文 齊成

液晶顯示器絲網(wǎng)印刷工藝和注意問(wèn)題

文 齊成

顯示器是人與電子信息交流的窗口，通過(guò)顯示器，人們可獲得各種圖像、信息，可以進(jìn)行信息交流，參與社會(huì)和文化活動(dòng)，享受多方位的生活樂(lè)趣。由于液晶顯示器是目前來(lái)說(shuō)最省電、最輕便、最適合個(gè)人應(yīng)用的顯示器，因此它已廣泛應(yīng)用于電腦、電視、計(jì)算器、手機(jī)以及各種電器、儀表的顯示屏，老式的顯示器被逐漸淘汰。但是，生產(chǎn)制作液晶顯示器不僅要有優(yōu)良的材料，還要求精湛的制作工藝和生產(chǎn)技術(shù)。所以，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，就要熟悉液晶顯示器的特點(diǎn)，掌握制作要領(lǐng)。

液晶顯示器的主要特點(diǎn)

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)除在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)之外，有些物質(zhì)表面上呈液態(tài)卻有固態(tài)晶體的特點(diǎn)，這就是液晶，它是在一定的溫度范圍內(nèi)有機(jī)物質(zhì)所呈現(xiàn)的一種中間狀態(tài)。液晶既具有液體的流動(dòng)性和表面張力，又能呈現(xiàn)出晶體的某些光學(xué)性質(zhì)，這主要是鑒于液晶分子排列的特殊取向和特定規(guī)律的分子運(yùn)動(dòng)。在溫度上，當(dāng)溫度超過(guò)液晶相溫度的上限，液晶就會(huì)變成普通的透明液體而失去光學(xué)性質(zhì)；當(dāng)溫度低于液晶相溫度的下限時(shí)，液晶又會(huì)變成普通晶體，失去流動(dòng)性。當(dāng)液晶受到光線（自然光或人工白光）照射，或某波長(zhǎng)的色光因折射現(xiàn)象加強(qiáng)了反射，就會(huì)隨著溫度的升高由長(zhǎng)波長(zhǎng)的顏色（紅色）向短波長(zhǎng)的顏色（青色）轉(zhuǎn)變。此外，美國(guó)無(wú)線電公司于1964年發(fā)現(xiàn)液晶還具有賓主效應(yīng)、動(dòng)態(tài)散射效應(yīng)和相移存儲(chǔ)效應(yīng)等多種電光效應(yīng)。

2．動(dòng)態(tài)散射效應(yīng)：就是指透明的液晶由于電場(chǎng)的作用，引起分子排列混亂。

3．相移存儲(chǔ)效應(yīng)：是指光能通過(guò)一對(duì)夾有液晶、相互正交的偏振鏡。液晶的成色機(jī)理是由于液晶對(duì)特定波長(zhǎng)的光有選擇性的反射而形成的。液晶顯示器就是利用液晶在外加光源照射下受控激勵(lì)，供視覺(jué)感受信息的顯示器件，它具有低功耗、平（?。┌屣@示等優(yōu)點(diǎn)。目前在顯示器領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

液晶是由有機(jī)分子組成的，根據(jù)液晶分子的排列，液晶的類型可分為向列型（所有分子相互平行排列）、膽甾型（分子相互平行排列，連續(xù)多層，各層依所選方向依次回轉(zhuǎn)）和層列型（分子以同一方向按層次排列）。而不同的類型有不同的實(shí)際應(yīng)用范圍。向列型液晶在電子工業(yè)中多作為顯示材料，例如，以扭曲向列場(chǎng)效應(yīng)為基礎(chǔ)的液晶顯示器件在電子表和計(jì)算器中應(yīng)用廣泛，在這種器件中，偏振光能在液晶里旋轉(zhuǎn)。如果給液晶加上電場(chǎng)，則扭曲結(jié)構(gòu)就會(huì)失效，阻止光線通過(guò)。由于扭曲向列液晶不但響應(yīng)慢（0.1秒），而且門限的斜率小，限制矩陣選址的行數(shù)，故多用于單字符顯示。而膽甾型液晶多用于溫度指示。

目前生產(chǎn)液晶顯示器的面板主要有扭曲型（TN型）和超扭曲型（STN型）兩種。這兩種面板的顯示原理基本相同，不同的是TN扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)的液晶分子是將入射光旋轉(zhuǎn)90°，而STN超扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)是將入射光旋轉(zhuǎn)180～270°（見(jiàn)圖1）。TN型液晶顯示器技術(shù)層次相對(duì)較低，故生產(chǎn)的面板成本也低，價(jià)格便宜，廣泛應(yīng)用于中、低端液晶顯示器中的入門級(jí)液晶面板。早期的這種面板只能顯示26萬(wàn)種色彩，僅能呈現(xiàn)出黑白單色及做一些簡(jiǎn)單文字、數(shù)字的顯示，后來(lái)通過(guò)抖動(dòng)技術(shù)等改良使其可以獲得超過(guò)1600萬(wàn)種色彩的表現(xiàn)能力。在解決TN面板存在的可視角度偏小的問(wèn)題上，在原TN型面板上增加了補(bǔ)償膜，從而使TN面板可視角度提高到160°。

在顯示的響應(yīng)速度方面，由于TN面板輸出灰階級(jí)數(shù)較少，液晶分子偏轉(zhuǎn)速度快，因此很容易將響應(yīng)速度提高。例如，一般在8毫秒響應(yīng)速度以下的液晶顯示器，大多都是采用TN面板。早期的TN面板存在不少缺陷，后來(lái)經(jīng)過(guò)技術(shù)革新，生產(chǎn)出改良的TN面板，其缺陷就基本上消除了。因此，如今市場(chǎng)上應(yīng)用的TN面板均為改良型面板。但要注意，TN是一種軟屏，用手指輕劃屏幕時(shí)就會(huì)有類似水紋的現(xiàn)象，所以采用TN面板的液晶顯示器在使用時(shí)需要更為細(xì)心的保護(hù)，避免筆或其他尖銳的物體接觸屏幕，造成損壞。

STN型是除了將入射光旋轉(zhuǎn)180～270°外，還利用逐行掃描的方式改變電場(chǎng)。STN型的主要優(yōu)點(diǎn)是功耗小、省電。STN型液晶顯示器生產(chǎn)工藝也比較簡(jiǎn)單，成品率較高，它主要是面向?qū)Ρ葟?qiáng)烈與畫面轉(zhuǎn)換反應(yīng)時(shí)間較快的商品，因此多應(yīng)用于信息處理設(shè)備。由于STN型在電場(chǎng)反復(fù)改變電壓的過(guò)程中，每一點(diǎn)的恢復(fù)過(guò)程都比較慢，因此會(huì)產(chǎn)生余輝。需要說(shuō)明的是，單純的TN液晶顯示器本身只有明暗（即黑白）兩種情形，無(wú)法做到色彩的變化。另外，TN型的液晶顯示器屏幕做得越大，其屏幕對(duì)比度就會(huì)顯得較差，不過(guò)利用STN的改良技術(shù)，可以彌補(bǔ)對(duì)比度不足的問(wèn)題。彩色STN的顯示原理是在傳統(tǒng)單色STN液晶顯示器上加一彩色濾光片，并將單色顯示矩陣中的每一像素分成3個(gè)子像素，分別通過(guò)彩色濾光片顯示紅、綠、藍(lán)三原色，再經(jīng)由三原色比例調(diào)和，就顯示出全彩模式的色彩。

此外，也有研究表明，勞動(dòng)有時(shí)是釋放壓力，維護(hù)學(xué)生心理健康的有效方式。當(dāng)人感覺(jué)到壓力很大時(shí)，進(jìn)行清理勞動(dòng)、洗滌勞動(dòng)，可以舒緩身心，釋放壓力，達(dá)到放松的目的。

液晶顯示器的結(jié)構(gòu)和工作原理

以STN型液晶顯示器為例，液晶顯示器主要是采用無(wú)源矩陣結(jié)構(gòu)，在兩塊玻璃基板的內(nèi)側(cè)配置有行電極（掃描線）和列電極（數(shù)據(jù)線）兩種電極，中間封入液晶，掃描線和數(shù)據(jù)線的交點(diǎn)就是STN液晶器像素點(diǎn)（見(jiàn)圖2）。

在液晶顯示器中，有一塊透明的導(dǎo)電玻璃基板，它是在普通玻璃（平板玻璃有兩個(gè)側(cè)面）的一個(gè)表面上鍍上一層導(dǎo)電膜的玻璃。導(dǎo)電玻璃基板是液晶顯示器最基本的材料。在液晶顯示器中，對(duì)導(dǎo)電玻璃基板的要求是：像普通玻璃一樣晶亮透明、平整光滑，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能。目前，最常用的導(dǎo)電玻璃是氧化銦錫玻璃（簡(jiǎn)稱為ITO玻璃，而一般玻璃為鈉鈣玻璃），在這種玻璃與導(dǎo)電膜ITO層之間通常有一層SiO2阻擋層用以阻擋玻璃中鈉離子的滲入，避免其對(duì)液晶材料的影響。如果是制造高檔的液晶顯示屏，就要求導(dǎo)電玻璃有極好的絕緣性，因此常在最外層添加一層SiO2（見(jiàn)圖3）。

此外，對(duì)導(dǎo)電玻璃還要求其耐熱性好、尺寸變化小、表面平滑且無(wú)氣泡、耐腐蝕等。從液晶顯示的原理可知，液晶顯示屏加電后，會(huì)顯示出字符、圖形等，為了形成顯示矩陣或顯示字符圖案，要對(duì)ITO透明導(dǎo)電層進(jìn)行光刻（一般可采用接觸式正圖曝光進(jìn)行光刻）。光刻是依據(jù)外觀圖形、用戶對(duì)顯示圖形和引出電極的連線規(guī)定進(jìn)行的，即設(shè)計(jì)出液晶顯示器上、下片玻璃上的ITO圖形。在TN和STN型液晶顯示器件制造工藝中，取向排列工藝是一個(gè)關(guān)鍵性工藝。TN型要求兩片玻璃內(nèi)表面處液晶分子的排列方向互成90°，STN型要求兩玻璃片內(nèi)表面處液晶分子排列方向互成180～270°。取向排列的方法是直接用棉布等材料對(duì)在涂覆了一層聚酰胺樹(shù)脂的玻璃基片表面進(jìn)行摩擦，這樣就可獲得良好的取向效果。涂覆聚酰胺樹(shù)脂薄膜可用凸版印刷法（它可把取向膜只印在指定范圍內(nèi)，而不印在液晶盒的邊框處和銀點(diǎn)處），在300～350℃下固化成膜。

絲網(wǎng)印刷液晶顯示器的工藝流程和應(yīng)注意的問(wèn)題

液晶顯示器的主體是液晶盒，通常所說(shuō)的絲網(wǎng)印刷液晶顯示器主要就是指對(duì)網(wǎng)印液晶盒。液晶盒的制作就是取出兩片經(jīng)過(guò)各種涂層處理的導(dǎo)電玻璃，先將兩片玻璃進(jìn)行對(duì)疊，對(duì)疊時(shí)在兩片玻璃中間保持特定均勻厚度的間隙。液晶盒制作對(duì)液晶顯示器生產(chǎn)關(guān)系重大，也是最關(guān)鍵的技術(shù)之一。這種導(dǎo)電玻璃通常分為兩組，一組印封框膠，絲網(wǎng)版上的圖文要涂覆上封框膠；另一組網(wǎng)印導(dǎo)電點(diǎn)膠，絲網(wǎng)版上的圖文便是公共電極的轉(zhuǎn)印點(diǎn)。生產(chǎn)工藝流程大體如下：

在絲網(wǎng)印刷液晶盒中的工藝過(guò)程中，主要應(yīng)注意以下幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)。

網(wǎng)版制作技術(shù)要點(diǎn)

用于網(wǎng)印液晶盒的網(wǎng)版主要有印框印版和印點(diǎn)印版兩種。其制版工藝大體相同，流程為：制作輸出膠片→絲網(wǎng)繃網(wǎng)→粘貼感光膜→曝光曬片→水沖洗→烘干→封網(wǎng)→檢查并修版→上網(wǎng)印機(jī)印刷。膠片的制作方法與光刻工藝中掩模版的制作方法基本一樣。在整個(gè)網(wǎng)版設(shè)計(jì)和制作時(shí)主要應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

1．在框版封口（為灌注液晶準(zhǔn)備的）時(shí)，要特別注意保證其方向始終一致，否則將無(wú)法進(jìn)行下一工序的灌注操作。

2．要根據(jù)顯示屏的面積大小、可視區(qū)與切割線的間距，以及盒與盒之間間隙等諸多因素綜合考慮設(shè)定封框邊線的寬度。

3．設(shè)計(jì)制作的網(wǎng)版尺寸，要注意保證其大于APR版（取向膜凸版轉(zhuǎn)印版）的尺寸，以免絲網(wǎng)印刷封框膠時(shí)使其壓到取向?qū)由?。這在網(wǎng)版設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到。

4．合理設(shè)計(jì)制作網(wǎng)印邊框或印點(diǎn)及周邊輔助線，保證其不影響后續(xù)的切割工序。

制作網(wǎng)版時(shí)材料的選擇和操作要點(diǎn)

由于液晶顯示盒網(wǎng)版印刷的承印物是玻璃基片，因此要注意根據(jù)玻璃網(wǎng)版印刷的一般要求，選擇合適的網(wǎng)版印刷材料。

1．絲網(wǎng)：一般情況下可選用絲網(wǎng)目數(shù)為250～400目的尼龍網(wǎng)和不銹鋼網(wǎng)。總的來(lái)說(shuō)，在絲網(wǎng)目數(shù)相同的情況下，應(yīng)盡量選用開(kāi)孔大的絲網(wǎng)。

2．網(wǎng)框：網(wǎng)框選用的材料和質(zhì)量對(duì)絲網(wǎng)印刷的影響很大。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通常選用鋁材和鋼鐵材料的網(wǎng)框比較好，因?yàn)殇X材輕、穩(wěn)、耐用，但成本較高；鋼鐵材料，網(wǎng)框具有堅(jiān)固、耐用、定型好等優(yōu)點(diǎn)；鐵的材料也存在易生銹、重量大、搬運(yùn)費(fèi)力等缺點(diǎn)。至于木質(zhì)框，由于其不堅(jiān)固耐用，且易變形，因此，對(duì)于印刷精度要求較高的液晶盒來(lái)說(shuō)，使用木質(zhì)網(wǎng)框是不適宜的。

3．繃網(wǎng)：通?？刹捎脵C(jī)械繃網(wǎng)，繃網(wǎng)角度：一般印框網(wǎng)版用45°角繃網(wǎng)，因?yàn)檫@樣才能保證印出的封框膠膠邊筆直；而印點(diǎn)網(wǎng)版則采用90°角繃網(wǎng)，這樣會(huì)節(jié)省絲網(wǎng)?？嚲W(wǎng)張力：要保證印刷質(zhì)量，繃網(wǎng)張力大小的控制非常必要。大小適宜的張力是印刷質(zhì)量的保證，如果張力太大絲網(wǎng)會(huì)變脆容易裂開(kāi)、破損；而張力太小則絲網(wǎng)太松弛就容易發(fā)生變形，這樣就會(huì)使印出的圖形產(chǎn)生失真現(xiàn)象。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般來(lái)說(shuō)絲網(wǎng)張力控制在8～15N/cm比較理想。另要注意，在繃網(wǎng)時(shí)，必須保證各點(diǎn)繃網(wǎng)的張力均勻，這樣才能使整片印刷的效果均勻一致。

4．顯影：顯影和曬版后對(duì)網(wǎng)版的沖洗一定要徹底，不得存在有網(wǎng)孔沒(méi)沖開(kāi)或留有殘膠的現(xiàn)象，否則上機(jī)印刷時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖形不全、不完整甚至丟失等故障，從而直接影響液晶盒的網(wǎng)印質(zhì)量。

5．檢查和修版：網(wǎng)版制作完成后，一定要對(duì)制作的網(wǎng)版進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的全面檢查，看看圖形內(nèi)是否有堵網(wǎng)、斷膠等現(xiàn)象，圖形外是否有漏膠、砂眼、針孔等制版中的疵病。如有，就要及時(shí)修補(bǔ)，修補(bǔ)達(dá)不到要求的要重新制版。

液晶顯示器的網(wǎng)印圖形雖然十分簡(jiǎn)單，但由于器件對(duì)圖件印刷的質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，因此，必須在整個(gè)印刷中都加以注意?？傊趯?shí)際的液晶顯示器制造中，制液晶盒過(guò)程有著十分嚴(yán)格的技術(shù)要求。首先要求構(gòu)成液晶屏的上、下兩片玻璃之間的間隙必須十分均勻，為保證盒的間隙，還需要在ITO玻璃上均勻地噴灑一層微小的玻璃或塑料顆粒，有的把控制液晶盒厚度的這些顆粒稱為襯墊。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求一般在5～9μm，要求粒徑一致性極高，在液晶盒內(nèi)噴灑分散這些顆粒時(shí)，有時(shí)可能損傷取向膜，所以操作時(shí)要特別認(rèn)真細(xì)心。

液晶盒上、下玻璃網(wǎng)印時(shí)封框膠和導(dǎo)電點(diǎn)膠的選用

1．封框膠。封框膠是一種膠粘劑，常用的是環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂是一種日常生活中經(jīng)常使用的粘接劑，具有良好的粘接性和機(jī)械性能，環(huán)氧樹(shù)脂是一種對(duì)液晶材料無(wú)不良作用的高分子化合物，在液晶顯示器中，作為液晶盒的膠粘劑，它的作用是將兩片ITO玻璃粘合起來(lái)，并在兩片玻璃間保持一定的間隙。由于環(huán)氧樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)是大分子鏈上含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)，屬于線型大分子，所以通常呈膠狀流體，不會(huì)自身交聯(lián)固化，因此需要加入固化劑（如乙二胺、二亞乙基三胺、酸酐等）而形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到粘接固化的目的。另外，為了增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂的粘接性和彈性，還要加入Al2O3、SiO2粉末作填料。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，網(wǎng)印封框膠的固化溫度一般控制在150℃左右，固化時(shí)間大約為1小時(shí)。

2．導(dǎo)電點(diǎn)膠。為了使液晶盒上、下兩片玻璃上電極的導(dǎo)通，在液晶盒網(wǎng)印中還要使用一種稱為導(dǎo)電點(diǎn)膠（又稱銀點(diǎn)膠）的膠粘劑。導(dǎo)電點(diǎn)膠是在環(huán)氧樹(shù)脂中加入了銀粉和固化劑使其達(dá)到固化和導(dǎo)電的目的。因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂本身不導(dǎo)電，摻入重量比大于50%的銀粉，調(diào)成導(dǎo)電點(diǎn)膠。導(dǎo)電點(diǎn)膠一般分為A組和B組，A組為環(huán)氧樹(shù)脂和銀粉，B組為固化劑和銀粉。使用前將A、B兩組分以一定比例混合。為保證玻璃上電極的導(dǎo)電性能，要注意選用合格的銀粉。

網(wǎng)印設(shè)備選擇和操作技術(shù)

網(wǎng)印設(shè)備主要有印刷設(shè)備和烘干設(shè)備。印刷設(shè)備主要是指網(wǎng)印機(jī)。在絲網(wǎng)印刷液晶顯示器中，采用最多的是平臺(tái)式半自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)。這種絲網(wǎng)印刷機(jī)要手動(dòng)定位，其方法是先把玻璃放在平臺(tái)上，再將玻璃的定位邊靠緊平臺(tái)上的定位銷，為確定承印物待印位置，可粗調(diào)網(wǎng)印平臺(tái)的橫向或縱向旋鈕。先試印一片檢查印位是否準(zhǔn)確，然后根據(jù)偏差的情況再精細(xì)調(diào)整旋扭，接著試印，再調(diào)整，直到調(diào)準(zhǔn)印位，然后鎖緊旋鈕，即可開(kāi)機(jī)批量印刷。這種網(wǎng)印機(jī)對(duì)位比較麻煩，要多次試印，花費(fèi)時(shí)間，影響工作效率。因此，有條件的最好選用全自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)，從而保證入料、定位、印刷、出料全部自動(dòng)化。但這種液晶全自動(dòng)網(wǎng)印機(jī)過(guò)去主要依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴。