制盒段培训教材(1)

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1、制盒段工艺制造技术培训教材2008年7月,(一) 前言,目录,(二) 液晶显示的基础知识,(三) 制盒段的工艺流程,(四) 清洗工序,(五) 印刷工序,(六) 磨擦工序,(七) 贴合工序,(八) 硬化工序,(一) 前言,1.制盒段的作用,2.制盒段的特点,制盒段是将TFT阵列板和彩膜板制成空的液晶盒的制造工序。制盒段主要包括清洗、印刷、摩擦、贴合和硬化等工序。,阈值电压、视角、响应时间、可靠性等（2）工艺特点 许多技术参数和质量标准是无法用仪器和设备来进行测量和控制的，而是凭经验判断，许多问题,(1)所决定的性能,不能及时发现，往往滞后，这就造成了制盒段的不良率往往高于阵列段的状况。,（3）质

2、量控制 出现的质量问题有很多必须在灌晶后才能发现， 而我公司只做空盒，因此很多问题在本厂发现 不了，而是在客户处才发现，容易引起和客户 之间的的质量纠纷。,3.制盒段的要求,制盒段的工艺特点要求我们必须严格按工艺规范来执行，认真细致，一丝不苟，不断积累经验，提高工艺水平，保证产品质量。,(二) 液晶显示的基础知识,(1) 液晶是物质的第四态 1888年 奥地利植物学家Reinitzer在胆甾醇的苯（甲） 酸及醋酸酯化合物中发现了液晶 液晶介乎于液体和固体之间的中间相 气体 液体(各向同性) 液晶 固体 (2) 液晶的特点 表1,1. 液晶的定义,温 度,晶体 向列相液晶 各向同性相,液 晶 相

3、,图1,2.液晶分子的结构,化学家的观点,物理学家的观点,形状各向异性, 长度 4倍宽度,上述分子(5CB) 是 2 nm 0.5 nm,分子长轴有一定刚性,分子末端含有极性或可极化的基团,CH3 - (CH2)4,C N,近晶C相 近晶A相 向列相,图2,3.液晶的分类,向列相,胆甾相,图3,(1)介电各向异性: 介电常数,图4,4.液晶的各向异性,(2)光学各向异性: 双折射,冰洲石,n = ne - no,图5,(3)弹性各向异性: 向列相的三种形变,展曲 K11,弯曲 K33,扭曲 K22,图6,(4)表面锚定,微沟槽表面均匀排列 (/)磨擦 polyimide,键合垂直排列 ()表面

4、活性剂,图7,(1)结构 结构：ITO导电玻璃制盒，电极图形和字符 液晶电光效应 偏光片起偏片和检偏片产生 正交或平行偏光 结构特点：扭曲90、扭曲角90、预倾角1 结构参数：K、n、d、,5.TN-LCD的显示原理,图8,导波效应 + 正交偏光消光效应,(2)非激活态（不加电场） 的光学性质,手性添加剂作用: 使液晶分子形成扭曲结构,(对稀溶液),手性添加剂 HTP (mm)-1 S-811 -14 IS-4651 -13.6 负号表示左螺旋方向,对 0.1% 掺杂的 S-811,P = 71.4 mm,表2,预倾角定义: 在无电场作用下使液晶分子的取向与基板平 面成一定角度作用: 避免由于

5、简并态导致向错线的形成形成: 磨擦 PI大小: 1(TN-LCD), 3 6(STN-LCD),(TFT-LCD),(3)激活态(加电场时)的光学性质 当对TN-LCD施加电场时，n沿E排列分子分布产生畸变（垂直排列），透射光沿长轴（即光轴）传播，不发生双折射，偏振动面不变，为检偏器所阻不透光（显示）,图9,6.TN-LCD的电光曲线和电光响应,(1)TN-LCD的电光效应,图10,(2)电光曲线的定义和特点电光曲线透射光强随施加电压变化的函数关系,图11,特点：两偏光片的偏光轴正交，并且分别与紧邻玻片内侧上的的摩擦 方向（即液晶分子排列方向)平行或垂直正性显示(白底黑字-常白型） 若两偏光片

6、的偏光轴互相平行，且与任一玻片内侧上的摩擦方向相一致负性显示（黑底白字-常黑型） 正性比负性对比度高,有阀值，有饱和，Vth、Vsat都很低，易于 低电压使用；由于是场效应 低电流、微功耗；电压为交变电压，避免电极处的电化学反应 从而造成LCD的损坏；透射光强在很宽的频率范围内只与驱动电压 的均方根值有关，而与电压波形无关；电光曲线会随环境温度变化。,(3) 重要参量的意义相对透光率Lt 100%阀值电压Vth当VVth时，Lt才发生变化Vth与成反比，即越大，Vth越小，液晶分子越易沿电场排列Kii 越小，Vth越小，液晶分子越“软”，则也越易沿电场排列Vth与盒厚d无关,透射光强入射光强,

7、(1),阈值电压V10、 V90 V90 陡度= （1.4-1.6) (2) V10 T亮 对比度C= (3) T暗,(4)视角,视角 人眼观察LCD时的方位角视角特性 对比度随视角变化的特性,图12,视角锥 对比度大于某一个最小可接受值的视 角范围,图13,(5) 响应时间,定义,图14,影响响应时间的因素,外加电压越大，上升越快 液晶的介电各向异性越大,响应 越快,(4),(5),(6),液晶盒越厚,响应越慢, 液晶越粘，响应越慢1/T 温度越低,响应越慢,图15,（三）制盒段的工艺流程,1. 液晶盒的结构,(1) 实际液晶盒的结构,图16,CF 玻璃,TFT 玻璃,导通点（金点）,边框胶

8、,配向层,衬垫料（Spacer）,配向材料，使得液晶分子取向,TFT玻璃和CF玻璃的导通点,衬垫料使液晶盒保持一定的盒厚,TFT玻璃和CF玻璃的粘结剂,（2）空盒的结构,图17,（3）空盒的结构简图,图18,2. 制盒段工艺流程,(1)解析空盒结构,图19,（2）制盒段工艺流程,图20,(四)清洗工序,1.清洗方法和原理,清洗目的：清除吸附在玻璃表面的各种污染物,（1）污染物的来源,工艺过程污染,玻璃基板出厂、包装、检查和运输过程所带来的杂质,原材料污染,环境污染,工艺中化学反应物的残留、工艺腔室的机械磨损、工艺腔室表面的化学反应、工艺条件恶化（如过滤器的损坏）等,工作人员的毛发、皮肤屑、纤维

9、、细菌，由机械设备磨损、运行装置的油脂、塑料制品的磨损、净化设备的老化等引起的污染,污染物,微 粒灰尘、聚合物、蚀刻杂质、 玻璃屑等,金属物不锈钢、铝、铜等,（2）污染物的分类,有机物人的皮肤屑、油脂、树脂、清 洗溶剂等,氧化物氮化硅、二氧化硅、非晶硅等 表面的化学氧化层,利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在玻璃表面上的污染物发生化学反应和溶解作用，或伴以各种物理措施，使污染物从玻璃表面脱附，然后用大量高纯去离子水冲洗并烘干，以获得洁净的玻璃表面。,（3）清洗方法,清洗方法,干式清洗,湿式清洗,刷洗,超声波,高压喷淋,洗洁剂去污,紫外,2.清洗工艺,DI,BRUSH,US,MS,SPIN DRY

10、,UV,HP/CP,DI: 纯水冲洗BRUSH: 纯水刷洗US/MS： 超声清洗SPIN DRY：旋转干燥UV： 紫外线照射HP/CP： 干燥、冷却,(1)纯水冲洗,CF,TFT在制作,包装,运输中很容易被灰尘,油脂等杂质污染,而这些杂质是依静电吸附在玻璃表面,用纯水比较容易去除,图21,(2)超声清洗,超声清洗是通过超声空化作用,使存在于液体中的微汽泡在声场的作用下振动。当声压达到一定值时,汽泡将迅速增长,然后突然闭合。在汽泡闭合时产生的冲击波在其周围产生上千个大气压的压力,破坏不溶性污物，而使其脱离玻璃基板并分散在水中.,图22,(3)甩 干,利用自旋将玻璃表面的水份在离心力的作用下甩掉,

11、图23,(4)UV照射,利用UV照射分解玻璃表面的有机物而达到清洗玻璃表面的作用,图24,(5)HP/CP,防止由于热胀冷缩效应使玻璃以一固定温度进入印刷机,清洁的玻璃,图25,(五) 印刷工序,利用印刷法将定向剂均匀地涂敷在玻璃基板表面,然后经过高温处理,即通过加热将变成所需的定,1.基本要点,向膜。,这里主要包含两个过程：涂膜过程（即印刷过程）固化过程,2.PI材料及其特性 （1）取向层和取向剂 取向层液晶盒内玻璃基板上所制备的一层功能膜，它直接 与液晶接触，它与液晶界面之间的相互作用导致液晶 分子按一定的方向排列，对LCD的显示起着决定性 的作用 取向剂制备取向层所使用的材料 无机材料

12、SiO2 蒸镀，不适应大规模生产 取向剂 有机材料 聚酰亚胺等,易涂布和印刷，便于摩擦,斜,（2）聚酰亚胺（PI）,优良的耐高低温性能（ 269到400以上 ） 耐化学性能好，与液晶不发生化学反应 好的取向排列性能，且预倾角可调 流平性好，成膜容易，印刷涂布性能好 较为透明，且透光性可调 介电性能好 与玻璃具有良好的粘接性 成膜具有优良的综合力学性能 工艺稳定性好，能够满足大规模连续化生产的要求,聚酰亚胺（PI）,唯一符合要求的取向材料：,(3)PI取向剂的分类,TN ： 预倾角13 STN： 预倾角3以上 TFT： 预倾角58 最近开发低温固化PI、抗静电PI、光控取向PI,(4)PI取向剂

13、的制备 PI是通过二酐与二胺在低温下聚合反应合成，生成聚酰亚胺酸（PA），然后在高温下脱水固化后即成为PI,+,固化,涂布,PA,PI,PA具有良好的可溶性，做涂敷材料容易调节浓度和粘度，通过固化形成不溶的稳定的PI膜。这里关键的是在适当固化条件下，保证彻底聚酰亚胺化后才能使用,(5)PI取向剂的主要技术特性 PA在光照、高温下会起反应 造成性能变坏 必须在低温避光下保存（平时0，长期在-18） 实际使用的PA其实只是PA的溶液，溶剂一般为NMP（N一甲基砒咯烷酮）或DMA（N，N一二甲基乙酰胺）,PA溶液的浓度一般用固含量表示，它是指不挥发成分量，即溶液中PA的含量，在使用中根据膜厚调整至所需含量，它与取向效果与印刷工艺相关，过大或过小都不好。,固含量的测定方法：将一定量PA溶液在200下烘2小时,测得残余固态物质占原溶液重量的百分比,PA溶液的粘度,PA溶液粘度,与PA的分子量有关 分子量大 粘度高,与PA的含量有关 含量多 粘度高,