毕业论文-数字显示LCD屏设计

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1、III数字显示LCD屏设计摘 要本文回顾显示技术的发展史，简要介绍液晶显示技术的发展及其特点，并根据所学液晶显示理论基础知识用AutoCAD软件设计一款TN型数字显示LCD屏，并设计出数字显示LCD屏的外观图及相关菲林版,同时给出了对应的真值表。最后介绍生产此液晶屏所用的透明导电玻璃、偏光片等材料以及ITO 玻璃的清洗与干燥、光刻、取向排列、空盒制作等生产工艺。关键词：LCD，数字显示，菲林版，生产工艺The Design of LCD Screen with a FigureABSTRACTIn this paper, it review the history of the develop

2、ment of the display technology. The development and characteristics of the liquid crystal display technology were introduced. According to the basic theory knowledge of liquid crystal display we have learned using the software of AutoCAD to design a TN digital LCD display screen, and design a digita

3、l display LCD screen appearance map and Filinpanel, also gives the corresponding true value table. Finally, It introduced what material and technology must be used in the production of the LCD screen something like transparent conductive glass, polarizer, cleaning and drying of ITO glass, lithograph

4、y, alignment and empty box production process.KEY WORDS: LCD, Digital display, Filinpanel , Production technique目 录摘 要IABSTRACTII1显示技术概论11.1显示技术的发展21.2液晶显示器的发展特点31.3液晶显示器的结构及显示原理61.4设计内容意义及简介82数字显示LCD屏设计102.1外观图的设计102.2 COM、SEG层电极逻辑走线112.3 COM、SEG层电极图案132.4单粒显示器版图的设计152.5菲林版的设计163液晶显示器生产工艺和材料213.1清洗

5、与干燥工艺223.2光刻工艺233.3 取向排列工艺243.4制盒253.5灌注液晶及封口工艺263.6贴偏光片273.7其他工艺283.8透明导电玻璃283.9偏振片293.10取向材料303.11封框胶303.12衬垫料30总 结31致 谢32参考文献3333数字显示LCD屏设计1显示技术概论当今社会各种信息的获取、存储、传递、处理、输出变得越来越频繁，越来越重要。信息包括各种电信号和非电信号；各种物理量和非物理量。信息显示设备作为人机联系和信息展示窗口已起着极其重要的作用。在当前迅速发展的计算机技术、网络技术、通信技术、高清电视技术等信息环境下,人们无论是在办公室还是在个人家庭生活中几乎

6、都离不开显示器。可以说，没有显示器就没有如今的信息化社会。信息显示技术产业，已经成为电子信息产业的一大支柱。显示技术就是用电子学手段将各种信息以文字、符号、图形、图像的形式附注人眼是视觉技术.人的感觉器官中接受信息最多的就是视觉器官（眼睛）。在日常生活中，人们需要越来越多的利用丰富的视觉信息。研究表明：人的各种感觉器官从外界获取信息中视觉占60%，听觉占20%，触觉占15%，味觉占3%，嗅觉占2%。可见，近2/3的信息通过视觉器官获得的。因此，也就促进了显示技术的不断研究和创新。显示技术的任务是根据人的生理和心理特点采用适当的方法改变光的强弱、光的波长（即颜色）和光的其他特征，组成不同形式的视

7、觉信息。视觉信息的表现形式一般为字符，图形和图像，而图像显示为显示技术中最为重要的形式。显示技术具有技术新、应用广、发展快等特点。显示技术传输与处理信息具有准确，实时，直观，信息量大的特点。人的五官是感知外部世界的传感器，视觉感知了60%的信息。图像包含了极大的信息量：二维或三维空间的信息，包括明暗、色彩、以及他们与时间的关系等。因此，信息以图像的形式表现和传递，无疑比其他形式，如语言，文字更为有效和迅速。也极大的从时间和空间上延伸和拓展了人类的视觉能力。显示技术有很强的综合性与应用性。电子显示技术作为人机联系和信息展示的窗口已广泛的应用于军事、航空航天、工业、农业、交通、通信、教育、娱乐、医

8、疗等领域。人们最熟悉的广播电视就是电子显示技术最重要的应用之一。电视进入千家万户，已成为人们生活不可或缺的一部分，给人们带来了无尽的欢笑。显示技术的应用涉及了多学科的技术和知识，如微电子技术，计算机技术，半导体材料科学、真空放电技术以及色度学、光度学、人眼视觉心理学等。毫无疑问，显示技术已经取得的成就和将要取得的成就都离不开相关科学的发展。显示技术发展快。电子显示技术的发展有较长的历史，从第一只阴极射线示波器发明至今已经经历了100多年，这期间不仅电子显示器件层出不穷，而且从原理上完全不同于CRT的新型显示器件也在相继出现。许多都已实用化，如液晶显示器，等离子显示器，有机电致发光二极管显示、场

9、致发射显示等。显示技术的广泛应用又促进了他自身的发展。这种发展将对人类的社会生活的各个方面产生更深刻的影响。正因为如此世界各国都竞相投资开发研究，力争在竞争中走在前列。1.1显示技术的发展作为成像器件，阴极射线管是最早的，应用最为广泛的一种电子显示技术。阴极射线管是德国物理学家布劳恩（K.F.Braun）发明的，1897年被用于一台示波器中首次与世人见面，用于测量并显示快速变化的电信号。这只采用气体放电产生电子束并激发荧光质发光的电子显示器件，成功实现了电信号向光输出的转换，成为电子技术发展的起点。在追溯显示技术发展史的时候，我们不能忽视光电效应的发现，如果没有光电效应就不能实现光能向电能之间

10、的转换，就不能把可见的光信号变成电信号进行远距离传输。1817年瑞典科学家贝尔兹列斯发现了光的照射可以改变硒的电阻，1873年英国科学家史密斯用实验证实了硒的光电转化作用，预示着将光变成电信号并发射出去的可能性。1893年埃德蒙贝克勒尔提出了被人们成为“用电的方法看东西”的光电原理，从而在显示活动图像的漫长道路上跨出了重要的一步。1931年英国研究成功的静电聚焦高真空型阴极射线管，取代了充气放电的布劳恩管，而1933年由被称为“电视之父”的俄裔美国科学家佐利金发明的光电摄像管和显像管打开了电视系统有机械扫描电视进入电子扫描电视时代的大门，从此进入了电子扫描黑白电视的时代。1950年美国无线电公

11、司（RCA）研制出第一只彩色显像管，标志着图像显示进入了彩色阶段。1953年美国联邦通信委员会（FCC）通过了NTSC制（National Television Systems Committee）模拟信号彩色广播电视标准，并于1954年1月正式开播，这标志着人类正式开始了模拟信号彩色广播阶段。新型平板显示器件在进入60年代后相继出现，他们在原理上完全不同于传统的阴极射线管显示器。1968年RCA研究工作者麦尔（GHeilmeier）发明的液晶显示板，1969年日本学者伊次顺章研究的电致发光板，1964年美国伊利诺斯大学研究的交流等离子显示板等，他们在体积，功耗，全固态，低电压驱动以及与集成电

12、路匹配等方面与CRT相比，有明显的长处因而备受关注各发达国家竞相研究。这一时间还出现了LED发光二极管显示。20世界60年代初期，微型计算机的出现和大规模集成电路的技术的发展，使显示设备的处理部件得到重大改进，显示软件也得到重大发展。因此，以电子束管为基础的图形、图像彩色显示设备的应用进入一个新的发展时期。1996年美国高级电视系统委员会（ATSC）正式制定了美国 数字信号彩色广播电视国家标准，标志着当今世界广播电视进入数字化时代。在20世纪，图像显示器件中，阴极射线管（CRT）占据了绝对统治地位，如电视机显示器等都是CRT。但在21世纪开始的10年等离子显示器，液晶显示器等平板显示其迅速发展

13、，特别是液晶显示器以其大幅度改善质量，持续下降的价格，低辐射量等优势在中小屏幕显示中几乎取代了传统的CRT显示器。而等离子显示器仅在大屏幕显示中占有一席之地。显示技术的发展经历了黑白显示，彩色显示、数字显示等这几个阶段，不同的显示时代解决了不同的问题，每一个时代都有自己的特征。在彩色时代，有黑白变为彩色，展现了绚丽多彩的世界。在数字时代，有标准清晰度变为数字高清，从模拟信号源提升为数字信号源。从中小尺寸屏幕到中大屏幕。等等。总之，更多的产品形式，更高的产品质量，更全面的产品性能将是未来显示技术发展的必然趋势1。1.2液晶显示器的发展特点1888年，奥地利植物学家FReinitzer合成了一种奇

14、怪的有机化合物,他有两个熔点。把他的固态晶体加热到145摄氏度时变熔化成液体，只不过是浑浊的，而一切纯净物质熔化时确实透明的。如果继续加热到175摄氏度，它似乎再次熔化，变成清澈透明的液体。后来德国物理学家列曼把这种处于“中间地带”的浑浊液体叫做晶体，也就是我们现在所称的液体。液晶被发现后，并不知道他的作用也不知道他的用途。随着电子工业的快速发展，1963年，RCA公司的威列阿姆斯发现了用电刺激液晶时，其透光方式会发生改变。5年以后，同一公司的哈因鲁马亚小组发明了应用此性质的显示装置，这就是液晶显示屏（LCD）的开端。当初，液晶作为显示屏的材料是很不稳定的，因此，作为商业用品还存在很多问题。1

15、973年，格雷教授（英国哈尔大学）发现了稳定的液晶材料（联苯系）。1976年，由SHARP公司在世界上首次将其应用于计算机的显示屏中，此材料现在已成为LCD材料的基础。液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。前者要溶解在水中或有机溶剂中才显示出液晶状态，而后者则要在一定的温度范围内呈现出液晶状态。作为显示技术应用的液晶都是热致液晶。热致液晶可分为近晶相（Smectic Liquid Crystals）、向列相（Nematic Liquid Crystals）和胆甾相（Cholesteric Liquid Crystals）三种类型。近晶相（Smectic Liquid Crystals）液晶分子呈

16、二维有序性，分子排列成层，层内分子长轴相互平行，排列整齐，重心位于同一平面内，其方向可以垂直层面，或与层面成倾斜排列，层的厚度等于分子的长度，各层之间的距离可以变动，分子只能在层内前后、左右滑动，但不能在上下层之间移动。近晶相液晶的粘度与表面张力都比较大，对外界电、磁、温度等的变化不敏感。向列相（Nematic Liquid Crystals）液晶分子只有一维有序，分子长轴互相平行，但不排列成层，它能上下、左右、前后滑动，只在分子长轴方向上保持相互平行或近于平行，分子间短程相互作用微弱，向列相液晶分子的排列和运动比较自由，对外界电、磁场、温度、应力都比较敏感，目前是显示器件的主要材料。胆甾相（

17、Cholesteric Liquid Crystals）液晶是由胆甾醇衍生出来的，分子排列成层，层内分子相互平行，分子长轴平行于层平面，不同层的分子长轴方向稍有变化，相邻两层分子，其长轴彼此有一轻微的扭角（约为角分），多层扭转成螺旋形，旋转3600的层间距离称螺距，螺距大致与可见光波长相当，胆甾相实际上是向列相的一种畸变状态，一定强度的电场、磁场也可使胆甾相液晶转变为向列相液晶。胆甾相易受外力的影响，特别对温度敏感，温度能引起螺距改变，而它的反射光波长与螺距有关，因此，胆甾相液晶随冷热而改变颜色。20世纪80年代，STN-LCD(超扭曲向列)液晶显示器出现，同时，TFT-LCD（薄膜晶体管）液

18、晶显示器被研发出来，单液晶技术仍不成熟所以没有普及。20世纪90年代，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生产技术，LCD工业开始高速发展。日本厂商夏普（SHAPR）被称作液晶之父。2011年以后，LCD技术开始走向成熟发展之路，但仍然生存在CRT的阴影之下，在2005年以前，LCD一直在CRT的阴影下发展生存。经过2003年LCD的大幅降价，LCD价格与CRT显示器价格进一步接近了，尤其是大尺寸LCD的售价和同尺寸的CRT显示器的售价相比有了一点价格优势，LCD开始被人们所关注液晶显示器的优势被人们逐渐发现出来也发挥出来，2004年开始LCD就开始逐渐取代CRT显示器成为显示设备的主流产

19、品。液晶显示材料主要用于电子表和各种显示板，他的显示原理是利用液晶的电光效应（液晶的电光效应是指他的干涉，散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制的光学现象）把信号转换成字符、图像等可见信号。液晶在正常情况下，其分子排列很有序显得清澈透明，一旦加上直流电场以后分子的排列就会被打乱，一部分液晶会变得不透明颜色加深因而能显示数字和图像。一般情况下单一液晶材料，即单质液晶满足不了实用显示器件的性能要求，显示器件实际使用的液晶材料都是多种单质液晶的混合体。液晶显示器能有今天的发展和它一系列的优点是分不开的，与传统的CRT相比主要有以下特点： （1）低压、微功耗液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动集成

20、电路上因而耗电量比传统的显示器要小得多。而且LCD一般用COMS驱动故工作电压很低。（2）平板型结构液晶显示器是通过显示屏上的电极控制液晶分子的状态来达到显示目的。即使屏幕大他的体积也不会正比的增加而且在重量上比传统的显示器轻得多。液晶显示器件的基本结构是由2片玻璃基板制成的薄形盒，这种结构可以在有限的面积上容纳最大量的显示内容，显示内容的利用率最高。（3）被动型显示且显示质量高液晶显示器件本身不能发光，它靠调制外界光达到显示目的。因此无眩光，不刺激人眼，不会引起眼睛疲劳。对于黑暗中不能观看的缺点，只要配上背光源，就可以克服。（4）显示信息量大与CRT相比，液晶显示器件没有荫罩限制，因此像素点

21、可以做得更小、更精细；与等离子显示相比，液晶显示器件像素点处不需要像等离子显示那样，像素点间要留有一定的隔离区。因此，液晶显示在同样大小的显示窗面积内，可以容纳更多的像素，显示更多的信息。（5）易于彩色化液晶本身虽然一般是没有颜色的，但它实现彩色化很容易。一般使用较多的是滤色法和干涉法。由于滤色法技术的成熟，使液晶的彩色化具有更精确、更鲜艳、更没有彩色失真的彩色化效果。（6）长寿命液晶材料是有机高分子合成材料。具有极高的纯度，而且其他材料也都是高纯物质，在极净化的条件下制造而成。液晶的驱动电压很低，驱动电流更是微乎其微，因此，这种器件的劣化几乎没有，寿命很长。从实际应用考查，一般使用中，除撞击

22、、破碎或配套件损坏外，液晶显示器件自身的寿命终结几乎没有（液晶背光源寿命有限，我们一般所说的液晶显示器寿命主要即指背光源的寿命，但背光源模块是可更换的）。（7）精确还原图像液晶显示器采用的是直接数码寻址的显示方式，将视频信号经过AD转换后根据信号电平中的地址直接将视频信号一一对应并用屏幕上的液晶显示出来，因而不会出现任何几何失真和线性失真。（8）无辐射，无污染液晶显示器件在使用时不会像CRT使用中产生软X射线及电磁波辐射。这种辐射不仅污染环境还会产生信息泄露，而液晶显示不会产生这类问题，它对于人身安全和信息保密都是十分理想的。金无足赤，人无完人，液晶显示器也有一些缺点，主要是：（1）高质量液晶

23、显示器的成本较高，但是目前呈现明显的下降趋势，（2）显示视角小，对比度受视角影响较大，现在已找到多种解决方法，视角接近CRT的水平，但仅限于档次较高的彩色LCD显示。（3）液晶的响应受环境影响，低温时响应速度较慢。随着信息时代的进步，信息技术的发展，作为信息显示的液晶显示应用领域，也在不断发展，液晶显示技术今后将向显示容量更大，像素密度更高的方向发展，例如，LCOS微显示器的像素数可在0.7英寸的 显示器上制作1280*1024以上的像素，从而向大容量，高清晰度的应用领域，向一切便携式，个人化的产品领域渗透。液晶显示器件越做越小，越做越精，显示容量却越来越大，从而使液晶显示器件更适合于一切便携

24、式个人化产品。例如，移动通讯、个人便携式电脑，个人数字外部设备等成为液晶显示器件的应用市场。向更加节能，底色更亮、对比度更高，视角更宽，色彩更丰富的高品质方向发展。大屏幕高清晰度电视。这是显示行业中最高级的目标和最大的市场，液晶显示从诞生之日起就瞄准了这一目标，现在长期技术成果的积累，技术的进步，综合配套产品的改进使得液晶显示有可能想这一目标冲刺。1.3液晶显示器的结构及显示原理LCD (Liquid Crystal Display)即液晶显示器件的英文简写。液晶显示器是基于液晶光电效应的显示器件，液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理性质，在通电时导通，是液晶排列有秩序，使光线容易通过；不通电

25、时，排列则变得混乱，阻止光线通过。液晶显示器件按控制方式可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(T

26、hin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。液晶显示器是一个由上下两片导电玻璃制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料-胶框（一般为环氧树脂）密封，盒的两个外侧贴有偏光片。 从上到下依次为偏光片、前玻璃、前电极、定向层、液晶、定向层、背电极、背玻璃、偏光片。偏光片有塑料膜材料制成，其表面涂一层光学压敏胶，可以贴在液晶盒的表面。液晶盒中上下玻璃片之间的间隔，即通常所说的盒厚，一般为几个微米。上下玻璃片内侧，对应显示图形部分，镀有透明的氧化铟-氧化锡（简称ITO）导电薄膜，即显示

27、电极。电极的作用主要是使外部电信号通过其加到液晶上去。 液晶盒中玻璃片内侧的整个显示区覆盖着一层取向层。定向层的作用是使液晶分子按特定的方向排列，这个定向层通常是一薄层高分子有机物，并经摩擦处理；也可以通过在玻璃表面以一定角度用真空蒸镀氧化硅薄膜来制备。图1-1 TN型液晶显示器的结构图液晶显示器的工作原理如图1-2所示液晶材料被封装在上下两片透明电极之间。当两电极无电压时，液晶分子受到透明电极上的定向膜的作用按一定方向排列，由于上下电极之间定向方向扭转90度，入射光通过偏振光滤光板进入液晶层，变成了直线偏振光。当入射光在液晶层中沿着扭转的方向进入并扭转90度后通过下面偏振光滤光板后变成亮态。

28、图1-2 LCD显示原理当上下电极板之间加上电压以后，液晶层中液晶分子的定向方向发生变化，变成与电场平行的方向排列，这种情况下，入射到液晶层的直线偏振光的偏振方向不会发生扭转，由于下部偏振光板的偏振方向与下部偏振光板的方向相互垂直，所以入射光便不能通过下部的偏振光滤光板，此时液晶层不透光。因而，液晶层无电压时为亮态，有电压时为暗态。对液晶分子进行定向控制的是定向膜，它是一种涂覆在两电极内侧的薄膜，是一种高分子材料，紧接液晶层的液晶分子。由于液晶层具有弹性体的性质，上下定向膜扭转90度，于是就形成了液晶分子定向扭转900的构造。扭曲向列型显示器件（Twisted Nematic-LCD）简称TN

29、型显示器件是人们发现最早，也是应用范围最广，数量最多，价格最便宜的液晶显示器，主要用于电子表、计算器、游戏机等等显示屏，下面简要介绍一下这类显示器件的工作原理。图1-3 TN型显示器的构造TN型显示器件的构造如图。向列型液晶夹在两片玻璃中间，在玻璃的表面上先镀有一层透明而导电的薄膜作为导电电极。这种薄膜主要是一种铟和锡的氧化物，简称ITO，在有ITO的玻璃上镀上表面配向剂，使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面的方向排列，图中左边玻璃是排成上下两个方向，右边玻璃则使液晶排成垂直于玻璃表面的方向。在此组件中，液晶的自然状态可以从左到右90的扭曲，这也是被称为扭曲型液晶显示器的原因。利用电场可以使液晶

30、旋转的原理，在两电极上加上电压则会使液晶偏振化方向转向与电场方向平行，这是因为液晶的折射率随着液晶的方向而改变，其结果是光通过TN型液晶盒以后其偏振方向会发生改变，选择适当的液晶盒厚度使光的偏振化方向刚好改变90度，这样光经过两个平行偏振片时就完全不能通过。若在两电极上外图1-3 TN型显示器的构造加足够大的电压使得液晶方向转成与电场方向平行，光的偏振方向就不会改变，因此，光可以顺利通过第二个偏振片，于是就可以通过控制电压的开关达到控制亮暗的目的，这样会形成透光时为白，不透光是为黑的效果，字符和图像就可以在屏幕上显示了2。图1-4 TN型显示器的显示原理1.4设计内容意义及简介数字显示LCD屏

31、的设计，我选择了大家每天的日常生活都在用的数字电子钟，本着简单、实用的设计目的为主方便大家的日常生活使用。数字电子中的显示内容即数字88:88，另外还显示上午AM,和PM。数字电子钟在工艺上没有太多的要求，作为报时的一种工具唯一的硬性要求就是要报时准确。当然耐用、抗震、抗压、使用寿命也很重要。由于液晶材料的物理特性受温度的影响特别大，液晶在极冷的情况下会渐渐成为真正的晶体，而在过热情况下又会成为各项同性物体或纯液体，这两种极限状态下液晶都不能作为显示材料。另外，在较低温度下，液晶材料变得粘稠同样影响液晶的功能，一般在0或以下的温度时，由于液晶在于常温同样的电场影响下很难进行物理旋转，液晶的响应

32、时间大大增加，致使画面显示明显迟缓，实际上，温度还会改变液晶材料的双折射和光学各项异性特性，因此，对于数字电子钟而言，实现温度跨度大正常显示有两种途径：一是改善液晶的工作氛围，即在液晶和周围营造一个小的温度场，不管在什么样的低温度条件下，总是给液晶和提供一个适当的小温度环境，使液晶能正常的工作，另一种是直接开发低温液晶材料。后一种途径正处于研究阶段。而前一种方法则是目前技术条件下唯一可行的6。本设计采用的是字符段显示。其中有七段显示另外还有十四段、十六小线段进行数字或字符显示的方法。本设计采用的是七段显示，用七段小线段可以组成数字09，用十四（或十六）段小线段可以组成数字09与字母AZ，每段可

33、以单独点亮或成组点亮，以便组成任何一个数字、字符或一组数字、字符。每段都有一个独立的控制荧屏，由作用在荧屏的电压来控制每段的照明。2数字显示LCD屏设计在显示屏的设计中，首先要确定一些数据，比如外形的长宽，LCD大片的长宽，小片的长宽等等。然后根据结构图再做出光刻掩摸版、取向涂覆版和丝网印刷版。屏的基本设计过程为：外观图的设计（液晶盒的设计 4个笔段“8”字及小数点和其它显示单元真值表COM层电极走线SEG层电极走线COM层的电极图案SEG层的电极图案）总体设计外观图菲林版的设计（Masku版的设计Maskd版的设计两张封框版的设计两张PI涂覆版的设计两张银点版的设计）3。2.1外观图的设计设

34、计该显示屏所必须的数据，如下所列。（1）LCD外形的长56mm，宽为30mm； （2）LCD大片长为56mm，宽为30mm；（3）LCD小片的长为多少56mm，宽为26mm； （4）LCD大片在下，小片在上；（5）LCD可视区长为49mm，宽为多少22mm；（6）可视区距小片玻璃左边缘距离3.5 mm；可视区距小片玻璃下边缘距离4mm；（7）引线的电极共有19个； （8）引线电极的长为3.8mm，宽为1.7mm；（9）引线电极间隙为0.85mm；（10）引线电极（第一根）据玻璃边缘的距离为5.05 mm；（11）封口位于玻璃左边中央部位，其长为10 mm，宽为1.0 mm；（12）偏光片的外形

35、尺寸在小玻璃的基础之上向内偏移了0.5 mm，偏光片厚0.3 mm；（13）LCD玻璃的厚度为为0.7 mm；具体液晶盒尺寸和外观如图2-1示。图2-1 液晶盒尺寸及外观2.2 COM、SEG层电极逻辑走线液晶显示常用的驱动方式有静态驱动和动态驱动两种方式，为控制驱动所需电极的数量，本设计采用动态驱动法，即驱动时分别对不同的Com电极和Seg电极进行组合加电，控制点亮各笔段。动态驱动法Com层和Seg层的电极逻辑走线原则如下：（1）同一面上不同的引出端电极的连线不能交叉，如果走线必须相交时，用过渡点跨线；（2）上、下图形走线尽量避免交叉，如果难以避免时，交叉点最好选择在可视区之外；若必须在可视

36、区内交叉，其交叉点的面积要控制在0.1mm0.1mm范围内；（3)布线的宽度尽量走宽，不宜走又细又长的线；（4）走线要远离切割线，一般控制在距切割线0.5mm以上，因为距切割线太近，在切裂时屏边缘若有崩边的话极易使电线断开，形成废品。对于COM层的电极而言它共有第1、2、3、4、5四个电极引脚，分别定义其为：COM1，COM2，COM3，COM4，COM5。其中COM1控制的是8字的d段，COM2控制的是8字的a,f,b字段，COM3控制的是8字e,g,c三段 COM4,COM5分别控制AM和PM具体如何控制见图。图2-2 COM层电极逻辑走线除了COM层的五个电极引脚其余14都是SEG层的电

37、极引脚。其中SEG1、SEG3、SEG7、SEG10分别控制四个8字的e,f段SEG2、SEG4、SEG8、SEG11分别控制四个8字的a,g,d段SEG3、SEG6、SEG9、SEG12分别控制四个8字的b,c段SEG13、SEG14分别控制上下午的AM,PM具体控制方法如图2-3。图2-3 SEG层电极逻辑走线COM层和SEG层整体电极逻辑走线如图2-4。图2-4 COM、SEG整体走线真值表也就是逻辑表，表示个显示图案（笔端、点阵和图形）和两层（COM层和SEG层）ITO膜引出的逻辑关系，可以根据显示图案设计。真值表应根据电路的驱动方式来确定，液晶显示的（动态）驱动采用交叉显示的方式，也

38、就是说上下电极交叉显示的哪些图案才能显示。在写真值表是要先确定那个笔端有那个电极控制，即真值表与逻辑走线应保持一一对应的关系。表2-1真值表PIN12345678910111213141516171819COM1Com11d2ddots3d4dCOM2Com21f1a1b2f2a2b3f3a3b4f4a4bCOM3Com31e1g1c2e2g2c3e3g3c4e4g4cCOM4AMCom4COM5PMCom52.3 COM、SEG层电极图案液晶显示的区域就是COM和SEG两电极图案层重叠的区域，COM电极图案,SEG层电极图案如图所示2-4。图2-5 COM电极图案,SEG层电极图案整体COM

39、和SEG电极图案如下图所示。图2-6 COM和SEG整体电极图案外观图，电极走线和显示效果如图2-7示。图2-7 整体显示效果2.4单粒显示器版图的设计在显示器设计过程中如果外形尺寸得到用户的认可就可进行版图的设计，首先设计单粒显示器版图，然后排版制作生产中所用的菲林。单粒显示器版图包括面点极，背电极，边框，银点及凸版版图。面电极及背电极版图如下图2-8所示。图2-8 面、背电极版图边框（Seal）版图,边框距离小玻璃1.05mm边框宽0.3mm。图2-9 边框（seal）版图凸版（APR）版图距离小玻璃边缘收缩2.25mm。图2-10 凸版（APR）版图银点（Dot）版图银点设计在COM与S

40、GE电极叠加区域中，介于边框与窄玻璃之间。下图为电极、边框、银点、凸版关系放大图。图2-11 电极、边框、银点、凸版关系放大图单粒显示器版图有以上面电极和背电机、边框、凸版及银点等构成。图2-12 单粒显示器版图2.5菲林版的设计在液晶显示器的生产中，需要在导电玻璃的ITO膜制成所需要的电极图案，这个过程目前都是用光刻技术来完成的。光刻中需要用到具有特定图形的光刻掩膜版。光刻掩膜版分铬板和胶版常用的软性胶片掩膜版通常称为菲林。设计生产中所有的菲林版包括：光刻ITO的Masku和Maskd菲林版；PI涂覆工序凸版（APR）菲林版；丝印成盒工序的Seal和Dot菲林版。在单粒显示器版图基础上设计菲

41、林版图。首先是关于集成度的计算：集成度即一个标盒所能设计出LCD产品的个数，本设计采用的玻璃基板是：300mm360mm1.1mm考虑到标盒四周留7.5mm的边用于生产中的对位；本设计的外形玻璃长L为56mm,大玻璃W1宽为26mm,台阶WP宽为4mm。由集成度的计算公式： (2-1) N1=N2=30所以集成度N为30依次集成度分别设计两张电极菲林，边框菲林，银点菲林凸版菲林等版图光刻掩膜版（Masku版和Maskd版）图 2-13 Masku版图2-14 Maskd版Seal版图用于制作边框丝印网,指明封框胶的位置和区域。 图2-15 Seal版图银点Dot版图用于制作银点丝印网。图2-1

42、6银点版图凸版（APR）版图用来制取向层的柯氏印刷图版。图2-17 APR版图单粒UP单元图由Mask、边框版图、银点版图、凸版UP版图组成。图2-18 单粒UP单元图单粒Dwon单元图由Mask、边框版图、银点版图、凸版DOWN版图组成。图2-19 单粒Dwon单元图3液晶显示器生产工艺和材料液晶显示器制造是在洁净室环境下进行的，在工艺上大致可以分成清洗与干燥、光刻、取向排列、制盒、切割、灌注液晶及封口贴片光片等工艺。液晶显示器制作的一般工艺流程图如下图所示4：ITO玻璃投入（GRADING）玻璃清洗与干洗（CLEANING）涂光刻胶（PR COAT）前烘（PREBAKE）曝光（EXPOSU

43、RE）显影（DEVELOP）坚膜（MAIN CURE）刻蚀（ETCHING）去膜（STRIP CLEAN）图检（INSP）清洗干燥（CLEAN）TOP涂布（TOP COAT）UV烘烤（UV CURE）固化（MAIN CURE）清洗（CLEAN）涂取向剂（PI PRINT）固化（MAIN CURE）取向摩擦（RUBBING）清洗（CLEAN）丝网印（SEAL/ SHORT PRINTING）烘烤（CUPING FURNACE）陪衬垫料（SPACER SPRAY）对位压合（ASSEMBLY）固化（SEAL MAIN CURING）切割（1ST SCRIBING）裂片（BREAK OFF）清洗（CL

44、EAN）再配向（HEATING）光台检测（VISUAL INSP）电测图形检测（ELECTRICAL INSP）特殊制程（POLYGON PROCESS）背印（BACK PRINTING）干墨（CURE）贴偏光片（POLARIZER ASSEMBLY）消泡（CLEAVER）外观检测（FQC）上引线（BIT PIN）终验（FINAL INSP）包装（PACKING）入库（IN STOCK）图3-1液晶显示器一般工艺流程3.1清洗与干燥工艺清洗工艺是液晶显示器生产以及其他平板显示器制造的重要的前提，因为玻璃（载波片）的表面状况直接影响显示器件的显示质量，因此清洗过程的控制是非常重要的。玻璃在其制作

45、，包装，运输过程中很容易被灰尘，油脂等杂质污染，未经洁净处理的玻璃无法保证工艺上的质量要求，而这些杂质是依靠静电吸附在玻璃表面，比较容易去除。玻璃主要的污染物为灰尘和油脂等，一定温度的碱液对玻璃有很好的清洗作用，高纯水清洗可去除溶于水的杂质及一些灰尘，同时还能够将碱液去除掉，而超声波的清洗作用，在于利用水分子在超声波的作用下发生振动摩擦，使玻璃表面粘附的杂质松动而脱落。水洗后的玻璃要进行干燥处理，经过清洗后的玻璃，表面沾有水或者有机溶剂等清洗液，这将会对后续工序造成不良影响，特别是光刻工艺会产生浮胶，钻刻，图形不清晰等，因此玻璃必须经过干燥处理。有机溶剂去污原理:(去除油脂类物质)油脂不溶于水

46、，但它可溶于甲苯，丙酮，乙醇等有机溶剂，其中甲苯的去污能力最强，所以先用甲苯洗，但甲苯不能残留在玻璃的表面。因甲苯可溶于丙酮，可再用丙酮进行清洗，把残余的油脂清洗掉，同时甲苯也溶解，同样丙酮也不能够残留在玻璃表面，因丙酮溶于乙醇，所以继续用乙醇进行清洗，乙醇可以与水相溶解，最后用大量的去离子水把乙醇溶解。因此清洗流程为:甲苯-丙酮乙醇去离子水(有机化学中的相近相溶原理) 干燥工艺原理：经过清洗后的玻璃，表面沾有水或有机溶剂等清洗液，这将对后工序造成不良影响。目前常用的方法有烘干法、甩干法、有机溶剂脱水法和风刀吹干法等。 清洗与干燥流程如下图。图3-2 清洗与干燥流程3.2光刻工艺经过上述清洗的

47、基板就可以进入电极图案形成工序。刻蚀电极图案（光刻工艺）的过程是涂胶前烘曝光显影坚膜腐蚀去胶。（1）涂胶涂胶前应保证玻璃表图3-3光刻工艺流程图面清洁，如搁置太久，应重新清洗。涂胶方法常用的有旋转涂胶和辊印涂胶。前者不适用于大面积涂胶，但能得到更为精密的图案和高的成品率。涂胶工序应在2025范围内，相对湿度低于60%的环境下进行。涂胶要求：粘附良好，均匀，厚薄适当。若胶膜太薄，易产生针孔，抗蚀能力差；胶膜太厚，分辨率低。（2）前烘 前烘的目的是使胶膜体内的溶剂充分挥发，增强胶膜ITO膜的粘附性和胶膜的耐磨性。前烘的最佳方法是将玻璃放在容器内，再用红外灯从底部加热。影响前烘质量的主要因素是温度和

48、时间。烘烤不足，将产生膜胶粘接。轻者使图案变成浮胶；重者胶被掩膜粘起，使图案破缺。烘烤过将导致胶膜翘曲硬化，而且会降低图形部分光刻胶的抗蚀能力。（3） 曝光曝光有接触曝光方式和投影曝光方式两种，在图案精度为10um以上或基板面积小于300300mm2以及不需要重复曝光的条件下，可以采用前者。在制作有源矩阵液晶显示基板时，需要高精度的微细电极图案，且常需要重复曝光，在这种情况下，应采用后者，即投影曝光方式。对笔段式采用接触曝光方式。为保证曝光质量，在操作中要注意以下几点：a) 定位必须严格套准。b) 光刻掩膜板必须平整地贴在玻璃上，不能有空隙。若存在空隙，则不该曝光的地方也会受到光的照射，使图形

49、产生畸变。c) 曝光时间控制要适当。曝光时间过短，正性光刻胶因光化学反应不充分导致刻蚀性能降低；曝光时间过长，会使光刻胶本不该感光部分的边缘被微弱感光，腐蚀后边界不光滑或出现毛刺。（4）显影对正性胶显影将感光部分的光刻胶溶除，留下未感光部分胶膜。从而形成所需要图形，然后用过滤水，去离子水喷淋和漂洗。显影要严格控制好显影时间。若显影时间不足，则在感光处还会留下不易察觉的薄层光刻胶层，该层在后续工序感光之后会影响ITO刻蚀，形成斑纹或小岛。另外显影不足还会造成边缘毛刺，图形模糊。若显影时间过长，光刻胶发生软化、膨胀，显影液从ITO层表面向图形边缘渗入，发生钻蚀，使图形边缘变皱或浮胶。（5）坚膜为消

50、除显影时胶膜软化、膨胀，增强胶膜与ITO玻璃粘接性和提高胶膜抗蚀能力，显影后必须以适当的温度培烘玻璃，以除去水分，使胶膜坚固。坚膜的温度和时间要选择适当，坚膜不足在腐蚀时会发生浮胶或严重侧蚀；坚膜过度因热膨胀会产生翘曲和剥落，在腐蚀时会发生钻蚀或浮胶。坚膜最好采用缓慢和自然冷却的方法，防止因胶膜的细小裂纹而出现毛刺现象。（6）腐蚀 蚀刻方法有湿蚀刻法和干蚀刻法两种。但对ITO膜常用湿法刻蚀。 对于湿法刻蚀，腐蚀液的选择要求能腐蚀掉裸露的ITO层，又不损伤玻璃表面的光刻胶层。腐蚀时间对蚀刻质量影响较大。若时间太短，ITO层未腐蚀干净，导致短路而报废；时间太长，腐蚀液会穿透渗蚀胶膜，产生浮胶和引起

51、边缘侧向腐蚀，使图形变坏。影响腐蚀时间有腐蚀温度、ITO膜层厚度、ITO膜制作方法和腐蚀液种类等因素。一般腐蚀液用FeCl：HCl2：1或HCl：H2O1：1溶液，处理温度4050。（7）去胶去胶就是去掉图形部分的光刻胶，可用湿法去胶和离子去胶3.3 取向排列工艺在TN型液晶显示器的制造工艺中，取向排列工艺是一个关键工艺。TN型要求两玻璃片内表面处液晶分子的排列方向互成90度。 液晶分子的取向处理有水平取向处理，垂直取向处理和倾斜取向处理。取向排列的主要方法是倾斜蒸镀法和摩擦法，前者不适合于大生产，只能是一种实验室技术，所以在工业中全部使用摩擦法。取向质量高低直接影响产品成品率和产品使用寿命。

52、取向排列的一般工艺流程为：清洗涂膜预烘固化摩擦取向。（1）清洗光刻工序处理后的ITO玻璃表面虽已清洗干净，但在本工序中还必须用高纯水、超声波和有效的溶剂作进一步彻底清洗，以除去微尘和保证玻璃表面有很小的接触角。（2）涂膜涂膜一般采用液体涂覆的办法，依靠液体的表面张力得到平整，厚度均匀的膜。有三种常用的涂膜方法：旋转涂膜法，浸泡法和柯氏印刷法。旋转涂膜法利用离心力和液体表面张力原理成膜，因膜层很薄，一般添加偶联剂以增加粘附强度。浸泡法是将待涂膜的玻璃基片浸入取向材料溶液中，取出后甩干即形成均匀的膜层。柯氏印刷法不同于前两种之处是能将取向膜印在指定范围的区域内，无需在摩擦工序之前或空盒形成之前，去

53、掉密封部分的取向膜，同时也不影响银点处的导通性。另外，柯氏印刷法可通过调整落料量、改变取向层材料溶液的浓度和印刷次数等来自由调整膜的厚度。印刷时先将取向材料溶剂加到转印板上，然后用刀刮平，开始印刷滚筒，将转印板上的溶液粘附在印刷用的凸版上。当滚筒开到工作台时 ，凸版上的溶液进而转到基板上，为保证印刷的均匀性，所用的凸版材料与定向材料溶液有良好的亲和性，并且凸版上的每个凸块应由细小凸粒组成，这样可以靠液体的表面张力作用获得均匀、平整的膜。通过上述工艺形成的膜，应马上预烘形成固体状取向膜层，以避免灰尘等异物落在膜破坏膜平整性以及液体膜面与其他物体接触造成膜层的损坏。（3）固化预烘后的取向膜需通过8

54、090度预烘将有机溶剂挥发掉，在180度下固化1个半小时左右。（4）摩擦处理在取向膜上用绒布等向一个方向来回摩擦俩次，就可以形成定向层，这样，液晶分子就能按摩擦方向作沿面排列。在TN显示模式中，存在一个最佳视角区域，该区域随摩擦方向变化而变化，因此可根据实际需求确定摩擦方向，摩擦方向可通过调节基片或滚筒的角度来改变。3.4制盒空盒制作包括密封胶印刷、导电胶印刷、喷衬垫料、基板贴和和热压固化。（1）密封胶和导电胶印刷边框密封胶和电极转印导电胶通过丝网印刷准确定位到边框和对应的引线端子，称之为密封胶和导电胶印刷。该工艺所需的丝网印板在制作电极掩膜板时已设计制好。丝网印刷的基本原理是：利用丝网印板，

55、使图文部分网孔可透过油墨，非图文部分网孔不透过油墨的基本原理进行印刷。丝网印刷油墨由粘接剂、溶剂、填充料和固化等成分组成。在液晶显示器的制作中，要求丝网印刷油墨具有较强的粘接性、耐热、耐水性和抗老化性。对密封胶，为保证液晶盒厚，需加入适当尺寸的衬垫材料。对导电胶，为实现电极转印，需加导电填料如银粒，且填料越多，颗粒越细，导电胶的导电性越好，若导电填料过多则会影响粘接性能。导电胶液的粘度要适当，过大不易铺开，过小会流淌。另外，需注意的是：为避免液晶和导电胶的化学反应，共用电极的转印位置大都在边框密封部位的外侧。（2）喷衬垫料边框密封胶印刷之后，待其溶剂充分挥发，就可向密封胶包围的显示部分喷洒棒状

56、或粒状衬垫。喷洒衬垫料有两种方法：干喷和湿喷。对于塑料衬垫常带静电易成团，为此采用湿喷法，即预先将衬垫分散在挥发性高的溶液如乙醇中内，向基板喷洒此种混合液，等溶剂充分挥发之后再贴合基板。采用湿喷法，配制的混合液衬垫料一定要混合均匀，不能有结团和沉淀现象。采用湿喷法，尽量使玻璃处于刚刚从烘箱中干燥出来的热状态；采用干喷法，应使玻璃温度与室温相同。在生产中，边框部分一般用玻璃衬垫，取向层部分采用塑料衬垫，且塑料衬垫尺寸大小0.2um左右。（3）基板贴合和热压固化图3-4 对板标记贴合基板时，利用预先设置好的“对板标记”，将前后两块基板对好位，一边适度加压，一边加热或照射紫外线，使密封胶固化，形成液

57、晶盒。贴合时应注意，压力适中以免衬垫压碎破坏取向层；两片玻璃都应处于室温状态，从而避免因冷热温差造成玻璃变形而引起盒厚不均匀；避免灰尘、水分等残留物。在热压固化过程中，温度选择要适中。温度过高会影响液晶盒性能；温度过低，固化时间长，且导电性能差一些。3.5灌注液晶及封口工艺（1）灌注液晶在空盒制作时预留一小孔作灌注液晶用，灌入液晶前，将空盒和液晶罐抽真空，空盒的注入孔小而狭窄，抽气不易，若对空盒加热，抽气效果将会有较大的提高。为了抑制液晶材料的蒸发，给予适度冷却，从而增大粘度，此时需对液晶搅拌提高抽气效率。关掉抽气泵，将封口处接触液晶，利用液晶的毛细现象和压力差，进行真空注入法，平静地将液晶注

58、入液晶盒内。 但要灌满液晶盒，需将干燥的惰性气体引入盒内，直到充满为止。勉强灌入液晶有时会损伤注入孔附近的取向层表面。为避免该现象发生，可在抽气完毕后对空盒和液晶进行加温处理。灌注液晶有两种方法：海绵灌和槽灌。海绵灌比槽灌节约液晶。（2）封口灌注液晶之后，注入孔边缘因液晶湿润不易于封口，解决该问题有许多方法。早期的方法可归结为软焊料密封和用密封胶密封。预先将铬、镍、铜、金等金属蒸发或电镀到基板侧面的注入孔边缘上，待液晶注入后，用软焊料封口，这种封口方法称之为软焊料密封。在注入孔内插入铟、锡、铅等伍德合金，假封口后擦掉注入孔外侧的液晶，然后用密封胶封口，这种办法成为密封胶密封。另外用硅类密封胶封

59、口，即使注入孔因液晶湿润也能较容易地封住注入孔。用密封胶封口，先通过冷冻方法或其他方法，让封口胶收缩注入孔内，再通过光或热的作用使其发生交联，形成牢固的封口。现代应用最广的封口方法是树脂封口法，即在封口处擦去液晶，涂上丙烯酸类紫外硬化树脂，用紫外光照射使之硬化。但注意紫外光不要照到封口以外的地方，防止液晶和取向膜恶化。3.6贴偏光片液晶盒制作工艺完成后，在液晶盒两侧按一定方向贴上偏光片。所有的液晶都有前后两片偏振光片紧贴在液晶玻璃，组成总厚度1mm左右的液晶片。如果少了任何一张偏光片，液晶片都是不能显示图像的。在普通TN显示液晶盒中，偏振轴平行或垂直于摩擦方向，两个偏振方向平行的TN盒是黑模式

60、，偏振轴的方向与对应的玻璃基片的摩擦方向平行，在正交偏振片下产生白模式。偏光片的基本结构包括：最中间的PVA（聚乙烯醇），两层TAC（三醋酸纤维素），PSA film（压敏胶），Release film(离型膜) 和Protective film（保护膜）。其中，起到偏振作用的是PVA层，但是PVA极易水解，为了保护偏光膜的物理特性，因此在PVA的两侧各复合一层具有高光透过率、耐水性好又有一定机械强度的(TAC)薄膜进行防护，这就形成了偏光片原板。在普通TN型LCD偏光片生产中，根据不同的使用要求，需要在偏光片原板的一侧涂复一定厚度的PSA，并复合上对PSA进行保护的隔离膜;而在另一侧要根据产品类型，分别复合保护膜、反射膜,半透半反胶层膜，由此形成偏光片成品。对STN型LCD偏光片产品，还要在PSA层一侧，根据客户的不同需要，按一定的补偿角度复合具有一定位相差补偿值的位相差膜和保护膜，由此形成STN型LCD偏光片产品，这就是LCD偏光片的基本结构和作用原理。使用的压敏胶为耐高温防潮压敏胶，