光电显示-06 第七章 常用液晶显示器

1,光电显示技术Photoelectric Display Technology,2,液晶显示的用途,携带器件：计算器、手表、携带电话、电子手册、携带情报工具、 游戏机、万步计、翻译辞典办公用品：文字处理机、笔记本电脑、PC监视器、复印机、传真机等家电：液晶电视、摄象机、数字相机、多功能电话、可视电话、家电的 操作显示盘等,第7章 常用液晶显示器,车载：指示表类、车载导航仪、液晶电视等其它：体温计、血压计、自动贩卖机等,3,液晶的排列,向列相液晶的特征,重心无序、长轴指向有序,4,取向膜和取向处理,取向膜的主流：,为什么液晶会排列？,液晶器件的玻璃基板最表层上都要有一层取向膜，其作用是使液晶沿预定方向取向。液晶内部的取向通常服从表面的取向，如果不服从就会产生畸变，使体系能量增高。,取向处理：使液晶取向排列的过程,聚酰亚胺 Polyimide、0.1m厚、高分子 膜在玻璃基板上印刷形成。,5,无取向膜,有取向膜,玻璃基板,透明电极,取向膜,6,摩擦处理,取向膜,透明电极,玻璃基板,无摩擦,摩擦方向,有摩擦,7,玻璃基板的移动方向,摩擦方向,取向膜,透明电极,玻璃基板,8,摩擦取向机理的两种解释：,1.摩擦使表面受伤而产生细沟，液晶分子沿沟的方向 一致排列。2.摩擦后使取向膜表面产生一种静电力，使液晶分子 沿力的方向排列。,物理性质随方向不同而不同称为各向异性。实际上，由于摩擦在取向膜上造成各向异性，这种各向异性与液晶分子的各向异性相互作用使得液晶一致排列。,9,液晶的电压响应,正性向列相液晶,分子长轴方向上的介电常数大于短轴方向上的介电常数,透明电极ITO,Indium Tin Oxide,铟锡氧化物，作为液晶光阀的开关电极,特点：加电压时分子长轴指向电场方向，在器件中分子直立,10,off,on,Vth:阈值电压（液晶分子开始动作所对应的电压值）,正性液晶分子在电场中的动作,11,负性液晶分子在电场中的动作,off,on,垂直取向膜上的取向,12,无预倾角的液晶在电场中的四种立起方式,13,预倾角,摩擦方向,摩擦方向,沿一个方向摩擦能够产生预倾角,14,液晶显示器的基本结构,将两片已刻好透明导电电极图案的平板玻璃相对放置在一起，使其间距为67m。四周用环氧树脂密封，但在一个侧面封接边上留一个开口，通过抽真空，将液晶注入，然后再将此口封死。再在前后导电玻璃外侧正交地贴上偏振片，构成一个完整器件。,对于TN显示器件，需在液晶内表面制作一层定向层，使液晶分子在前后玻璃基板表面都呈沿面平行排列，而前后玻璃基片表面液晶分子长轴方向呈正交排列,15,液晶分子沿面排列,无论哪种液晶显示器，都是以以下原理为基础的：,在电场、热等外场作用下，使液晶分子从特定的初始排列状态转变为其他分子排列状态，随着分子排列状态的变化，液晶元件的光学特性发生变化，从而产生视觉变化，所以均匀、稳定的液晶分子排列是液晶显示器件的工作基础。,液晶分子排列的典型种类有：垂面排列、沿面平行、倾斜排列、混合排列、沿面扭曲、沿面螺旋、焦锥排列,16,沿面扭曲排列,17,LCD 的主技术指标,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。,对比度：液晶显示器的 对比度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。,视角：视角即观察方向与显示器件法线的夹角；LCD 的对比度跟视角（即人眼观察角度）有关；对比度随 观察角度变化的特性称之为视角特性。,视角特性指标：一般取定一个对比度的最小可接受值，来考察对比度大于这个值的视角范围，这个范围称为视角锥。例如LCD的对比度=3 的视角值时。其上视角为10，下视角为40，左右视角为30。,18,LCD按显示方式可分为透射、反射的直视和投影型显示器透射型LCD 背面装有荧光灯，电致发光极等光源，因而在昏暗的环境光下也能使用。反射型就是一种将铝箔光反射片贴在LCD 背面玻璃基板的外面，使其反射LCD 的入射光，用于显示。在TN 和STN 模式中，背面玻璃基板上贴有偏光片和表面有皱纹状的反射片，这种反射型充分发挥了非发光型LCD 耗电少的特点。,利用光电效应制作的LCD 大致分为以下几种TN-LCD 和STN-LCD、HTN-LCD（高扭曲向列型液晶显示器 ）、FSTN-LCD（补偿膜超扭曲向列型液晶显示器 ）、TFT-LCD。,19,一、TN-LCD盒结构,7.1扭曲向列型液晶显示器 TN-LCD,TN-LCD是最常见的一种液晶显示器件,20,不加电场的情况下,加入电场的情况,液 晶 光 阀,21,光在盒内扭曲旋光需满足的条件为：,二、TN-LCD盒实现显示的条件及光学性质,TN盒对应=90，液晶分子倾角平均值为12，则光在盒内扭曲旋光需满足的条件变为：,莫根条件,22,在莫根条件满足时，关态TN液晶盒内液晶分子形成的是一种扭曲结构，垂直入射的线偏振光的偏振面将顺着扭曲结构旋转，液晶分子长轴的90扭曲导致了90旋光。,例：,满足莫根条件,在具有扭曲电场效应性质的液晶盒两端放置正交偏光片得到常白型TN-LCD器件，不加电压时亮，加电压时呈暗态，即白底黑字（正显示模式）。,当对两块玻璃片上的电极加一定大小的电压后，形成垂直于基板方向的电场，由于0，液晶分子将随电场方向排列，扭曲结构消失，导致旋光作用消失。电信号撤除后，液晶分子受定向层表面作用恢复到原来的扭曲排列。这种电光效应称为扭曲电场效应。,23,1.TN盒关态特性 对扭曲向列盒的光学传输特性一般有两种方法来分析，一种是几何光学近似为基础，另一种是琼斯矩阵法，二者都将液晶盒按照由偏振片和波片组成的双折射光学系统处理，两者得到的TN模式透过率方程具有相同结果：,常黑型,常白型,24,2.常黑型TN-LCD关态透过率曲线,随着u的增大，器件的透过率逐步变小，但其中有起伏，当u取某些值时，可对应T=0，关态透过率最小。即,nd=0.48，1.05，1.64被称为TN-LCD的前3个极值点，通常无源TN-LCD用第二个极值点，但需要视角大时，也会采用第一极值点,25,当对液晶盒施加足够电压时，LC分子在电场作用下发生转动， 0，液晶分子将随电场方向排列，液晶分子只对外加电压的均方根值响应，即有效作用电压为：,对液晶盒施加电压超过一定值后，液晶盒内的扭曲角从初始状态开始发生变化，其光学特性也开始发生变化，对这种特性的分析一般分为两步：不同电压下液晶分子扭曲角和倾角沿盒厚方向的分布情况。把液晶分为N层，每层内扭曲角近似认为相等，计算每层 透光率Ti总透光率T=T1*T2*T3.,3.TN盒开态特性,26,按照琼斯矩阵方法，计算出TN模式的电光特性,考虑自由能密度最小的情况，通过积分原理或计算机数值求解，得出不同电压下的盒内分子扭曲角以及分子倾角分布,27,分类依据：根据上下偏光片之间以及与盒内上下基极分子之间的相对位置,三、TN-LCD常用的几种模式,四种模式：常白型寻常光模式、常白型非寻常光模式、常黑型寻常光模式、常黑型非寻常光模式,常白型对应关态亮、开态黑,28,常黑型对应关态黑、开态亮,常黑型和常白型在视角特性上差别很大,29,解释：常黑型器件一方面液晶盒条件很难控制到极值点，同时极值点对应的也只是一个波长，对可见光范围的其他波长的光，极值点只是一个近似，而常白型的暗态可以通过增大电压使分子排列最大程度地接近垂直于基片而用下偏光片的消光实现暗态。 另一方面，计算时考虑的是垂直入射光，实际情况中，从液晶盒下表面出射的光仍然有椭圆偏振光，导致暗态漏光，使得常黑型器件难以达到很高的对比度，常白型的椭圆偏振光出现在亮态，其对比度可以达到比较好的水平。,两点结论：1.常黑型器件难以达到很高的对比度 2.常白型寻常光模式的视角大于非寻常光模式,30,四、TN-LCD的视角特性,视角特性：液晶显示器从不同角度观察，其对比度存在差异,原因：液晶双折射的视角依赖性,31,解释：平行于光轴（分子长轴）入射的线偏振光，偏振方向垂直于光轴，没有双折射，但偏离光轴面斜向入射的光将产生双折射，并随角度增大而增大。由于双折射的存在，出射光将变成椭圆偏振光，在通过下偏振光时出现漏光现象，导致显示对比度降低。,32,五、材料和器件参数对TN-LCD特性的影响,称为陡度因子，越小越好,定义U10、U50、U90分别对应TN-LCD透过率变化量为10%、50%和90%时的电压，有,最小条件：,在该条件可得到对比度大的显示（漏光最小，陡度最好）,漏光最小条件：,且与材料的k33/K11有关，比值小， 小,大体一致,33,但显示不仅要考虑亮度，还要考虑光谱特性，旋光色散要小，这尤其对彩色显示更为重要，出现严重旋光色散时，将使背景着色。,通过对偏振光轴的小调整，可以得到更好的阈值特性,一般取=-5，nd0.55，可得到小色差,反射型TN盒偏光轴与摩擦方向之间的关系(P:偏光轴方向，r：摩擦方向),通常值越小，也越小，但负值过大，会造成旋光色散，使色差变大,34,35,用TN-LCD制作的常用液晶显示器件,36,手表计算器的数字显示,下基板的电极图形,上基板的电极图形,37,时间,On状态的电压信号波形,Off状态的电压信号波形,时间,上下基板电极的位相差,On VVthOff VVth,1973年夏普公司,38,TN型液晶显示器件缺点：电光响应前沿不够陡峭，所以工作在点阵显示方式下交叉效应严重，一般适用于816路驱动;反应速度慢，TN型液晶显示器的响应速度为100ms左右，只适合显示静止或慢变得画面光透过和关闭都不彻底，只能做到灰纸黑字的效果。,7.2 超扭曲向列型液晶显示器 STN-LCD,优点： 大大提高电光特性的响应速度；随着扭曲角的增大，曲线的斜率增加，当扭角达到270时，斜率达到无究大；曲线斜率的提高可以允许多路驱动，且可获得敏锐的锐度和宽的视角。,以上缺点使得TN-LCD只限于液晶中的低档产品使用,STN-LCD：将液晶分子的扭曲角增加到180270,39,一、STN-LCD盒结构,40,扭曲角越大，电光曲线越陡,SBE-LCD：聚合物网络稳定的超扭曲双折射液晶显示器,41,在通过检偏偏振片时相互发生干涉，干涉强度取决于延迟量nd、偏光方位角（pf；pr）和扭曲角的组合。在三者最佳组合时，分子取向的微小变化将引起输出光的较大变化，呈现陡峭的阈值特性，得以实现大容量显示。,二、STN-LCD实现显示的条件,1.STN模式的模根条件,通过偏光片入射到液晶盒的线偏振光被分解为平行和垂直于分子长轴的寻常光和非常光，在满足莫根条件下，两者将以波导方式传播，但传播速度不同。,42,2. STN-LCD利用双折射现象进行光调制实现显示,由于STN-LCD是利用双折射现象来进行光调制实现显示的，所以在输出光中不可避免地出现干涉色，在何种颜色获得好的视角特性和对比度特性，是STN器件重要的一个选择，基于相关计算和试验结果（通过变更偏振片的方位角和盒其他参数对应的结果），可选择到对应显示特性好的STN模式。,STN-LCD的几种显示模式,43,三、STN-LCD的光学性质,STN-LCD盒的视角特性,STN-LCD盒的视角范围比T N-LCD要宽很多,原因：一、由于扭曲角的增大，液晶分子的向量矢沿方位角分布范围变宽，分子有效表观长度随视角变化小；二、倾角大，等效双折射率变小。,四、材料和器件参数对光学特性的影响,K22/K11愈小电光特性曲线愈陡，K22/K11一般为0.50.6,44,增加K33/K11陡度因子变小，但阈值电压也随之增大；过大的K33/K11也易导致出现电光曲线的S型，响应时间也变大； K33/K11一般为1.21.8。,减小d/p比值，会使电光曲线更陡峭，并向更低电压方向移动,45,增加扭曲角会使电光曲线变陡，但超过270度后电光曲线会变成S型,增加预倾角会使电光曲线向低电压方向移动，但陡度因子增大,46,STN-LCD分背景有色的有色模式，黑白模式及彩色模式三大类（有色模式是最基础的模式）,五、STN-LCD的有色模式,47,由于STN-LCD是采用了双折射原理来工作的，背景带色，这不是理想的显示状态，随着技术的进步，STN-LCD实现黑白和彩色显示已经成为可能。现在，黑白STN-LCD和彩色STN-LCD已经在STN产品中占了很大比重。STN-LCD实现黑白显示的3种方式为宾主方式、OMI方式及相位补偿方式（其中包括膜补偿型的FSTN-LCD和双盒补偿型的DSTN-LCD）。,六、STN-LCD的黑白化和彩色化,黑白显示用各种方式的比较,48,从液晶显示的工作模式来分类，有源液晶显示器不能算一个类别，它工作在扭曲向列型（TN）和其他如共面开关（IPS）、宾主（GH）模式上，遵循相应模式的性质，其原理相同。与无源液晶显示器相比，有源液晶显示器在每个像素上串联了一个非线性开关元件，而正是由于这个非线性开关元件的存在，使得被扫描的行电极上能保持住在扫描期间的电压，从而形成一种准静态驱动的方式，得以实现高路数高对比度的显示。,7.3 TFT-LCD的宽视角技术,根据非线性元件的种类，有源矩阵分为二端子型AM方式（二极管）、三端子型AM方式（晶体管）及PA方式,49,50,一、TFT-LCD盒结构,51,二、TFT-LCD有源方式的构成与驱动原理,在三端子TFT-LCD方式中，扫描线和信号线都设置在同一个端子元件基板上，扫描线与该行上所有的TFT栅极相连，而信号电极与该列所有TFT的源极相连,52,在以行顺序（扫描）驱动方式进行选通某行时，则该行上所有开关元件同时被行脉冲闭合，变成低阻导通状态，与行扫描同步的列信号（信号电极）通过已导通的TFT对储存电容和液晶盒充电，信号电压被记录在像素电容（液晶盒电容）和储存电容上。当行选结束后开关元件被断开，处于高阻状态，被记录的信号电压将被保持并持续驱动像素液晶，直到下一个行扫描到来。因此TFT-LCD的驱动中，扫描电压只做TFT元件开关电压，而驱动液晶的电压信号是通过导通的三端子元件对像素电容充电后在像素电极和公共电极之间的压差ULC，大小决定于信号电压Us和公用电极电压Uc，这种驱动方式类同于静态驱动。,53,由于增加了一个TFT开关元件，使得每个像素在自身选择时间以外，处于电信号切断的孤立状态，不受其他行选择信号的影响，解决了行间串扰问题，得以实现高清晰度显示。同时由于被记录在像素电容和存储电容上的电荷不能逃逸，因而具有电压保持的准静态驱动功能，也可实现高亮度显示。这种电压保持性也提高了液晶驱动电压的有效值及液晶的响应速度，还有由于每个像素显示驱动的独立性，各像素可以独立设定信号电压，使得很容易采用电压调节方式实现灰度显示。,54,三、TFT-LCD宽视角技术,LCD宽视角技术分类如下：,由于双折射的视角依赖，液晶显示器视角比较窄，在大尺寸应用上受到限制。,开展TFT-LCD宽视角研究的原因：,55,液晶显示的视角问题,所看到的液晶分子,视线方向,对比度、颜色变化,56,(1)半调方式,1.像素分割方式,半调方式也称中间灰度方式，它把像素分割成两个部分，子像素2与电容串联后和子像素1并联。,57,(2)多畴方式,将一个像素分成多个区域，使不同区域的液晶分子具有对称取向，在光学上得到互补，从而实现视角增大。,视线上的液晶分子,平均感觉,多畴取向的效果,58,像素分割方法,二层膜法：在低预倾角无机取向膜上涂有高预倾的有机取向膜，之后用光刻的方法去掉部分区域上的有机膜，再经过一次摩擦，即得到了两个区域的不同排列；,一层膜二次摩擦法：用光刻法先将经摩擦后的取向膜掩蔽一部分后再摩擦一次，之后去除光致抗蚀剂，由此得到不同的排列区域；,无定形TN技术：将液晶升温到各向同性之后注入盒内，再降到室温，液晶被分割成数微米大小的微小区域，呈现对称性很好的视角特性；,59,光取向技术：将感光单体注入空盒中，给像素周边照射UV光，单体聚合硬化，使LC按同心圆状取向，得到宽的视角。,60,(1)TN盒相位补偿方式,2.光学补偿方式,原理：采用光学上为负轴性的补偿膜来消除光学上为正轴性晶体的双折射特性。如果在不同视角上满足,方法：在盒的上下侧各贴一块补偿膜。,视角的大幅度提高,效果：可以将水平视角从90改善到140。,优点：制造工艺简单，良品率高。,缺点：对比度低、响应速度慢。,61,(2)盒光学补偿方式,也称OCB(Optically Compensated Bend)方法,62,(3)VA盒相位补偿方式,VA方式是电控双折射方式(ECB)中的一种，采用Nn型液晶和略有倾斜的垂直排列，其电光曲线陡峭，垂直入射的对比度高，但视角窄，存在干涉色。,在盒上采用两片双轴性补偿膜正交贴于盒的两侧进行光学补偿。,63,3.平面电场方式 共面开关模式 共面开关（IPS）模式结构及实现宽视角的原理如下图：,64,IPS模式使用Nn型液晶（0），盒基板表面做沿面排列处理，梳状数字电极和公共电极用来产生横向电场，以改变液晶分子的光轴在平行于基板平面内的方位角，控制透光率，在IPS结构中，上下偏光片正交放置。关态，入射端偏振片的偏光轴平行于液晶分子的指向矢。入射线偏振光不会发生旋转，所以可以得到很好的黑态和宽的视角。,开态，由于梳形内数字电极和公共电极之间的横向电场作用及液晶分子的1010.cm）；（3）对热、光有较高的稳定性；（4）有高的消光系数；（5）在主体液晶中有较大的溶解度，可以加入较大浓度且无析出。,结论：,N型染料的二向色性比只是P型染料二向色性比的一半左右，即N型染料的对比度差于P型染料。这也是目前在GH-LCD显示中很少用N型染料的原因之一。,GH-LCD显示对二向色性染料的要求：,74,二、常用GH-LCD器件及性能,正性显示：无色背景下显示有色显示图案负性显示：有色背景下显示无色显示图案,GH-LCD分类,75,1.沿面排列GH-LCD,（1）P 型染料，Np型液晶,关态吸光度,开态吸光度,对比度,负性显示,76,正性显示,（2）N型染料，Np液晶,77,（3）1/4 波片沿面排列,前面两种排列存在缺点：为了增加对比度，在盒前端加入了一个偏光片，导致对光的透过率损失较大，一般超过50%，使得亮度变暗。,基本结构：在沿面排列盒的出射光一侧放置一个反射板，在反射板前面放置一个1/4波片。,改进措施：将偏光片去掉，加入1/4波片。,78,优点：具有较高的亮度,缺点：存在视角问题,79,对比度：,其中，为预倾角，一般为35度，由于很小，所以上式可写为,2. 垂面排列,多采取P型染料和Nn型液晶，实际使用中相对较少,垂面结构GH-LCD结构及显示原理如图：,80,沿面排列的宾主液晶显示电光曲线陡度因子较大，尤其是透过率变化超过50%以后，电光曲线更加平缓，响应时间也变长，但如果LC盒的分子排列从沿面变成90度扭曲，电光特性将得到改善，在液晶盒的条件满足扭曲向列型液晶显示的条件，即莫根条件时，入射光的偏振面将随分子长轴旋转方向旋转，使得入射光的偏振始终平行于染料分子吸收轴（P型染料），此时入射光在于螺旋机构同步旋转中不断被吸收，可以得到理想消光状态。,3.扭曲排列,81,扭曲排列GH-LCD与沿面排列GH-LCD电光曲线比较,82,4.双盒GH-LCD,双盒GH-LCD可分为正性显示和负性显示,（1）负性显示DGH-LCD,83,而在开态时由于偏振光的两个分量其振动方向均垂直于染料分子吸收轴，不吸收而呈现无色，这个盒结构不用偏光片所以亮度较高。同时对光的吸收也比较充分。可得到好的对比度：,84,两个盒相邻分子长轴必须相互垂直；两个盒内液晶与染料性质相同，浓度相同；两个盒盒厚相等。对于双盒GH-LCD从斜向观察时显示图形会有偏移，为了减少偏移，液晶盒的玻璃厚度应该尽量小。,双盒GH-LCD两个盒必须满足下列条件：,（2）正性DH-LCD,85,盒内作垂直处理略偏离法线方向，但两盒偏离正交方向，盒内为Nn液晶，P型染料关态时，入射光的两个偏振光分量振动方向均垂直于染料分子吸收轴，故对光不吸收呈现无色，开态，由于是Nn型液晶，液晶分子和染料分子均平行于基片表面，而且两个相邻盒的分子长轴相垂直。两个方向振动的偏振光在通过第一个盒或第二个盒时被吸收呈现背景色，从而实现正性显示.,5.相变型GH-LCD,较多的是一种类型是P型染料和胆甾相加向列相液晶的模式，其盒内分子排列结构如图：,86,关态时，U=0 ，盒内液晶螺旋轴垂直于基板，可吸收入射光的各偏振分量，因此输出有色光，背景着色。开态时，液晶分子和染料分子变为垂面排列，入射光的各偏振分量均垂直于吸收轴，不被吸收输出无色光，实现负性显示,87,相变型GH-LCD施加电压时，可得到吸光度与电压的曲线,该类相变型GH-LCD对应状态和，可得到相当高的吸光比，可得到较高的对比度和较大的视角，而且其响应时间较快，但缺点是驱动电压较高。一般在10V以上。如果在上述结构中，若利用1.2后，给机构的吸光度比接近（Dp+1）/2，同时伴随电压增大,88,3不同GH-LCD性能比较,89,一、制造工艺流程,7.4 无源扭曲向列型、超扭曲向列型 液晶显示器制造技术,90,91,主要技术：清洗技术、光刻技术、分子排列技术、成盒技术、液晶注入技术、模式设计技术和模块加工技术,二、主要工艺技术与材料,1.清洗技术,目的：去除残留离子性物质、有机物质以及其它附着在表面的污染异物，以确保不发生液晶电阻率的下降、获得好的膜层质量、无液晶取向不良、无取向劣化以及得到满意的合格率等。,一般清洗方法包括：化学清洗、水清洗、光清洗、超声波清洗等，有的工艺过程中几种方式联用，有的工序使用单一方式。,92,（1）化学清洗：使用清洗剂、溶剂再辅以加热、超声喷淋等物理措施，用清洗剂表面活性乳化作用和溶剂溶解作用，去除污染杂质和油污的工艺，通常与水清洗、超声波清洗、光清洗、喷淋等方式串联使用，是LCD制造工艺中最广泛的一种清洗方式。,（2）水清洗：应用在化学清洗后，以带走前一过程已处理的污染异物杂质。,（3）光清洗： 通常使用254nm和185nm两种波长的紫外光：185nm光能够使空气中的O2转化成O3；254nm光能将O3分解成O2和活性氧O，活性氧与活化了的有机物（碳氢化合物）分子发生氧化反应，生成挥发性气体（CO2、CO、NO等）逸出物质表面，从而彻底清除黏附在物质表面的有机污染物。一般光清洗与化学清洗、水清洗串联使用。,93,（4）超声波清洗：分干式和湿式，传统超声波清洗都需要利用液体作介质，但近几年出现了干式超声，其原理都是利用空化效应来除去附着在基片表面的异物。,清洗中使用的去离子水,一般的水中含有各种矿物质，离子杂质等，不能直接用LCD制造，需要将普通水首先制备成去离子水，去离子水经过如下工艺处理：普通水砂过滤活性碳过滤电渗析离子交换 UV杀菌微孔过滤去离子水，一般LCD封盒工序前等重要工序对去离子水的要求在15M以上。,94,2.光刻技术,（1）工艺过程,将掩模版的几何图形转移到ITO玻璃基板表面的工艺过程，这个过程形成了LCD中的导电膜图形。,95,（2）涂胶与曝光,光学曝光有三种方法：接触式、接近式、投影式,涂胶是将光刻胶涂覆到ITO玻璃表面的过程；初期大多采用旋转涂胶法，但现在TN-LCD、STN-LCD采用的大多是滚轮涂胶方式。,优缺点：旋转涂胶方式的膜厚均匀性好，但生产效率低，材料消耗也较大；滚轮涂胶生产率高，也能够满足TN-LCD、STN-LCD对膜层均匀性的要求。,96,接触式曝光：由于掩膜与基片紧密接触，可以达到很高的分辨率，在0.5m厚的正性胶上曝光1m的图形很容易实现，但缺点是有灰尘及污染转移问题，掩膜版易损伤；,无源LCD在ITO图形制备中曝光采用的方式多为接近式,一般CSTN、STN线间隙在50m以下,投影式曝光：避免了掩膜版的损伤，但为了达到高的分辨率掩膜版上图形的像只有一小部分被投影到片子上，对于大的基片需要扫描和分步重复曝光；,接近式曝光：在掩膜版和基片之间有一个小的间隙，可以把掩膜版的损伤降低，接近曝光理论上在间隙足够小时，在菲涅尔衍射范围内工作，其分辨率与g成正比（g为间隙，一般为2-4m）；,97,（3）显影、刻蚀、剥离,显影：利用经一定能量UV光照射的正性光刻胶更容易溶于碱性溶剂的特点将经UV光照射过的部分光刻胶溶去；刻蚀：利用ITO膜溶于有些化学物质的特性将没有光刻胶保护的ITO膜刻蚀掉（为提高其附着力需要将显影后的基片加热进行坚膜）。剥离：再利用浓度较大的碱溶液将留在基片的光刻胶溶解， 用水冲掉碱液后，光刻ITO的工艺即完成。,98,（4）光刻中使用的主要材料特性,光致刻蚀剂（光刻胶）：光致刻蚀剂分为正负性两种，负性抗蚀剂分辨率一般较差，但灵敏度较高，LCD光刻中一般使用的为正性刻蚀剂。,ITO玻璃：无源LCD使用的ITO一般为碱玻璃。,解决方案：该类玻璃用于无源TN-LCD、STN-LCD时，需要在玻璃表面镀上一层SiO2膜。,存在问题：碱玻璃成分中含有钙钠离子，进入液晶会导致LCD品质下降。,导电层厚度通常在几十到几百纳米，其作用是形成电极引线和图形，玻璃厚度通常在0.31.1mm之间,99,（5）光刻技术中需要特别注意的几个环节,曝光时的强度均匀性、平行度膜厚的均匀度和附着力接近式曝光间隙的控制,高分辨率图形曝光区域温度控制喷淋压力、温度控制结果控制，图形变形量，图形边缘陡直情况，合格率,100,3.分子排列技术,（1）排列技术基础及进程,定向膜取向法：将PVA或PI涂覆在ITO玻璃表面，再使用摩法对表面进行摩擦处理。,在定向膜上摩擦形成摩擦取向，一般有两种解释：,A沟槽效应：认为摩擦造成机械上的沟槽，液晶分子只有顺着沟槽方向排列，其形变自由能最小；,B取向层定向效应：在摩擦作用下聚合物分子重新排列而变成有序排列，LC分子在范德华力或极性力的作用下顺着聚合物分子排列。,101,（2）PI膜的形成与摩擦分子排列技术的两个关键过程,定向PI膜的形成方法凸版印刷法,目前世界上两大设备厂家：日本的NAKAN和日本写真,原理和纸张印刷很相似,102,摩擦是用贴覆在滚轮上的尼龙或者棉织绒毛在高速旋转下对PI膜表面按一定方向摩擦的过程，摩擦的强弱均匀一致性对LCD的特性有重要影响。,103,4.成盒技术,盒厚均匀性以及盒密封的可靠性对器件的性能有着重要的影响，尤其是对STN-LCD，盒厚均匀性不好直接导致液晶屏底色不一致和显示效果不一致。,104,（1）传统的真空注入法,5.液晶注入技术,（2）液晶滴下法,先抽真空除气，然后再利用毛细管虹吸现象注入液晶；当LC上到一定高度后，再对箱内充入干燥氮气，利用压差将空盒注满液晶。,将划胶、贴盒、固化、LC注入、封口5个工艺过程改变为