LCD基礎(chǔ)知識(shí)及制造工藝流程介紹

1、.1LCDLCD基礎(chǔ)知識(shí)及制造工藝流程介紹基礎(chǔ)知識(shí)及制造工藝流程介紹鉅鼎（揚(yáng)州）光電顯示科技有限公司鉅鼎（揚(yáng)州）光電顯示科技有限公司.2目錄目錄1. 1. 液晶液晶2. 2. LCDLCD分類(lèi)分類(lèi)3 . 3 . LCDLCD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)4. 4. LCDLCD顯示原理顯示原理 5. LCD5. LCD主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo) 6. LCD生產(chǎn)制造工藝流程生產(chǎn)制造工藝流程7.LCD使用過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)使用過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng).3一一. . 液晶液晶u1.1 液晶：有一類(lèi)特殊物質(zhì)，當(dāng)其從固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)的過(guò)程中，不是直接從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，而是出現(xiàn)一種中間狀態(tài)，外觀上看似渾濁的液體。但是它的光學(xué)性質(zhì)及某些電

2、學(xué)性質(zhì)又和晶體相似。是各相異性，具有雙折射特性等。當(dāng)溫度升高時(shí)，隨著溫度的升高這類(lèi)物質(zhì)會(huì)變成澄清、同性的液體。反過(guò)來(lái)這類(lèi)物質(zhì)從液體轉(zhuǎn)變成固體時(shí)，也要經(jīng)過(guò)中間狀態(tài)。這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（Liquid Crystal） 也叫做液晶相、中間相或中介相等，又稱(chēng)為物質(zhì)的第四態(tài)。.41.21.2 相結(jié)構(gòu)：相結(jié)構(gòu)： 向列相向列相、近晶相近晶相、膽甾相膽甾相向列相近晶相膽甾相.51.3 1.3 液晶分子的結(jié)構(gòu)液晶分子的結(jié)構(gòu)CN化學(xué)化學(xué)結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式物理物理外觀外觀 形狀各向異性形狀各向異性, , 長(zhǎng)度長(zhǎng)度 4 4倍寬度倍寬度上述分子上述分子(5CB) 是是 2 nm 0

3、.5 nm 分子長(zhǎng)軸有一定剛性分子長(zhǎng)軸有一定剛性 分子末端分子末端含有含有極性或可極化的基團(tuán)極性或可極化的基團(tuán)CH3 - (CH2)4C N.6u1.4 液晶使用時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng) 從液晶的分子結(jié)構(gòu)可以看出，某些液晶分子屬于非對(duì)稱(chēng)性的雙極性分子結(jié)構(gòu)，這類(lèi)型的液晶很容易發(fā)生裂解。而實(shí)際應(yīng)用中使用的都是由幾十種液晶單體按一定比例混合而成的混合液晶，其中就存在一部分雙極性的液晶分子單體。 .液晶材料必須密閉液晶材料必須密閉, ,避光保存，禁止直接受避光保存，禁止直接受UVUV照射照射; ; .LCD.LCD避免長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光照射，即使在液晶中添加了穩(wěn)定劑，也不建議長(zhǎng)時(shí)間放避免長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光照射，即使在液晶中添加了

4、穩(wěn)定劑，也不建議長(zhǎng)時(shí)間放置在陽(yáng)光下使用置在陽(yáng)光下使用; ; . .驅(qū)動(dòng)電路不能有直流電流；驅(qū)動(dòng)電路不能有直流電流； .PI.PI成膜后注意防止吸濕；成膜后注意防止吸濕； . .控制灌晶段的濕度，防止液晶和灌注液晶用的海綿條吸濕；控制灌晶段的濕度，防止液晶和灌注液晶用的海綿條吸濕； . .防止液晶制具受其它化學(xué)材料污染；防止液晶制具受其它化學(xué)材料污染；.71.5 液晶性能的主要評(píng)價(jià)特性參數(shù)：液晶性能的主要評(píng)價(jià)特性參數(shù)： & 彈彈性性參數(shù)參數(shù)(K11 K22 K33) & 介介電電常常數(shù)數(shù)() & 電阻率（電阻率（） & 粘滯性粘滯性() & 折射率折射率(

5、n) & 清亮點(diǎn)清亮點(diǎn).8二二.LCD.LCD分類(lèi)分類(lèi)2.1 按顯示方式分類(lèi)按顯示方式分類(lèi)正性顯示（白底黑字）正性顯示（白底黑字）負(fù)性顯示（黑底白字）負(fù)性顯示（黑底白字）.9反射型半透型透射型光源光源反射光反射光透射光透射光背光背光反射偏光片半透偏光片透射偏光片適用于自然采光，在黑暗收件下不可見(jiàn)適用于既有背光，又采用自然光的類(lèi)型。底色亮完全采用背光，底色較暗2.2 按采光方式按采光方式.102 2. .3 3 按顯示內(nèi)容分類(lèi)按顯示內(nèi)容分類(lèi)1. 1. 筆段筆段 方式方式用細(xì)長(zhǎng)的筆段顯示用細(xì)長(zhǎng)的筆段顯示8 8字等字等2.2.點(diǎn)陣點(diǎn)陣 方式（顯示文字）方式（顯示文字）以行列交叉顯示單元表示文

6、字。以行列交叉顯示單元表示文字。3.3.點(diǎn)陣點(diǎn)陣 方式（顯示圖形）方式（顯示圖形）以行列交叉單元顯示圖形以行列交叉單元顯示圖形。.112.2.4 4 按技術(shù)類(lèi)別按技術(shù)類(lèi)別分類(lèi)分類(lèi) 根據(jù)液晶分子扭曲程度，LCD可分為下列幾類(lèi)： TN：扭曲向列型（Twist nematic）液晶顯示器。 HTN：高扭曲向列型（High Twist nematic）液晶顯 示器。 STN ：超扭曲向列型（Super Twist nematic）液晶顯示器。 FSTN ：補(bǔ)償膜超扭曲向列型(Film Super Twist)液晶顯示器. TFT ： 薄膜晶體管（Thin-film transistor）液晶顯示器。.

7、122.2.5 5 LCD LCD主要產(chǎn)品特征主要產(chǎn)品特征.133 3. .1 1 液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)三三.LCD.LCD的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu).143 3. .2 2 TNTN，HTNHTN，STNSTN液晶顯示器的材料結(jié)構(gòu)（液晶顯示器的材料結(jié)構(gòu)（3 3大主材）大主材）.153.3 LCD的主要材料的主要材料-ITO玻璃玻璃.163.4 LCD3.4 LCD的主要材料的主要材料- -偏光片偏光片保護(hù)膜TAC膜PVA膜TAC膜壓敏膠離型膜 一般透過(guò)型偏光片的結(jié)構(gòu).173.4.1 3.4.1 偏光片基本原理圖偏光片基本原理圖.18五五.LCD.LCD主要材料主要材料3.4.2 LCD

8、的耐久度v PVA膜中的碘及碘化物都極易水解，偏光片所使用的壓敏膠在高溫高濕條件下也容易劣化，因此在偏光片的耐久性技術(shù)指標(biāo)中最重要的就是耐高溫和耐濕熱指標(biāo)。v 耐久度分四類(lèi)：普通、中耐久、中高耐久、高耐久。v 普通：干溫70C500HR，濕熱40、90%RH、500Hv 中耐久：干溫85C500HR，濕熱60、90%RH、500Hv 中高耐久：干溫90C500HR，濕熱70、90%RH、500Hv 高耐久：干溫90C500HR，濕熱80、90%RH、500H.19亮態(tài)亮態(tài)暗態(tài)暗態(tài).20a.此圖為正顯TN液晶顯示器的光電反應(yīng)圖示.b.在液晶盒未加電場(chǎng)時(shí),前偏光片的偏振光順著液晶分子的扭曲結(jié)構(gòu)扭曲

9、90,變成和后片偏光片的光軸一致,順利到達(dá)后偏片,顯示為透明狀態(tài),處于非顯示態(tài)(非選擇態(tài)).C.在液晶盒中加電場(chǎng)時(shí),驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)的信號(hào)電壓加到需要顯示的有關(guān)電極時(shí),該部分液晶分子扭曲結(jié)構(gòu)消失,失去了旋光能力,從前偏光片射出的偏振光的偏振方向未經(jīng)改變就到達(dá)后偏光片,由于前偏光片的偏振方向與后偏光片的偏振方向垂直,偏振光無(wú)法透過(guò)后偏光片,這樣,該顯示電極部分就變得不透明,顯現(xiàn)黑色,處于顯示態(tài)(選擇態(tài)).21五五. . LCD LCD的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo)u5.1 電光響應(yīng)特性： 液晶顯示器的相對(duì)透光率隨著外加信號(hào)電壓變化而變化，就是電光響應(yīng)特性，這是最重要的特性之一。 透光率 100% 8

10、0% 50% Vsat (飽和電壓) (閥值電壓) 驅(qū)動(dòng)電壓 Vop Vth 正常工作 電壓范圍 非選通字劃 選通字劃 .225 5.2 .2 對(duì)比度對(duì)比度u液晶顯示器的對(duì)比是顯示狀態(tài)和非顯示狀態(tài)相對(duì)透光率的比值，當(dāng)對(duì)比度5時(shí)，圖象清晰。5 5.3 .3 視角范圍視角范圍uLCD的對(duì)比度跟視角有關(guān)。對(duì)比度隨 觀察角度變化的特性稱(chēng)之為視角特性。視角特性指標(biāo)。一般取定一個(gè)對(duì)比度的最小可接受值，來(lái)考察對(duì)比度大于這個(gè)值的視角范圍，這個(gè)范圍稱(chēng)為視角錐。 觀測(cè)位置 Y X =0 =0 =180 =90 =270 6 點(diǎn)鐘方向 12 點(diǎn)方向 3 點(diǎn)鐘方向 9 點(diǎn)鐘方向 法法線方向 ? u常用視角方向：常用視

11、角方向： 6點(diǎn)鐘 12點(diǎn)鐘.235.3.1 TN5.3.1 TN的視角范圍的視角范圍u以6點(diǎn)種為例，看清字符(實(shí)際應(yīng)用時(shí)） 1/1duty：上約20，下約90 1/2duty：上約10，下約60 1/4duty：上約5，下約 40 1/8duty：上約0，下約 20 1/16duty：上約0，下約 10u重點(diǎn)：重點(diǎn)：u視角范圍由顯示模式視角范圍由顯示模式（技術(shù)類(lèi)別）和驅(qū)動(dòng)路（技術(shù)類(lèi)別）和驅(qū)動(dòng)路數(shù)決定；數(shù)決定；u技術(shù)類(lèi)別越高，盒厚越技術(shù)類(lèi)別越高，盒厚越小，視角越廣；小，視角越廣；u驅(qū)動(dòng)路數(shù)（驅(qū)動(dòng)路數(shù)（COMCOM數(shù)）越數(shù)）越大，視角越窄。大，視角越窄。.24u以6點(diǎn)種為例，看清字符(實(shí)際應(yīng)用時(shí)）

12、 1/1duty：上約25，下約90 1/2duty：上約15，下約70 1/4duty：上約15，下約 45 1/8duty：上約10，下約 30 1/16duty：上約0，下約 155.3.2 HTN5.3.2 HTN的視角范圍的視角范圍.255.3.3.STN5.3.3.STN正顯的視角范圍正顯的視角范圍u以6點(diǎn)種為例，看清字符(實(shí)際應(yīng)用時(shí)） 1/1duty：上約30，下約90 1/2duty：上約30，下約90 1/4duty：上約30，下約 90 1/8duty：上約30，下約 90 1/16duty：上約30，下約 90 1/32duty：上約20，下約 70 1/64duty：上

13、約10，下約 50 1/128duty：上約10，下約 30.265.3.4 STN5.3.4 STN負(fù)顯的視角范圍負(fù)顯的視角范圍u以6點(diǎn)種為例，看清字符(實(shí)際應(yīng)用時(shí)） 1/1duty：上約20，下約50 1/2duty：上約20，下約50 1/4duty：上約20，下約 50 1/8duty：上約20，下約 50 1/16duty：上約20，下約 40 1/32duty：上約20，下約 40 1/64duty：上約10，下約 40 1/128duty：上約10，下約 30.27u溫度越低響應(yīng)速度越慢溫度越低響應(yīng)速度越慢uTN型、HTN型產(chǎn)品的響應(yīng)速度（25時(shí)） Tr：150200毫秒 Tf：

14、200250毫秒uSTN型產(chǎn)品的響應(yīng)速度（25時(shí)） Tr：200300毫秒 Tf：250350毫秒5.4 LCD5.4 LCD的響應(yīng)速度的響應(yīng)速度.28 HTN（寬溫液晶) 25時(shí)響應(yīng)速度約0.20.5秒 0時(shí)響應(yīng)速度約0.21秒 -20時(shí)響應(yīng)速度約0.53秒 -30時(shí)響應(yīng)速度約510秒 STN （寬溫液晶) 25時(shí)響應(yīng)速度約0.30.7秒 0時(shí)響應(yīng)速度約12.5秒 -20時(shí)響應(yīng)速度約510秒 -30時(shí)響應(yīng)速度約1550秒 TN （寬溫液晶) 25時(shí)響應(yīng)速度約0.20.5秒 0時(shí)響應(yīng)速度約0.51秒 -20時(shí)響應(yīng)速度約13秒 -30時(shí)響應(yīng)速度約510秒.295 5.5 .5 功耗功耗u功耗是L

15、CD工作所消耗的能量，按電流計(jì)一般在微安級(jí)，功耗低是LCD最大的優(yōu)點(diǎn)之一。LCD功耗的大小取決于顯示面積，驅(qū)動(dòng)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。 .30六六. LCD. LCD生產(chǎn)制造工藝流程生產(chǎn)制造工藝流程.316 6. .1 1 LCD LCD制作工藝流程簡(jiǎn)介制作工藝流程簡(jiǎn)介從LCD生產(chǎn)過(guò)程控制圖可知,LCD全部制作過(guò)程大體分為40多道工序,這些工序又可分為ITO圖形蝕刻(圖形段)定向排列（PI 及摩擦） 空盒制作切割與灌液晶和成品檢測(cè)與包裝五個(gè)階段.32.33.34.356.3 PI6.3 PI涂布、摩擦

16、與涂布、摩擦與成盒成盒的過(guò)程的過(guò)程vPIPI、TOPTOP印刷印刷v摩擦摩擦vSEALSEAL、TRTR印刷印刷v噴粉噴粉v貼合貼合v熱壓熱壓APR 版.366.3.1 6.3.1 PIPI、TOPTOP印刷工藝印刷工藝TOP/PI印刷原理圖：.37u在在LCD制造工序中，這是一道最關(guān)鍵的工序之一制造工序中，這是一道最關(guān)鍵的工序之一uTOP工序：工藝流程圖中的TOP涂布工藝是特殊流程,一般的TN及STN產(chǎn)品,不要求經(jīng)過(guò)這些步驟.TOP涂布工藝是在光刻工藝之后,再做一次SiO2的涂布,以便把蝕刻區(qū)與非蝕刻區(qū)之間的溝槽填平并把電極覆蓋住,這既可以起到絕緣層的作用,又能有效地消除非顯示狀態(tài)下的電極底

17、影,還有助于防止靜電及改善視角特性.所以,一些高檔次的STN產(chǎn)品要求有TOP涂布工藝制程.u PI工序：在基板的表面上涂覆一層取向?qū)?，再通過(guò)高溫固化處理使取向?qū)庸袒?，為以后在取向?qū)由夏Τ鰷喜圩龊脺?zhǔn)備。 .38涂取向?qū)觰一般生產(chǎn)中低檔LCD的定向材料都是用PA,即聚酰亞胺酸，它是通過(guò)二酐與二胺在低溫聚合反應(yīng)合成的，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： PA PIITO膜玻璃基板取向?qū)?396.3.2 6.3.2 摩擦工藝摩擦工藝RUBBING的工作原理流品方向

18、.40定向摩擦前后對(duì)比（微觀）定向摩擦前后對(duì)比（微觀）.41摩擦方向，扭曲方向與視角摩擦方向，扭曲方向與視角方向方向之間的關(guān)系之間的關(guān)系u備注 摩擦方向決定視角方向； 視角范圍與摩擦方向沒(méi)有關(guān)系。.426 6. .3 3.3 .3 空盒制作空盒制作本階段包括工藝流程圖中把兩片導(dǎo)電玻璃對(duì)迭,利用封邊材料貼合起來(lái)并固化,制成間隙為特定厚度的玻璃盒.制盒技術(shù)是制造LCD的最關(guān)鍵技術(shù)之一.(1) 絲印邊框SEAL及銀點(diǎn)TR SEAL作用：貼合上下兩張基板,防止液晶外漏或被污染。 TR作用：上下電極導(dǎo)通(2) 噴襯墊料在下玻璃均勻分布支撐材料.將一定尺寸（一般為幾個(gè)微米）的襯墊料均勻分散在玻璃表面,制盒

19、時(shí)就靠這些襯墊料保證一定的盒厚.436.3.4 6.3.4 貼合、熱壓貼合、熱壓u .44印刷機(jī)印刷機(jī)噴粉機(jī)噴粉機(jī)噴粉成盒后圖示噴粉成盒后圖示.456.4 6.4 中工序生產(chǎn)流程中工序生產(chǎn)流程切割切割 本階段包括把液晶灌入到制好的空盒內(nèi),并將灌晶口封堵,這樣液晶盒就基本制成了.(1) 切割與裂片通常一對(duì)ITO玻璃可以制作多個(gè)液 晶 盒 , 為 了 把LCD灌晶口露出來(lái),必須把玻璃適當(dāng)切割，并裂成條狀或粒狀。灌晶灌晶調(diào)盒調(diào)盒點(diǎn)膠點(diǎn)膠固化固化打粒打粒.46(2) 灌注液晶一般用專(zhuān)門(mén)的液晶灌注機(jī)在將液晶盒內(nèi)形成真空，然后利用壓差及液晶盒毛細(xì)作用將液晶注滿LCD盒。灌晶灌晶調(diào)盒調(diào)盒點(diǎn)膠點(diǎn)膠固化固化打粒

20、打粒.47 前面提到LCD的功耗電流與液晶緊緊相關(guān)，液晶受污染（受潮吸濕或者有其它活性雜質(zhì)），這些污染物之中的帶電離子很容易使液晶中的某些活性單體液晶產(chǎn)生裂解，使液晶的電阻率降低，功耗電流增大。所以液晶的存放、灌注液晶所使用制具對(duì)環(huán)境溫濕度和潔凈度要求都較高。.486.5 6.5 后工序制程后工序制程.496.5.1 6.5.1 裝管腳裝管腳u金屬管腳連接u 可靠性強(qiáng)，適用環(huán)境廣；1. 管腳與PCB板裝配好后不能長(zhǎng)時(shí)間受力，容易引起斷路。901.506.5.2 6.5.2 裝管腳產(chǎn)品在顯示模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)裝管腳產(chǎn)品在顯示模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)u從上圖可以看出，管腳的卡口尺寸小于玻璃的厚度，因此在正常情況下，管腳卡口會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)的0.10.35Kg的彈力，使得管腳卡口的接觸點(diǎn)與玻璃電極緊密接觸。u管腳整體持續(xù)向一側(cè)傾斜，或者受到向下或向上的力，都會(huì)使管腳卡口松動(dòng)。u有背光的結(jié)構(gòu)，背光的寬度尺寸必須小于LCD窄玻璃的寬度尺寸0.2MM以上，背光不能與管腳接觸。uLCD裝配時(shí)，盡量保證管腳與PCB板和LCD之間處于垂直狀態(tài).51正確狀態(tài)正確狀態(tài)不正常狀態(tài)，管腳向內(nèi)傾斜不正常狀態(tài)，管腳向內(nèi)傾斜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮LCD是否受力，導(dǎo)致不合理而產(chǎn)生缺劃不良的幾個(gè)實(shí)例是否受力，導(dǎo)致不合理而產(chǎn)生缺劃不良的幾個(gè)實(shí)例.52結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)