畢業(yè)設(shè)計(jì)--電熱水器lcd顯示屏設(shè)計(jì)

1、<p>　　電熱水器LCD顯示屏設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　人類社會(huì)離不開信息，而顯示器作為人機(jī)交互界面，可以方便人們對信息的獲取。液晶顯示技術(shù)發(fā)展很快，其產(chǎn)品更是有廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　設(shè)計(jì)說明書主要關(guān)于如何設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一款電熱水器TN型液晶顯示面板。簡述了LCD工作原理與發(fā)展?fàn)顩r

2、，使用AutoCAD軟件設(shè)計(jì)電熱水器屏的相關(guān)圖版，包括繪制液晶盒外觀圖、真值表、邏輯走線圖、Com層和Seg層電極圖案、單粒圖、邊框圖、銀點(diǎn)以及對應(yīng)的5張菲林版等。根據(jù)相關(guān)原理與要求確定所用偏振片、ITO玻璃、襯墊料、取向材料、封框膠等相關(guān)材料的參數(shù)，以及液晶顯示面板的工藝流程。</p><p>　　關(guān)鍵詞：TN-LCD，外觀圖，菲林版，制程，AutoCAD </p><p>　　The

3、LCD Display Design of Electric Water Heater</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Human society can not do without information. The displays as the man-machine interface, which is conven

4、ient for people to obtain information. LCD technology has developed rapidly, and its products are more widely used.</p><p>　　The design instruction is mainly about how to design and produce a twisted nematic

5、 liquid crystal display of electric water heater. Describeing briefly working principle and development status of LCD, and using AutoCAD software to design electric water heater screen related chart. Including drawing ap

6、pearance chart of liquid crystal cell, true value table, logic diagram, Com layer and Seg layer electrode pattern, single grain figure, sealing frame, silver point and corresponding to the five film</p><p>　

7、　Key words: Twisted nematic phase liquid crystal displays, appearance figure, the film version, technological process, AutoCAD</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b>&l

8、t;/p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 概述1</b></p><p>　　1.1 液晶顯示器1</p><p>　　1.1.1 LCD國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.1.2 TN顯示技術(shù)2</p><p>　　1.2 液

9、晶介紹3</p><p>　　1.3 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)5</p><p>　　1.4 電熱水器加熱控制方式6</p><p>　　1.5 課題意義7</p><p>　　2 電熱水器顯示屏設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1 外觀圖的設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.2 ITO電極圖案設(shè)

10、計(jì)9</p><p>　　2.2.1 邏輯控制關(guān)系9</p><p>　　2.2.2 Com層和Seg層電極走線11</p><p>　　2.2.3 Com層和Seg層電極圖案12</p><p>　　2.3 單粒顯示器版圖的設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.4 加工標(biāo)記設(shè)計(jì)14</p>&l

11、t;p>　　2.5 菲林版的設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.6 設(shè)計(jì)思考22</p><p>　　3 液晶顯示器生產(chǎn)材料和工藝23</p><p>　　3.1 材料參數(shù)確定23</p><p>　　3.1.1 ITO玻璃23</p><p>　　3.1.2 液晶材料24</p><

12、;p>　　3.1.3 摩擦取向材料24</p><p>　　3.1.4 偏光片25</p><p>　　3.1.5 封框膠25</p><p>　　3.1.6 其他材料26</p><p>　　3.2 生產(chǎn)流程26</p><p>　　3.2.1 ITO圖形刻蝕（光刻）26</p>&l

13、t;p>　　3.2.2 取向排列29</p><p>　　3.2.3 空盒制作30</p><p>　　3.2.4 液晶灌注30</p><p>　　3.2.5 成品檢測及包裝32</p><p><b>　　4 總結(jié)34</b></p><p><b>　　致 謝35

14、</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)36</p><p><b>　　附錄37</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1 液晶顯示器</b></p><p>　　利用液晶的電光效應(yīng)調(diào)

15、制外界光線進(jìn)行顯示的器件稱為液晶顯示器。其由兩個(gè)相互垂直的極化濾光器構(gòu)成，在它們之間是液晶。LCD結(jié)構(gòu)如同三明治，一個(gè)液晶盒（包括玻璃基板、濾光片、偏光板、配向膜等材料），當(dāng)灌入液晶材料后，一個(gè)液晶顯示器件就形成了[1]。</p><p>　　液晶顯示器，英文通稱為LCD（Liquid Crystal Display），是屬于平面顯示器的一種，依驅(qū)動(dòng)方式來分類可分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simp

16、le Matrix）以及主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種[2-3]。其中，被動(dòng)矩陣型又可分為扭轉(zhuǎn)式向列型（Twisted Nematic；TN）、超扭轉(zhuǎn)式向列型（Super Twisted Nematic；STN）及其它被動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)液晶顯示器；而主動(dòng)矩陣型大致可區(qū)分為薄膜式晶體管型（Thin Film Transistor；TFT）及二端子二極管型（Metal/Insulator/Metal；MIM）。TN、STN及TFT

17、型液晶顯示器因其利用液晶分子扭轉(zhuǎn)原理之不同，在視角、彩色、對比及動(dòng)畫顯示品質(zhì)上有高低程次之差別，使其在產(chǎn)品的應(yīng)用范圍分類亦有明顯區(qū)隔。以目前液晶顯示技術(shù)所應(yīng)用的范圍以及層次而言，主動(dòng)式矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)是以薄膜式晶體管型（TFT）為主流，多應(yīng)用于筆記型計(jì)算機(jī)及動(dòng)畫、影像處理產(chǎn)品。而單純矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)目前則以扭轉(zhuǎn)向列（TN）、以及超扭轉(zhuǎn)向列（STN）為主，目前的應(yīng)用多以文書處理器以及消費(fèi)性產(chǎn)品為</p><p>　　液晶顯

18、示器具有很多優(yōu)點(diǎn)[4-5]：機(jī)身薄，節(jié)省空間。與比較笨重的CRT顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。省電，不產(chǎn)生高溫。它屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)熱（主要耗電和發(fā)熱部分存在于背光燈管或LED）。低輻射，益健康。液晶顯示器的輻射遠(yuǎn)低于CRT顯示器（僅僅是低，并不是完全沒有輻射，電子產(chǎn)品多多少少都有輻射）。畫面柔和不傷眼。液晶顯示器畫面不會(huì)閃爍，可以減少顯示器對眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。</p><p&

19、gt;　　液晶顯示器綠色環(huán)保，它的能源消耗相對于傳統(tǒng)的CRT來說，簡直是太小了；對于逐漸引起國人重視的噪音污染也與它無緣，因?yàn)樗淖陨淼墓ぷ魈攸c(diǎn)決定了它不會(huì)產(chǎn)生噪音；液晶顯示器還有一個(gè)好處就是發(fā)熱量比較低，長時(shí)間使用不會(huì)有烤熱的感覺。使用液晶顯示器無形中為大氣降了溫，也為阻止日益升溫的大氣作貢獻(xiàn)。同時(shí)減少輻射，降低環(huán)境污染。當(dāng)然了，環(huán)保也不會(huì)少了輻射這個(gè)指數(shù)的，雖然我們不能說液晶顯示器就完全沒有輻射，但是相對于輻射大戶CRT，以及日常家

20、電的輻射來說，液晶顯示器那一點(diǎn)點(diǎn)輻射簡直可以忽略不計(jì)。</p><p>　　正是因?yàn)長CD具有眾多優(yōu)點(diǎn)，其已成為各類電子設(shè)備的首選顯示器件，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的顯示器件之一[5-7]。</p><p>　　1.1.1 LCD國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　LCD顯示屏經(jīng)過一段長期的飛速發(fā)展之后，現(xiàn)如今已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。目前，日本、韓國及臺(tái)灣地區(qū)雖然紛紛把

21、目光聚焦在TFT-LCD產(chǎn)業(yè)，逐漸放棄中低檔TN/STN-LCD市場。對于資金短缺、技術(shù)匱乏的中國大陸，目前仍然以中低檔的TN/STN產(chǎn)業(yè)為主，形成了以TN/STN產(chǎn)品為主的產(chǎn)業(yè)大環(huán)境，吸引了全球各地以TN/STN產(chǎn)品為主的廠商在此設(shè)立生產(chǎn)基地，并逐步把中國大陸TN/STN產(chǎn)業(yè)推向發(fā)展的頂峰[8]。 因而促使中國大陸形成了較為完整的TN和STN產(chǎn)業(yè)鏈，上中下游產(chǎn)品基本都已實(shí)現(xiàn)本土化。例如，在TN/STN面板和模塊制造設(shè)備方面，

22、中國大陸廠商已經(jīng)有能力自主設(shè)計(jì)和組裝，上游原材料除了驅(qū)動(dòng)IC需要外購之外，其它關(guān)鍵原材料如ITO玻璃、背光模組、偏光片等，中國大陸本土都有能力生產(chǎn)[9]。歷經(jīng)近30年的發(fā)展，中國LCD產(chǎn)業(yè)從無到有，從無源跨入有源，已成為全球最大的TN/STN生產(chǎn)大國和產(chǎn)值排名世界第四的LCD產(chǎn)業(yè)區(qū)域[8,10]。</p><p>　　TN/STN企業(yè)一直賴以生存的消費(fèi)類電子、固定電話、車載等產(chǎn)品已經(jīng)接近顛峰，市場成長空間不大。而

23、對于充滿誘惑的手機(jī)應(yīng)用市場，未來TN/STN的各項(xiàng)性能很難與OLED、TFT-LCD等技術(shù)顯示面板比拼，毫無優(yōu)勢可言，并且消費(fèi)者對產(chǎn)品的要求越來越高。同時(shí)，由于受到來自TFT、OLED等彩色顯示面板的擠壓，CSTN也開始尋找新的增長點(diǎn)，把觸角伸向了TN/STN市場，更加快了TN及單色STN市場空間的縮小步伐[11-12]。</p><p>　　雖然TN-LCD的利潤正在逐步萎縮，但由于其技術(shù)已經(jīng)成熟且具有省電和價(jià)

24、格低廉的優(yōu)勢仍然被眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在未來若干年內(nèi)，仍能在中低價(jià)市場中具有一定的市場占有率[8]。而TN、STN、TFT各自的市場既有區(qū)分又有一定的相互交疊，只要關(guān)注市場的發(fā)展趨勢，發(fā)揮自身的特長，不斷降低成本，就能在激烈的競爭中占有一席之地。</p><p>　　1.1.2 TN顯示技術(shù)</p><p>　　TN型的液晶顯示技術(shù)可以說是液晶顯示技術(shù)中最基本的，而之后其它種類的液晶顯示器也

25、可說是以TN型為基礎(chǔ)加以改良。同樣的，它的運(yùn)作原理也較其它技術(shù)來的簡單， TN型液晶顯示器的簡易構(gòu)造圖[4]，包括了垂直方向與水平方向的偏光板，具有細(xì)紋溝槽的配向膜，液晶材料以及導(dǎo)電的玻璃基板。其顯像原理是將液晶材料置于兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導(dǎo)電玻璃間，液晶分子會(huì)依配向膜的細(xì)溝槽方向依序旋轉(zhuǎn)排列，如果電場未形成，光線會(huì)順利的從偏光板射入，依液晶分子旋轉(zhuǎn)其行進(jìn)方向，然后從另一邊射出。如果在兩片導(dǎo)電玻璃通電之后，兩片玻璃間會(huì)造成電場，

26、進(jìn)而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，光線便無法穿透，進(jìn)而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現(xiàn)象，叫做扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)，簡稱TNFE（twisted nematic field effect）。在電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器，幾乎都是用扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)原理所制成。一般TN型液晶顯示器結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 TN型液晶顯示器結(jié)構(gòu)[4]</p><p>　　扭曲

27、向列相液晶顯示的工作原理如下圖1-2。該圖表示了在正交偏光片之間設(shè)置TN排列液晶盒時(shí)的電光效應(yīng)，在這種情況下，自然光經(jīng)過偏光片（檢偏）后出射垂直振動(dòng)方向的偏振光，經(jīng)過90度扭曲時(shí)，偏振方向亦順著液晶旋轉(zhuǎn)了90度。故無外加電壓時(shí)光能透過，圖1-2（a）。而在施加一定電壓時(shí)，由于液晶分子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，分子長軸方向與電場方向一致，光的旋光性消失，光被遮斷，圖1-2（b）。如果把電極制作成圖形，即實(shí)現(xiàn)了顯示。但如果在平行偏光片之間設(shè)置TN排列液晶

28、盒，則光的透過與遮斷關(guān)系就恰好與上述情形相反。這種TN效應(yīng)已成為目前正在廣泛普及的TN型液晶顯示元件的工作原理并獲得實(shí)際應(yīng)用，可以用于實(shí)現(xiàn)白色背景上黑色圖案（常白態(tài)）或者黑色背景上白色圖案（常黑態(tài)）的顯示[13-16]。</p><p>　?。╝）無外加電壓U=0 （b）有外加電壓U>Uth</p><p>　　圖1-2 TN-LCD顯示原理&l

29、t;/p><p><b>　　1.2 液晶介紹</b></p><p>　　液晶是介于液態(tài)與結(jié)晶態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)。它除了兼有液體和晶體的某些性質(zhì)（如流動(dòng)性、各向異性等）外，還有其獨(dú)特的性質(zhì)。</p><p>　　液晶有電光效應(yīng)。液晶的電光效應(yīng)，是指液晶在外電場下的分子的排列狀態(tài)發(fā)生變化，從而引起液晶盒的光學(xué)性質(zhì)也隨之變化的一種電的光調(diào)制現(xiàn)象。因

30、為液晶具有介電各向異性和電導(dǎo)各向異性，因此外加電場能使液晶分子排列發(fā)生變化、進(jìn)行光調(diào)制，同時(shí)由于雙折射性，可以顯示出旋光性、光干涉和光散射等特殊的光學(xué)性質(zhì)。</p><p>　　液晶的熱光學(xué)效應(yīng)：是指因溫度的變化而導(dǎo)致液晶分子排列改變的一種光學(xué)效應(yīng)，加熱到清亮點(diǎn)以上呈各向同性液體，在急冷后液晶盒呈白濁態(tài)，漸冷后，液晶盒呈透明態(tài)。</p><p>　　液晶的扭曲效應(yīng)：液晶在液晶盒內(nèi)平行排列，

31、在排列方向上下玻璃之間成90度扭轉(zhuǎn)，液晶也會(huì)相應(yīng)發(fā)生90度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)入射光進(jìn)入時(shí)，光線也會(huì)隨之發(fā)生90度旋轉(zhuǎn)，這就是它的扭曲效應(yīng)。</p><p>　　根據(jù)液晶形成的條件可分為熱致液晶和溶致液晶。</p><p>　　溶致液晶，將某些有機(jī)物放在一定的溶劑中，由于溶劑破壞結(jié)晶晶格而形成的液晶，被稱為溶致液晶。比如：簡單的脂肪酸鹽、離子型和非離子型表面活性劑等。溶致液晶廣泛存在于自然界、生物體中

32、，和生命息息相關(guān)，但在顯示中尚無應(yīng)用。</p><p>　　熱致液晶，熱致液晶是由于溫度變化而出現(xiàn)的液晶相。低溫下它是晶體結(jié)構(gòu)高溫時(shí)則變?yōu)橐后w，這里的溫度用熔點(diǎn)（TM）和清亮點(diǎn)（TC）來標(biāo)示。液晶單分子都有各自的熔點(diǎn)和清亮點(diǎn)，在中間溫度則以液晶形態(tài)存在。目前用于顯示的液晶材料基本上都是熱致液晶。在熱致液晶中，又根據(jù)液晶分子排列結(jié)構(gòu)分為三大類:近晶相（SMECTIC）、向列相（NEMATIC）和膽甾相（CHOLES

33、TERIC）。</p><p><b>　?。?）近晶相液晶</b></p><p>　　近晶相液晶分子分層排列，根據(jù)層內(nèi)分子排列的不同，又可細(xì)分為近晶相A近晶相B等多種。層內(nèi)分子長軸互相平行，而且垂直于層面。分子質(zhì)心在層內(nèi)的位置無一定規(guī)律。這種排列稱為取向有序，位置無序。近晶相液晶分子間的側(cè)向相互作用強(qiáng)于層間相互作用，所以分子只能在本層內(nèi)活動(dòng)，而各層之間可以相互滑動(dòng)

34、。</p><p><b>　　（2）膽甾相液晶</b></p><p>　　膽甾相液晶是一種乳白色粘稠狀液體，是最早發(fā)現(xiàn)的一種液晶，其分子也是分層排列，逐層疊合。每層中分子長軸彼此平行，而且與層面平行。不同層中分子長軸方向不同，分子的長軸方向逐層依次向右或向左旋轉(zhuǎn)過一個(gè)角度。從整體看，分子取向形成螺旋狀，其螺距用p表示，約為0.3mm。</p><

35、;p><b>　?。?）向列相液晶</b></p><p>　　向列相液晶中，分子長軸互相平行，但不分層，而且分子質(zhì)心位置是無規(guī)則的。圖1-3是簡單的向列相液晶分子排列模型。</p><p>　　向列相是最簡單的液晶相，此類液晶的棒狀分子之間只是互相平等排列。但它們的重心排列是無序的，在外力作用下發(fā)生流動(dòng)，很容易沿流動(dòng)方向取向，并且互相穿越。因此，此類型液晶具有

36、相當(dāng)大的流動(dòng)性。</p><p>　　液晶顯示材料具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無閃爍、對人體無危害、生產(chǎn)過程自動(dòng)化、成本低廉、可以制成各種規(guī)格和類型的液晶顯示器，便于攜帶等。液晶顯示技術(shù)對顯示顯像產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了深刻影響，促進(jìn)了微電子技術(shù)和光電信息技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　1.3 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)</p><p>　　

37、為了驅(qū)動(dòng)LCD，通常采用無源矩陣（PM）和有源矩陣（AM）驅(qū)動(dòng)技術(shù)[17]。</p><p>　　液晶顯示是由于在顯示像素上施加了電場的緣故，而這個(gè)電場則由顯示像素前后兩個(gè)電極上的電位信號合成產(chǎn)生，在顯示像素上建立直流電場是非常容易的事，但直流電場將導(dǎo)致液晶材料的化學(xué)反應(yīng)和電極老化，從而迅速降低液晶的顯示壽命，因此必須建立交流驅(qū)動(dòng)電場，并且要求這個(gè)交流電場中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于50mV。在實(shí)際

38、應(yīng)用中，由于采用了數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)，所以這種交流電場是通過脈沖電壓信號來建立的。</p><p>　　顯示像素上交流電場的強(qiáng)弱用交流電壓的有效值表示，當(dāng)有效值大于液晶的閾值電壓時(shí)，像素呈顯示態(tài)；當(dāng)有效值小于閾值電壓時(shí)，像素不產(chǎn)生電光效應(yīng)；當(dāng)有效值在閾值電壓附近時(shí)，液晶將呈現(xiàn)較弱的電光效應(yīng)，此時(shí)將會(huì)影響液晶顯示器件的對比度。</p><p>　　液晶顯示的驅(qū)動(dòng)就是用來調(diào)整施加在液晶器件電極上的電

39、位信號的相位、峰值、頻率等，建立驅(qū)動(dòng)電場，以實(shí)現(xiàn)液晶顯示器件的顯示效果。液晶顯示的驅(qū)動(dòng)方式有許多種，常用的驅(qū)動(dòng)方法有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法。</p><p><b>　?。?）靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法</b></p><p>　　靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法是獲得最佳顯示質(zhì)量的最基本方法，它適用于數(shù)量較少的筆段型液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)多位數(shù)字組合時(shí)，各位的背電極BP是連在一起的。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法的電路中，

40、振蕩器的脈沖信號經(jīng)分頻后直接施加在液晶顯示器件的背電極BP上；而段電極的脈沖信號是由顯示選擇信號與時(shí)序脈沖通過合成產(chǎn)生。</p><p>　　當(dāng)某位顯示像素被顯示選擇時(shí)，該顯示像素上兩電極的脈沖電壓相位差180°，在顯示像素上產(chǎn)生2V的電壓脈沖序列，使該顯示像素呈現(xiàn)顯示特性；當(dāng)某位顯示像素為非顯示選擇時(shí)，該顯示像素上兩電極的脈沖電壓相位相等，在顯示像素上合成電壓脈沖為0V，從而實(shí)現(xiàn)顯示的效果，這就是靜態(tài)

41、驅(qū)動(dòng)法。為了提高對比度，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整脈沖的電壓即可。</p><p><b>　?。?）動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法</b></p><p>　　當(dāng)液晶顯示器件上顯示像素眾多時(shí)（如點(diǎn)陣型液晶顯示器件），為了節(jié)省龐大的硬件驅(qū)動(dòng)電路，在液晶顯示器件電極的制作與排列上作了加工，實(shí)施了矩陣型的結(jié)構(gòu)，即把水平一組顯示像素的背電極都連在一起引出，稱之為行電極；把縱向一組顯示像素的段電極都連起來一起引

42、出，稱之為列電極。行、列交叉點(diǎn)為像素。在液晶顯示器件上每一個(gè)顯示像素都由其所在的列與行的位置唯一確定。在驅(qū)動(dòng)方式上相應(yīng)地采用了類同于CRT的光柵掃描方法。液晶顯示的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法是循環(huán)地給行電極施加選擇脈沖，同時(shí)所有顯示數(shù)據(jù)的列電極給出相應(yīng)的選擇或非選擇的驅(qū)動(dòng)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)某行所有顯示像素的顯示功能，這種行掃描是逐行順序進(jìn)行的，循環(huán)周期很短，使得液晶顯示屏上呈現(xiàn)出穩(wěn)定的顯示，人們把液晶顯示掃描驅(qū)動(dòng)方式稱之為動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。</p>

43、<p>　　在一幀中每一行的選擇時(shí)間是均等的。假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為N，掃描時(shí)間為1，那么一行所占有的選擇時(shí)間為一幀時(shí)間的1/N。在液晶顯示的驅(qū)動(dòng)方法中把這個(gè)值，即一幀行掃描數(shù)的倒數(shù)稱為液晶顯示驅(qū)動(dòng)的占空比（duty）。在同等電壓下，掃描行數(shù)的增多將使液晶顯示的占空比下降，從而導(dǎo)致了變電場電壓有效值的下降，降低了顯示質(zhì)量。因此隨著顯示屏的增大，顯示行的增多，為了保證顯示的質(zhì)量，就需適度地提高驅(qū)動(dòng)電壓或采用雙屏電極排布結(jié)構(gòu)以提

44、高電場的電壓有效值或提高占空比。</p><p>　　在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式下，液晶顯示器件某一位置上的顯示像素的顯示機(jī)理是由行選擇電壓與列顯示數(shù)據(jù)電壓合成實(shí)現(xiàn)的即要使一位置如（I ，J）點(diǎn)顯示，就需要在第I列和第J行上同時(shí)施加選擇電壓，以使該點(diǎn)變電場達(dá)到最大。但是此時(shí)除（I ，J）點(diǎn)外第I列和第J行上的其余各點(diǎn)也都承受了一定的電壓，把這些點(diǎn)稱為半選擇點(diǎn)，若半選擇點(diǎn)上的有效電壓大于閾值電壓時(shí)在屏上出現(xiàn)不應(yīng)有的顯示，使對比

45、度下降，這種現(xiàn)象叫“交叉效應(yīng)”。</p><p>　　在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法中解決“交叉效應(yīng)”的方法是平均電壓法，即把半選擇點(diǎn)和非選擇點(diǎn)的電壓平均化，適度提高非選擇點(diǎn)電壓來抵消半選擇點(diǎn)上的一部分電壓，使得半選擇點(diǎn)上電壓下降，提高顯示的對比度。</p><p>　　1.4 電熱水器加熱控制方式</p><p>　　電熱水器按其對水加熱溫度控制方式不同分為：機(jī)械、數(shù)顯和數(shù)控三種型

46、式。</p><p>　　（1）機(jī)械式控制電熱水器</p><p>　　機(jī)械式電熱水器溫度控制的主要元件為一機(jī)械式旋鈕調(diào)節(jié)的溫度控制器，該溫控器通常由測溫探頭、可調(diào)式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和一對電觸點(diǎn)組成。當(dāng)探頭處溫度上升時(shí)，探頭內(nèi)的介質(zhì)（液體或氣體）膨脹，并通過毛細(xì)管推動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使電觸點(diǎn)動(dòng)作。電觸點(diǎn)的動(dòng)作溫度可通過可調(diào)式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)或使電觸點(diǎn)處常開狀態(tài)。機(jī)械式熱水器用溫控器主要特點(diǎn)是：動(dòng)作溫度可

47、在一定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，操作簡單方便，價(jià)格低廉。</p><p>　?。?）數(shù)顯型控制電熱水器</p><p>　　數(shù)顯型電熱水器控制系統(tǒng)通常由顯示板、主控制板、強(qiáng)電板和溫度傳感器組成。溫度、設(shè)置溫度、故障代碼和定時(shí)數(shù)的信息，還可以利用控制面板上的按鍵和旋鈕來進(jìn)行設(shè)置操作。主控制板是控制系統(tǒng)的核心，用于對溫度信息的處理和對熱水器的運(yùn)行過程實(shí)施控制。強(qiáng)電板用于提供系統(tǒng)所需電源、實(shí)施強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)及漏

48、電檢測。溫度傳感器用于采集溫度信息。</p><p>　?。?）數(shù)控型電熱水器</p><p>　　數(shù)控型電熱水器由顯示板、主控制板、強(qiáng)電板和溫度傳感器組成。顯示板上的LCD顯示屏用于顯示工作模式、加熱狀態(tài)、當(dāng)前溫度、設(shè)置溫度、設(shè)置菜單、時(shí)鐘、定時(shí)時(shí)段、故障代碼等信息，還可以利用板上按鍵進(jìn)行設(shè)置操作。主控制板是控制系統(tǒng)核心，過溫檢測和常溫檢測溫度傳感器用于采集溫度信息。</p>

49、<p><b>　　1.5 課題意義</b></p><p>　　時(shí)代其實(shí)還是模擬時(shí)代，而未來的時(shí)代從發(fā)展趨勢來看是數(shù)字時(shí)代[18]。顯示器智能化操作，數(shù)字控制、數(shù)碼顯示是未來顯示器的必要條件。隨著數(shù)字時(shí)代的來臨，數(shù)字技術(shù)必將全面取代模擬技術(shù)。</p><p>　　我們的世界隨處都和顯示息息相關(guān)，正如控制論創(chuàng)始人N·維納所說：“要有效的生活，就

50、要有足夠的信息”。人們一直致力于將各種信息轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X信息再傳遞給人們。這種將各種信息轉(zhuǎn)化為視覺信息的過程就是顯示，這種轉(zhuǎn)化技術(shù)就稱之為顯示技術(shù)。</p><p>　　在信息社會(huì)快速發(fā)達(dá)的今天，顯示器行業(yè)充滿活力，并已成為世界電子信息工業(yè)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。從世界范圍來看，目前顯示器產(chǎn)業(yè)布局穩(wěn)定、產(chǎn)能集中、技術(shù)壟斷、市場競爭激烈，價(jià)格不斷下降。</p><p>　　通過作為人機(jī)交互界面的顯示器，

51、人們可以獲得信息。因此給熱水器添加上顯示屏，特別是在浴室這種特定環(huán)境下，更有利于我們對水溫，水量等的信息獲取。</p><p>　　本說明書的主要內(nèi)容在于如何設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一款切近生活的顯示產(chǎn)品——電熱水器LCD顯示器。作者力求以圖文并茂、通俗易懂的方式說明其工作原理，討論其材料參數(shù)，并在AutoCAD軟件繪出其相關(guān)版圖，最后給出其生產(chǎn)的工藝流程。</p><p>　　2 電熱水器顯示屏設(shè)計(jì)

52、 </p><p>　　2.1 外觀圖的設(shè)計(jì) </p><p>　　在顯示屏的設(shè)計(jì)中，首先要確定顯示的圖案和一些數(shù)據(jù)，比如外形的長寬，LCD大片的長寬，小片的長寬等等。然后根據(jù)結(jié)構(gòu)圖再做出光刻掩摸版、取向涂覆版和絲網(wǎng)印刷版[19]。屏的基本設(shè)計(jì)過程為：外觀圖的設(shè)計(jì)（液晶盒的設(shè)計(jì)→8個(gè)“8”字筆段和其它顯示單元→真值表→Com層電極走線→Seg層電極走線→Com層的電極圖

53、案→Seg層的電極圖案）→總體設(shè)計(jì)外觀圖→單粒圖設(shè)計(jì)→菲林版的設(shè)計(jì)（Masku版的設(shè)計(jì)→Maskd版的設(shè)計(jì)→封框版的設(shè)計(jì)→PI涂覆版的設(shè)計(jì)→銀點(diǎn)版的設(shè)計(jì)）。</p><p>　　設(shè)計(jì)屏的外觀圖，首先得定義尺寸規(guī)格。該顯示屏所必須的數(shù)據(jù)[19]，如下所列：</p><p>　?。╝）LCD外形的長129mm，寬為73mm；</p><p>　?。╞）LCD大片長為12

54、9mm，寬為73mm； </p><p>　　（c）LCD小片長為129mm，寬為69mm； </p><p>　?。╠）LCD大片在下，小片在上； </p><p>　?。╡）LCD可視區(qū)長為120mm，寬為60mm； </p><p>　　圖2-1液晶盒尺寸及外觀</p><p>　　

55、（f）可視區(qū)距小片玻璃左邊緣距離4.5 mm；可視區(qū)距小片玻璃下邊緣距離4.5mm； </p><p>　　（g）引線的電極共有39個(gè)； </p><p>　　（h）引線電極的長為3.8mm，寬為1.0mm； </p><p>　?。╥）引線電極間隙為1.0mm； </p><p>　?。╦）

56、引線電極（第一根）據(jù)玻璃右邊緣的距離為3.5 mm； </p><p>　　（k）封口位于玻璃左邊中央部位，其長為2mm，寬為0.5mm； </p><p>　?。╨）偏光片的外形尺寸在小玻璃的基礎(chǔ)之上向內(nèi)偏移了0.5 mm；</p><p>　　（m）LCD玻璃的厚度為為0.7 mm。</p><

57、;p>　　確定好各部分尺寸數(shù)據(jù)，在AutoCAD軟件里建立對應(yīng)圖層繪制圖案。具體設(shè)計(jì)的液晶盒尺寸和外觀如圖2-1。這里為了直觀顯示，對于顯示部分進(jìn)行了圖案填充。</p><p>　　2.2 ITO電極圖案設(shè)計(jì)</p><p>　　液晶顯示常用的驅(qū)動(dòng)方式有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)兩種方式。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)主要用于如字符、圖形顯示那樣的以矩陣方式顯示的顯示器[7]，再加上圖形筆段較多，所以本設(shè)計(jì)采用動(dòng)

58、態(tài)驅(qū)動(dòng)法，即驅(qū)動(dòng)時(shí)分別對不同的Com電極和Seg電極進(jìn)行組合加電，控制點(diǎn)亮各筆段。8字各筆段3×3方式電極連接如圖2-2。</p><p>　　“8”字長寬比例為2:1，傾斜角度為85°以迎合人們的審美。Com和Seg電極設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到電極引線的合理分布，需要考慮上、下電極圖案留有一定的帖合余量，這是為了上、下電極帖合有點(diǎn)偏差時(shí)，仍然是和外觀圖基本一致的顯示。</p><p

59、>　　2.2.1 邏輯控制關(guān)系</p><p>　　真值表也就是邏輯表，表示各顯示圖案（筆段和圖形）在兩層（Com層和Seg層）ITO膜引出的邏輯關(guān)系，可以根據(jù)顯示圖案設(shè)計(jì)。</p><p>　　真值表應(yīng)根據(jù)電路的驅(qū)動(dòng)方式來確定，液晶顯示的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)采用交叉顯示的方式，也就是說上下電極交叉顯示的那些圖案才能顯示。在寫真值表是要先確定哪個(gè)筆段由哪個(gè)電極控制，即真值表與邏輯走線應(yīng)保持一一對

60、應(yīng)的關(guān)系?？刂茖?yīng)關(guān)系如表2-1。 </p><p><b>　　表2-1 真值表 </b></p><p>　　對于Com層的電極而言它共有第1、2、3、4、5五個(gè)電極引腳，分別定義其為：Com1，Com2，Com3，Com4，Com5。其中 Com1控制的是8字的a、b、f及其他功能段， Com2/4控制的是8字的c、e、g

61、段， Com3/5控制的是8字d段。除了Com層的五個(gè)電極引腳其余34個(gè)都是Seg層的電極引腳。其中PIN腳1和10在開關(guān)通電后控制所有非功能符號（如室溫、℃等圖案，僅作顯示）點(diǎn)亮。</p><p>　　2.2.2 Com層和Seg層電極走線  </p><p>　　動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法Com層和Seg層的電極邏輯走線原則[19]如下： </p>

62、<p>　　（a）同一面上不同的引出端電極的連線不能交叉，如果走線必須相交時(shí)，用過渡點(diǎn)跨線； </p><p>　?。╞）上、下圖形走線盡量避免交叉，如果難以避免時(shí)，交叉點(diǎn)最好選擇在可視區(qū)之外；若必須在可視區(qū)內(nèi)交叉，其交叉點(diǎn)的面積要控制在0.1mm×0.1mm范圍內(nèi)； </p><p>　?。╟）布線的寬度盡量走寬，不宜走又細(xì)又長的線； 

63、</p><p>　　（d）走線要遠(yuǎn)離切割線，一般控制在距切割線0.5mm以上，因?yàn)榫嗲懈罹€太近，在切裂時(shí)屏邊緣若有崩邊的話極易使電線斷開，形成廢品。</p><p>　　Com層電極主要作為公共電極使用，具體邏輯走線圖如2-3所示。Seg電極主要控制各個(gè)段電極，邏輯走線圖如圖2-4。</p><p>　　圖2-3 Com層邏輯走線圖</p><

64、p>　　圖2-4 Seg層邏輯走線圖</p><p>　　2.2.3 Com層和Seg層電極圖案</p><p>　　上文已經(jīng)確定各顯示單元的邏輯走線，下來就可以繪制Com層電極圖案、Seg層電極圖案。圖2-5是Com電極圖案，共5個(gè)引腳電極；圖2-6是Seg層電極圖案，共34個(gè)引腳電極。單層電極圖案設(shè)計(jì)好之后，兩層圖案對位重疊，就是圖2-7顯示的樣子。在這些基礎(chǔ)上可以方便進(jìn)入下節(jié)單

65、粒顯示版圖的設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖2-5 Com電極圖案</p><p>　　圖2-6 Seg電極圖案</p><p>　　圖2-7 Com層電極和Seg層電極重疊效果圖</p><p>　　至此，可以得到實(shí)際顯示效果圖，其中兩層電極重疊區(qū)域?qū)?huì)被用戶所看到，虛線框以內(nèi)是可視區(qū)。如圖2-8是外觀圖、電極走線和顯示效果圖。</p&

66、gt;<p>　　圖2-8 外觀圖、電極走線和顯示效果圖</p><p>　　2.3 單粒顯示器版圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　在顯示器設(shè)計(jì)過程中如果外形尺寸得到用戶的認(rèn)可就可進(jìn)行版圖的設(shè)計(jì)，首先設(shè)計(jì)單粒顯示器版圖，然后排版制作生產(chǎn)中所用的菲林。 </p><p>　　單粒顯示器版圖包括面點(diǎn)極（Com），背電極（Seg），邊框（Seal），銀

67、點(diǎn)（Dot）及凸版（APR）版圖。面電極和背電極圖可參考圖2-5和圖2-6。圖2-9是邊框圖，用于涂封框膠。圖2-10是凸版，用于PI轉(zhuǎn)印。圖2-11是銀點(diǎn)圖，作用于上下玻璃板的電極導(dǎo)通。</p><p>　　圖2-9 邊框版圖 圖2-10 凸版版圖</p><p>　　圖2-11 銀點(diǎn)版圖</p><p>　　邊框距小玻

68、璃邊緣1.05mm，邊框?qū)?.3mm。凸版距小玻璃下邊緣收縮2.25mm，距左邊緣收縮2.55mm。銀點(diǎn)設(shè)計(jì)在Com電極和Seg電極（引腳）疊加區(qū)域中，介于邊框和窄玻璃之間。其局部關(guān)系放大圖如圖2-12所示。單粒圖整體效果圖如圖2-13。</p><p>　　圖2-12 電極、邊框、凸版和銀點(diǎn)關(guān)系放大圖</p><p>　　圖2-13 單粒顯示器版圖</p><p>

69、;　　2.4 加工標(biāo)記設(shè)計(jì)</p><p>　　一套光刻掩膜版包括兩張版，我們習(xí)慣稱之為上版、下版，即UP版和DOWN版。在設(shè)計(jì)完成后，必須要將兩個(gè)版重合在一起檢查設(shè)計(jì)的質(zhì)量，還要檢查每個(gè)顯示單元與外引出線的連接是否正確。一套光刻掩膜版不但有單元圖形的內(nèi)容，還需有生產(chǎn)過程中一些必要的加工標(biāo)記。主要包括上下兩張版重合時(shí)的對位標(biāo)記、掩膜版上版標(biāo)記、玻璃切割標(biāo)記、絲網(wǎng)與玻璃對位標(biāo)記如圖2-14。一般這些菲林版加工標(biāo)記都

70、放于母板玻璃[20]上，其放大關(guān)系如下，圖2-15 是Masku版的生產(chǎn)標(biāo)記放大圖，圖2-16 是Maskd版的生產(chǎn)標(biāo)記放大圖，圖2-17 是Seal、Dot和APR版的生產(chǎn)標(biāo)記放大圖。</p><p>　　玻璃切割 上下玻璃壓和對位 掩膜版上版 絲網(wǎng)與玻璃對位 光刻標(biāo)記</p><p>　　圖2-14 加工標(biāo)記圖［19］</p><p>

71、　　圖2-15 Masku版的生產(chǎn)標(biāo)記放大圖 圖2-16 Maskd版的生產(chǎn)標(biāo)記放大圖</p><p>　　圖2-17 Seal、Dot和APR版的生產(chǎn)標(biāo)記放大圖</p><p>　　2.5 菲林版的設(shè)計(jì)</p><p>　　在液晶顯示器的生產(chǎn)中，需要在導(dǎo)電玻璃的ITO膜制成所需要的電極圖案，這個(gè)過程目前都是用光刻技術(shù)來完成的。光刻中需要用

72、到具有特定圖形的光刻掩膜版。目前在液晶顯示屏生產(chǎn)中使用的掩膜版普遍采用菲林版、干版和金屬版[19]。 </p><p>　　設(shè)計(jì)生產(chǎn)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；絲印成盒工序的Seal和Dot菲林版[21]。 </p><p>　　在單粒顯示器版圖基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)菲林版圖。 首先是關(guān)于集成度的計(jì)算：集

73、成度即一個(gè)標(biāo)盒所能分割出LCD產(chǎn)品的數(shù)量。本設(shè)計(jì)采用的玻璃基板是：580mm×450mm×0.7mm，考慮到標(biāo)盒四周留7.5mm的邊用于生產(chǎn)中的對位；本設(shè)計(jì)的外形玻璃長L為129mm，小玻璃W1寬為69mm，臺(tái)階W2寬為4mm。由集 成度的計(jì)算公式：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?/p>

74、2-2）</b></p><p>　　根據(jù)上述公式取整運(yùn)算，取兩者中最大者，N1=12，N2=9，所以集成度N為12。</p><p>　　了解了集成度以后，在設(shè)計(jì)五張菲林版時(shí)只需設(shè)計(jì)一個(gè)單元，然后陣列一下即可。依此集成度最終設(shè)計(jì)出Masku和Maskd菲林版，邊框菲林版，銀點(diǎn)菲林版，凸版菲林版。</p><p>　　排版時(shí)需要注意圖形排列要中心對稱，且

75、與PI版和絲網(wǎng)版能配套，上下圖形重合后留有對位余量；排版方向要有利于單元圖形數(shù)量最大[19]。</p><p>　　先設(shè)計(jì)出Masku版和Maskd版單元圖，分別如圖2-18和圖2-19所示，在此基礎(chǔ)上計(jì)算陣列數(shù)量（4行3列），陣列偏移量（行偏移135mm，列偏移142.1mm），再設(shè)計(jì)出圖2-20所示Masku版和圖2-21所示Maskd版的完整版圖。 </p><p>　　圖2-18

76、Masku版單元圖</p><p>　　圖2-19 Maskd版單元圖</p><p>　　圖2-20 Masku版</p><p>　　圖2-21 Maskd版</p><p>　　圖2-22 Seal版單元圖</p><p>　　Seal版圖用于制作邊框絲印網(wǎng)，在制作液晶空盒時(shí)指明封框膠的位置和區(qū)域，分為封框網(wǎng)和印

77、點(diǎn)網(wǎng)兩種。圖2-22是Seal版單元圖，圖2-23是Seal版菲林圖。</p><p>　　圖2-23 Seal版菲林圖</p><p>　　銀點(diǎn)菲林用于制作銀點(diǎn)絲印網(wǎng)，在制作液晶空盒時(shí)指明銀點(diǎn)的位置和區(qū)域。圖2-24是Dot版單元圖，圖2-25是Dot版菲林圖。</p><p>　　圖2-24 Dot版單元圖</p><p>　　涂覆版通常

78、稱為APR版，用于印刷取向劑工序。APR版的設(shè)計(jì)要求與光刻版要完全配套。不同點(diǎn)在于APR版因?yàn)槭褂幂佂餐扛?，所以APR版不能完全是產(chǎn)品的實(shí)際尺寸，它要按一定比例收縮。APR版單元圖如圖2-26所示，圖2-27是APR版菲林圖。</p><p>　　圖2-25 Dot版菲林圖 </p><p>　　圖2-26 APR版單元圖</p><p>　　圖2-27

79、APR版菲林圖</p><p>　　圖2-28 單粒up單元（Mask、Seal、Dot、APR down疊加） </p><p>　　圖2-29單粒down單元（Mask、Seal、Dot、APR down疊加） </p><p>　　最后我們把所有單元圖疊加，就得到整體效果了，如上圖2-28是單粒up單元圖，圖2-29是單粒down單元圖。按照本章的設(shè)計(jì)

80、，經(jīng)過第3章制程，一款產(chǎn)品就產(chǎn)生了。</p><p><b>　　2.6 設(shè)計(jì)思考</b></p><p>　　這里本可以把顯示屏可視區(qū)域設(shè)計(jì)的更加緊湊一點(diǎn)，這樣可以減小玻璃尺寸，節(jié)約成本，但是出于產(chǎn)品考量和用戶體驗(yàn)，不能把屏設(shè)計(jì)太小。在浴室環(huán)境中，水蒸氣在玻璃表面凝結(jié)成水珠后，影響直觀信息獲取。</p><p>　　對于母板玻璃尺寸選取，雖然

81、大尺寸ITO玻璃可以提高玻璃利用率，減小裁邊玻璃余量，但是考慮到目前的TN-LCD產(chǎn)線實(shí)際情況，選擇小尺寸母板玻璃可以方便加工與運(yùn)輸。</p><p>　　對于段式液晶顯示器電極連接，由于8字較多，可以選擇4×2電極連接方式，共用較多Com電極，減少Seg電極，這樣比3×3方式至少減少7個(gè)電極。因?yàn)榇蠹叶际?×2，為了避免千篇一律，故采用了3×3方案。</p>

82、<p>　　電極走線還可以改進(jìn)，走線忌細(xì)長，應(yīng)盡可能讓ITO保留多點(diǎn)，以減小電阻。這里為了可視效果的美觀，特意加了兩條分割線的顯示，如果去掉分割線可以減少兩個(gè)Com電極。</p><p>　　3 液晶顯示器生產(chǎn)材料和工藝</p><p>　　3.1 材料參數(shù)確定</p><p>　　人們往往喜歡功能多樣，人性化更高，體驗(yàn)更好的設(shè)備，再加上現(xiàn)在智能化的普及

83、，所以這里我們選擇數(shù)控型電熱水器。一般，只要是筆段式數(shù)字顯示所用的液晶顯示器大都是TN型器件[1]?？紤]到TN-LCD的普及性以及廉價(jià)性，我們選擇TN模式設(shè)計(jì)生產(chǎn)。生產(chǎn)一款產(chǎn)品，當(dāng)然我們需要先了解需要什么原料及其參數(shù)。通常講液晶顯示器件三大主要原料為ITO玻璃、液晶和偏光片[19]。各材料供應(yīng)商見附錄。</p><p>　　3.1.1 ITO玻璃</p><p>　　ITO導(dǎo)電玻璃是在鈉鈣

84、基或硅硼基基片玻璃的基礎(chǔ)上，利用磁控濺射的方法鍍上一層氧化銦錫（俗稱ITO）膜加工制作成的。液晶顯示器專用ITO導(dǎo)電玻璃，還會(huì)在鍍ITO層之前，鍍上一層二氧化硅阻擋層，以阻止基片玻璃上的鈉離子向盒內(nèi)液晶里擴(kuò)散。高檔液晶顯示器專用ITO玻璃在濺鍍ITO層之前基片玻璃還要進(jìn)行拋光處理，以得到更均勻的顯示控制。液晶顯示器專用ITO玻璃基板一般屬超浮法玻璃，所有的鍍膜面為玻璃的浮法錫面。因此，最終的液晶顯示器都會(huì)沿浮法方向，規(guī)律的出現(xiàn)波紋不平整

85、情況。</p><p><b>　?。?）玻璃參數(shù)</b></p><p>　?。╝）長度、寬度、厚度及允差1000mm×600mm×0.7mm（±0.20mm）</p><p>　?。╞）垂直度（≤0.10%）</p><p>　?。╟）翹曲度（厚度0.7mm以上≤0.10%，厚度0.55

86、mm以下≤0.15%）</p><p>　?。╠）曲率半徑≤50mm）</p><p>　　（e）倒角（浮法方向2.0mm×5.0mm；其余1.5mm×1.5mm）</p><p>　　（f）SiO2阻擋層厚度（350埃±50埃，550nm透過率≥90%）</p><p>　?。╣）ITO層光學(xué)、電學(xué)、蝕刻性能（

87、蝕刻液：37%HCl:H2O:67%HNO3=50:50:3）</p><p><b>　?。?）穩(wěn)定性</b></p><p>　　耐堿為浸入60℃、濃度為10%氫氧化鈉溶液中5分鐘后，ITO層方塊電阻變化值不超過10%。耐酸為浸入250C、濃度為6%鹽酸溶液中5分鐘后，ITO層方塊電阻變化值不超過10%。耐溶劑為在250C、丙酮、無水乙醇或100份去離子水加3分E

88、C101配制成的清洗液中5分鐘后，ITO層方塊電阻變化值不超過10%。附著力：在膠帶貼附在膜層表面并迅速撕下，膜層無損傷；或連撕三次后，ITO層方塊電阻變化值不超過10%。熱穩(wěn)定性：在300°C的空氣中，加熱30分鐘后，ITO導(dǎo)電膜方塊電阻值應(yīng)不大于原方塊電阻的300%。</p><p>　　3.1.2 液晶材料</p><p>　　液晶材料主要是脂肪族、芳香族、硬脂酸等有機(jī)物。

89、液晶種類很多，已合成了1萬多種液晶材料，其中常用的液晶顯示材料有上千種，主要有聯(lián)苯液晶、苯基環(huán)己烷液晶及酯類液晶等。TN用液晶材料需要介電常數(shù)各向異性為正的液晶化合物（Np），其主要成分是在分子結(jié)構(gòu)末端有氰基（CN）的化合物。隨著發(fā)展，也開發(fā)出了不含氰基的化合物（Nns）作為液晶材料，在兩側(cè)末端具有烷基或烷氧基的化合物。Nns化合物一般比Np化合物粘度低[22]。</p><p>　　液晶物質(zhì)的分子同一般物質(zhì)不同

90、，液晶分子呈棒狀結(jié)構(gòu)，例如MBBA（索法酮中間體），EBBA（N-（4-乙氧芐烯）-4-丁胺），其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。</p><p>　　MBBA EBBA</p><p><b>　　圖3-1 液晶分子</b></p><p>　　由單一液晶材料得到具有適當(dāng)液晶溫度范圍和介電各向異性很

91、大的液晶是困難的，實(shí)際應(yīng)用上所要求的特性通常是用混合系來調(diào)整，比如MBBA和EBBA混晶。添加氰基苯基環(huán)己烷等低粘度液晶可以改善混合液晶粘度。因?yàn)檎扯鹊?，響?yīng)時(shí)間就短。顯示屏的響應(yīng)速度很大程度上取決于盒厚和液晶粘度，要求粘度低于50mPa·s（cp）；并且為了得到較寬的視角，所使用液晶的光學(xué)各向異性Δn要和盒厚d相匹配。 </p><p>　　3.1.3 摩擦取向材料</p><p&

92、gt;　　在液晶顯示器（LCD）的生產(chǎn)過程中，液晶分子的取向控制技術(shù)是十分重要的。它不僅關(guān)系到液晶分子的響應(yīng)速度，而且直接影響到LCD的顯示品質(zhì)。</p><p>　　取向膜的劑涂布方法主要有 3種 ：旋轉(zhuǎn)涂膜法、浸泡法和凸版印刷法。凸版印刷法，一貫使用聚亞酰胺（Polyimide）類材料。其具體工藝就是聚酰亞胺液體通過一根點(diǎn)液針落料，然后利用獨(dú)特的三只滾筒（刮膠滾筒 、均膠滾筒 、版胴）均膠后轉(zhuǎn)印在基板的指定范

93、圍內(nèi)。膜厚通過調(diào)節(jié)滾筒推壓、移動(dòng)速度、液體下滴等進(jìn)行控制。再經(jīng)過預(yù)烘后送至堅(jiān)膜爐在 2000℃左右的溫度中進(jìn)行固化，最終形成 60~90nm厚度的取向膜。</p><p>　　涂PI是為液晶分子的排列作準(zhǔn)備，PI也就是我們所說的導(dǎo)向膜或定向?qū)?。LCD使用的PI導(dǎo)向膜固含成份在原液中是小分子化合物，它在高溫下產(chǎn)生聚合反應(yīng)，形成帶很多支鏈的長鏈大分子固體聚合物聚酰亞胺。聚合物分子中支鏈與主鏈的夾角就是所謂的導(dǎo)向?qū)宇A(yù)傾

94、角。預(yù)傾角取決于PI材料和摩擦的強(qiáng)度[17]。這些聚合物的支鏈基團(tuán)與液晶分子間的作用力比較強(qiáng)，對液晶分子有錨定的作用，可以使液晶按預(yù)傾角方向排列。PI按預(yù)傾角的大小分為：1~3°的低預(yù)傾角TN型PI和4~9°的高預(yù)傾角STN型PI。</p><p>　　普通TN產(chǎn)品摩擦角度為45度；HTN產(chǎn)品為110°-150°；STN產(chǎn)品為180°-</p>&l

95、t;p>　　270°。這里所說的角度，是指上下兩片玻璃重疊后所形成的夾角，夾角越大，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品視角越寬。在這里，摩擦平臺(tái)的速度、滾筒的轉(zhuǎn)速、滾筒壓入量的大小，對產(chǎn)品摩擦效果的影響很大，所以在工藝上要好好控制。</p><p><b>　　3.1.4 偏光片</b></p><p>　　偏光片的全稱應(yīng)該是偏振光片，液晶顯示器的成像必須依靠偏振光，所有

96、的液晶都有前后兩片偏振光片緊貼著液晶玻璃，組成總厚度1mm左右的液晶片。如果少了任何一張偏光片，液晶片都是不能顯示圖像的。</p><p>　　偏光片的基本結(jié)構(gòu)包括：最中間的PVA（聚乙烯醇），兩層TAC（三醋酸纖維素），PSA film（壓敏膠），Release film（離型膜）和Protective film（保護(hù)膜）。其中，起到偏振作用的是PVA層，但是PVA極易水解，為了保護(hù)偏光膜的物理特性，因此在PV

97、A的兩側(cè)各復(fù)合一層具有高光透過率、耐水性好又有一定機(jī)械強(qiáng)度的（TAC）薄膜進(jìn)行防護(hù)，這就形成了偏光片原板。在普通TN型LCD偏光片生產(chǎn)中，根據(jù)不同的使用要求，需要在偏光片原板的一側(cè)涂復(fù)一定厚度的PSA，并復(fù)合上對PSA進(jìn)行保護(hù)的隔離膜;而在另一側(cè)要根據(jù)產(chǎn)品類型，分別復(fù)合保護(hù)膜、反射膜，半透半反膠層膜，由此形成偏光片成品。</p><p><b>　　3.1.5 封框膠</b></p&g

98、t;<p>　　LCD封框膠（環(huán)氧樹脂）的作用是在LCD四周邊將上下兩片玻璃粘接起來，并使其保持一定的間隙，并能將灌入的液晶密封起來，使其不能滲漏，同時(shí)防止外界污染物進(jìn)入的膠粘劑。封框膠及其參數(shù)見下表3-1。</p><p>　　環(huán)氧樹脂必須在一定溫度和一定的時(shí)間才能固化完全。為了降低生產(chǎn)成本，保證成品質(zhì)量，人們總希望在保證封接性能的前提下降低固化溫度，減少固化時(shí)間。</p><

99、p>　　配制好的環(huán)氧樹脂在與周圍環(huán)境接觸時(shí)，受濕氣、氧氣、溫度等的影響，性能會(huì)逐漸變差。因?yàn)榄h(huán)氧樹脂易吸潮、氧化，溫度高時(shí)會(huì)固化，所以環(huán)氧樹脂能維持可用的性能是有一定的時(shí)間限制的，這個(gè)期限就稱為適用期。超過該期限的環(huán)氧樹脂就不能使用了。為了延長環(huán)氧樹脂的適用期，暫不使用的環(huán)氧樹脂應(yīng)儲(chǔ)存在正負(fù)5℃左右的陰暗、干燥的環(huán)境中。</p><p>　　實(shí)際使用的環(huán)氧樹脂必須滿足一定的黏度要求，如果出現(xiàn)環(huán)氧樹脂黏度大，

100、可能是溶劑揮發(fā)或是已有部分固化。環(huán)氧樹脂固化后必須有足夠的粘接強(qiáng)度，這樣才能保證液晶層的密封性良好，銀點(diǎn)不易松動(dòng)。粘接強(qiáng)度除與環(huán)氧樹脂材料有關(guān)外，還與工藝規(guī)范、玻璃表面狀態(tài)有很大關(guān)系。環(huán)氧樹脂的配制和使用都必須在干燥環(huán)境中進(jìn)行，玻璃表面必須保持清潔、干燥。</p><p>　　環(huán)氧樹脂中如果含有一些離子性雜質(zhì)，將可能通過接觸滲入液晶層內(nèi)，影響液晶的顯示性能和奔命，所以要求環(huán)氧樹脂的純度高、雜質(zhì)少。</p&g

101、t;<p>　　表3-1 封框膠及參數(shù)</p><p>　　3.1.6 其他材料</p><p>　　光刻膠又稱光致抗蝕劑，由感光樹脂、增感劑和溶劑三種主要成分組成的對光敏感的混合液體。感光樹脂經(jīng)光照后，在曝光區(qū)能很快地發(fā)生光固化反應(yīng)，使得這種材料的物理性能，特別是溶解性、親合性等發(fā)生明顯變化。經(jīng)適當(dāng)?shù)娜軇┨幚?，溶去可溶性部分，得到所需圖像。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理，可分

102、負(fù)性膠和正性膠兩類。光照后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠；反之，對某些溶劑是不可溶的，經(jīng)光照后變成可溶物質(zhì)的即為正性膠。利用這種性能，將光刻膠作涂層，就能在硅片表面刻蝕所需的電路圖形。</p><p>　　襯墊材料（spacer）確保液晶層間隙為一定厚度的材料。襯墊材料可以分為樹脂制的液晶盒內(nèi)使用的球狀襯墊料，玻璃纖維制的通常用于封框膠里的棒狀襯墊料等。目前，液晶顯示器中使用的襯墊料根據(jù)盒厚不同，其直徑一般為2～9μm

103、。</p><p><b>　　3.2 生產(chǎn)流程</b></p><p>　　液晶顯示器主要由ITO導(dǎo)電玻璃、液晶、偏光片、封接材料（封框膠）、導(dǎo)電膠、取向?qū)?、襯墊料等組成。液晶顯示器制造工藝流程就是這些材料的加工和組合過程。</p><p>　　液晶顯示器制造全部過程大體分為40多道工序，其中實(shí)際TN-LCD制程有20多道工序。有些工序是特殊

104、制程，只當(dāng)客戶有特殊要求才實(shí)施。這些工序又可分為ITO圖形刻蝕（光刻）、取向排列、空盒制作、液晶灌注和成品檢測與包裝五個(gè)階段。下面按順序具體介紹液晶顯示器的制程[19]。</p><p>　　來料檢驗(yàn)→前清洗→涂膠→烘干→曝光→顯影→固化→堅(jiān)膜→酸刻→脫膜→PI前清洗→涂定向?qū)印Σ痢ńz印邊框→預(yù)烘）/（絲印導(dǎo)通點(diǎn)→噴粉）→貼合→熱壓→切割劃片→分?！寤@→灌晶→封口→固化→插籃→清洗→烘干→磨邊/磨腳→清洗→

105、烘干→目測→電測→外絲印→貼片→檢片→脫泡→上管腳→檢驗(yàn)→包裝入庫。此流程不包括特殊工藝，如“BLACK MASK”等。</p><p>　　3.2.1 ITO圖形刻蝕（光刻）</p><p>　　本階段是在導(dǎo)電玻璃上刻蝕出顯示所需要的ITO電極圖形。</p><p>　　（1）ITO玻璃投入（GRADING）</p><p>　　根據(jù)產(chǎn)品要

106、求，選擇合適的ITO玻璃裝入傳遞籃具中，它要求ITO玻璃的規(guī)格型號符合產(chǎn)品要求。裝籃要切記ITO層面一定朝上插入籃具中，如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 ITO玻璃結(jié)構(gòu)圖</p><p>　?。?）玻璃清洗與干燥（CLEANING）</p><p>　　工序的第一步是將符合后產(chǎn)規(guī)格的ITO玻璃用清洗劑、去離子水（DI水）等清洗干凈，并用物理或化學(xué)的方法

107、將ITO玻璃表面的雜質(zhì)、油污洗凈，然后把水除去并干燥，保證下道工序的加工質(zhì)量。</p><p>　　技術(shù)要求：玻璃干凈，明亮，無水漬，無污物。</p><p>　?。?）涂光刻膠（PR COAT）</p><p>　　在潔凈的ITO玻璃的導(dǎo)電層表面上均勻涂上一層光刻膠。涂過膠的玻璃要在一定溫度下做預(yù)烘處理，如圖3-3所示。 </p><p>

108、　　圖3-3 ITO玻璃涂光刻膠</p><p>　　涂膠質(zhì)量要求：膠與玻璃之間粘附良好，不能有膠脫落現(xiàn)象；涂層厚度均勻一致，不能有厚有薄，不然在顯影和酸刻時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖形缺陷；涂層表面不能有條紋、針孔、臟點(diǎn)、突起等缺陷。</p><p>　　涂膠后一定要烘干，使膠內(nèi)溶劑充分揮發(fā)，使膠膜干燥，增加膠膜與ITO表面的粘附性和膠膜的耐磨性。光刻膠在干燥的情況下，才能充分的進(jìn)行光化反應(yīng)。在烘干過程中

109、，如果溫度過低或時(shí)間不足，膠膜內(nèi)溶劑未充分揮發(fā)，曝光顯影時(shí)，未受光的部分也被溶除形成浮膠狀或使圖案變形；烘的時(shí)間過長或溫度過高，會(huì)導(dǎo)致膠膜翹曲硬化，在顯影時(shí)會(huì)顯不出圖形或圖形留有底膜。</p><p>　　（4）前烘（PREBAKE）</p><p>　　在一定的溫度下將涂有光刻膠的玻璃烘一段時(shí)間，以使光刻膠中溶劑揮發(fā)，增加與玻璃表面的粘附性。</p><p>　　

110、（5）曝光（EXPOSURE）</p><p>　　有紫外光通過預(yù)先制作好的電極圖形掩模版照射光刻膠表面，使被照部分的光刻膠層發(fā)生反應(yīng)。在涂有光刻膠的玻璃上覆蓋光刻掩模版，在紫外光燈下對光刻膠進(jìn)行選擇曝光，如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 曝光示意圖</p><p>　　在顯影過程中，顯影液與光化反應(yīng)后的光刻膠發(fā)生反應(yīng)，不與菲林擋住的光刻膠發(fā)生反應(yīng)，從