LCD工艺知识

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。
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。
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：
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。
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曝
光
曝光就是在涂好光刻胶的玻璃表面覆盖菲林（掩
模版），通过紫外光进行选择性照射，使受光 照部分的光刻胶发生光化反应，改变了这部分 胶膜在显影液（碱液）中的溶解度。在显影过 程中，显影液与光化反应后的光刻胶发生反应， 不与菲林挡住的光刻胶发生反应，从而得到与 菲林相同的图案。
曝
光
曝光之前：1、要先准备好将要使用的菲林，检查菲林是否完好，有无划伤，脏 点，药膜面有无做反，视角标识是否正确等；2、曝光机的紫外光灯打开预热， 待电源稳定；3、将准备好的菲林装在曝光机架上，调好菲林与平台的相应位 置。 曝光过程：曝光过程中要控制好曝光时间和曝光机紫外光的光线强度。曝光时间 过长或紫外光强度太高，图案很容易变细，图案走线显影后容易断开。曝光 时间太短或紫外光强度不足，会使紫外光与光刻胶的光化反应不充分，显影 后会留有底膜或造成短路。 注意事项：1、曝光机开机时，要先开风扇，再点亮灯管；关机时，要先关灯管， 待几分钟后再关风扇；2、贴菲林时，图案要居中；3、作业过程中要控制好 曝光位置，以便后面工序加工；4、未曝光之前的涂胶玻璃不能被白日光灯照 射，以免光刻胶失效；5、长时间没有用的涂胶玻璃不要用于生产。
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。
打 粒
一整对大玻璃可以 排列很多个单粒产品。 之前的工序都是一整对 大玻璃作业流程，而以 下的所有工序就要单粒 作业了。经过切割后， 排列的单粒玻璃并不能 分开，还需要用一定压 力，通过工具分粒开来。
灌液晶
灌液晶是个很重要 的工序,其主要原理,是 将空盒玻璃置放在一个 封闭的容器内,然后将 里面的空气抽出达到真 空状,再将空盒玻璃与 液晶槽里的液晶充分接 触,最后打开进气开关, 这样就通过气压将液晶 灌注到空盒内。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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。
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。
200～500埃
ITO导电层厚度：250～
2000埃
SIO2绝缘层厚度：
500～1000埃
前清洗
1、将B、C两槽各加清洗剂2-3杯，主要根据涂胶效果作适当微调。 2、加热控制：“加热温度控制器”温度保持在40-45℃。
3、清洗白玻璃，首先必须用测试笔判断正反面，正面朝上，原边靠右。
4、为使机器正常工作，必须周期性检查和保养 。
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。
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。
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。
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）。
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。
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
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。
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。
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。
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。