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1、Liquid Crystal Display,LCD基础知识培训胡家立,培训目的,掌握液晶显示器结构及特点使用的主要材料及性能了解主要制造流程和工艺目的一般产品的使用条件和可靠性指标,LCD 分類,TN-LCD 显示模式(1)透過式(2)半反射式(3)反射式 依显示区分(1)正性(2)负性,背景/显示颜色(1)黑/白(2)白/黑,LCD 分類,STN-LCD 显示模式(1)透過式(2)半反射式(3)反射式 依显示区分(1)正性(2)负性,背景/显示颜色(1)黄/蓝黑(2)黄绿/蓝黑(3)绿/蓝黑(4)灰/蓝黑(5)蓝/白,LCD 分類,FSTN-LCD 显示模式(1)透過式(2)半反射式(3)
2、反射式 依显示区分(1)正性(2)负性,背景/显示颜色(1)黑/白(2)白/黑,依结构分类(1)TN 1/1-1/16duty(液晶扭轉角90)以下(2)HTN 1/1-1/16duty(液晶扭轉角100-110)(3)STN 1/16-1/240duty(液晶扭轉角180-240),瑞福达已量产的LCD类型,TN-LCD HTN-LCD STN-LCD FSTN-LCD,LCD 結構,偏光板,玻璃基板,ITO,配向膜,液晶,SPACER,配向膜,半透過C/F,ITO,玻璃基板,偏光板,框膠,半透膜,LCD驅動原理,LCD 特性,(A).電氣特性(1)耗電低(2)低電壓驅動(B).光學特性(1
3、)低輻射.對人眼傷害小(2)必須有光源存在,(C).物理特性(1)溫度高,黏度低,驅動電壓低(2)溫度高,應答速度快(3)黏度高,應答速度慢,阈值电压 Vth=饱和电压 Vsat=对比度：正显状态下Cr=Boff/Bon 视角上升时间下降时间 功耗电流：I=S*10/1000A（S为全显面积mm2）,LCD电光特性主要参数,LCD 主要優缺點,優點1 低電驅動2 低電流消耗3 輕、薄4 可做大面積投影5 彩色化容易,缺點：1 視角限制2 需外加光源3 動作溫度範圍限制,光学特性不同（TN产品利用旋光性、STN产品利用双折射效应）玻璃材料（STN产品需研磨，要求平整度高，因引线细需要低的方块电阻
4、，刻蚀方式不同）PI材料（STN产品预倾角高），涂层厚度不同扭曲角不同（TN为90度，STN为180-270度）盒厚控制精度不同液晶物理特性不同，偏光片角度不同,TN与STN产品的区别,主要材料玻璃液晶偏光片其它材料 光刻胶、PI材料、钝化膜、黑膜、紫外硬化性树脂（封边胶、封口胶、封PIN胶）、导电胶（丝印用、上PIN用）、玻璃纤维、垫片、金粉、镍粉、全息膜、匀光片、金属引线,构成LCD的主要原材料,1 玻璃结构：钠钙玻璃基板（硼硅玻璃）SiO2膜：厚度200250埃.ITO膜：厚度2502000埃（1埃=10-10米）,LCD主要原材料的性能 ITO玻璃,LCD主要原材料的性能 ITO玻璃,
5、2 基板主要技术指标 外形尺寸：使用较多的为1416英寸，厚度一般为1.1mm、0.7mm、0.55mm、0.4mm等 表面平整度：是批玻璃表面一定范围内的起伏的程度。平整度可用h/1表示，意思为在长度为1的范围内，表面最高点与最低点的差值为h STN用玻璃要求平整度0.05微米/20毫米,LCD主要原材料的性能 ITO玻璃,3 ITO膜的主要技术参数透光性：80%，取决于玻璃材料、ITO厚度和折射率 导电性：方块电阻，用R表示，即体电阻率 比ITO膜厚 热稳定性化学稳定性：化学稳定性是通过耐湿性和耐碱性试验来评价,4 我公司玻璃的主要规格常用：14*16*1.114*16*0.714*16*
6、0.55 方块电阻：15、20、30、60、80、180欧,LCD主要原材料的性能 ITO玻璃,1 液晶分类物理条件分：热致液晶、溶致液晶结构排列分：向列相液晶、胆甾相液晶、近晶相液晶。,LCD主要原材料的性能液晶.,液晶的分類,碟狀液晶(DISK),膽固醇液晶(CHOLESTERIC),層狀液晶(SMECTIC),線狀液晶(NEMATIC),LCD主要原材料的性能 液晶.,2 液晶的主要技术参数：*相变温度特性：熔点至清亮点之间的温度区间*粘度：响应时间*介电各向异性：阈值电压和响应速度*光学各向异性n：nd/2 n小则视角大*弹性常数：陡度*液晶电阻率：液晶纯度*扭曲能力,LCD主要原材料
7、的性能 液晶.,3 液晶材料的使用 配制原理配制过程液晶灌注,1 偏光片结构,LCD主要原材料的性能偏光片,LCD主要原材料的性能 偏光片,2 偏光片的工作原理 透过偏振片的光只在一个垂直光传播路径的方向上振动，这种光被称为偏振光或平面偏振光。偏振片的作用是将入射光分解成互相正交的两个偏振光分量，只让一个通过，而另一个分量被吸收或被散射。,3 偏光片性能 偏振度：普通偏光片的偏光效率要85%，彩色片的偏光效率相对较低，一般在80%以下。目前最好的偏振片偏振度可达99%以上 透过率：实际偏光片的透光率值都略低于50%。色相：指偏光片颜色所对应的色坐标值 有效厚度：偏光板的总厚度，包括基板厚度，胶
8、厚度及保护膜厚度。,LCD主要原材料的性能偏光片,LCD主要原材料的性能 偏光片,4 附加功能 防UV、抗闪烁、硬膜（防划伤）、抗反射、高透过等,LCD主要原材料的性能 偏光片,5 偏光片使用注意事项：偏光片的贮存条件为温度2015、湿度65%20%RH，远离热冲击。偏光片的处置要小心，不能摩擦、弯曲、冲击而损伤偏光片。偏光片表面要干净，不能手模表面、不要沾污物（除去保护膜后）。,LCD产品设计,产品设计流程：客户信息-技术评审-工程图设计-客户确认-版图设计-样品制作这整个过程涉及三个方面：一个是工程图的设计；二是菲林版的设计；三是LCD结构，材料的设计。,LCD工程图,从LCD的工程图可得
9、到的信息 尺寸：大小片尺寸、封口尺寸、玻璃厚度、屏的厚度、偏光片尺寸PIN：长度、PIN间距、上PIN数量电极数、上PIN位置可视区尺寸、显示区尺寸NOTE中所有内容：显示模式、视向、驱动条件（占空比、偏压比、工作电压）、工作温度、存储温度、连接方式。逻辑关系,LCD产品设计,LCD产品设计,工程图应注意以下几点：玻璃边缘到可视区距离最少为1.0mm。偏光片贴片后距离产品边尺寸为0.50mm，公差为0.40mm或0.50mm。玻璃尺寸标注公差一般为0.2mm。若客户要求时，则最少公差为0.15mm。工程图若有丝印时，丝印图案填黑，并独立标出丝印图案的相对位置，若装有管脚PITCH需自定时，尽量
10、用整数，装管脚之PITCH为五种：1.27 mm，1.5mm，1.8mm，2.0mm，2.54mm。,LCD产品设计,线路图应注意以下几点：走线图中，同一层走线不能相交，若COM与SEG相交，尽量将交点放置在可视区外，如果可视区内有交叉点，不可避免时，应垂直相交，尺寸一般为0.080.08mm2，最小0.04mm0.04 mm2，有丝印时尽量放在丝印图案下面。型号名（TNXXX、HAXXX、FDXXX）和公司标志（RFD）写在大玻璃上脚仔空余位置处排版计算：14*16玻璃两个方向各减10MM为有效计算面积排版原则：能排单版时不排双版，能排双版时不排COM,SEG分开排版。,LCD产品设计,产品
11、结构设计应注意以下几点:玻璃的选择：面电阻磨擦工艺的设计：角度、方向 组合工艺的设计：盒厚、粉的搭配、密度等 液晶材料的配制：选型、配比、混合贴片工艺的设计：偏光片型号、角度等 包装盒的选择：型号、方法等,LCD 工艺介绍,主要工艺流程 光刻-PI-摩擦-丝印-切割-灌注-封口-清洗-目检-电测-（印装饰线）-贴偏光片-（上PIN）-包装-入库,LCD製程簡介,ITO原板玻璃,光刻工程,TOP工程,PI工程,组合工程,切斷工程,液晶封入工程,偏光板貼付工程,光刻-LINE,受入洗淨,塗佈機,預乾爐,露光機,顯像裝置,後乾爐,蝕刻裝置,剝離裝置,短路檢查機,光刻主要工艺参数要求,曝光工位洁净度：
12、百级光刻对位精度：0.05mm纯水电阻率：12M显影条件：NaOH 0.5%、25酸蚀条件：HCL.HNO3.H2O:6-7N、50清洗节拍：135cm/min,光刻工艺主要失效分析,短路断路针孔,TOP（絕緣膜）LINE,洗淨機,印刷機,预干燥,TOP燒成爐,PI（配向膜）LINE,洗淨機,IR/UV,印刷機,PI燒成爐,配向研磨,预干燥,TOP/PI主要工艺参数要求,涂覆工位洁净度：百级涂覆精度要求：TOP 750100 PI(STN)680100(TN)1080100固化温度：TOP 300 PI 250 固化节拍：60S,PI涂覆示意图,PI滴滴液器,摩擦主要工艺参数要求,摩擦角度：依
13、产品视向及排版方向确定摩擦辊转速：1000r/min摩擦辊移动速度：80mm/s摩擦力矩：16kg.cm5kg.cm,TOP/PI工序主要失效分析,显示不匀取向不良液晶畴显示斜纹黑白斑开盒,組合-LINE,粒子分散機,框膠乾燥爐,框膠印刷機,組立機,硬化燒成爐,点膠印刷機,组合主要工艺参数要求,组合工序洁净度：百级边框垫片与盒内垫片粒径匹配喷粉的密度及精度组合精度：20m固化条件：150、60min,喷粉示意图,正常SPACER图片,组合工序主要失效分析,盒厚不匀开盒漏液晶图形失真内污,後段工程,加壓封止,液晶封入,切斷,點燈測試,偏光板貼付,加壓釜,包裝出貨,切斷工程,將硬化後基板依成品外形
14、尺寸規格作切割。,液晶封入工程,1.將切割後面版放置液晶封入機內並真空排氣，使面版呈真空狀態。,2.將面版封入口浸入液晶皿內，再以氮氣加壓，使液晶吸入面版內。,灌、封主要工艺参数要求,真空度：1.0*10Torr注入时间：1-120minUV光强：50mw/cm2UV照射时间：5-25skgf/cm2,加壓封止機,1.將液晶封入後面版，以機械方式加壓，使面版內多餘液晶排出及間隙保持均一後塗上封止膠。,2.再以紫外線照射，使封止膠產生化學反應而硬化、固定。,機能點燈工程,檢查LCD機能及外觀不良,如破損、龜裂、斷線、黑白點.。,轻缺陷污染、黑点、气泡磕伤划伤彩虹等 重缺陷短路断路开盒偏光片贴反电
15、光参数不符合要求等,产品常见轻、重缺陷项目,偏光板貼付工程,以滾輪方式將上、下偏光板貼付於面板上。,面版（玻璃）,偏光板,滾輪,加壓釜工程,將貼付後面版放置加壓釜內，以大氣壓荷重及加熱，使偏光板與面版完全黏合。,加压脱气主要工艺参数要求,脱气温度：455 脱气时间：10-40min加压压力：5 kgf/cm20.5 kgf/cm2,产品包装图示,後段工序主要失效分析,漏液晶偏光片内污、气泡屏外形损伤包装混装,液晶显示器使用的注意事项,温、湿度：常温、宽温避免直流信号避免紫外光直射金属引线焊接温度、时间,可靠性试验,高温保存 低温保存 高温高湿保存 热冲击 其它：跌落、加电、振动等,产品寿命的判定,图象对比度下降时 液晶的分子排列紊乱，出现难辨认的部分时 消耗电流超初期值的两倍时 图象出现湿润时 液晶盒内产生气泡时（在液晶盒内化学变化产生的气泡和密封部分出现缺陷产生的气泡）取向膜变质出现干涉色时 偏振片或反射片剥离开时偏振片或反射片的功能下降时,谢谢大家！,
