虽然仅仅是扭曲角不，它的工作原理同TN-LCD 完全不同。STN-LCD 是目前LCD 生产的中档产品。它是有比TN-LCD 显示信息量大等特点，它主要用于多种仪器仪表、汉显机、记事本、笔记本电脑等。STN-LCD 的制造工艺基本成熟，但主要技术掌握在日本、韩国等少数国家手中，国内现有十多家STN-LCD 制造公司。

 

3-2-3 HTN-LCD 是Hight Twist Nematic Liquid Crystal Display 的简称。即高扭曲向列型液晶显示器。HTN-LCD 与TN-LCD 和STN-LCD 结构相似。只不过HTN-LCD的扭曲角在1000~1200之间，介于TN-LCD和STN-LCD之间。HTN-LCD 目前数量并不多，其性能也介于TN-LCD 和STN-LCD之间。

 

3-2-4 FSTN-LCD 是Film Super Twist Nematic Liquid Crystal Display 的简称。

这是Film 是指补偿膜或延迟膜，所以FSTN-LCD 称补偿膜超扭曲向列型液晶显示器。通过一层特殊处理的补偿膜，能够克服STN-LCD 的缺点。

 

3-2-5 TFT-LCD 即薄膜晶体管的有源矩阵LCD，它是目前LCD 市场中最高档次的产品。它主要用于笔记本电脑，液晶彩电等。TFT-LCD 的制造工艺比较复杂，价格比较高。目前日本、韩国是世界上生产TFT-LCD 较成熟国家。我国仅有吉林省计划投资TFT-LCD 生产线。

4．LCD 的结构、工作原理及主要技术指标

 

4-1 LCD 的结构

①偏光片；②基板玻璃；③SIO2 隔阻层；④电极；⑤定向膜；⑥封接框；⑦过渡电极；⑧液晶；⑨反射片；⑩封口胶；○11 间隙子

 

4-2 LCD 的工作原理：

要了解LCD 的工作原理，我们首先须了解光。这是一种电磁波。即电磁场以波动的形式传播的。人眼可见的光的波长范围大致在380 纳米至780 纳米之间。

通常光是沿直线方式传播的，光波的振动方向垂直于光的传播方向。对自然光（如太阳光）来说在垂直光传播方向的各平面内，光波的振动方向随机均匀分布的。

如果光波振动的方向是沿一个方向，这样的光线称为偏振光，这个振动方向称为偏振方向。偏振方向与光波的传播方向形成的平面称为振动面。

偏光片有一个固定的偏光轴。偏光片的作用是只允许振动方向与其偏光轴方向一致的光通过。而振动方向与偏光轴垂直的光将被其吸收。这样当自然光通过液晶盒的入射偏光片（称其偏器）后，只剩下振动方向与起偏器偏光轴相同的光。

即成为线性偏振光。偏振光经过液晶盒 后再经过偏光片（称为检偏器）射出。

这样光是否通过检偏器多少，取决于线性偏振光经过液晶盒后的偏振状态。从而控制最后透过检偏器的光状态来实现显示的。

具体的说，TN 型液晶盒内液液晶分子形成一种扭曲结构。在一定条件下入射光的偏振将顺着液晶分子的扭曲方向旋转。液晶分子长轴扭曲900 导致900 的旋光如图4-2-1，当对两块玻璃片上的电极施加一定大小的电压后，液晶分子就转变为垂直于上下玻璃片排列，扭曲结构消失，导致旋光作用消失，这种电光效应就称为扭曲电场效应。

对于白底黑字型的液晶显示器，上下偏振片是正交放置的。即偏光轴相互垂直，入射的自然光经起偏器后变成平面偏振光。在液晶盒未加电场时，偏振光将顺着分子的扭曲结构扭曲900，振动方向变成和检偏器的偏光轴一致，因此可以顺利通过检偏器，这时显示器呈透明状态，处于非显示状态，同时驱动电路将驱动信号电压加到需要显示的有关电极上时，该部分液晶分子扭曲结构消失。丧失了旋光能力。从起偏器出的偏振光未经改变就直达检偏器。由于其偏振方向与检偏器轴方向垂直。偏振光将无法透过检偏器，这样该通信号电压的部分电极将呈黑色，呈显示状态。

 

4-3 LCD 的主技术指标：

 

4-3-1 电光响应特性：

液晶显示器的相对透光率随着外加信号电压变化而变化，就是电光响

应特性，这是最重要的特性之一。

 

4-3-2 对比度：

液晶显示器的对比是显示状态和非显示状态相对透光率的比值，当对

比度≥5 时，图象清晰。

 

4-3-3 视角：

LCD 的对比度跟视角（即人眼观察角度）有关。对比度随 观察角度变化的特性称之为视角特性。视角特性指标。一般取定一个对比度的最小可接受值，来考察对比度大于这个值的视角范围，这个范围称为视角锥。例如LCD的对比度=3 的视角值时。其上视角为100，下视角为400，左右视角为300。视角即观察方向与显示器件法线的夹角。视角方向（最佳视角象限）：扭曲向列型液晶显示器有一个最佳视观方向，一般的前视角（正视角）都从这个方向的θ角来确定。

视观方向一般以指针式时钟钟点的位置来表示：θ1 表示前视角（正视角），一般最大450。θ3、θ4 为左右视角，一般为±300。

LCD 与其他显示器相比，缺点之一是其视角范围较小。如果盒厚与

液晶折射率各向性的乘积△n*d=0.5 微米左右，则器件的视角特性会有较大的改善。但其制造环境要求比较苛刻。

 

4-3-4 响应时间：

LCD 经常显示不断变化的图象。人眼的反应时间大约为几个毫秒。故显示图象的变化以外加信号电压变化的响应不应低于这个速度，描述液晶显示器动态特性的响应时间，通常用三个常数等表示延迟时间，上升时间和下降时间。

 

4-3-5 功耗：

功耗是LCD 工作所消耗的能量，一般在微瓦/平方厘米量级，功耗低是LCD 最大的优点之一。LCD 功耗的大小取决于显示面积，驱动电压及频率、液晶的电阻率、介电常数和盒厚等。其中液晶的正电阻率很容易随液晶被污染而急剧下降。故液晶的妥善保存至关重要。

 

4-3-6 温度特性：

我们知道液晶材料只在一定的温度范围内呈现液晶态，即使 在液晶态温度范围之内，温度的变化也会影响液晶材料的物性参数。如粘度，介电常数和弹性常数等。

 

5．制造LCD 使用的原物料和LCD 制造工艺。

 

5-1 LCD 制造使用的原物料指LCD 生产出后，产品中所保留的原材料。主要包括：ITO 玻璃液晶、偏光片、PI 液、丝印胶（印框胶、导电胶）、封口胶、Ni 粉、塑料垫片等。通常所讲LCD 的三大主要原物料为：液晶、ITO 玻璃及偏光片。

制造LCD 的辅助材料是指产品生产过程中使用而最终产品中不存在的原材料如：光刻胶及稀释剂、NMP、PI 稀释剂、BC 液、 SiO2 稀释剂、磨擦布、异丙醇、乙醇、丙酮、清洗剂、酸、碱等。5-2 以上是我们现已知道LCD 的使用的原材料，其实LCD 制造工艺，LCD 生产过程即是这些原材料的加工和组合过程.

 

5-2-1 备料：

准备好适合清洗所需规格的ITO 玻璃（14”×14”或14”×16”），玻璃的正面都朝同一方向放置，即让所有待清洗玻璃的识别角朝同一方向放置。同一方向作业。

 

5-2-2 清洗与干燥：

第一道工序是将符合生产规格（14”×14”或14”×16”）的ITO 玻璃用清洁剂、DI 水等清洗干净，并用物理的化学的方法将ITO 玻璃表面的杂质等洗净，然后把水除去并干燥，为下道工序的质量打好基础，清洗主要参数、工艺流程见《清洗作业指导书》。

 

5-2-3 涂胶：

涂胶是光刻的首道工序，它是在ITO 玻璃ITO 面上均匀涂一层光刻胶，涂胶的效果好坏直接影响光刻的质量，它主要控制的内容为：光刻胶的配制，涂层厚度及均匀性，涂层表面状态等。光刻胶一般在低温避光条件下贮存，因此使用光刻胶前先把胶从低温环境中取出，直到瓶内胶的温度和室内空气的温度一致时，开启光刻胶的瓶盖，胶在使用前粘度须行测试。因为胶粘度高时，涂胶厚抗蚀性虽然高，但其分辨低，相反胶的粘度低时，其抗蚀能力较差，但其分辨率高，通常胶粘度的调整，使用稀释的方法，即将高粘度的胶调成低粘度胶。涂胶前的ITO 玻璃表面状况对光刻胶与ITO 层粘附质量影响极大。在生产过程中为保证ITO 膜与光刻胶间有良好的接触和粘性，清洗后的玻璃须干净及干燥。

涂胶的质量要求是：胶与ITO 粘附良好，不能有脱落现象；涂胶厚度均匀一致，不能有厚有薄，这样在显影，蚀刻时会出现图形缺陷。涂胶的表面一般不允许有条纹、针孔、突起等缺陷。涂胶的方法有浸涂、甩涂、辊涂等，其中辊涂的涂覆质量要好于其他两种，它是通过胶辊将光刻胶均匀地涂在ITO 玻璃下面上，为确保涂胶质量，涂胶工作须在洁净的条件下进行；具体环境条件见《涂胶作业指导书》。

 

5-2-4 前烘：

前烘的目的是促使胶膜内溶剂充分挥发，使胶膜干燥以增强胶膜与ITO 玻璃表面的粘附性和胶膜的耐磨性。曝光时，掩模版与光刻胶即使接触也不会损伤光刻胶膜和沾污掩模膜，同时只有光刻胶干净、在曝光时，光刻胶才能充分地和光发生反应。

 

5-2-5 曝光：

曝光就是在涂好光刻胶的玻璃表面覆盖掩模版，通常紫外光是行选择性使受光部分的光刻胶发生化学反应，改变了这一部分胶在显影液中的溶解度。显影后，光刻胶膜显现出与掩模版上一致的图案。一般曝光的操作过程：曝光机的紫外灯打开预热，待电压稳定，光刻版在版柜上通过显微镜进行初对位。要求光刻版两侧标记与显示镜＂+＂字线重合然后固定版夹，然后试曝，对位、微调，使对位满足要求。

曝光时间和曝光光强选择是根据版的质量、光刻胶性质、光源强弱和光源到ITO 玻璃的距离来衡量，一般先用光强计测得光强，后设定相应曝光时间、再试曝一片，经仔细检验后方确定曝光的条件。

在设定的曝光条件前首先要知道：光刻胶的感光度，感光度是一个表征光刻胶光的敏感性能指标，感光度不同，说明它对光的敏感程度不同，即光化学反应所需要 的曝光量也不一样。感光度S 可用曝光时使光刻胶发生光化学反应，所需要最小的曝光量的倒数来表示。

曝光量E 的单位一般用“勒克斯?秒”来表示。由于曝光量的数值等于照射光的强度I 与曝光时间t 的乘积，感光度S 可以进一步表示为：对于某固定光强的曝光机，光刻胶的感光度越高，则曝光时向越短：反之光刻胶的感光度降低，则曝光时间需相应的加长。为保证曝光的质量，操作时需注意以下几点：

 

5-2-5-1 掩模版上机前需严格检查。因为版若有缺陷，做出的产品也会有缺陷，尤其不能有版污染、划伤等。

 

5-2-5-2 曝光定位一定要准确，否则后工序加工困难。

 

5-2-5-3 操作中对版和玻璃都必须轻拿轻放。

 

5-2-5-4 涂胶玻璃放置时间一般不超过8 小时，曝光前如已被感（即胶膜已失效），不能作为正品，需返工处理。

 

5-2-5-5 如用菲淋做掩膜版，菲淋与光学基板需贴合平整、紧密，不允许部分鼓起。

 

5-2-6．显影：

显影是将感光部分的光刻胶溶解，除去留下来感光部分的胶膜从而显示出所需的胶层图案。显影过程是将曝光后的玻璃放入显影槽中，经过一段时间后取出，再通过DI 水把显影液冲洗干净。显影液有两种：第一种是与光刻胶配套的显影液，第二种是一定浓度的碱液（NaOH 或KOH）。一般TN-LCD 厂家都采用第二种。

显影时必须控制好显影液的温度、浓度及显影的时间。在一定浓度下的显影液中，温度和时间直接影响的速度，若显影时间不足或温度低，则感光部位的光刻胶不能够完全溶解，留有一层光刻胶，在刻蚀时，这层胶会对ITO 面进行保护作用，使应该刻蚀的ITO 留下来。若显影时间过长或温度过高，显影时未被曝光部位的光刻胶也会被从边缘里钻溶。使图案的边缘变差，再严重会使光刻胶大量脱落，形成脱胶。

显影工作要认真，必须对玻璃进行自主检查，检查图形的状况，

一旦发现不合格必须马上返工，同时批量生产时要对碱液的浓度进行抽检，确保其浓度在一定范围：（显影的主要参数、工艺流程见《显影作业指导书》。

 

5-2-7．坚膜

由于显影时光刻胶膜发生软化、膨胀、影响胶膜的抗蚀能力，因此显影后必须用适当温度烘焙玻璃以除水分，增强胶膜与玻璃的粘附性，这个过程称坚膜。

坚膜有用烤箱和红外线两种，其中烤箱比较常见。坚膜的条件：

一是温度，另一是时间，一般情况下坚膜条件略高于前烘条件（见有关坚膜规定）。

 

5-2-8．刻蚀:

刻蚀用一定配比的酸把玻璃上未受到光刻胶保护的ITO 膜去掉，

而将有光刻胶保护的ITO 留下来，最终形成所需的图案。如图5-2-8

选用的刻蚀液一般要能把ITO 刻掉，同时又不会损伤玻璃表面的光刻胶，一般选用一定比例的Hcl、HNO3（或Fed3）、水的混合液。刻蚀刻的温度和时间对刻蚀的效果影响很大，生产时必须按《刻蚀作业指导书》中的参数执行。

 

5-2-9．脱膜：

脱膜就是把刻蚀后的玻璃上的光刻胶除去正常脱膜一般用一定温度的碱液，它的浓度需高于显影浓度。其主要参数见《刻蚀作业指导书》。一般以上几个工艺过程称为光刻过程，其在LCD 制迁中起着关键性的作用，光刻质量的好坏直接影响到器件的性能、成品率和可靠性。光刻质量的基本要求如下：

①刻蚀的图形完整，尺寸准确、边缘整齐、线陡直。

②图形内无多余ITO 图案、针孔、毛刺等、刻蚀干净。

③腐蚀后的玻璃表面清洁，没有刻蚀不良，没有残留的被腐蚀物质、油渍等。

④图形定位准确，各类标记完整。

 

5-2-10 后清洗就是经光刻过程后的玻璃用清洁剂DI 水等把玻璃清洗干净，烘干以供后工序生产。（清洗主要数见《后清洗作业指导书》）。

 

5-2-11．涂取向膜：

一般生产中低档LCD 的定向材料都是用PA,即聚酰亚胺酸，它是通过二酐与二胺在低温聚合反应全成的，其在高温下脱水固化后（化学上层是一种环化反应），即成为聚酰亚胺（PI），聚酰亚胺有很好的化学稳定性，优良的机械性能、高绝缘性、耐高温、高介电常数、耐辐射和不可燃。其分子式为：

涂膜就是将含有定向材料的溶液均匀地涂布在具有电板图形的玻璃的指定位置上，然后进行烘烤得到完整的PI。常用的涂膜有三种：一种是旋转涂膜法，另一是浸泡法，再一种是柯氏印刷法。柯氏印刷法要比另两种效果好。

柯氏印刷法是一种选择性涂覆（也叫移印法）。印刷时，先将定向材料溶液加到刮刀辊与均胶辊上、使之在均胶辊上均匀的分布，然后开动APR 版的滚筒，这样APR 版上的凸粒便可均匀获得PA液，再转印到基座的ITO 玻璃上。

5-2-12．预烘、固化：

预烘的目的是将定向材料中的溶剂，受热挥发。预烘后获得的定向材

料往往不是最终的定向膜。如使用聚酰胺酸的N-甲基吡咯烷酮溶液涂布过后，还需要通过80℃~110℃的烤烘，将N-甲基吡咯烷酮挥发掉，这时留在玻璃上的是聚酰亚胺酸（即PA），它还要在高温下固化1-2 小时，脱水环化反应生成聚亚酰胺膜，这就是我们所需的定向膜：（固膜主要参数涂膜《作业指导书》）。

 

5-2-13 定向：

在定向膜上用毛绒布在涂有定向层的玻璃表面进行磨擦，就可以形所需成定向层。定向层处的液晶分子将按照磨擦的方向排列，这样可以获得一致

的取向。上下两片处的液晶分子排列方向互成90℃。磨擦定向的原理很简单。

将待磨擦的聚亚酰胺基板放置在可移动的平台上，用装有毛绒布的旋转滚筒磨擦，就可以得到较好的磨擦定向效果。可是实际的磨擦机器和磨擦结果却绝非简单易事。要获得取向膜的表面分子定向排列。就必须使磨擦机的机械振动极小，同时要求平台和滚筒的平整度，光洁度以及滚筒与平台的平行度都必须在接近微米量级，接近机器加工的极限。

磨擦定向主要控制的参数有三个：滚筒的转速φ，平台移动的速度V，

以及纤维布被压缩的程度L，分析上常定义：

为磨擦密度，其中M 磨擦的次数，r 是滚筒的半径，（定向的主要参数见《定向作业指导书》。

 

5-2-14．丝印：

即丝印边框及导电点：将封接材料（边框胶）用丝网印刷的方法分别对上板和下板印上封框胶和导电点，胶印在玻璃正表面上。丝印由五大要素组成：即丝网印版，刮印刮板，丝印材料（封框胶或导电胶）印刷台及承印物。

丝网印刷的原理：利用丝网印刷图文部分可通过封框胶（或导电胶），非图文部分网孔不通过封框胶（或导电胶）的基本原理进行印刷。

印刷时丝网版一端倒入适当的封框胶（或导电胶），用刮印刮刀对丝网印版上的封框胶（或导电胶）施加足够的压力，同时朝丝网印版的另一端移动，封框胶在移动中被刮刀从图文部分的丝印版中挤压到承印物上，由于封框胶（或导电胶）的粘性作用而使其固着在一定的范围之内，印刷过程中刮刀和丝网印版与承印物之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网印版通过自身的张力而产生对刮刀的反作用力，这个反作用力称为回弹力。由于回弹力的作用，使丝网印版与承印物只做移动式接触，而丝网印版的其他部分与承印物呈脱离状态，使封框胶与丝网发生断裂运动，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物。当刮刀刮过整个版面后抬起，同时网版也抬起，并将封框胶轻刮回原来位置以备再印。这样就定成了一整个印刷过程。丝印后玻璃

丝网印刷讲究三个度：刮刀与网版（即网版及平台）的平行度，印刷平台的水平度，玻璃与网版的高度。

丝印封框胶和导电胶在制盒过程中非常重要。具体的操作应严格按，《丝印作业指导书》中的规定去操作。

 

5-2-15．撒布：

在玻璃上均匀的分布支撑材料。将一定尺寸的衬垫料（一般为几个微

米）均匀分布在玻璃的表面，制盒就是靠这种材料保证一定盒厚的。撒布的主要参数见《撒布作业指导书》。

 

5-2-16．贴合（组合）：

按对位标记将上、下玻璃对位组合在一起，将对应的两片玻璃面对面

用封接材料粘合起来。贴合后的玻璃

 

5-2-17 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，以便盒厚保持均匀（如图16-3）。（固化的主要参数见《框固化作业指导书》）

一般情况下印框点、框预烤、点撒布、对位组合、固化统称制盒 过程，制盒就是把框点两片导电玻璃重叠；利用封接材料贴合起来并固化。其中在生产过程中以下几点需注意：（1）封口方向；（2）印点位置；（3）框线及银点的大小；（4）预烤时间及温度；（5）喷粉的密度（以平方毫米单位的粒数计）；（6）组合对位；（7）固化温度及时间和降温的速度；（8）贴合时对两片玻璃的压力适中，以防止盒吉衬垫料碎化而破坏定向层；（9）贴合时应使两片玻璃都在室温状态下进行，避免因冷热温差造成玻璃形变盒厚不均或上下片产生位移；（10）贴合好的液晶盒因没有固化，粘接不牢，因需轻拿轻放，以免造成上、下片移动；（11）采用湿喷洗时，配制的混合液衬垫料需要互溶性好，不能有结团和沉淀现象。

 

5-2-18 切割：

（小切割和大裂片）如图为径固化出来的液晶盒露出来，，适应液晶

操作，必须把整组玻璃适当切成条。

切割时须注意以下几点：①认准基准刀位；②确定所切的玻璃需切几

刀几次；③须明白大小片的区分、及A、B 组的切割方向；④切割的是否精确，对后工序作业及产品的档次很关键，切割时需按时、按流程作自主检查。以免跳刀、走刀、刮刀、切反，误差大、刀深、刀线等不良造成不必要的损失。

 

5-2-19．灌LC：将条状的液晶盒灌口朝同一方向，相对前后同一位置的液晶盒灌口在同一直线上，插在液晶架上，灌口朝下（灌口对准海棉条，但不接触）放进液晶机的托架上，加以固定。液晶机内海棉条加有足够液晶。这时开始抽真空，，当真空度到所需要求时，上升液晶机内底盘，让底盘上的海棉条与灌口充分接触。停一定时间后泄气，空气大气压及液晶盒毛细血管现象的作用。

液晶开始在盒内上升，直到灌满整个液晶盒，即完成灌LC 之工作。灌LC 主要参数见《灌液晶作业指导书》。

灌LC 时须注意以几点：①往海绵条中加LC 时，以轻压海棉条渗LC

为准以免加多浪费，加少液晶盒无法灌满；②灌完后，要用镊子清理海棉条上的其他杂物，再把下沉的海棉条拉回原位，检查是否需加LC，准备下次使用；③海棉条与封口对位时，海棉条须充分覆盖灌口；⑤对好玻璃和液晶的型号，经确定无误后再灌；⑥灌LC 房内须经常除湿，使湿度在70%以下。

 

5-2-20．封口（点胶、固胶）：

将灌好LC 液晶盒封口表面液晶擦拭干净，点上一定量的封口胶，紫外线照射使胶本身发生化学反应和交联、聚合作用，形成牢固的封口，防止屏内液晶向外面漏，也阻止外界污染物侵入。屏内液晶中，封口后玻璃

 

5-2-20-1 其工序为： （其主要参数

见《封口作业指导书》）在封口作业中须注意：①封口胶应密封、避光保存；②应在低温10℃以下贮藏封口胶；③封口胶有毒，操作时应戴手套，如沾在皮肤上，用碳酸水洗净；④应及时的经常检察、控制渗胶的速度和程度。

 

5-2-21 清洗：

用清洗剂，辅以超声波加热振荡，将LCD 外表面粘附的液晶、尘埃及其他污染物洗净，以适应成品加工的要求，同时利用有机溶剂很强渗透作用测试封口胶及框胶围成容纳LC 的液晶盒是否密封（即测漏）。

 

5-2-22 小裂片、清洗：

把条状的液晶盒用裂片刀小心的裂成一PCS 一PCS 的LCD 半成品，然后根据加工的需要再清洗、测漏。

 

5-2-23 再配向（烘烤）：

在生产过程中因受外界能量的作用，部分液晶会分解带电，以及有些

液晶分子排列未能按指定方面排列。故需把小裂片、清洗后LCD 半成品经过一定温度进行烘烤，使液晶分子按指定方向排列，达到工艺的要求。（注：视产品情况再定是否再配向）

 

5-2-24 目检：

用偏光片目视检验LCD 半成品的外观、底色等，把不合格品挑出。

 

5-2-25 电检：

加电场信号通过偏光片检查液晶屏显示的图案、外观及其他，根据产

品外观图及《电检检验规范》挑出A 品、B 品、C 品、报废等。

 

5-2-26 裁片、贴片：

将偏光片按要求切成符合标准之偏光片。裁片分为裁上偏光片和下偏

光片。贴片时要先把LCD 外表面可用丙酮等擦拭干净，然后根据需要贴上、下偏光片。裁片、贴片操作时需注意以下几点：①裁片时需注意安全；②裁片前要选好偏光片的型号、参数；③严格按要求放好偏光片，同时注意第一刀的下刀位置，以尽量少的产生边角料；④贴片时不能上、下贴反⑤不能贴歪；⑥避免出现气泡⑦根据生产需要，部分手指须戴手指套作业。

 

5-2-27 终检：

按出厂检验标准，对待出厂产品进行最终的检验把关，确保品质符合

客户的要求，建立良好的企业信誉。

 

5-2-28 包装：

根据产品要求，客户的要求选择适当的包装盒对产品进行包装，即可入库

 

5-2-29 入库：检验合格之产品包装好入成品仓，待发往用户。

6、制造LCD 的工艺环境：

 

6-1 工艺环境：

在液晶显示器的生产过程中，对生产环境有着很高的要求，如果生产环境不好，会对产品的质量造成很坏的影响，成品率会大幅度降低。因此生产车间的洁净控制是保证产品高质量的先决条件，车间的洁净控制包括厂房洁净度的控制及生产中所有人员、设备、材料等等的洁净度控制，只有生产环境满足工艺要求，才能进行正常生产。

 

6-1-1 工艺对产品质量的重要性：

我们都知道液晶显示显示器是由于屏内液晶材料在一定的电场变化

条件改变液晶分子的排列结构而达到显示效果的。可是液晶盒间隙及其微小，只有（5~8）μm,而我们头发丝的直径都有几十微米，空气中能看得到的尘埃也在几十微米以上，同时还有我们看不到的更小的尘埃。如果我们制作LCD 时有一些看得见的和看不见的尘埃、杂质落在液晶屏内就会被污染，造成其显示的缺陷。我们经常发现有相当部分产品检测后定为内污，其主要原因就是在生产过程中，液晶显示器件人为或非人为的受到尘埃的污染，短路、断路、彩虹等。大量的经验教训，使人们认识并重视工艺卫生问题，全世界LCD 厂家不惜大量资金，采取各种措施改善生产环境和工艺卫生，取得了显著的效果。这充分说明了工艺卫生是现代化LCD 生产的要求，随着现代化水平的提高，这种要求将会越来越高。

在LCD 的生产过程中，生产环境的尘埃和环境温度、湿度对产品质量的影响最大。尘埃污染对液晶显示器的制造危害极大，光刻工序中涂光刻胶，曝光工序如果有尘埃落在玻璃掩膜版上，就会在显影、蚀刻中造成短、断路，针孔、气泡等缺陷。尤其是在制作精细产品，其图形间隙较小时（如30~40μm），只要有略大点的尘埃或异物落在玻璃上，在光刻图形时就极有可能使图形出现显示异常，造成产品报废，在涂取向层上粘有尘埃物—其对最终产品的取向效果会带来不良影响，也会出现报废。同样在成盒或灌注LC 时有污染，就会对产品的电参数带来影响。总之尘埃的污染是对产品成品率高低影响至关重要的。我们大家都清楚，现代化建设必须高速度、高效益的进行，提高产品质量，节约劳动消耗、降低成本是重要的生产目标。如果不重视工艺卫生，不但达不到目的，还会使产品质量下降导致大量的浪费。如下表中列出的数据是在日本发展半导体器件过程中，环境洁净标准对产品质量的影响情况。它充分说明了工艺卫生影响产品质量的重要程度。

洁净标准       100级   1000级  10000级   10万级

产品合格率 接近100%      74%              65%        60%以下

（环境洁净标榜对产品质量的影响）温度和湿度也是工艺标准环境的重要因素。温度的影响主要体现在两个方面：一是温度直接影响工艺参数，二是不适当的温度可能造成化学试剂的分解、变质，使其性能失效。湿度是空气中水汽含量的多少。如果湿度过大，对产品的影响主要体现在产器件的可靠性降低，性能下降。生产中主要一些原材料极易吸潮、变质。如封框胶、PA 等。严重时会有沉淀物生成，无法使用。封接胶和玻璃吸潮后其密封性会下降，粘结度会明显的降低。会出现开胶漏气等现象。同时功耗啬，显示出现缺陷。如果环境中湿度过低，也会有不利的影响，生产中极易产生静电，造成LCD 性能的下降或报废。

 

6-1-2：如何确保净房的工艺卫生。

经上所述，我们已知道净化卫生工艺对产品品质的重要性，那么我们

应如何做才能确保净房的工艺卫生呢？首先大家应能够理解，明白净化房工艺卫生的重要性。明确自己所从事行业。其次，必须严格的遵守《净化房管理制度》（见净化房管理制度）。（净化房管理制度规定的都是日常小节，但其对工艺卫生却至关重要。如《净化房管理制度》规定：“进入净房、循风淋30 秒，在风淋15 秒时须转身900。”因为洁净房的含尘量与洁净室工作人员数量之间存在着一定关系，人是最大的尘埃载体，所以工作人员在进入洁净房之前，必须将衣服外面的尘粒除掉。因此工作人员必须经过吹淋后方能进入洁净房。）

 

7．安全生产：

安全生产是保证企业正常生产经营活动顺利进行、职工人身、企业和国家财产安全的前提为条件。实行安全生产是企业职工保持高度劳动热情和生产积极性，发挥聪明才智，促进生产发展的重要条件。抓好安全生产，是企业发展需做好的头等大事，是现代企业管理的主要内容。安全生产的条件不可低估，安全生产搞的好，对保证生产的正常运行起很大作用，在生产过程中，我们每个工作人员都必须做到以下几点：

 

7-1 遵守企业制定的安全有关制度；

 

7-2 各机器操作人员须按本机台的机器操作指导书进行操作；

 

7-3 做好5“S”，规范易燃、易爆物品、按规定地方规定程度放置，使之远离火源及温度高的区域；

 

7-4 严禁在生产区内吸烟，严禁用火焚烧可燃物，严禁在防爆地区装电热设备及携带打火机等易点火之物；

 

7-5 凡注明易燃的物品，不能与硫酸、硝酸混放。酸、碱应分开存放；

 

7-6 物品使用前应注意其有效期，凡注明有腐蚀性，强氧化性及有毒的药品，在操作时应戴上橡皮手套、指套或口罩；

 

7-7 易燃品及有毒品不能随意排入下水道，废液、废气、废渣应分别收集，经化学处理再排放；

 

7-8 发现安全问题时应及时的上报或排除，以免发生不安全事件；

 

7-9 积极的参与安全知识教育活动，提高安全意识懂得急救方法。

 

八．LCD 发展前景：

资讯时代的产品要求倾向于轻、薄、节能的趋势。在显示方面，趋向于彩色大尺寸化、平面化。LCD 凭自身的优势，正在以迅猛的进度占领显示器行业的市场。自1968 年美国RCA 公司制造第一台LCD 到现在短短的三十二年，已经用到电子表、计算器、游戏机、传呼机、导航系统显示、投影机、电子手帐、电脑、电视机等各个领域。以由原来欧美几个国家独家生产到目前几十个国家和地区共同开发生产。在今后几年内，LCD 将成为显示器的主导。现最早生产LCD 的美国、德国已先后关闭退出竞争，后来者居上的日本，以其雄厚的社会资本及最强的半导体工作环境，襄括了全球70%LCD 产品的供应，目前全球LCD 制造业主力主要集中在亚州地区，如日本、韩国、香港、新加坡及中国。