制盒段培训教材1

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图22 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.
(3)甩 干
图23 利用自旋将玻璃表面的水份在离心力 的作用下甩掉
τ∝η 液晶越粘,响应越慢 τ∝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
(2)空盒的结构
•CF 玻璃
•TFT 玻璃 •配向层
TFT玻璃和
CF玻璃的
导通点
•导通点(金点)
配向材料, 使得液晶分 子取向
•衬垫料(Spacer)
•边框胶
TFT玻璃和CF
展曲 K11
扭曲 K22
图6
弯曲 K33
(4)表面锚定
微沟槽表面均匀排列 (//) 磨擦 polyimide
键合垂直排列 () 表面活性剂
图7
5.TN-LCD的显示原理
(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、ρ、d、θ、
(2)非激活态(不加电场) 的光学性质
导波效应 + 正交偏光消光效应
图8
手性添加剂
作用: 使液晶分子形成扭曲结构
1 HTP Pc
(对稀溶液)
表2
手性添加剂
HTP (mm)-1 对 0.1% 掺杂的 S-811
S-811 IS-4651
-14 -13.6
P = 71.4 mm
负号表示左螺旋方向
预倾角 定义: 在无电场作用下使液晶分子的取向与基板平
⑤影响预倾角的因素
PI的化学结构 (决定性的)
工艺条件 PI固化温度 PI膜厚 固含量 摩擦强度
(有一定的影响 )
(6)PI取向剂的主要技术参数
金属离子含量:钠离子 小于1ppm
固态含量:
6~10wt%
粘度
mPa.S cp
预倾角
预烘温度
固化温度
折射率
1.5~1.8
介电常数
about 3.5
体积电阻率
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
取向剂
无机材料 有机材料
SiO2 斜蒸镀,不适应大规模生产 聚酰亚胺等,易涂布和印刷,便于摩擦
(3)清洗方法
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。
刷洗
湿式清洗
洗洁剂去污 超声波
清洗方法
高压喷淋
干式清洗
紫外
2.清洗工艺
SPIN DRY
Dຫໍສະໝຸດ Baidu BRUSH US
①相对透光率Lt= 透射光强 ×100%
入射光强
②阀值电压Vth——当V>Vth时,Lt才发生变化
(1)
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
③阈值电压V10、 V90
V90
④ 陡度γ= —— (1.4-1.6) (2)
图17
玻璃的粘结剂
衬垫料使 液晶盒保 持一定的 盒厚
(3)空盒的结构简图
图18
(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
①原材料污染
玻璃基板出厂、包装、检查和运输过程所带来的杂质
②工艺过程污染
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
PI原液保存:-15℃以下长期保存,-5~0℃短期保存 使用前充分解冻,一般3~4小时,最好在黄光灯下。
3.涂膜和凸版
(1)涂膜 将PA溶液均匀地涂布在具有电极图形的
玻璃基板上的指定位置,然后预烘获得初 步的固体膜
涂膜方法
旋转涂膜法 浸泡法 柯氏印刷法
(2)柯氏印刷法
将PA溶液加到滚轮上 用另一个较小 滚轮将PI液整平 开动印刷滚筒将转印滚轮上 的溶液粘附在印刷用的凸版上 当滚筒开到工 作台时,凸版上溶液进而转印到玻璃上,这是一 个印刷过程。
OO
+ C C
O C R1 C O
H2N
OO
R2 NH2
OO
H
H
N C C N R2
R1
HO C C OH
OO
n
涂布 固化
PA
OO
CC
N
R1
N R2
CC
OO
n
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
面成一定角度 作用: 避免由于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)
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. 液晶的定义
(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
2.制盒段的特点
(1)所决定的性能
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
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。
约1018 Ω.cm
含水量
水的存在导致PI降解
(7) PI液晶取向剂的配制
PI液晶取向液组成: PI良溶剂(如NMP)
PI原液(高固含)+稀释剂 PI非溶剂(如BC)
Example: SE-2170 固含:8.0±0.4wt% 溶剂: EC 20wt% 其它为NMP
PI原液加入稀释剂后需充分搅拌,最好过滤一次
(5)PI取向剂的主要技术特性
①PA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℃)
②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。
(2)聚酰亚胺(PI)
O
O
聚酰亚胺(PI)
C
C
N
R1
N R2
C
C
O
O
n
唯一符合要求的取向材料:
➢ 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
(3)PI取向剂的分类
TN : STN: TFT:
预倾角1~3° 预倾角3°以上 预倾角5~8°
最近开发低温固化PI、抗静电PI、光控取向PI
(4)PI取向剂的制备
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
制盒段工艺制造技术 培训教材
2008年7月
目录
(一) 前言 (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
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。
正性比负性对比度高
②有阀值,有饱和,Vth、Vsat都很低,易于 低电压使用;
③由于是场效应 低电流、微功耗; ④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; ⑤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; ⑥电光曲线会随环境温度变化。
(3) 重要参量的意义
(4)UV照射
图24 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
(5)HP/CP
图25 防止由于热胀冷缩效应使玻璃以一固定温度进入印 刷机
(五) 印刷工序
1.基本要点
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 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
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:
①两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)
③环境污染
工作人员的毛发、皮肤屑、纤维、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
(2)污染物的分类 微 粒—灰尘、聚合物、蚀刻杂质、
玻璃屑等
金属物—不锈钢、铝、铜等 污染物—
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
优点: ----可以把PA膜印在指定的范围的区域内, 不会影响到金点处的导电性和边框的气密性 ----可以通过调整落料量,改变PA溶液的 浓度和印刷次数等来自由调整膜的厚度
(3) 凸版
凸版
固体树脂版---由聚氨脂系的树脂生 产的规格化厚度的版材所制
由聚氨丁二烯的液态树脂所制
液体版的优点:
耐溶剂性能较好,在NMP中浸 泡,只吸收2%(固体版15%) 版材厚度、图形尺寸及网纹深 度在显影清洗中不会发生变化
CH3 - (CH2)4
CN
上述分子(5CB) 是 ~2 nm ×0.5 nm
3.液晶的分类
近晶C相
近晶A相
图2
向列相
向列相
胆甾相
图3
4.液晶的各向异性
(1)介电各向异性: 介电常数
图4
(2)光学各向异性: 双折射 △n = ne - no
冰 洲 石
图5
(3)弹性各向异性: 向列相的三种形变
固体
(2) 液晶的特点
表1
液体
液晶
宏观 流动性 各向同性 流动性 各向异性
晶体 有一定形状 各向异性
微观 位置短程序
位置短程序 方向序 位置长程序
液晶相
晶体
向列相液晶
各向同性相
温 图度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 • 分子长轴有一定刚性 • 分子末端含有极性或可极化的基团
MS
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
UV
HP/CP
(1)纯水冲洗
图21 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
(2)超声清洗
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
③PA溶液的粘度
与PA的分子量有关
PA溶液粘度
与PA的含量有关
分子量大 粘度高 含量多 粘度高
粘度过大 对PI溶液粘度的要求
粘度过小
不易涂敷
影响成膜厚 度,且会卷边
④PA溶液的含水量
PA溶液暴露在空气中易吸潮 体系 内水分导致聚合物发生水解 分子量 降低 粘度过小 性能变坏
耐擦性能远好于固体版
凸版的结构:凸版上每个涂块由许多细小的凸粒 组成网络。小凸粒的一致性要好,不能有缺陷, 密度一般在300-600目之间,这样的结构使得可以 依靠液体的表面张力作用获得均匀、平整的膜。
V10
T亮
⑤对比度Cγ= ——
(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
①定义
图14
②影响响应时间的因素
(4) (5) (6)
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 液晶盒越厚,响应越慢
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