LCD工艺知识PPT课件.ppt
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1、LCD工艺知识编制:罗万林1LCD的结构(侧面图)ITO电极导电ITO图案定向层(PI)2ITO导电层定向层(PI)ITO导电层定向层(PI)LCD的结构(侧面图)3LCD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。4LCD显示原理定向定向层(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
2、的效果。5LCD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。非ITO部分6LCD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
3、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。7LCD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。8ITO是一种氧化铟或氧化锡的导电金属层,和酸发生强烈反应
4、,在强碱环境中易被腐蚀。常见的ITO玻璃分以下三种结构:ITO导电玻璃ITO导电层ITO导电层ITO导电层SIO2阻挡层厚度:200500埃ITO导电层厚度:2502000埃SIO2绝缘层厚度:5001000埃9ITO导电玻璃电阻较高(60-120欧)ITO导电层ITO导电层电阻较低(30-80欧)基板平整度高按类型分为:TN和STN玻璃基板按厚度分:0.40.550.71.1mm10LCD工艺流程图PI前清洗切割(划片)磨边/磨角注:此流程不包括特殊工艺,如“BLACK MASK”、“VA”等等。11前清洗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
5、判断正反面,正面朝上,原边靠右。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。4、为使机器正常工作,必须周期性检查和保养。12前清洗技术要求:玻璃干净,明亮,无水渍,无污物。13涂 胶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。14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
6、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。15曝 光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
7、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。16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
8、,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。17显 影显影液(碱液)段显影影 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
9、或光刻胶大片脱落。18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。19检 验20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)。21蚀 刻蚀刻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。
10、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。22蚀 刻蚀刻刻时,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。23脱 膜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。24PI前清洗清洗清洗 是用一定量的清
11、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。25涂定向层(PI)定向层(PI)ITO图案涂PI胶后的玻璃 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:13度的低预倾角TN型PI和49度的高预倾角STN型PI。26固 化PI导向膜原液的组份是聚酰
12、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400600埃左右,STN-LCD推荐在8001000埃左右。27涂黑膜(BLANK MASK)边框胶(环氧树脂)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
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