LCD基礎知識

LCD基礎知識

 

 

 

目 錄

1．液晶

1-1 什么是液晶

1-3 液晶的由來

1-3 液晶的種類

2．液晶顯示器

2-1 何謂液晶顯示器

2-2 液晶顯示器的優缺點

3．LCD 的分類

4．LCD 的結構、工作原理及主要技術指標

4-1 LCD 的結構

4-2 LCD 工作原理

4-3 LCD 的主要技術指標

4-3-1 電光響應特性

4-3-2 對比度

4-3-3 視角

4-3-4 響應時間

4-3-5 功耗

4-3-6 溫度特性

5．制造LCD 使用的原物料和LCD 生產工藝

5-1 制造LCD 使用的原物料

5-2 制造LCD 的工藝介紹

6．LCD 制造的環境要求

7．安全生產

8．LCD 發展前景

 

一．什么是液晶

 

1．液晶

 

1-1 什么是液晶

眾所周知，物質有三態：固態、液態和氣態。這三種狀態也可稱為固相、液相、氣相。在自然界中大多的物質隨溫度的變化而呈現固態、液態和氣態。象水、鹽以及由元素周期表中每一種元素組成的物質。其組成單元，如水分子或硅原子等，基本上象一個個小球。隨著溫度的降低或溫度的升高，組成單元的排列由后來的無序排列轉變成整整齊齊的的有序排列。即從液相轉為氣相或固相。在晶體中，組成單元的有序排列，表示每個組成單元都處在一定的位置，不易流動而且有規律的排列，只要人們知道它的排列規則，就可以從一個組成單元出發，按照規律找到另一單元，即嚴格的空間有序。

除了我們知道的固態、液態和固態，有些物質、它們在從固態轉變成液態的過程中，不是直接從固態變為液態，而是給一種中間狀態。處于中間狀態的物質外觀上看似渾濁的液體。但是它的光學性質和某此電學性質又和晶體相似。

是各項異性，如有雙折射特性等。如溫度升高時，各種渾濁的物質隨著溫度的升高會變成澄清、同性的液體。反過來這類物質從液體轉變成固體時，也要經過中間狀態。各種能在一定的溫度范圍內兼有液體和晶體，二者特性的物質叫做液晶（Liquid Crystal） 也叫做液晶相、中間相或中介相等，又稱為物質的第

四態。

 

1-2 液晶的由來

液晶最早是奧地利植物學家萊尼茨爾（F.Reinitzer）于1888 年發現的。它在測定某些物質的溶點時，發現某些物質（脂甾醇的苯甲酸脂和酯酸脂）溶化后會經過一個不透明呈白色渾濁液體狀態并發出多彩而美麗的光澤，只要繼續加熱才會變成清亮的液體。1889 年，德國物理學家萊曼（O.Lehmann）用由他設計，在當時作為最新式的附有加熱裝置的偏光顯微鏡對這些脂類化合物進行觀察。他發現這類白色渾濁物質外觀上雖然象液體。但呈各向異性晶體特有的雙折射性。于是萊曼將它命名為“液態晶體”。這就是液晶的由來。

 

1-3 液晶的種類：

隨著科學的發展，人們認識的提高，發現液晶物質基本上都是有機化合物。

現有的有機化合物中每200 種中就有一種呈液晶相。從成分和出現液晶相物理條件來看，液晶可分為熱致液晶和溶致液晶兩大類。在某些有機物加熱溶解，由于加熱破壞結晶晶格而形成液晶稱為熱致液晶，就是前面幾個說的由于加熱有些物質出現液晶相。同樣把某些有機物質放在一定的溶劑中，由于溶劑破壞結晶晶格而形成的液晶稱之為溶質液晶。它是由于溶液濃度的變化而呈現的液晶相。最常見的有肥皂水等。目前用于顯示材料基本上都屬于熱致液晶。至今，已發現的液晶已有兩萬多種。

在眾多的液晶中，被研究最多的在顯示技術中，應用最廣液的是由簡單的桿形有機分子組成的單元液晶，各類分子通常具有結構：該分子的剛性的核心是由兩個苯環以及中間的一個官能團構成的，在核心的兩頭比較柔軟的烷基或其它比較柔軟的有機分子鏈.如圖(1)中一個熔鏈中有一個環氧樹脂結構,使分子變為手性分子。

根據液晶分子的不同排列方式，可分為三大類：即向列液晶、膽甾相液晶和層列相液晶三大類。

 

1-3-1 向列液晶：

向列液晶的分子種類的重心混亂無序，使它象普通液體一樣可以流

動，但分子桿的指向矢大體一致.

 

1-3-2 膽甾相液晶：

在膽甾相液晶中，分子的重心排列是無序的，但分子的指向矢在一 個平面內大致指向一個方向。在垂直于這個平面上的方向上。分子的指向矢會旋轉形成螺旋結構.

 

1-3-3 層列相液晶：

在層列相液晶中，分子形成一層一層的結構。分子層的厚度大約是

一個分子的長度。分子垂直于分子層平面排列，分子的重心在分子層中是無序的，形成一層層的二維流體。

綜上所述，液晶大致可分為以上三大類，各種類型的液晶因其有著不同的結構，其各物性也有所不同，由于熱致液晶各項異性的液晶物質的特殊穩定的溫度范圍在室溫以上。只有這類液晶才能做為顯示器材料。由以上可知液晶分子的排列并不象晶體結構那樣牢固，所以容易受到電場，磁場、溫度應力以及吸附雜質等外部影響。

因而容易使 其各項光學特性發生變化。液晶的這種作用力微弱的分子排列正是液晶有今日之廣闊市場的關鍵條件。

 

2．液晶顯示器

液晶具有固定的偶極矩，所以施加電場可使 液晶分子軸發生移動，于是液晶分子的排列發生改變。從而改變其光學性質來達到其顯示的效果。這是液晶做為顯示器的基本原理。

 

2-1 何謂液晶顯示器：

利用液晶的各項電光效應，把液晶對電場、磁場、光線和溫度等分界條件的變化在一定條件下轉換成為可視信號制成的顯示器，就是液晶顯示器。液晶顯示器的英文為Liquid Crystal Display 通常用LCD 來代表液晶顯示器，液晶最早在1968 年5 月美國RCA 公司用于顯示器的制造，到目前廣泛的應用于鐘表、計算器、儀表儀器、筆記本電腦、移動電話、尋呼機、電子寵物、袖珍彩電、大型平板顯示器、投影電視等家用、工業用和軍事用顯示領域。

 

2-2 液晶顯示器的優、缺點：

 

2-2-1 信息顯示技術隨著信息社會化的發展顯得越來越重要，液晶顯示器與其他顯示器相比其有很多優點。

 

2-2-1-1 平面型顯示、體積小、重量輕、便于攜帶；

 

2-2-1-2 功耗低、驅動電壓低；

 

2-2-1-3 壽命長，一般在5 萬小時以上；

 

2-2-1-4 不含有害射線，對人體無害；

 

2-2-1-5 被動顯示，不易被強光沖刷；

 

2-2-1-6 易于驅動，可用大規模集成電路直接驅動；

 

2-2-1-7 結構簡單，沒有復雜的機械部分；

 

2-2-1-8 造價成本低。

 

2-2-2 隨著液晶顯示器的廣泛應用，人們也可以發現其有些缺點：

 

2-2-2-1 由于它是被動元件，本身不發光，在暗處需借助其它的光源才具有可視性；

 

2-2-2-2 有視角之限；

 

2-2-2-3 應答速度（30ms-120ms）與其他元件相比尚嫌差些；

 

2-2-2-4 壽命尚未能成為半永久性元件。

 

3．LCD 分類

 

3-1 液晶顯示器的種類很多，按顯示方式可分為透射、反射的直視和投影型顯示器。

 

3-1-1 透射型LCD 北面裝有熒光燈，電致發光極等光源。因而在昏暗的環境光下也能使用。

 

3-1-2 反射型就是一種將鋁箔光反射片貼在LCD 背面玻璃基板的外面，使其反射LCD 的入射光，用于顯示。在TN 和STN 模式中，背面玻璃基板上貼有偏光片和表面有皺紋狀的反射片，這種反射型充分發揮了非發光型LCD 耗電少的特點。

 

3-2 利用光電效應制作的LCD 大致分為以下幾種TN-LCD 和STN-LCD、HTN-LCD、FSTN-LCD、TFT-LCD.

 

3-2-1 TN-LCD 就是扭曲向列液晶顯示器。我們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、整體扭曲900，TN-LCD 是

人們發現最早，也是應用最廣，數量最多，價格最便宜的顯示器。TN-LCD的制造工藝已基本上成熟、目前最主要在新加坡、臺灣、中國大陸等地區生產。現中國是TN-LCD 最主要的生產基地。我們通常所見到的電子

表，計算器、游戲機等LCD 大都是TN-LCD.

 

3-2-2 STN-LCD 是Super Twist Liquid Crystal Display 的簡稱。即超扭曲向列型LCD. 它與TN-LCD 的結構相似，不同的是它的扭曲角不是900，而是在180~270 之間，雖然僅僅是扭曲角不，它的工作原理同TN-LCD 完全不同。STN-LCD 是目前LCD 生產的中檔產品。它是有比TN-LCD 顯示信息量大等特點，它主要用于多種儀器儀表、漢顯機、記事本、筆記本電腦等。STN-LCD 的制造工藝基本成熟，但主要技術掌握在日本、韓國等少數國家手中，國內現有十多家STN-LCD 制造公司。

 

3-2-3 HTN-LCD 是Hight Twist Nematic Liquid Crystal Display 的簡稱。即高扭曲向列型液晶顯示器。HTN-LCD 與TN-LCD 和STN-LCD 結構相似。只不過HTN-LCD的扭曲角在1000~1200之間，介于TN-LCD和STN-LCD之間。HTN-LCD 目前數量并不多，其性能也介于TN-LCD 和STN-LCD之間。

 

3-2-4 FSTN-LCD 是Film Super Twist Nematic Liquid Crystal Display 的簡稱。

這是Film 是指補償膜或延遲膜，所以FSTN-LCD 稱補償膜超扭曲向列型液晶顯示器。通過一層特殊處理的補償膜，能夠克服STN-LCD 的缺點。

 

3-2-5 TFT-LCD 即薄膜晶體管的有源矩陣LCD，它是目前LCD 市場中最高檔次的產品。它主要用于筆記本電腦，液晶彩電等。TFT-LCD 的制造工藝比較復雜，價格比較高。目前日本、韓國是世界上生產TFT-LCD 較成熟國家。我國僅有吉林省計劃投資TFT-LCD 生產線。

4．LCD 的結構、工作原理及主要技術指標

 

4-1 LCD 的結構

①偏光片；②基板玻璃；③SIO2 隔阻層；④電極；⑤定向膜；⑥封接框；⑦過渡電極；⑧液晶；⑨反射片；⑩封口膠；○11 間隙子

 

4-2 LCD 的工作原理：

要了解LCD 的工作原理，我們首先須了解光。這是一種電磁波。即電磁場以波動的形式傳播的。人眼可見的光的波長范圍大致在380 納米至780 納米之間。

通常光是沿直線方式傳播的，光波的振動方向垂直于光的傳播方向。對自然光（如太陽光）來說在垂直光傳播方向的各平面內，光波的振動方向隨機均勻分布的。

如果光波振動的方向是沿一個方向，這樣的光線稱為偏振光，這個振動方向稱為偏振方向。偏振方向與光波的傳播方向形成的平面稱為振動面。

偏光片有一個固定的偏光軸。偏光片的作用是只允許振動方向與其偏光軸方向一致的光通過。而振動方向與偏光軸垂直的光將被其吸收。這樣當自然光通過液晶盒的入射偏光片（稱其偏器）后，只剩下振動方向與起偏器偏光軸相同的光。

即成為線性偏振光。偏振光經過液晶盒 后再經過偏光片（稱為檢偏器）射出。

這樣光是否通過檢偏器多少，取決于線性偏振光經過液晶盒后的偏振狀態。從而控制最后透過檢偏器的光狀態來實現顯示的。

具體的說，TN 型液晶盒內液液晶分子形成一種扭曲結構。在一定條件下入射光的偏振將順著液晶分子的扭曲方向旋轉。液晶分子長軸扭曲900 導致900 的旋光如圖4-2-1，當對兩塊玻璃片上的電極施加一定大小的電壓后，液晶分子就轉變為垂直于上下玻璃片排列，扭曲結構消失，導致旋光作用消失，這種電光效應就稱為扭曲電場效應。

對于白底黑字型的液晶顯示器，上下偏振片是正交放置的。即偏光軸相互垂直，入射的自然光經起偏器后變成平面偏振光。在液晶盒未加電場時，偏振光將順著分子的扭曲結構扭曲900，振動方向變成和檢偏器的偏光軸一致，因此可以順利通過檢偏器，這時顯示器呈透明狀態，處于非顯示狀態，同時驅動電路將驅動信號電壓加到需要顯示的有關電極上時，該部分液晶分子扭曲結構消失。喪失了旋光能力。從起偏器出的偏振光未經改變就直達檢偏器。由于其偏振方向與檢偏器軸方向垂直。偏振光將無法透過檢偏器，這樣該通信號電壓的部分電極將呈黑色，呈顯示狀態。

 

4-3 LCD 的主技術指標：

 

4-3-1 電光響應特性：

液晶顯示器的相對透光率隨著外加信號電壓變化而變化，就是電光響

應特性，這是最重要的特性之一。

 

4-3-2 對比度：

液晶顯示器的對比是顯示狀態和非顯示狀態相對透光率的比值，當對

比度≥5 時，圖象清晰。

 

4-3-3 視角：

LCD 的對比度跟視角（即人眼觀察角度）有關。對比度隨 觀察角度變化的特性稱之為視角特性。視角特性指標。一般取定一個對比度的最小可接受值，來考察對比度大于這個值的視角范圍，這個范圍稱為視角錐。例如LCD的對比度=3 的視角值時。其上視角為100，下視角為400，左右視角為300。視角即觀察方向與顯示器件法線的夾角。視角方向（最佳視角象限）：扭曲向列型液晶顯示器有一個最佳視觀方向，一般的前視角（正視角）都從這個方向的θ角來確定。

視觀方向一般以指針式時鐘鐘點的位置來表示：θ1 表示前視角（正視角），一般最大450。θ3、θ4 為左右視角，一般為±300。

LCD 與其他顯示器相比，缺點之一是其視角范圍較小。如果盒厚與

液晶折射率各向性的乘積△n*d=0.5 微米左右，則器件的視角特性會有較大的改善。但其制造環境要求比較苛刻。

 

4-3-4 響應時間：

LCD 經常顯示不斷變化的圖象。人眼的反應時間大約為幾個毫秒。故顯示圖象的變化以外加信號電壓變化的響應不應低于這個速度，描述液晶顯示器動態特性的響應時間，通常用三個常數等表示延遲時間，上升時間和下降時間。

 

4-3-5 功耗：

功耗是LCD 工作所消耗的能量，一般在微瓦/平方厘米量級，功耗低是LCD 最大的優點之一。LCD 功耗的大小取決于顯示面積，驅動電壓及頻率、液晶的電阻率、介電常數和盒厚等。其中液晶的正電阻率很容易隨液晶被污染而急劇下降。故液晶的妥善保存至關重要。

 

4-3-6 溫度特性：

我們知道液晶材料只在一定的溫度范圍內呈現液晶態，即使 在液晶態溫度范圍之內，溫度的變化也會影響液晶材料的物性參數。如粘度，介電常數和彈性常數等。

 

5．制造LCD 使用的原物料和LCD 制造工藝。

 

5-1 LCD 制造使用的原物料指LCD 生產出后，產品中所保留的原材料。主要包括：ITO 玻璃液晶、偏光片、PI 液、絲印膠（印框膠、導電膠）、封口膠、Ni 粉、塑料墊片等。通常所講LCD 的三大主要原物料為：液晶、ITO 玻璃及偏光片。

制造LCD 的輔助材料是指產品生產過程中使用而最終產品中不存在的原材料如：光刻膠及稀釋劑、NMP、PI 稀釋劑、BC 液、 SiO2 稀釋劑、磨擦布、異丙醇、乙醇、丙酮、清洗劑、酸、堿等。5-2 以上是我們現已知道LCD 的使用的原材料，其實LCD 制造工藝，LCD 生產過程即是這些原材料的加工和組合過程.

 

5-2-1 備料：

準備好適合清洗所需規格的ITO 玻璃（14”×14”或14”×16”），玻璃的正面都朝同一方向放置，即讓所有待清洗玻璃的識別角朝同一方向放置。同一方向作業。

 

5-2-2 清洗與干燥：

第一道工序是將符合生產規格（14”×14”或14”×16”）的ITO 玻璃用清潔劑、DI 水等清洗干凈，并用物理的化學的方法將ITO 玻璃表面的雜質等洗凈，然后把水除去并干燥，為下道工序的質量打好基礎，清洗主要參數、工藝流程見《清洗作業指導書》。

 

5-2-3 涂膠：

涂膠是光刻的首道工序，它是在ITO 玻璃ITO 面上均勻涂一層光刻膠，涂膠的效果好壞直接影響光刻的質量，它主要控制的內容為：光刻膠的配制，涂層厚度及均勻性，涂層表面狀態等。光刻膠一般在低溫避光條件下貯存，因此使用光刻膠前先把膠從低溫環境中取出，直到瓶內膠的溫度和室內空氣的溫度一致時，開啟光刻膠的瓶蓋，膠在使用前粘度須行測試。因為膠粘度高時，涂膠厚抗蝕性雖然高，但其分辨低，相反膠的粘度低時，其抗蝕能力較差，但其分辨率高，通常膠粘度的調整，使用稀釋的方法，即將高粘度的膠調成低粘度膠。涂膠前的ITO 玻璃表面狀況對光刻膠與ITO 層粘附質量影響極大。在生產過程中為保證ITO 膜與光刻膠間有良好的接觸和粘性，清洗后的玻璃須干凈及干燥。

涂膠的質量要求是：膠與ITO 粘附良好，不能有脫落現象；涂膠厚度均勻一致，不能有厚有薄，這樣在顯影，蝕刻時會出現圖形缺陷。涂膠的表面一般不允許有條紋、針孔、突起等缺陷。涂膠的方法有浸涂、甩涂、輥涂等，其中輥涂的涂覆質量要好于其他兩種，它是通過膠輥將光刻膠均勻地涂在ITO 玻璃下面上，為確保涂膠質量，涂膠工作須在潔凈的條件下進行；具體環境條件見《涂膠作業指導書》。

 

5-2-4 前烘：

前烘的目的是促使膠膜內溶劑充分揮發，使膠膜干燥以增強膠膜與ITO 玻璃表面的粘附性和膠膜的耐磨性。曝光時，掩模版與光刻膠即使接觸也不會損傷光刻膠膜和沾污掩模膜，同時只有光刻膠干凈、在曝光時，光刻膠才能充分地和光發生反應。

 

5-2-5 曝光：

曝光就是在涂好光刻膠的玻璃表面覆蓋掩模版，通常紫外光是行選擇性使受光部分的光刻膠發生化學反應，改變了這一部分膠在顯影液中的溶解度。顯影后，光刻膠膜顯現出與掩模版上一致的圖案。一般曝光的操作過程：曝光機的紫外燈打開預熱，待電壓穩定，光刻版在版柜上通過顯微鏡進行初對位。要求光刻版兩側標記與顯示鏡＂+＂字線重合然后固定版夾，然后試曝，對位、微調，使對位滿足要求。

曝光時間和曝光光強選擇是根據版的質量、光刻膠性質、光源強弱和光源到ITO 玻璃的距離來衡量，一般先用光強計測得光強，后設定相應曝光時間、再試曝一片，經仔細檢驗后方確定曝光的條件。

在設定的曝光條件前首先要知道：光刻膠的感光度，感光度是一個表征光刻膠光的敏感性能指標，感光度不同，說明它對光的敏感程度不同，即光化學反應所需要 的曝光量也不一樣。感光度S 可用曝光時使光刻膠發生光化學反應，所需要最小的曝光量的倒數來表示。

曝光量E 的單位一般用“勒克斯?秒”來表示。由于曝光量的數值等于照射光的強度I 與曝光時間t 的乘積，感光度S 可以進一步表示為：對于某固定光強的曝光機，光刻膠的感光度越高，則曝光時向越短：反之光刻膠的感光度降低，則曝光時間需相應的加長。為保證曝光的質量，操作時需注意以下幾點：

 

5-2-5-1 掩模版上機前需嚴格檢查。因為版若有缺陷，做出的產品也會有缺陷，尤其不能有版污染、劃傷等。

 

5-2-5-2 曝光定位一定要準確，否則后工序加工困難。

 

5-2-5-3 操作中對版和玻璃都必須輕拿輕放。

 

5-2-5-4 涂膠玻璃放置時間一般不超過8 小時，曝光前如已被感（即膠膜已失效），不能作為正品，需返工處理。

 

5-2-5-5 如用菲淋做掩膜版，菲淋與光學基板需貼合平整、緊密，不允許部分鼓起。

 

5-2-6．顯影：

顯影是將感光部分的光刻膠溶解，除去留下來感光部分的膠膜從而顯示出所需的膠層圖案。顯影過程是將曝光后的玻璃放入顯影槽中，經過一段時間后取出，再通過DI 水把顯影液沖洗干凈。顯影液有兩種：第一種是與光刻膠配套的顯影液，第二種是一定濃度的堿液（NaOH 或KOH）。一般TN-LCD 廠家都采用第二種。

顯影時必須控制好顯影液的溫度、濃度及顯影的時間。在一定濃度下的顯影液中，溫度和時間直接影響的速度，若顯影時間不足或溫度低，則感光部位的光刻膠不能夠完全溶解，留有一層光刻膠，在刻蝕時，這層膠會對ITO 面進行保護作用，使應該刻蝕的ITO 留下來。若顯影時間過長或溫度過高，顯影時未被曝光部位的光刻膠也會被從邊緣里鉆溶。使圖案的邊緣變差，再嚴重會使光刻膠大量脫落，形成脫膠。

顯影工作要認真，必須對玻璃進行自主檢查，檢查圖形的狀況，

一旦發現不合格必須馬上返工，同時批量生產時要對堿液的濃度進行抽檢，確保其濃度在一定范圍：（顯影的主要參數、工藝流程見《顯影作業指導書》。

 

5-2-7．堅膜

由于顯影時光刻膠膜發生軟化、膨脹、影響膠膜的抗蝕能力，因此顯影后必須用適當溫度烘焙玻璃以除水分，增強膠膜與玻璃的粘附性，這個過程稱堅膜。

堅膜有用烤箱和紅外線兩種，其中烤箱比較常見。堅膜的條件：

一是溫度，另一是時間，一般情況下堅膜條件略高于前烘條件（見有關堅膜規定）。

 

5-2-8．刻蝕:

刻蝕用一定配比的酸把玻璃上未受到光刻膠保護的ITO 膜去掉，

而將有光刻膠保護的ITO 留下來，最終形成所需的圖案。如圖5-2-8

選用的刻蝕液一般要能把ITO 刻掉，同時又不會損傷玻璃表面的光刻膠，一般選用一定比例的Hcl、HNO3（或Fed3）、水的混合液。刻蝕刻的溫度和時間對刻蝕的效果影響很大，生產時必須按《刻蝕作業指導書》中的參數執行。

 

5-2-9．脫膜：

脫膜就是把刻蝕后的玻璃上的光刻膠除去正常脫膜一般用一定溫度的堿液，它的濃度需高于顯影濃度。其主要參數見《刻蝕作業指導書》。一般以上幾個工藝過程稱為光刻過程，其在LCD 制遷中起著關鍵性的作用，光刻質量的好壞直接影響到器件的性能、成品率和可靠性。光刻質量的基本要求如下：

①刻蝕的圖形完整，尺寸準確、邊緣整齊、線陡直。

②圖形內無多余ITO 圖案、針孔、毛刺等、刻蝕干凈。

③腐蝕后的玻璃表面清潔，沒有刻蝕不良，沒有殘留的被腐蝕物質、油漬等。

④圖形定位準確，各類標記完整。

 

5-2-10 后清洗就是經光刻過程后的玻璃用清潔劑DI 水等把玻璃清洗干凈，烘干以供后工序生產。（清洗主要數見《后清洗作業指導書》）。

 

5-2-11．涂取向膜：

一般生產中低檔LCD 的定向材料都是用PA,即聚酰亞胺酸，它是通過二酐與二胺在低溫聚合反應全成的，其在高溫下脫水固化后（化學上層是一種環化反應），即成為聚酰亞胺（PI），聚酰亞胺有很好的化學穩定性，優良的機械性能、高絕緣性、耐高溫、高介電常數、耐輻射和不可燃。其分子式為：

涂膜就是將含有定向材料的溶液均勻地涂布在具有電板圖形的玻璃的指定位置上，然后進行烘烤得到完整的PI。常用的涂膜有三種：一種是旋轉涂膜法，另一是浸泡法，再一種是柯氏印刷法。柯氏印刷法要比另兩種效果好。

柯氏印刷法是一種選擇性涂覆（也叫移印法）。印刷時，先將定向材料溶液加到刮刀輥與均膠輥上、使之在均膠輥上均勻的分布，然后開動APR 版的滾筒，這樣APR 版上的凸粒便可均勻獲得PA液，再轉印到基座的ITO 玻璃上。

5-2-12．預烘、固化：

預烘的目的是將定向材料中的溶劑，受熱揮發。預烘后獲得的定向材

料往往不是最終的定向膜。如使用聚酰胺酸的N-甲基吡咯烷酮溶液涂布過后，還需要通過80℃~110℃的烤烘，將N-甲基吡咯烷酮揮發掉，這時留在玻璃上的是聚酰亞胺酸（即PA），它還要在高溫下固化1-2 小時，脫水環化反應生成聚亞酰胺膜，這就是我們所需的定向膜：（固膜主要參數涂膜《作業指導書》）。

 

5-2-13 定向：

在定向膜上用毛絨布在涂有定向層的玻璃表面進行磨擦，就可以形所需成定向層。定向層處的液晶分子將按照磨擦的方向排列，這樣可以獲得一致

的取向。上下兩片處的液晶分子排列方向互成90℃。磨擦定向的原理很簡單。

將待磨擦的聚亞酰胺基板放置在可移動的平臺上，用裝有毛絨布的旋轉滾筒磨擦，就可以得到較好的磨擦定向效果。可是實際的磨擦機器和磨擦結果卻絕非簡單易事。要獲得取向膜的表面分子定向排列。就必須使磨擦機的機械振動極小，同時要求平臺和滾筒的平整度，光潔度以及滾筒與平臺的平行度都必須在接近微米量級，接近機器加工的極限。

磨擦定向主要控制的參數有三個：滾筒的轉速φ，平臺移動的速度V，

以及纖維布被壓縮的程度L，分析上常定義：

為磨擦密度，其中M 磨擦的次數，r 是滾筒的半徑，（定向的主要參數見《定向作業指導書》。

 

5-2-14．絲印：

即絲印邊框及導電點：將封接材料（邊框膠）用絲網印刷的方法分別對上板和下板印上封框膠和導電點，膠印在玻璃正表面上。絲印由五大要素組成：即絲網印版，刮印刮板，絲印材料（封框膠或導電膠）印刷臺及承印物。

絲網印刷的原理：利用絲網印刷圖文部分可通過封框膠（或導電膠），非圖文部分網孔不通過封框膠（或導電膠）的基本原理進行印刷。

印刷時絲網版一端倒入適當的封框膠（或導電膠），用刮印刮刀對絲網印版上的封框膠（或導電膠）施加足夠的壓力，同時朝絲網印版的另一端移動，封框膠在移動中被刮刀從圖文部分的絲印版中擠壓到承印物上，由于封框膠（或導電膠）的粘性作用而使其固著在一定的范圍之內，印刷過程中刮刀和絲網印版與承印物之間保持一定的間隙，使得印刷時的絲網印版通過自身的張力而產生對刮刀的反作用力，這個反作用力稱為回彈力。由于回彈力的作用，使絲網印版與承印物只做移動式接觸，而絲網印版的其他部分與承印物呈脫離狀態，使封框膠與絲網發生斷裂運動，保證了印刷尺寸精度和避免蹭臟承印物。當刮刀刮過整個版面后抬起，同時網版也抬起，并將封框膠輕刮回原來位置以備再印。這樣就定成了一整個印刷過程。絲印后玻璃

絲網印刷講究三個度：刮刀與網版（即網版及平臺）的平行度，印刷平臺的水平度，玻璃與網版的高度。

絲印封框膠和導電膠在制盒過程中非常重要。具體的操作應嚴格按，《絲印作業指導書》中的規定去操作。

 

5-2-15．撒布：

在玻璃上均勻的分布支撐材料。將一定尺寸的襯墊料（一般為幾個微

米）均勻分布在玻璃的表面，制盒就是靠這種材料保證一定盒厚的。撒布的主要參數見《撒布作業指導書》。

 

5-2-16．貼合（組合）：

按對位標記將上、下玻璃對位組合在一起，將對應的兩片玻璃面對面

用封接材料粘合起來。貼合后的玻璃

 

5-2-17 固化：

在高溫下使封接材料固化。固化時一般在上下玻璃上加上一定的壓力，以便盒厚保持均勻（如圖16-3）。（固化的主要參數見《框固化作業指導書》）

一般情況下印框點、框預烤、點撒布、對位組合、固化統稱制盒 過程，制盒就是把框點兩片導電玻璃重疊；利用封接材料貼合起來并固化。其中在生產過程中以下幾點需注意：（1）封口方向；（2）印點位置；（3）框線及銀點的大小；（4）預烤時間及溫度；（5）噴粉的密度（以平方毫米單位的粒數計）；（6）組合對位；（7）固化溫度及時間和降溫的速度；（8）貼合時對兩片玻璃的壓力適中，以防止盒吉襯墊料碎化而破壞定向層；（9）貼合時應使兩片玻璃都在室溫狀態下進行，避免因冷熱溫差造成玻璃形變盒厚不均或上下片產生位移；（10）貼合好的液晶盒因沒有固化，粘接不牢，因需輕拿輕放，以免造成上、下片移動；（11）采用濕噴洗時，配制的混合液襯墊料需要互溶性好，不能有結團和沉淀現象。

 

5-2-18 切割：

（小切割和大裂片）如圖為徑固化出來的液晶盒露出來，，適應液晶

操作，必須把整組玻璃適當切成條。

切割時須注意以下幾點：①認準基準刀位；②確定所切的玻璃需切幾

刀幾次；③須明白大小片的區分、及A、B 組的切割方向；④切割的是否精確，對后工序作業及產品的檔次很關鍵，切割時需按時、按流程作自主檢查。以免跳刀、走刀、刮刀、切反，誤差大、刀深、刀線等不良造成不必要的損失。

 

5-2-19．灌LC：將條狀的液晶盒灌口朝同一方向，相對前后同一位置的液晶盒灌口在同一直線上，插在液晶架上，灌口朝下（灌口對準海棉條，但不接觸）放進液晶機的托架上，加以固定。液晶機內海棉條加有足夠液晶。這時開始抽真空，，當真空度到所需要求時，上升液晶機內底盤，讓底盤上的海棉條與灌口充分接觸。停一定時間后泄氣，空氣大氣壓及液晶盒毛細血管現象的作用。

液晶開始在盒內上升，直到灌滿整個液晶盒，即完成灌LC 之工作。灌LC 主要參數見《灌液晶作業指導書》。

灌LC 時須注意以幾點：①往海綿條中加LC 時，以輕壓海棉條滲LC

為準以免加多浪費，加少液晶盒無法灌滿；②灌完后，要用鑷子清理海棉條上的其他雜物，再把下沉的海棉條拉回原位，檢查是否需加LC，準備下次使用；③海棉條與封口對位時，海棉條須充分覆蓋灌口；⑤對好玻璃和液晶的型號，經確定無誤后再灌；⑥灌LC 房內須經常除濕，使濕度在70%以下。

 

5-2-20．封口（點膠、固膠）：

將灌好LC 液晶盒封口表面液晶擦拭干凈，點上一定量的封口膠，紫外線照射使膠本身發生化學反應和交聯、聚合作用，形成牢固的封口，防止屏內液晶向外面漏，也阻止外界污染物侵入。屏內液晶中，封口后玻璃

 

5-2-20-1 其工序為： （其主要參數

見《封口作業指導書》）在封口作業中須注意：①封口膠應密封、避光保存；②應在低溫10℃以下貯藏封口膠；③封口膠有毒，操作時應戴手套，如沾在皮膚上，用碳酸水洗凈；④應及時的經常檢察、控制滲膠的速度和程度。

 

5-2-21 清洗：

用清洗劑，輔以超聲波加熱振蕩，將LCD 外表面粘附的液晶、塵埃及其他污染物洗凈，以適應成品加工的要求，同時利用有機溶劑很強滲透作用測試封口膠及框膠圍成容納LC 的液晶盒是否密封（即測漏）。

 

5-2-22 小裂片、清洗：

把條狀的液晶盒用裂片刀小心的裂成一PCS 一PCS 的LCD 半成品，然后根據加工的需要再清洗、測漏。

 

5-2-23 再配向（烘烤）：

在生產過程中因受外界能量的作用，部分液晶會分解帶電，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 半成品經過一定溫度進行烘烤，使液晶分子按指定方向排列，達到工藝的要求。（注：視產品情況再定是否再配向）

 

5-2-24 目檢：

用偏光片目視檢驗LCD 半成品的外觀、底色等，把不合格品挑出。

 

5-2-25 電檢：

加電場信號通過偏光片檢查液晶屏顯示的圖案、外觀及其他，根據產

品外觀圖及《電檢檢驗規范》挑出A 品、B 品、C 品、報廢等。

 

5-2-26 裁片、貼片：

將偏光片按要求切成符合標準之偏光片。裁片分為裁上偏光片和下偏

光片。貼片時要先把LCD 外表面可用丙酮等擦拭干凈，然后根據需要貼上、下偏光片。裁片、貼片操作時需注意以下幾點：①裁片時需注意安全；②裁片前要選好偏光片的型號、參數；③嚴格按要求放好偏光片，同時注意第一刀的下刀位置，以盡量少的產生邊角料；④貼片時不能上、下貼反⑤不能貼歪；⑥避免出現氣泡⑦根據生產需要，部分手指須戴手指套作業。

 

5-2-27 終檢：

按出廠檢驗標準，對待出廠產品進行最終的檢驗把關，確保品質符合

客戶的要求，建立良好的企業信譽。

 

5-2-28 包裝：

根據產品要求，客戶的要求選擇適當的包裝盒對產品進行包裝，即可入庫

 

5-2-29 入庫：檢驗合格之產品包裝好入成品倉，待發往用戶。

6、制造LCD 的工藝環境：

 

6-1 工藝環境：

在液晶顯示器的生產過程中，對生產環境有著很高的要求，如果生產環境不好，會對產品的質量造成很壞的影響，成品率會大幅度降低。因此生產車間的潔凈控制是保證產品高質量的先決條件，車間的潔凈控制包括廠房潔凈度的控制及生產中所有人員、設備、材料等等的潔凈度控制，只有生產環境滿足工藝要求，才能進行正常生產。

 

6-1-1 工藝對產品質量的重要性：

我們都知道液晶顯示顯示器是由于屏內液晶材料在一定的電場變化

條件改變液晶分子的排列結構而達到顯示效果的。可是液晶盒間隙及其微小，只有（5~8）μm,而我們頭發絲的直徑都有幾十微米，空氣中能看得到的塵埃也在幾十微米以上，同時還有我們看不到的更小的塵埃。如果我們制作LCD 時有一些看得見的和看不見的塵埃、雜質落在液晶屏內就會被污染，造成其顯示的缺陷。我們經常發現有相當部分產品檢測后定為內污，其主要原因就是在生產過程中，液晶顯示器件人為或非人為的受到塵埃的污染，短路、斷路、彩虹等。大量的經驗教訓，使人們認識并重視工藝衛生問題，全世界LCD 廠家不惜大量資金，采取各種措施改善生產環境和工藝衛生，取得了顯著的效果。這充分說明了工藝衛生是現代化LCD 生產的要求，隨著現代化水平的提高，這種要求將會越來越高。

在LCD 的生產過程中，生產環境的塵埃和環境溫度、濕度對產品質量的影響最大。塵埃污染對液晶顯示器的制造危害極大，光刻工序中涂光刻膠，曝光工序如果有塵埃落在玻璃掩膜版上，就會在顯影、蝕刻中造成短、斷路，針孔、氣泡等缺陷。尤其是在制作精細產品，其圖形間隙較小時（如30~40μm），只要有略大點的塵埃或異物落在玻璃上，在光刻圖形時就極有可能使圖形出現顯示異常，造成產品報廢，在涂取向層上粘有塵埃物—其對最終產品的取向效果會帶來不良影響，也會出現報廢。同樣在成盒或灌注LC 時有污染，就會對產品的電參數帶來影響。總之塵埃的污染是對產品成品率高低影響至關重要的。我們大家都清楚，現代化建設必須高速度、高效益的進行，提高產品質量，節約勞動消耗、降低成本是重要的生產目標。如果不重視工藝衛生，不但達不到目的，還會使產品質量下降導致大量的浪費。如下表中列出的數據是在日本發展半導體器件過程中，環境潔凈標準對產品質量的影響情況。它充分說明了工藝衛生影響產品質量的重要程度。

潔凈標準       100級   1000級  10000級   10萬級

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

（環境潔凈標榜對產品質量的影響）溫度和濕度也是工藝標準環境的重要因素。溫度的影響主要體現在兩個方面：一是溫度直接影響工藝參數，二是不適當的溫度可能造成化學試劑的分解、變質，使其性能失效。濕度是空氣中水汽含量的多少。如果濕度過大，對產品的影響主要體現在產器件的可靠性降低，性能下降。生產中主要一些原材料極易吸潮、變質。如封框膠、PA 等。嚴重時會有沉淀物生成，無法使用。封接膠和玻璃吸潮后其密封性會下降，粘結度會明顯的降低。會出現開膠漏氣等現象。同時功耗嗇，顯示出現缺陷。如果環境中濕度過低，也會有不利的影響，生產中極易產生靜電，造成LCD 性能的下降或報廢。

 

6-1-2：如何確保凈房的工藝衛生。

經上所述，我們已知道凈化衛生工藝對產品品質的重要性，那么我們

應如何做才能確保凈房的工藝衛生呢？首先大家應能夠理解，明白凈化房工藝衛生的重要性。明確自己所從事行業。其次，必須嚴格的遵守《凈化房管理制度》（見凈化房管理制度）。（凈化房管理制度規定的都是日常小節，但其對工藝衛生卻至關重要。如《凈化房管理制度》規定：“進入凈房、循風淋30 秒，在風淋15 秒時須轉身900。”因為潔凈房的含塵量與潔凈室工作人員數量之間存在著一定關系，人是最大的塵埃載體，所以工作人員在進入潔凈房之前，必須將衣服外面的塵粒除掉。因此工作人員必須經過吹淋后方能進入潔凈房。）

 

7．安全生產：

安全生產是保證企業正常生產經營活動順利進行、職工人身、企業和國家財產安全的前提為條件。實行安全生產是企業職工保持高度勞動熱情和生產積極性，發揮聰明才智，促進生產發展的重要條件。抓好安全生產，是企業發展需做好的頭等大事，是現代企業管理的主要內容。安全生產的條件不可低估，安全生產搞的好，對保證生產的正常運行起很大作用，在生產過程中，我們每個工作人員都必須做到以下幾點：

 

7-1 遵守企業制定的安全有關制度；

 

7-2 各機器操作人員須按本機臺的機器操作指導書進行操作；

 

7-3 做好5“S”，規范易燃、易爆物品、按規定地方規定程度放置，使之遠離火源及溫度高的區域；

 

7-4 嚴禁在生產區內吸煙，嚴禁用火焚燒可燃物，嚴禁在防爆地區裝電熱設備及攜帶打火機等易點火之物；

 

7-5 凡注明易燃的物品，不能與硫酸、硝酸混放。酸、堿應分開存放；

 

7-6 物品使用前應注意其有效期，凡注明有腐蝕性，強氧化性及有毒的藥品，在操作時應戴上橡皮手套、指套或口罩；

 

7-7 易燃品及有毒品不能隨意排入下水道，廢液、廢氣、廢渣應分別收集，經化學處理再排放；

 

7-8 發現安全問題時應及時的上報或排除，以免發生不安全事件；

 

7-9 積極的參與安全知識教育活動，提高安全意識懂得急救方法。

 

八．LCD 發展前景：

資訊時代的產品要求傾向于輕、薄、節能的趨勢。在顯示方面，趨向于彩色大尺寸化、平面化。LCD 憑自身的優勢，正在以迅猛的進度占領顯示器行業的市場。自1968 年美國RCA 公司制造第一臺LCD 到現在短短的三十二年，已經用到電子表、計算器、游戲機、傳呼機、導航系統顯示、投影機、電子手帳、電腦、電視機等各個領域。以由原來歐美幾個國家獨家生產到目前幾十個國家和地區共同開發生產。在今后幾年內，LCD 將成為顯示器的主導。現最早生產LCD 的美國、德國已先后關閉退出競爭，后來者居上的日本，以其雄厚的社會資本及最強的半導體工作環境，襄括了全球70%LCD 產品的供應，目前全球LCD 制造業主力主要集中在亞州地區，如日本、韓國、香港、新加坡及中國。