LCD工艺知识

LCD显示原理
上下玻璃基板摩擦呈90度，液晶在整齐排列的情况下，也呈90度旋转，光线也随 之呈90度旋转。通电后，液晶分子发生转变，棒状分子呈竖状排列，光线直接 通过，不发生旋转。
Hale Waihona Puke ITO是一种氧化铟或氧化锡的导电金属层，和酸发生强烈反应，在强碱 环境中易被腐蚀。 常见的ITO玻璃分以下三种结构: SIO2阻挡层厚度：
涂定向层(PI)
涂PI是为液晶分子的排列作准备，PI也就是我们所说的导向膜或定向层。LCD使用的 PI导向膜固含成份在原液中是小分子化合物，它在高温下产生聚合反应，形成带很多支链 的长链大分子固体聚合物聚酰胺。聚合物分子中支链与主链的夹角就是所谓的导向层预倾 角。这些聚合物的支链基团与液晶分子间的作用力比较强，对液晶分子有锚定的作用，可 以使液晶按预倾角方向排列。PI按预倾角的大小分为：1~3度的低预倾角TN型PI和4~9度 的高预倾角STN型PI。
摩 擦
摩擦是在PI上按一定方向磨出沟槽，使 液晶按磨出的方向一致性排列。普通TN产品 摩擦角度为45度；HTN产品为110度—150度； STN产品为180度—270度。这里所说的角度， 是指上下两片玻璃重叠后所形成的夹角，夹 角越大，生产出来的产品视角越宽。视角： 我们看显示图形的角度。 在这里，摩擦平台的速度、滚筒的转速、 滚筒压入量的大小，对产品摩擦效果的影响 很大，所以在工艺上要好好控制。
摩 擦
没摩擦，液晶分子 的排列情况
摩擦后液晶分子的 排列情况
LCD受视角的限止。在图（C）中，是一个表示视角方向的图，分3点、6点、 9点、12点，这是和我们的时钟方式一样的，也就是说我们是根据时钟的方向来定 视角的。如果我们产品的视角为6点钟，那么当LCD显示时，我们只有从6点钟这 个方向才看得更清晰，从其它方向看就显得比较模糊。而CRT显示器就没有视角 之分，这也是LCD显示器比较差的一方面。
LCD显示原理
液晶(liquid crystals)—是在某个温度范围内兼有液体和晶体特性的物质 。液晶有 电光效应。液晶的电光效应，是指液晶在外电场下的分子的排列状态发生变化， 从而引起液晶盒的光学性质也随之变化的一种电的光调制现象。因为液晶具有 介电各向异性和电导各向异性，因此外加电场能使液晶分子排列发生变化、进 行光调制，同时由于双折射性，可以显示出旋光性、光干涉和光散射等特殊的 光学性质。 液晶的热光学效应：是指因温度的变化而导致液晶分子排列改变的一种光学效应， 加热到清亮点以上呈各向同性液体，在急冷后液晶盒呈白浊态，渐冷后，液晶 盒呈透明态。 液晶的扭曲效应：液晶在液晶盒内平行排列，在排列方向上下玻璃之间成90度扭 转，液晶也会相应发生90度旋转，当入射光进入时，光线也会随之发生90度旋 转，这就是它的扭曲效应。
前清洗
技术要求：玻璃干净,明亮,无水渍,无污物。
涂
涂胶是光刻的首道工序，是在ITO玻璃表面涂一 层光刻胶，光刻胶应在低温下避光保存。在使 用前要对其粘度进行测试，因为粘度过高，涂 层抗蚀性虽然提高，但其分辩率下降；而胶粘 度低时分辩率提高，抗蚀能力又较差。所以之 前我们要加入一定量的稀释剂，在充分搅拌后 静止一段时间测量其粘度，使之达到要求后才 使用。
蚀 刻
蚀刻是将一定比例的酸液把玻璃上未受保护的ITO膜腐蚀掉，将有光刻胶保护的 ITO图形保存下来，最终形成ITO图案。选用的酸液必须是能腐蚀掉ITO，但又 不能损伤玻璃表面和光刻胶的。一般选用盐酸、硝酸和水的混合液。
蚀 刻
蚀刻时，酸液的浓度和酸刻时间的
长短，对刻蚀效果影响很大，浓度 过大或温度过高，ITO图形变细或 走线刻断；酸液浓度过小，温度过 低，造成ITO图案刻蚀不完整，图 形之间相互连接，造成短路。当然 ITO的厚度也会影响酸刻时间的长 短，ITO电阻越小，ITO膜越厚， 所需酸刻时间越长。
显 影
显影 就是将感光部分的光刻胶溶除掉，留下未感光部分的胶膜，从而显示出
所需的图形。显影液一般采用浓度较低的碱液（氢氧化钠或氢氧化钾）。显 影时必须控制好显影液的温度、浓度和显影时间。显影温度过高，浓度较大， 或时间过长，显影液容易从未曝光的光刻胶边缘浸入图形，使图形边缘变差、 变细或光刻胶大片脱落。
固 化
PI导向膜原液的组份是聚酰亚胺和DMA、
NMP或BC溶剂。 TN型液晶显示器的固化温度一般在250度左 右，STN型液晶显示器要在300度左右。PI导 向膜涂覆厚度，TN-LCD推荐在400~600埃左 右，STN-LCD推荐在800~1000埃左右。
涂黑膜（BLANK MASK）
丝印黑膜是比较原始的黑膜制作工艺，成本 相对较低，对工艺控制也不复杂，但与“旋涂黑 膜”工艺相比，精度和效果就比不上了。 用丝印的方法涂黑膜目前是一些小厂家比较 常用的方法，其原理如图所示，是采用普通丝网 挤压而形成。 丝印黑膜工艺，是在PI固化后进行操作，涂 完黑膜后再进行固化，之后再涂一层低温PI，再 固化，之后的就是正常流程了。LCD 是由两片玻 璃组合而成，黑膜材料只涂在其中一面上，另一 面则是正常流程制作的。至于涂在哪一面是没作 具体要求的。 “旋涂黑膜”工艺的流程是不一样，下一页 会作介绍。
丝 印
在丝印工序中，分两个 步骤同时进行，一是印银点 （导通点）；二是印边框胶 （环氧树脂）。导通点的作 用：使上下玻璃的电极相互 连接，因为LCD的电角都在 一片玻璃上（便于装机）， 所以要用方法使一片玻璃的 导电图案通过导电物质引接 到另一片玻璃上。边框胶的 作用：主要是起封闭和支撑 作用，使之形成一个玻璃盒 子，用于液晶的注入。
旋涂黑膜（BLANK MASK）
“旋涂黑膜”的工艺如图所示,先在一个会旋 转的平台上放置好一面玻璃，在滴入适量的黑 膜液材料，之后启动旋转平台，在旋转的作用 下，黑膜液材料会均匀的涂附在玻璃上。 涂好黑膜材料后，紧接着进行加热烘烤， 然后进行显影，把不需要的部份去掉。去掉的 部分是显示图案的部份，也就是说把显示的部 份空出来，其它非显示区就是全黑的了。 旋涂黑膜的工艺流程与丝印黑膜工艺流程 的顺序是不一样的，旋涂黑膜工艺是在玻璃脱 膜清洗（第25页）后进行的，也是只涂在一面 玻璃就行了。
胶
涂
胶
• 涂胶质量要求：1、胶与玻璃之间粘附 良好，不能有胶脱落现象；2、涂层厚 度均匀一致，不能有厚有薄，不然在显 影和酸刻时会出现图形缺陷；3、涂层 表面不能有条纹、针孔、脏点、突起等 缺陷。 一片玻璃胶层有效区表面不允许0.2mm 的点超过3粒存在。 脏点或针孔在玻璃 3mm以外可放行。 在涂胶后一定要烘干，使胶内溶剂充分 挥发，使胶膜干燥，增加胶膜与ITO表 面的粘附性和胶膜的耐磨性。光刻胶在 干燥的情况下，才能充分的进行光化反 应。在烘干过程中，如果温度过低或时 间不足，胶膜内溶剂未充分挥发，曝光 显影时，未受光的部分也被溶除形成浮 胶状或使图案变形；烘的时间过长或温 度过高，会导致胶膜翘曲硬化，在显影 时会显不出图形或图形留有底膜。
LCD工艺知识
编制:罗万林
LCD的结构（侧面图）
LCD的结构（侧面图）
LCD显示原理
我们在了解LCD的显示原理之前，要首对它的结构和材料特性有所认识。
偏光片，也叫偏振片，它有一个很重要的特性，就是当它们的偏光轴相互平行时，
光线不能通过，当它们的偏光轴相互垂直时，光线可以通过。
LCD显示原理
定向层（PI），PI是一种高绝缘材料，在LCD中，主要是起到定向的作用，也
贴 合
热 压
热压的目的是为了 使边框胶完全固化， 使上下两片玻璃粘 接牢固。在热压过 程中，要施加一定 的压力和温度。
切割（划片）
切割是将一整对大玻 璃，按照其排版分割成 单粒的每个产品，当然 经过刀轮切割后不会立 即断裂成每个单粒，只 是切割出一定深度的线 痕，还要后续的打粒操 作才能分开成每个单独 体。 切割设备基本有两种， 一种是单刀机，单刀机 调试简单，但批量运作 较慢；另一种是多刀机， 调试复杂，但批量生产 效率高。 切割的精度和操作控 制，会直接影响到客户 的装机，和生产厂家的 良率。
就是在PI上摩擦出沟糟，让LCD中的液晶分子按照摩擦的方向排列，如果没 有摩擦，液晶分子也就是杂乱无章的排列了，当然也就起不到显示的效果。
LCD显示原理
ITO导电玻璃，是一种导电的特殊性材料，在LCD中，主要是为了刻蚀成所需显
示的图案，在两片ITO导电层之间，通电后，重叠部分形成电场，没有ITO导 电层的部分不会形成电场，液晶在电场的作用下，发生转变，使光线可以直 接通过。
脱 膜
脱膜是将蚀刻后留在ITO玻璃表面上的 光刻胶去除掉。脱膜液普遍采用碱液 （氢氧化钠和水的混合液体），相对 浓度比显影液高出许多，在脱膜过程 中，要加以一定的温度才能取得较好 的效果。
PI前清洗
清洗 是用一定量的清洗剂和DI水（高纯水）将玻璃表面的残胶、杂质、碱液冲 洗，并加以毛刷进行刷洗掉。
检
验
显影完之后的检验直接影响到成品的合格率,涂胶、曝光、显影都是光刻工序的 重要环节，影响到产品的质量。 图缺（白点）：1、涂胶时出现脏点或针孔；2、所用菲林有针孔。 短路：1、原菲林制作时有误；2、菲林或菲林基板较脏；3、生产过程中出现脏 物；4、显影不足；5菲林扎伤。
检
验
固 化(坚膜)
固化的作用，是为了坚固 光刻胶与玻璃的附着力。 因为经过显影液浸泡后， 光刻胶与玻璃之间的粘附 力已下降。如果不经过固 化就流到下一工序，产品 的图案会残缺，断路（缺 画）。
丝 印
丝印的原理比较简单，主要是将配制 好的框胶、油墨，倒入预先做好的图案丝 网上，再用一定硬度的刮板将框胶或油墨 挤压到承印物上。
喷 粉
喷粉工序所用材料主要是 塑料球，它在液晶显示中起 着支撑的作用，保持显示器 间隙（盒厚）均一，如果 LCD中没有塑料球作支撑， LCD的中间部分的盒厚，也 就是两片玻璃之间的距离会 比边缘的距离小很多，最终 造成盒厚不一，底色差异较 大。底色：是指在灌液晶后， 通过上下偏光片观察到的颜 色。