液晶显示器经典论文.docx

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液晶显示器经典论文

液

晶

显

示

器

原

理

论

文

1.1何谓液晶显示器

1.2液晶显示器的分类

1.3液晶显示器的结构

1.4液晶显示器的工作原理

1.5液晶显示器制造流程

1.1何谓液晶显示器

液晶在外加电场可使液晶分子轴发生移动，于是液晶分子的排列发生改变，从而改变其光学性质来达到显示的效果，这是液晶作为显示器的基本原理，液晶显示器就是利用液晶的各项光电效应，把液晶对电场、磁场、光线和温度等分界条件的变化在一定条件下转换为可视信号制成的显示器，液晶显示器的英文为LiquidCrystalDisplay，通常用LCD来代表

1.2LCD大致分为以下几种：

TN-LCD、STN-LCD、TFT-LCD

TN-LCD

是TwistNematicLiquidCrystalDisplay的简称，即扭曲向列液晶显示器，我们知道液晶分子基本平行与ITO基板排列，但上下液晶分子呈扭曲排列，整体扭曲90度，TN-LCD是人们发现最早，也是应用最广，数量最多，价格最便宜的显示器。

STN-LCD

是SuperTwistNematicLiquidCrystalDisplay的简称，即超扭曲向列液晶显示器，他的扭曲角在180~270度之间，他比TN-LCD显示信息量大，是LCD产品中的中档产品。

TFT-LCD

是ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay的简称，即薄膜晶体管的有源矩阵显示器，通过在基板上制作薄膜晶体管，他是目前市场上最高档的产品，他的制造工艺非常复杂，价格比较高，主要用于NB、TV等高端需求。

1.3LCD的结构

1.4LCD的工作原理：

首先我们必须了解光，这是一种电磁波，即电磁场以波动的形式传播的，人眼可见的波长380~780nm之间，光是沿直线方式传播的，光波的震动方向垂直与光的传播方向，对于自然光（如太阳光）来说在垂直光传播方向的各个平面内，光波的振动方向随机均匀分布的，如果光波振动的方向是沿一个方向，这样的光线称之为偏振光，这个振动方向为偏振方向。

偏光片有一个固定的偏光轴，偏光片的作用是只充许振动方向与其偏光轴方向一致的光通过，而振动方向与其偏光轴方向垂直的光将被吸收，这样当自然光通过液晶盒的入射偏光片后，只剩下振动方向与偏光轴相同的光，即线性偏振光，偏振光经过液晶盒后再经过偏光片射出（称为检偏器），当然这样光是否通过检偏器多少，取决于线性偏振光经过液晶盒后的偏振状态，从而控制最后透过检偏器的光状态来实现显示（如图7）

具体的说，TN型液晶内液晶分子形成90扭曲结构，在一定条件下入射光的偏振将顺着液晶分子的扭曲方向而旋转，液晶分子扭曲90度导致入射偏振光也旋转90度，当对2块ITOglass上的电极施加一定大小的电压后，液晶分子就转变为垂直于上下玻璃排列，原来的扭曲结构消失，导致旋光作用也消失，这种电光效应就称为扭曲电场效应。

1.5液晶显示器制造流程

1．清洗与干燥

将已备好的ITOglass用清洗剂、DI水通过使用物理的（毛刷、超声波、喷淋））、化学的方法将ITOglass表面的杂质等污物清洗干净，然后把水除去干燥并用UV改质表面，为下道工序的生产保证质量。

2．涂胶

涂胶是在ITOglass上均匀涂一层光刻胶，图胶的效果好坏直接影响图形的质量，主要控制内容：

光刻胶的配置、图胶层厚度和均匀性、图胶表面缺陷等，涂胶后ITOglass如图（9）

3．前烘

前烘的目的是促使光刻胶内溶剂充分挥发，使光刻胶在ITO表面充分黏附和耐磨，曝光时掩模板与光刻胶即使接触也不会损伤光刻胶和污染掩模板，同时只有光刻胶表面干净，在曝光时光刻胶才能充分地和UV光发生光分解反应。

4．曝光

曝光就是在涂好光刻胶的ITO表面覆盖掩模板，通过UV光进行选择性曝光，如图（10）

5．显影

显影是将已感光部分的光刻胶溶解除去，留下未感光的光刻胶从而显示出所需要的胶层图案，显影过程是将曝光后的玻璃防入显影槽中，经过一段时间的溶解再通过DI水把显影液冲洗干净，LCD一般都使用（NaOH或KOH）作为显影剂，显影后玻璃如图（11）

6．坚膜

由于显影时光刻胶发生软化、膨胀，胶膜的抗蚀刻能力下降，因此显影后必须用适当温度烘烤除去水分，增强胶膜与ITO的黏附性，坚膜有用烤箱和红外线2种，坚膜的条件：

温度时间，一般情况下坚膜条件略高于前烘条件。

7．蚀刻

蚀刻是用一定配比的酸把玻璃上未受到光刻胶保护的ITO去掉，而将有光刻胶保护的ITO留下来，最终形成所需的图案，蚀刻液一般选用一定比例的Hcl、HNO3（或Fecl3）、水的混合液，蚀刻液的温度和时间对蚀刻的效果影响很大。

如图（12）

8.脱膜

脱膜就是把蚀刻后ITO上的光刻胶去处，脱膜液使用一定温度的碱液，它的浓度、温度高于显影液，然后再用DI水冲洗。

9.中清洗

中清洗就是将经光刻后的玻璃用清洁剂、DI水等把玻璃清洗干净

10.涂取向膜

LCD的定向材料多是用PA，既聚酰亚胺酸，它是通过二酐与二胺在低温聚合反应生成的，其在高温下固化后（环化反应）成为聚酰亚胺（PI），它有良好的化学稳定性、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，涂取向膜就是将含有定向材料的溶液均匀地涂布在ITO指定位置上，然后高温烘烤得到完整的PI，涂取向膜的方法有旋转法、浸泡法、凸版印刷法，其中凸版印刷质量最为优良。

凸版印刷是一种选择性涂覆（也叫移印法）如图（14）所示：

印刷时，先将定向材料溶液加到刮刀辊与匀胶辊上，使之在匀胶辊上均匀分布，然后开动APR版的滚筒，这样APR版上的凸块便可均匀获得PA液，在启动工作台通过APR版转印到ITO玻璃上，涂PA后玻璃如图（15）所示：

11.预烘、固化

预烘的目的是将PA中的溶剂受热挥发，使PA材料均匀平坦，然后在高温下固化进行脱水环化反应生成PI，这就是我们所需的定向膜。

12.定向

用毛绒布在PI层的表面进行摩擦，就可以形成所需要的定向层，定向层处的液晶分子将按照摩擦的方向进行排列，这样可以获得一致的取向，摩擦定向的原理如图（16）所示

13.丝印

将封接材料（边框胶）、导通点分别用丝网印刷的方法印在ITO表面，丝网印刷：

利用丝网图文部分网孔漏印通过边框胶、导通点，非图文部分网孔不通过的原理进行印刷。

印刷时丝网一端倒入适当的边框胶或导通点用胶刮刀对丝网印板施加足够的压力，同时朝丝网印板的另一端移动，如图所表示，边框胶或导通点在移动中被胶刮刀从图文部分的网孔挤压到ITO表面，由于边框胶或导通点的粘性作用而使其附着在一定的范围之内，印刷过程中丝网印板与ITO表面保持一定的间隙，印刷时使得丝网印板通过自身的张力而产生对胶刮刀的反作用力，使丝网印板与ITO表面只做移动式接触，而丝网印板其他部位与ITO表面保持间隙，使得边框胶或导通点发生断裂运动，保证了印刷尺寸的精度和避免ITO表面刮伤，当胶刮刀刮过整个丝网印板后抬起，同时丝网印板也抬起，并将边框胶或导通点轻刮回原来位置以备再印刷，这样就完成了一整个印刷过程，丝印后ITO玻璃如图（17）所表示

丝网印刷讲究3个度如图所表示：

胶刮刀与丝网印板的平行度、印刷平台的水平度、ITO玻璃与丝网印板的高度

14.喷粉

在ITO上均匀的分布支撑材料，将一定尺寸的衬垫料（一般多是几个微米）均匀喷洒在ITO的表面，制盒封装就是靠这种材料保证一定盒厚的，一般有湿、干喷2种，湿喷利用141B或酒精（IPA）加水喷洒，干喷利用高压产生电场喷洒。

15.贴盒

按对位标记将上、下片ITO玻璃对应的组合在一起，贴盒后的ITO玻璃如图（18）所表示

固化在高温下使边框胶材料固化，固化时要在ITO玻璃上施加一定的压力以便保证盒厚均匀，如图（19）所表示

印框点、框预烤、喷粉、对位组合、固化统称制盒过程，制盒就是把印有框、点2片ITO玻璃重叠，利用边框胶贴合起来固化。

16.切割

就是利用刀轮在玻璃表面按照所需要求划线切割，达到我们所需的小粒产品。

17.灌LC

将条状的或粒状液晶盒朝同一方向，相对前后同一位置的液晶盒灌口在同一直线上，插在液晶架上，灌口朝下（灌口对准海面条，但不接触）放进液晶机的托架上加以固定，液晶机内海面条加有足够的LC，这时开始抽真空，当真空度达到所需要时，上升液晶机的底盘，让底盘上的海面条与灌口充分接触，停一定时间后开始入气，在空气大气压和液晶盒毛细血管现象的作用下，液晶开始在盒内上升，直到整个盒内充满液晶再延迟3~5分钟即完成灌LC的工作。

18.调盒封口

将灌好LC的液晶盒平整放入调盒工装，通过一定的压力将液晶盒调试平整，然后将灌口表面液晶擦拭干净，点上一定量的封口胶，通过UV光照射使胶本身发生化学交连聚合作用，形成牢固的封口，防止盒内LC泄露和外界污染物侵入，在封口作业中须注意：

1）控制渗胶的深度。

2）盒厚的均匀性和一致性。

3）封口污染。