LCD基础知识及制造工艺流程介绍

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从LCD生产过程控制图可知,LCD全部制作过程大体分为 40多道工序,这些工序又可分为ITO图形蚀刻(图形段)﹑定 向排列(PI 及摩擦) ﹑空盒制作﹑切割与灌液晶和成品 检测与包装五个阶段
6.2 形成ITO图案过程
ITO膜
清洗
玻璃
掩膜板
曝光
光刻胶 涂胶
显影/坚膜
刻蚀
脱膜
6.3 PI涂布、摩擦与成盒的过程
2.5 LCD主要产品特征
类型
扭曲角
TN Twist 90°
HTN Twist 100°-180°
STN Twist 180°-270°
FSTN Twist 180°-270°
显示模式
Positive :白底黑字 Negative:黑底白字 Positive :白底黑字 Negative:黑底白字 Positive :黄绿底黑字(Y-G mode) 灰底蓝紫字(Gray mode) Negative:蓝底白字(Blue mode) Positive :白底黑字 Negative:黑底白字
5.3.4 STN负显的视角范围
以6点种为例,看清字符(实际应用时) • 1/1duty:上约20°,下约50° • 1/2duty:上约20°,下约50° • 1/4duty:上约20°,下约 50° • 1/8duty:上约20°,下约 50° • 1/16duty:上约20°,下约 40° • 1/32duty:上约20°,下约 40° • 1/64duty:上约10°,下约 40° • 1/128duty:上约10°,下约 30°
以行列交叉单元显示图形。
2.4 按技术类别分类
根据液晶分子扭曲程度,LCD可分为下列几类:
• TN:扭曲向列型(Twist nematic)液晶显示器。 • HTN:高扭曲向列型(High Twist nematic)液晶显 示器。 • STN :超扭曲向列型(Super Twist nematic)液晶显示器。 • FSTN :补偿膜超扭曲向列型(Film Super Twist)液晶显示器. • TFT : 薄膜晶体管(Thin-film transistor)液晶显示器。
5.5 功耗
功耗是LCD工作所消耗的能量,按电流计一般在 微安级,功耗低是LCD最大的优点之一。LCD功 耗的大小取决于显示面积,驱动电压及频率、液 晶的电阻率、介电常数和盒厚等。其中液晶的正 电阻率很容易随液晶被污染而急剧下降。故液晶 的妥善保存至关重要。
六. LCD生产制造工艺流程
6.1 LCD制作工艺流程简介
五. LCD的主要技术指标
5.1 电光响应特性: 液晶显示器的相对透光率随着外加信号电压变
化而变化,就是电光响应特性,这是最重要的特 性之一。
透光率 100% 80%
50%
正常工作 电压范围
非选通字划
选通字划
Vth Vop Vsat
(阀值电压)
(饱和电压)
驱动电压
5.2 对比度
液晶显示器的对比是显示状态和非显示状态相对透光率的 比值,当对比度≥5时,图象清晰。
(1) 丝印边框SEAL及银点TR
SEAL作用:贴合上下两张基板,防止液晶外漏或被污染。
TR作用:上下电极导通
(2) 喷衬垫料
在下玻璃均匀分布支撑材料.将一定尺寸(一般为几个微米)的衬垫 料均匀分散在玻璃表面,制盒时就靠这些衬垫料保证一定的盒厚.
6.3.4Байду номын сангаас贴合、热压

印刷机
喷粉成盒后图示 喷粉机
LCD基础知识及制造工艺流程介绍
钜鼎(扬州)光电显示科技有限公司
目录
1. 液晶 2. LCD分类 3 . LCD结构 4. LCD显示原理 5. LCD主要技术指标 6. LCD生产制造工艺流程 7.LCD使用过程中应注意的事项
一. 液晶
1.1 液晶:有一类特殊物质,当其从固态转变成液态的过 程中,不是直接从固态变为液态,而是出现一种中间状态, 外观上看似浑浊的液体。但是它的光学性质及某些电学性 质又和晶体相似。是各相异性,具有双折射特性等。当温 度升高时,随着温度的升高这类物质会变成澄清、同性的 液体。反过来这类物质从液体转变成固体时,也要经过中 间状态。这种能在一定的温度范围内兼有液体和晶体,二 者特性的物质叫做液晶(Liquid Crystal) 也叫做液晶相、 中间相或中介相等,又称为物质的第四态。
四.LCD显示原理图
亮态
暗态
a.此图为正显TN液晶显示器的光电反应图示. b.在液晶盒未加电场时,前偏光片的偏振光顺着液晶分子的扭
曲结构扭曲90˚,变成和后片偏光片的光轴一致,顺利到达后 偏片,显示为透明状态,处于非显示态(非选择态). C.在液晶盒中加电场时,驱动电路将驱动的信号电压加到需要 显示的有关电极时,该部分液晶分子扭曲结构消失,失去了旋 光能力,从前偏光片射出的偏振光的偏振方向未经改变就到 达后偏光片,由于前偏光片的偏振方向与后偏光片的偏振方 向垂直,偏振光无法透过后偏光片,这样,该显示电极部分就变 得不透明,显现黑色,处于显示态(选择态).
视角范围由显示模式 (技术类别)和驱动路 数决定;
技术类别越高,盒厚越 小,视角越广;
驱动路数(COM数) 越大,视角越窄。
5.3.2 HTN的视角范围
以6点种为例,看清字符(实际应用时) • 1/1duty:上约25°,下约90° • 1/2duty:上约15°,下约70° • 1/4duty:上约15°,下约 45° • 1/8duty:上约10°,下约 30° • 1/16duty:上约0°,下约 15°
❖ PI、TOP印刷 ❖ 摩擦 ❖ SEAL、TR印刷 ❖ 喷粉 ❖ 贴合 ❖ 热压
APR 版
6.3.1 PI、TOP印刷工艺
TOP/PI印刷原理图:
在LCD制造工序中,这是一道最关键的工序之一 TOP工序:工艺流程图中的TOP涂布工艺是特殊
流 程 , 一 般 的 TN 及 STN 产 品 , 不 要 求 经 过 这 些 步 骤 .TOP 涂 布 工 艺 是 在 光 刻 工 艺 之 后 , 再 做 一 次 SiO2的涂布,以便把蚀刻区与非蚀刻区之间的沟 槽填平并把电极覆盖住,这既可以起到绝缘层的 作用,又能有效地消除非显示状态下的电极底影, 还有助于防止静电及改善视角特性.所以,一些高 档次的STN产品要求有TOP涂布工艺制程. PI工序:在基板的表面上涂覆一层取向层,再 通过高温固化处理使取向层固化,为以后在取向 层上摩出沟槽做好准备。
5.3.3.STN正显的视角范围
以6点种为例,看清字符(实际应用时) • 1/1duty:上约30°,下约90° • 1/2duty:上约30°,下约90° • 1/4duty:上约30°,下约 90° • 1/8duty:上约30°,下约 90° • 1/16duty:上约30°,下约 90° • 1/32duty:上约20°,下约 70° • 1/64duty:上约10°,下约 50° • 1/128duty:上约10°,下约 30°
5.3 视角范围
常用视角方向:– 6点钟 – 12点钟
LCD的对比度跟视角有关。 对比度随 观察角度变化的 特性称之为视角特性。视
法法线方向 =0°
=180°
θ
12 点方向 Y
观测位置
角个对特比性度指的标最。小一可般接取受定值一,9=点27钟0°方向
来考察对比度大于这个值
X
=90° 3 点钟方向
1.2 相结构: 向列相、近晶相、胆甾相
向列相
近晶相
胆甾相
1.3 液晶分子的结构 化学结构式
物理外观
• 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
CH3 - (CH2)4
CN
上述分子(5CB) 是 ~2 nm × 0.5 nm
1.4 液晶使用时应注意事项
1.5 液晶性能的主要评价特性参数:
& 弹性参数(K11 K22 K33) & 介电常数(△ε) & 电阻率() & 粘滯性(η) & 折射率(△n) & 清亮点
二.LCD分类
2.1 按显示方式分类
正性显示(白底黑字)
负性显示(黑底白字)
2.2 按采光方式
反射型
半透型
透射型
光源
反射光
反射偏光片
玻璃基板 取向层
涂取向层
ITO膜
一般生产中低档LCD的定向材料都是用PA,即聚酰亚胺 酸,它是通过二酐与二胺在低温聚合反应合成的,其在 高温下脱水固化后(化学上层是一种环化反应),即成
为聚酰亚胺(PI),聚酰亚胺有很好的化学稳定性,优 良的机械性能、高绝缘性、耐高温、高介电常数、耐辐
射和不可燃。其分子式为:
从液晶的分子结构可以看出,某些液晶分子属于非对称性 的双极性分子结构,这类型的液晶很容易发生裂解。而实 际应用中使用的都是由几十种液晶单体按一定比例混合而 成的混合液晶,其中就存在一部分双极性的液晶分子单体。
①.液晶材料必须密闭,避光保存,禁止直接受UV照射; ②.LCD避免长时间阳光照射,即使在液晶中添加了稳定剂,也不建议长时间放 置在阳光下使用; ③.驱动电路不能有直流电流; ④.PI成膜后注意防止吸湿; ⑤.控制灌晶段的湿度,防止液晶和灌注液晶用的海绵条吸湿; ⑥.防止液晶制具受其它化学材料污染;
5.4 LCD的响应速度
温度越低响应速度越慢 TN型、HTN型产品的响应速度(25℃时)
Tr:150~200毫秒 Tf:200~250毫秒 STN型产品的响应速度(25℃时) Tr:200~300毫秒 Tf:250~350毫秒
➢ TN (宽温液晶) 25℃时响应速度约0.2~0.5秒 0℃时响应速度约0.5~1秒 -20℃时响应速度约1~3秒 -30℃时响应速度约5~10秒
6.4 中工序生产流程
三.LCD的结构
3.1 液晶显示器的基本结构
3.2 TN,HTN,STN液晶显示器的材料结构(3大主材)
3.3 LCD的主要材料--ITO玻璃
3.4 LCD的主要材料--偏光片
保護膜
TAC膜 PVA膜 TAC膜 压敏膠 離型膜 一般透过型偏光片的结构
3.4.1 偏光片基本原理图
五.LCD主要材料
光源
反射光
背光
透射光
透射光
半透偏光片
背光 透射偏光片
适用于自然采光,在黑暗 收件下不可见
适用于既有背光,又采用自然光 完全采用背光,底色较
的类型。底色亮

2.3 按显示内容分类
1. 笔段 方式 用细长的笔段显示8字等
2. 点 阵 方 式 ( 显 示 文 字 ) 以行列交叉显示单元表示文字。
3. 点阵 方式 ( 显 示 图形 )
PA
PI
6.3.2 摩擦工艺
RUBBING的工作原理
流品方向
定向摩擦前后对比(微观)
摩擦方向,扭曲方向与视角方向之间的关系
备注
① 摩擦方向决定 视角方向;
② 视角范围与摩 擦方向没有关 系。
6.3.3 空盒制作
本阶段包括工艺流程图中把两片导电玻璃对迭,利用封边材料贴合起 来并固化,制成间隙为特定厚度的玻璃盒.制盒技术是制造LCD的最关 键技术之一.
的视角范围,这个范围称
为视角锥。
=0°
6 点钟方向
5.3.1 TN的视角范围
重点:
以6点种为例,看清字符(实际应用时) • 1/1duty:上约20°,下约90° • 1/2duty:上约10°,下约60° • 1/4duty:上约5°,下约 40° • 1/8duty:上约0°,下约 20° • 1/16duty:上约0°,下约 10°
➢ HTN(宽温液晶) 25℃时响应速度约0.2~0.5秒 0℃时响应速度约0.2~1秒 -20℃时响应速度约0.5~3秒 -30℃时响应速度约5~10秒
➢ STN (宽温液晶) 25℃时响应速度约0.3~0.7秒 0℃时响应速度约1~2.5秒 -20℃时响应速度约5~10秒 -30℃时响应速度约15~50秒
3.4.2 LCD的耐久度 ❖ PVA膜中的碘及碘化物都极易水解,偏光片所使用的压敏胶在
高温高湿条件下也容易劣化,因此在偏光片的耐久性技术指标 中最重要的就是耐高温和耐湿热指标。
❖ 耐久度分四类:普通、中耐久、中高耐久、高耐久。 ❖ 普通:干温70°C×500HR,湿热40℃、90%RH、500H ❖ 中耐久:干温85°C×500HR,湿热60℃、90%RH、500H ❖ 中高耐久:干温90°C×500HR,湿热70℃、90%RH、500H ❖ 高耐久:干温90°C×500HR,湿热80℃、90%RH、500H
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