LCD教材液晶組成及原理說課講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LCD教材液晶組成及原理-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(yōu)缺點3LCD的分類4LCD的結(jié)構(gòu)、工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)4-1LCD的結(jié)構(gòu)4-2LCD工作原理4-3LCD的主要技術(shù)指標(biāo)4-3-1電光響應(yīng)特性4-3-2對比度4-3-3視角4-3-4響應(yīng)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(chǎn)工藝5-1制造LCD使用的原物料5-2制造LCD的工藝介紹6LCD制造的環(huán)境要求7安全生產(chǎn)8LCD發(fā)展前景一什么是

2、液晶1液晶1-1什么是液晶眾所周知，物質(zhì)有三態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。這三種狀態(tài)也可稱為固相、液相、氣相。在自然界中大多的物質(zhì)隨溫度的變化而呈現(xiàn)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。象水、鹽以及由元素周期表中每一種元素組成的物質(zhì)。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(zhuǎn)變成整整齊齊的的有序排列。即從液相轉(zhuǎn)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(guī)律的排列，只要人們知道它的排列規(guī)則，就可以從一個組成單元出發(fā)，按照規(guī)律找到另一單元，即嚴(yán)格的空間有序。除了我們知道的固態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，有些物質(zhì)、它們在從

3、固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)的過程中，不是直接從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，而是給一種中間狀態(tài)。處于中間狀態(tài)的物質(zhì)外觀上看似渾濁的液體。但是它的光學(xué)性質(zhì)和某此電學(xué)性質(zhì)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(zhì)隨著溫度的升高會變成澄清、同性的液體。反過來這類物質(zhì)從液體轉(zhuǎn)變成固體時，也要經(jīng)過中間狀態(tài)。各種能在一定的溫度范圍內(nèi)兼有液體和晶體，二者特性的物質(zhì)叫做液晶（LiquidCrystal）也叫做液晶相、中間相或中介相等，又稱為物質(zhì)的第四態(tài)。1-2液晶的由來液晶最早是奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾（F.Reinitzer）于1888年發(fā)現(xiàn)的。它在測定某些物質(zhì)的溶點時，發(fā)現(xiàn)某些物質(zhì)（脂甾醇的苯甲酸脂和酯酸

4、脂）溶化后會經(jīng)過一個不透明呈白色渾濁液體狀態(tài)并發(fā)出多彩而美麗的光澤，只要繼續(xù)加熱才會變成清亮的液體。1889年，德國物理學(xué)家萊曼（O.Lehmann）用由他設(shè)計，在當(dāng)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(jìn)行觀察。他發(fā)現(xiàn)這類白色渾濁物質(zhì)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(tài)晶體”。這就是液晶的由來。1-3液晶的種類：隨著科學(xué)的發(fā)展，人們認(rèn)識的提高，發(fā)現(xiàn)液晶物質(zhì)基本上都是有機(jī)化合物?，F(xiàn)有的有機(jī)化合物中每200種中就有一種呈液晶相。從成分和出現(xiàn)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(jī)物加熱溶解，由于加熱破壞結(jié)晶晶格而形成

5、液晶稱為熱致液晶，就是前面幾個說的由于加熱有些物質(zhì)出現(xiàn)液晶相。同樣把某些有機(jī)物質(zhì)放在一定的溶劑中，由于溶劑破壞結(jié)晶晶格而形成的液晶稱之為溶質(zhì)液晶。它是由于溶液濃度的變化而呈現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(shù)中，應(yīng)用最廣液的是由簡單的桿形有機(jī)分子組成的單元液晶，各類分子通常具有如圖（1）所示的結(jié)構(gòu)：該分子的剛性的核心是由兩個苯環(huán)以及中間的一個官能團(tuán)構(gòu)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(jī)分子鏈.如圖(1)中一個熔鏈中有一個環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu),使分子變?yōu)槭中苑肿印８鶕?jù)液晶分子的不同排列

6、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，如圖（2）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(nèi)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(zhuǎn)形成螺旋結(jié)構(gòu)，如圖（3）：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(jié)構(gòu)。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。如圖（4）圖（1）圖(2)圖(3)圖(4)綜上所述，液晶大致可分為以

7、上三大類，各種類型的液晶因其有著不同的結(jié)構(gòu)，其各物性也有所不同，由于熱致液晶各項異性的液晶物質(zhì)的特殊穩(wěn)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(jié)構(gòu)那樣牢固，所以容易受到電場，磁場、溫度應(yīng)力以及吸附雜質(zhì)等外部影響。因而容易使其各項光學(xué)特性發(fā)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(guān)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(fā)生移動，于是液晶分子的排列發(fā)生改變。從而改變其光學(xué)性質(zhì)來達(dá)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(yīng)，把液晶對電場、磁場、光線和

8、溫度等分界條件的變化在一定條件下轉(zhuǎn)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LiquidCrystalDisplay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(yīng)用于鐘表、計算器、儀表儀器、筆記本電腦、移動電話、尋呼機(jī)、電子寵物、袖珍彩電、大型平板顯示器、投影電視等家用、工業(yè)用和軍事用顯示領(lǐng)域。2-2液晶顯示器的優(yōu)、缺點：2-2-1信息顯示技術(shù)隨著信息社會化的發(fā)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(yōu)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(qū)動電壓低；2-2-1-3壽命

9、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(qiáng)光沖刷；2-2-1-6易于驅(qū)動，可用大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動；2-2-1-7結(jié)構(gòu)簡單，沒有復(fù)雜的機(jī)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(yīng)用，人們也可以發(fā)現(xiàn)其有些缺點：2-2-2-1由于它是被動元件，本身不發(fā)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(yīng)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。3LCD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

10、-1透射型LCD北面裝有熒光燈，電致發(fā)光極等光源。因而在昏暗的環(huán)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(fā)揮了非發(fā)光型LCD耗電少的特點。3-2利用光電效應(yīng)制作的LCD大致分為以下幾種TN-LCD和STN-LCD、HTN-LCD、FSTN-LCD、TFT-LCD.3-2-1TN-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(fā)現(xiàn)最早，也是應(yīng)用最廣，數(shù)

11、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(qū)生產(chǎn)。現(xiàn)中國是TN-LCD最主要的生產(chǎn)基地。我們通常所見到的電子表，計算器、游戲機(jī)等LCD大都是TN-LCD.3-2-2STN-LCD是SuperTwistLiquidCrystalDisplay的簡稱。即超扭曲向列型LCD.它與TN-LCD的結(jié)構(gòu)相似，不同的是它的扭曲角不是900，而是在180270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(chǎn)的中檔產(chǎn)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(jī)、記事本、筆記本電腦

12、等。STN-LCD的制造工藝基本成熟，但主要技術(shù)掌握在日本、韓國等少數(shù)國家手中，國內(nèi)現(xiàn)有十多家STN-LCD制造公司。3-2-3HTN-LCD是HightTwistNematicLiquidCrystalDisplay的簡稱。即高扭曲向列型液晶顯示器。HTN-LCD與TN-LCD和STN-LCD結(jié)構(gòu)相似。只不過HTN-LCD的扭曲角在10001200之間，介于TN-LCD和STN-LCD之間。HTN-LCD目前數(shù)量并不多，其性能也介于TN-LCD和STN-LCD之間。3-2-4FSTN-LCD是FilmSuperTwistNematicLiquidCrystalDisplay的簡稱。這是Fil

13、m是指補(bǔ)償膜或延遲膜，所以FSTN-LCD稱補(bǔ)償膜超扭曲向列型液晶顯示器。通過一層特殊處理的補(bǔ)償膜，能夠克服STN-LCD的缺點。3-2-5TFT-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(chǎn)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(fù)雜，價格比較高。目前日本、韓國是世界上生產(chǎn)TFT-LCD較成熟國家。我國僅有吉林省計劃投資TFT-LCD生產(chǎn)線。4LCD的結(jié)構(gòu)、工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)（以德信TN-LCD為例）。4-1LCD的結(jié)構(gòu)（如圖、如圖）。偏光片；基板玻璃；SIO2隔阻層；電極；定向膜；封接框；過渡電極；液晶；反射片；封口膠；eqoac(,1

14、1)間隙子eqoac(,11)圖圖4-2LCD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(nèi)，光波的振動方向隨機(jī)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(dāng)自然光

15、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(jīng)過液晶盒后再經(jīng)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(jīng)過液晶盒后的偏振狀態(tài)。從而控制最后透過檢偏器的光狀態(tài)來實現(xiàn)顯示的。如圖4-2-1圖4-2-1具體的說，TN型液晶盒內(nèi)液液晶分子形成一種扭曲結(jié)構(gòu)。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(zhuǎn)。液晶分子長軸扭曲900導(dǎo)致900的旋光如圖4-2-1，當(dāng)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(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谏舷虏Ａ帕?，扭曲結(jié)構(gòu)消失，導(dǎo)致旋光作用消失，這種電光效應(yīng)就稱為扭曲電場效應(yīng)。對于白底黑字型

16、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(jīng)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(jié)構(gòu)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(tài)，處于非顯示狀態(tài)，同時驅(qū)動電路將驅(qū)動信號電壓加到需要顯示的有關(guān)電極上時，該部分液晶分子扭曲結(jié)構(gòu)消失。喪失了旋光能力。從起偏器出的偏振光未經(jīng)改變就直達(dá)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(tài)。4-3LCD的主技術(shù)指標(biāo)：4-3-1電光響應(yīng)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

17、響應(yīng)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(tài)和非顯示狀態(tài)相對透光率的比值，當(dāng)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(guān)。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(biāo)。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）都從這個方向的角來確定。如圖：4-3-3圖4-3-3視觀

18、方向一般以指針式時鐘鐘點的位置來表示：1表示前視角（正視角），一般最大450。3、4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(huán)境要求比較苛刻。4-3-4響應(yīng)時間：LCD經(jīng)常顯示不斷變化的圖象。人眼的反應(yīng)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(yīng)不應(yīng)低于這個速度，描述液晶顯示器動態(tài)特性的響應(yīng)時間，通常用三個常數(shù)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(yōu)點之一。L

19、CD功耗的大小取決于顯示面積，驅(qū)動電壓及頻率、液晶的電阻率、介電常數(shù)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(guān)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(nèi)呈現(xiàn)液晶態(tài)，即使在液晶態(tài)溫度范圍之內(nèi)，溫度的變化也會影響液晶材料的物性參數(shù)。如粘度，介電常數(shù)和彈性常數(shù)等。5制造LCD使用的原物料和LCD制造工藝。5-1LCD制造使用的原物料指LCD生產(chǎn)出后，產(chǎn)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(dǎo)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

20、是指產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用而最終產(chǎn)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(xiàn)已知道LCD的使用的原材料，其實LCD制造工藝，LCD生產(chǎn)過程備料玻璃清洗烘干涂光刻膠前烘曝光顯影eqoac(,1)eqoac(,2)eqoac(,4)eqoac(,5)eqoac(,6)eqoac(,7)eqoac(,8)eqoac(,9)eqoac(,10)eqoac(,11)eqoac(,12)eqoac(,13)eqoac(,14)涂取向膜烘干堅膜圖檢蝕刻脫膜清洗eqoac(,15)eqoac(,16)eqoac

21、(,17)印框、點烘干、固化取向磨擦清洗框預(yù)烤點撒布eqoac(,18)eqoac(,19)封口、冷凍、固膠對位、組合、壓合固化小切割、大裂片灌注L.Ceqoac(,20)eqoac(,21)eqoac(,22)eqoac(,23)eqoac(,24)eqoac(,25)清洗小裂片清洗再配向目檢裁片電檢貼片eqoac(,26)eqoac(,27)eqoac(,28)eqoac(,29)eqoac(,30)eqoac(,31)終檢包裝入庫eqoac(,32)eqoac(,33)eqoac(,34)即是這些原材料的加工和組合過程，具體的工藝流程圖如下圖：注：eqoac(,17)和eqoac(,25

22、)可視生產(chǎn)條件另行規(guī)定。5-2-1備料：準(zhǔn)備好適合清洗所需規(guī)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(yè)。5-2-2清洗與干燥：第一道工序是將符合生產(chǎn)規(guī)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(xué)的方法將ITO玻璃表面的雜質(zhì)等洗凈，然后把水除去并干燥，為下道工序的質(zhì)量打好基礎(chǔ)，清洗主要參數(shù)、工藝流程見清洗作業(yè)指導(dǎo)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(zhì)量，它主要控制的內(nèi)容為：光刻膠的配制，涂層厚

23、度及均勻性，涂層表面狀態(tài)等。涂膠玻璃后如圖5-1圖5-1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(huán)境中取出，直到瓶內(nèi)膠的溫度和室內(nèi)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(diào)整，使用稀釋的方法，即將高粘度的膠調(diào)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(zhì)量影響極大。在生產(chǎn)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(zhì)量要求是：膠與ITO粘附良好，不能有脫落現(xiàn)象；涂膠厚度均勻一致，不能有厚有薄，這

24、樣在顯影，蝕刻時會出現(xiàn)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(zhì)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(zhì)量，涂膠工作須在潔凈的條件下進(jìn)行；具體環(huán)境條件見涂膠作業(yè)指導(dǎo)書。5-2-4前烘：前烘的目的是促使膠膜內(nèi)溶劑充分揮發(fā)，使膠膜干燥以增強(qiáng)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(fā)生反應(yīng)。（前烘的主要參數(shù)如下：國飛定）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

25、是行選擇性照射如圖5-2-5：圖5-2-5使受光部分的光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(xiàn)出與掩模版上一致的圖案。一般曝光的操作過程：曝光機(jī)的紫外燈打開預(yù)熱，待電壓穩(wěn)定，光刻版在版柜上通過顯微鏡進(jìn)行初對位。要求光刻版兩側(cè)標(biāo)記與顯示鏡+字線重合然后固定版夾，然后試曝，對位、微調(diào)，使對位滿足要求。曝光時間和曝光光強(qiáng)選擇是根據(jù)版的質(zhì)量、光刻膠性質(zhì)、光源強(qiáng)弱和光源到ITO玻璃的距離來衡量，一般先用光強(qiáng)計測得光強(qiáng)，后設(shè)定相應(yīng)曝光時間、再試曝一片，經(jīng)仔細(xì)檢驗后方確定曝光的條件。在設(shè)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(biāo)，感光

26、度不同，說明它對光的敏感程度不同，即光化學(xué)反應(yīng)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(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，所需要最小的曝光量的倒數(shù)來表示。式中h為比例常數(shù)，曝光量E的單位一般用“勒克斯秒”來表示。由于曝光量的數(shù)值等于照射光的強(qiáng)度I與曝光時間t的乘積，感光度S可以進(jìn)一步表示為：，對于某固定光強(qiáng)的曝光機(jī)，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(yīng)的加長。為保證曝光的質(zhì)量，操作時需注意以下幾點：5-2-5-1掩模版上機(jī)前需嚴(yán)格檢查。因為版若有缺陷，做出的產(chǎn)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(zhǔn)確，否則后工序加工困難。5-2-5-

27、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(xué)基板需貼合平整、緊密，不允許部分鼓起。5-2-6顯影：圖5-2-6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(jīng)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。顯影后玻璃如圖5-2-6。顯影時必須控制好顯影液的溫度、濃度及

28、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(jìn)行保護(hù)作用，使應(yīng)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(yán)重會使光刻膠大量脫落，形成脫膠。顯影工作要認(rèn)真，必須對玻璃進(jìn)行自主檢查，檢查圖形的狀況，一旦發(fā)現(xiàn)不合格必須馬上返工，同時批量生產(chǎn)時要對堿液的濃度進(jìn)行抽檢，確保其濃度在一定范圍：（顯影的主要參數(shù)、工藝流程見顯影作業(yè)指導(dǎo)書。5-2-7堅膜由于顯影時光刻膠膜發(fā)生軟化、膨脹、影響膠膜的抗蝕能力，因此顯影后必須

29、用適當(dāng)溫度烘焙玻璃以除水分，增強(qiáng)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(guān)堅膜規(guī)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(hù)的ITO膜去掉，而將有光刻膠保護(hù)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?？涛g刻的溫度和時間對刻蝕的效果影響很大，生產(chǎn)時必須按刻蝕作業(yè)指導(dǎo)書中的參數(shù)執(zhí)行。5-2-9脫膜：圖5-2-8圖5-2-9脫膜就是把刻蝕

30、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(shù)見刻蝕作業(yè)指導(dǎo)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(guān)鍵性的作用，光刻質(zhì)量的好壞直接影響到器件的性能、成品率和可靠性。光刻質(zhì)量的基本要求如下：刻蝕的圖形完整，尺寸準(zhǔn)確、邊緣整齊、線陡直。圖形內(nèi)無多余ITO圖案、針孔、毛刺等、刻蝕干凈。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(zhì)、油漬等。圖形定位準(zhǔn)確，各類標(biāo)記完整。5-2-10后清洗就是經(jīng)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(chǎn)。（清洗主要數(shù)見后清洗作業(yè)指導(dǎo)書）。5-2-11涂取向膜：一般生產(chǎn)中低檔LC

31、D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(yīng)全成的，其在高溫下脫水固化后（化學(xué)上層是一種環(huán)化反應(yīng)），即成為聚酰亞胺（PI），聚酰亞胺有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)良的機(jī)械性能、高絕緣性、耐高溫、高介電常數(shù)、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(jìn)行烘烤得到完整的PI。常用的涂膜有三種：一種是旋轉(zhuǎn)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）。如圖5-2-11所示：圖5-2-11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，

32、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(zhuǎn)印到基座的ITO玻璃上。涂PA后玻璃如圖（11-1）：圖11-1圖11-15-2-12預(yù)烘、固化：預(yù)烘的目的是將定向材料中的溶劑，受熱揮發(fā)。預(yù)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80110的烤烘，將N-甲基吡咯烷酮揮發(fā)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(huán)化反應(yīng)生成聚亞酰胺膜，這就是我們所需的定向膜：（固膜主要參數(shù)涂膜作業(yè)指導(dǎo)書）。5-2-13定向：在定向膜上用毛絨布在涂有定向?qū)拥牟ＡП砻孢M(jìn)行磨擦，就可以形所需成定向?qū)印６ㄏ驅(qū)?/p>

33、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。如圖（12-1）所示：圖12-1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(zhuǎn)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(jī)器和磨擦結(jié)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(jī)的機(jī)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(jī)器加工的極限。磨擦定向主要控制的參數(shù)有三個：滾筒的轉(zhuǎn)速，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(shù)，r是滾筒的半徑

34、，（定向的主要參數(shù)見定向作業(yè)指導(dǎo)書。5-2-14絲?。杭唇z印邊框及導(dǎo)電點：將封接材料（邊框膠）用絲網(wǎng)印刷的方法分別對上板和下板印上封框膠和導(dǎo)電點，膠印在玻璃正表面上。絲印由五大要素組成：即絲網(wǎng)印版，刮印刮板，絲印材料（封框膠或?qū)щ娔z）印刷臺及承印物。絲網(wǎng)印刷的原理：利用絲網(wǎng)印刷圖文部分可通過封框膠（或?qū)щ娔z），非圖文部分網(wǎng)孔不通過封框膠（或?qū)щ娔z）的基本原理進(jìn)行印刷。印刷時絲網(wǎng)版一端倒入適當(dāng)?shù)姆饪蚰z（或?qū)щ娔z），用刮印刮刀對絲網(wǎng)印版上的封框膠（或?qū)щ娔z）施加足夠的壓力，同時朝絲網(wǎng)印版的另一端移動，如下圖（14-1）所示，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?qū)щ?/p>

35、膠）的粘性作用而使其固著在一定的范圍之內(nèi)，印刷過程中刮刀和絲網(wǎng)印版與承印物之間保持一定的間隙，使得印刷時的絲網(wǎng)印版通過自身的張力而產(chǎn)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(wǎng)印版與承印物只做移動式接觸，而絲網(wǎng)印版的其他部分與承印物呈脫離狀態(tài)，使封框膠與絲網(wǎng)發(fā)生斷裂運(yùn)動，保證了印刷尺寸精度和避免蹭臟承印物。當(dāng)刮刀刮過整個版面后抬起，同時網(wǎng)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。絲印后玻璃如圖（14-2）圖14-2圖14-2絲網(wǎng)印刷講究三個度，如下圖14-3：刮刀與網(wǎng)版（即網(wǎng)版及平臺）的平行度，印刷平臺的水平度，玻璃與網(wǎng)版的高度。圖14-3

36、圖14-3絲印封框膠和導(dǎo)電膠在制盒過程中非常重要。具體的操作應(yīng)嚴(yán)格按，絲印作業(yè)指導(dǎo)書中的規(guī)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(shù)見撒布作業(yè)指導(dǎo)書。5-2-16貼合（組合）：按對位標(biāo)記將上、下玻璃對位組合在一起，將對應(yīng)的兩片玻璃面對面用封接材料粘合起來。貼合后的玻璃（如圖16-1、16-2）：面圖16-1側(cè)視圖16-2圖16-3圖16-45-2-17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(shù)見框固化

37、作業(yè)指導(dǎo)書）一般情況下印框點、框預(yù)烤、點撒布、對位組合、固化統(tǒng)稱制盒過程，如圖：印框膠玻璃預(yù)烘對位組合壓合印點玻璃噴粉固化制盒就是把框點兩片導(dǎo)電玻璃重疊；利用封接材料貼合起來并固化。其中在生產(chǎn)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?。唬?）預(yù)烤時間及溫度；（5）噴粉的密度（以平方毫米單位的粒數(shù)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?qū)?；?）貼合時應(yīng)使兩片玻璃都在室溫狀態(tài)下進(jìn)行，避免因冷熱溫差造成玻璃形變盒厚不均或上下片產(chǎn)生位移；（10）貼合好的液晶盒因沒有固化，粘接不牢，因需輕

38、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(jié)團(tuán)和沉淀現(xiàn)象。5-2-18切割：圖5-2-18-1（小切割和大裂片）如圖為徑固化出來的液晶盒露出來，適應(yīng)液晶操作，必須把整組玻璃適當(dāng)切成條。切割時須注意以下幾點：認(rèn)準(zhǔn)基準(zhǔn)刀位；確定所切的玻璃需切幾刀幾次；須明白大小片的區(qū)分、及A、B組的切割方向；切割的是否精確，對后工序作業(yè)及產(chǎn)品的檔次很關(guān)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：（如圖5-2-19）圖5-2-19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

39、在同一直線上，插在液晶架上，灌口朝下（灌口對準(zhǔn)海棉條，但不接觸）放進(jìn)液晶機(jī)的托架上，加以固定。液晶機(jī)內(nèi)海棉條加有足夠液晶。這時開始抽真空，當(dāng)真空度到所需要求時，上升液晶機(jī)內(nèi)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(xì)血管現(xiàn)象的作用。液晶開始在盒內(nèi)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(shù)見灌液晶作業(yè)指導(dǎo)書。灌LC時須注意以幾點：往海綿條中加LC時，以輕壓海棉條滲LC為準(zhǔn)以免加多浪費(fèi)，加少液晶盒無法灌滿；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(zhǔn)備下次使用；海棉條與封口對位時，海棉條須充分覆蓋灌口；對

40、好玻璃和液晶的型號，經(jīng)確定無誤后再灌；灌LC房內(nèi)須經(jīng)常除濕，使?jié)穸仍?0%以下。5-2-20封口（點膠、固膠）：圖5-2-20-1擦封口液晶點膠冷卻曝光將灌好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(fā)生化學(xué)反應(yīng)和交聯(lián)、聚合作用，形成牢固的封口，防止屏內(nèi)液晶向外面漏，也阻止外界污染物侵入。屏內(nèi)液晶中，封口后玻璃如圖5-2-20-1其工序為：（其主要參數(shù)見封口作業(yè)指導(dǎo)書）在封口作業(yè)中須注意：封口膠應(yīng)密封、避光保存；應(yīng)在低溫10以下貯藏封口膠；封口膠有毒，操作時應(yīng)戴手套，如沾在皮膚上，用碳酸水洗凈；應(yīng)及時的經(jīng)常檢察、控制滲膠的速度和程度。5-2-21清洗：用清洗劑，輔以

41、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(yīng)成品加工的要求，同時利用有機(jī)溶劑很強(qiáng)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(jù)加工的需要再清洗、測漏。5-2-23再配向（烘烤）：在生產(chǎn)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(jīng)過一定溫度進(jìn)行烘烤，使液晶分子按指定方向排列，達(dá)到工藝的要求。（注：視產(chǎn)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

42、，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(jù)產(chǎn)品外觀圖及電檢檢驗規(guī)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(biāo)準(zhǔn)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(jù)需要貼上、下偏光片。裁片、貼片操作時需注意以下幾點：裁片時需注意安全；裁片前要選好偏光片的型號、參數(shù)；嚴(yán)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(chǎn)生邊角料；貼片時不能上、下貼反不能貼歪；避免出現(xiàn)氣泡根據(jù)生產(chǎn)需要，部分手指須戴手指套作業(yè)。5-2-27終檢：按出廠檢驗標(biāo)準(zhǔn)，對待出廠產(chǎn)品進(jìn)行最終的檢

43、驗把關(guān)，確保品質(zhì)符合客戶的要求，建立良好的企業(yè)信譽(yù)。5-2-28包裝：根據(jù)產(chǎn)品要求，客戶的要求選擇適當(dāng)?shù)陌b盒對產(chǎn)品進(jìn)行包裝，即可入庫5-2-29入庫：檢驗合格之產(chǎn)品包裝好入成品倉，待發(fā)往用戶。6、制造LCD的工藝環(huán)境：6-1工藝環(huán)境：在液晶顯示器的生產(chǎn)過程中，對生產(chǎn)環(huán)境有著很高的要求，如果生產(chǎn)環(huán)境不好，會對產(chǎn)品的質(zhì)量造成很壞的影響，成品率會大幅度降低。因此生產(chǎn)車間的潔凈控制是保證產(chǎn)品高質(zhì)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(chǎn)中所有人員、設(shè)備、材料等等的潔凈度控制，只有生產(chǎn)環(huán)境滿足工藝要求，才能進(jìn)行正常生產(chǎn)。6-1-1工藝對產(chǎn)品質(zhì)量的重要性：我們都知道液晶顯示顯示器是由于屏內(nèi)液

44、晶材料在一定的電場變化條件改變液晶分子的排列結(jié)構(gòu)而達(dá)到顯示效果的?？墒且壕Ш虚g隙及其微小，只有（58）m,而我們頭發(fā)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(zhì)落在液晶屏內(nèi)就會被污染，造成其顯示的缺陷。我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)部分產(chǎn)品檢測后定為內(nèi)污，其主要原因就是在生產(chǎn)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(jīng)驗教訓(xùn)，使人們認(rèn)識并重視工藝衛(wèi)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(chǎn)環(huán)境和工藝衛(wèi)生，取得了顯著的效果。這充分說明了工藝衛(wèi)生是現(xiàn)代化LCD

45、生產(chǎn)的要求，隨著現(xiàn)代化水平的提高，這種要求將會越來越高。在LCD的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)環(huán)境的塵埃和環(huán)境溫度、濕度對產(chǎn)品質(zhì)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(xì)產(chǎn)品，其圖形間隙較小時（如3040m），只要有略大點的塵?；虍愇锫湓诓Ａ?，在光刻圖形時就極有可能使圖形出現(xiàn)顯示異常，造成產(chǎn)品報廢，在涂取向?qū)由险秤袎m埃物其對最終產(chǎn)品的取向效果會帶來不良影響，也會出現(xiàn)報廢。同樣在成盒或灌注LC時有污染，就會對產(chǎn)品的電參數(shù)帶來影響。總之塵埃的污染是對產(chǎn)品成品率高低影響至關(guān)重要的。我們大家都清楚，現(xiàn)代化建設(shè)必須高速度、高效益的進(jìn)行，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約勞動消耗、降低成本是重要的生產(chǎn)目標(biāo)。如果不重視工藝衛(wèi)生，不但達(dá)不到目的，還會使產(chǎn)品質(zhì)量下降導(dǎo)致大量的浪費(fèi)。如下表中列出的數(shù)據(jù)是在日本發(fā)展半導(dǎo)體器件過程中，環(huán)境潔凈標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響情況。它充分說明了工藝衛(wèi)生影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要程度。潔凈標(biāo)準(zhǔn)100級1000級10000級10萬級產(chǎn)品合格率接近100%74%65%60%以下（環(huán)境潔凈標(biāo)榜對產(chǎn)品質(zhì)量的影響）溫度和濕度也是