液晶盒制作實驗報告

PAGEPAGE9西安郵電大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計報告書系部名稱：學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：班級：實習(xí)時間：2013年6月3日至2013年6月14日液晶制作實驗報告實驗?zāi)康恼莆找壕Ш械闹谱鞴に?。更進(jìn)一步了解液晶的原理及結(jié)構(gòu)。3.了解液晶盒制作中相關(guān)設(shè)備的使用，了解摩擦，清洗等工藝對液晶盒制作的影響。實驗原理液晶是一種高分子材料，因為其特殊的物理、化學(xué)、光學(xué)特性，20世紀(jì)中葉開始被廣泛應(yīng)用在輕薄型的顯示技術(shù)上。人們熟悉的物質(zhì)狀態(tài)（又稱相）為氣、液、固，較為生疏的是電漿和液晶。液晶相要具有特殊形狀分子組合始會產(chǎn)生，它們可以流動，又擁有結(jié)晶的光學(xué)性質(zhì)。液晶的定義，現(xiàn)在已放寬而囊括了在某一溫度范圍可以是現(xiàn)液晶相，在較低溫度為正常結(jié)晶之物質(zhì)。而液晶的組成物質(zhì)是一種有機(jī)化合物，也就是以碳為中心所構(gòu)成的化合物。同時具有兩種物質(zhì)的液晶，是以分子間力量組合的，它們的特殊光學(xué)性質(zhì)，又對電磁場敏感，極有實用價值。液晶的電光效應(yīng)是指它的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受電場調(diào)制的光學(xué)現(xiàn)象。一些有機(jī)化合物和高分子聚合物，在一定溫度或濃度的溶液中，既具有液體的流動性，又具有晶體的各向異性，這就是液晶。液晶光電效應(yīng)受溫度條件控制的液晶稱為熱致液晶；溶致液晶則受控于濃度條件。顯示用液晶一般是低分子熱致液晶。根據(jù)液晶會變色的特點，人們利用它來指示溫度、報警毒氣等。例如，液晶能隨著溫度的變化，使顏色從紅變綠、藍(lán)。這樣可以指示出某個實驗中的溫度。液晶遇上氯化氫、氫氰酸之類的有毒氣體，也會變色。在化工廠，人們把液晶片掛在墻上，一旦有微量毒氣逸出，液晶變色了，就提醒人們趕緊去檢查、補漏。液晶種類很多，通常按液晶分子的中心橋鍵和環(huán)的特征進(jìn)行分類。目前已合成了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。液晶顯示材料具有明顯的優(yōu)點：驅(qū)動電壓低、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，便于攜帶等物理特性。當(dāng)通電時導(dǎo)通，排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。從技術(shù)上簡單地說，液晶面板包含了兩片相當(dāng)精致的無鈉玻璃素材，稱為Substrates，中間夾著一層液晶。當(dāng)光束通過這層液晶時，液晶本身會排排站立或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀，因而阻隔或使光束順利通過。大多數(shù)液晶都屬于有機(jī)復(fù)合物，由長棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下，這些棒狀分子的長軸大致平行。將液晶倒入一個經(jīng)精良加工的開槽平面，液晶分子會順著槽排列，所以假如那些槽非常平行，則各分子也是完全平行的。液晶是一種介于晶體狀態(tài)和液態(tài)狀態(tài)之間的中間物質(zhì)。它兼有液體和晶體的某些特點，表現(xiàn)出一些獨特的性質(zhì)。主要分類;近晶相（smectic）例如：對氧化偶氮苯甲醚：CH3OC6H4(NO)=NC6H4OCH3向列相（nematic）例如：油酸銨CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COONH4膽甾相（cholesteric）例如：苯甲酸膽甾酶酯：C6H5COOC27H45近晶相：近晶型結(jié)構(gòu)是所有液晶中具有最接近結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一類。這類液晶中，棒狀分子依靠所含官能團(tuán)提供的垂直于分子的長軸方向的強(qiáng)有力的相互作用，互相平等排列成層狀結(jié)構(gòu)，分子的長軸垂直于層片平面。在層內(nèi)，分子排列保持著大量二給固體有序性，但是這些層片又不是嚴(yán)格剛性的，分子可以在本層內(nèi)活動，但不能來往于各層之間，結(jié)果這類柔性的二維分子薄片之間可以相互滑動，而垂直于層片方向的流動剛要困難。因些，近晶型液晶一般在各個方向都是非常粘滯的。向列相：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，很容易沿流動方向取向，并且互相穿越。因此，此類型液晶具有相當(dāng)大的流動性。向列相液晶又分為單軸向列相液晶和雙軸向列相液晶。膽甾相：在這類液晶中，長形分子是扁平的，依靠端基的相互作用，彼此平等排列成層狀，但是他們的長軸是在層片平面上的，層內(nèi)分子與向列型相似，而相鄰兩層間，分子長軸的取向，由于伸出層片平面外的光學(xué)活性基團(tuán)的作用，依次規(guī)則地扭轉(zhuǎn)一定角度，層層累加而形成螺旋面結(jié)構(gòu)。使用方法:液晶在使用前要充分?jǐn)嚢韬蟛拍芄嘧⑹褂?，添加固體手性劑的液晶，要加熱到攝氏六十度，再快速冷卻到室溫并充分?jǐn)嚢?。而且在使用過程中不能靜置時間過長。特別是低閥值電壓液晶，由于低閾值電壓液晶具有這些不同的特性，因此在使用這些液晶時應(yīng)該注意以下方面：液晶在使用前應(yīng)充分?jǐn)嚢瑁{(diào)配好的液晶應(yīng)立即投入生產(chǎn)使用，盡量縮短靜置存放時間，避免層析現(xiàn)象產(chǎn)生。調(diào)配好的液晶要加蓋遮光存入，并且盡量在一個班次（八小時）內(nèi)使用完，用不完的液晶需要回收攪拌后重測電壓再用。一般隨著時間延長，驅(qū)動電壓會增加。液晶從原廠瓶取用后，原廠瓶要及時封蓋遮光保存，減少敞開暴露在空氣中的時間一般暴露在空氣中的時間過長，會增大液晶的漏電流。灌低閾值電壓的液晶顯示片空盒最好是從PI固烤到灌液晶工序間，流存生產(chǎn)時間在二十四小時之內(nèi)的空盒，灌液作業(yè)時一般使用比較低的灌注速度。低閾值電壓液晶在封口時一定要加蓋合適的遮光罩，并且在整個灌液晶期間除了封口膠固化期間外，要盡量遠(yuǎn)離紫外線源。否則會在靠近紫外線的地方出現(xiàn)錯向和閥值電壓增大的現(xiàn)象?！救繉嶒灢襟E簡述實驗室流程圖具體操作工藝流程實驗中所用的玻璃基板使用大小尺寸為3×3cm，厚度約為1.1mm，表面鍍有導(dǎo)電層(ITO)，其液晶盒的厚度約是5-10μm，在兩片玻璃中間的縫隙約為幾個微米(μm)1玻璃切割以玻璃刀將ITO玻璃基板切割成為尺寸約3cm3cm注意事項：1.操作時要戴手套，絕對不能用手碰玻璃封口。2.要輕拿輕放。2玻璃清洗。流程：測導(dǎo)電層→甲苯→丙酮→乙醇→去離子水→甩干→烘干在盤子中放上無塵紙，進(jìn)行電導(dǎo)層測試，導(dǎo)電面向上，所有操作都是針對導(dǎo)電面進(jìn)行的。如下是超聲波清洗玻璃基板的步驟。步驟一：以氮氣吹去表面灰塵與雜質(zhì)。步驟二：去離子水靜泡3分鐘。步驟三：丙酮震洗3分鐘→去離子水清洗→氮氣吹。步驟四：甲醇震洗3分鐘→去離子水清洗→氮氣吹。步驟五：去離子水震洗3分鐘→氮氣吹。步驟六：放入烤箱中以100°C預(yù)烤30分鐘。注意事項：1.有機(jī)溶劑必須放在陰涼的地方，不要靠近明火，因為它們的閃點都很低。2.有機(jī)溶劑易于揮發(fā)，有一定毒性，盡可能不要接觸皮膚或吸入體內(nèi)。3.若不慎著火，不能用水而應(yīng)該用滅火器進(jìn)行滅火。4.廢棄丙酮須集中回收。5.為防止在玻璃上留下水紋，玻璃自溶液中取出時，應(yīng)小心緩慢取出，若無法避免水紋，可在切割玻璃時，可將長邊加長，生成水紋的部份可避免影響到液晶樣品的制作。3配向膜涂布等玻璃干了以后，用氮氣槍和拭鏡紙將玻璃處理干凈，尤其是有ITO的那面。再放入自旋涂布機(jī)內(nèi)，滴上約五至六滴PI于玻璃中央，調(diào)整轉(zhuǎn)速，抽真空，啟動機(jī)器，使PI均勻散布于玻璃上。第一轉(zhuǎn)：以1000rpm轉(zhuǎn)15秒第二轉(zhuǎn)：以2500rpm轉(zhuǎn)25秒烘烤將玻璃烤干，不同顯示器的制程有不同的烘烤溫度，將其余的殘余雜質(zhì)去掉，并且讓配向膜能夠硬化，可以采用分步驟：軟烤5分鐘60℃，硬烤60分鐘在滴配向液時是須要有技巧的，我們以滴管先滴一點在基板的中心與四周，再把四周多余的配向液吸走，讓中心留有一點配向液，而四周只是先沾過而已，然后在分別以第一轉(zhuǎn)、第二轉(zhuǎn)不同的高低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，達(dá)到旋轉(zhuǎn)涂布均勻的效果。經(jīng)過我們多次的觀察發(fā)現(xiàn)，若是配向膜比較均勻時，經(jīng)過加熱硬化后玻璃基板上的配向膜應(yīng)該是呈現(xiàn)同一顏色，并且沒有任何的斑點，若是在一般的光學(xué)顯微鏡下觀察也可看到配向膜分子均勻的散布在玻璃基板上。注意事項：1.取向劑要保存在低溫下，一般在-20°，常溫下易變質(zhì)2.配液應(yīng)先從低溫下拿出，放在常溫下進(jìn)行配置，要在真空下進(jìn)行3.在真空下進(jìn)行操作，不能有灰塵，濕度不能太大4定向磨擦摩擦配向可以采用長纖維絨布同向摩擦PI膜（不能反向），形成液晶取向膜。用雙面膠將玻璃粘貼在轉(zhuǎn)臺上，以500轉(zhuǎn)/每分鐘進(jìn)行摩擦，上下兩個面的摩擦方向要垂直。注意事項：摩擦深度要適度，預(yù)傾角取向效果檢驗在2片摩擦好的玻璃間滴入液晶后，貼合后玻璃中間有液晶的地方為黑色摩擦方向和摩擦輪的轉(zhuǎn)到方向要一致。5間隙子(spacer)配置干式散布spacer是將spacer放入一小空箱中，然后以氮氣或者其他惰性氣體混合spacer噴出于空箱中，讓spacer在空箱中飄浮，等spacer慢慢掉落在玻璃基板上。注意要輕拿輕放！灌注的一邊不要放間隙子，便于灌注液晶。6封裝間隙子(spacer)配置后，接著就要組裝壓合玻璃基板，在組裝時要考慮兩片玻璃基板磨擦的方向，兩片基板組裝起來磨擦方向有幾種不一樣，如同方向（0°）垂直（90°、270°）和平行方向（180°），組裝不同方也有不同的區(qū)分，如90°是TN型，180°到270°是STN型。用框口膠將液晶盒2邊進(jìn)行封口，在100°溫度下固化30分鐘。7灌注液晶：先抽真空，同時適當(dāng)對液晶槽進(jìn)行加溫，以便液晶的注入，同時要把注入孔與吸滿液晶的海綿對齊，再注入惰性氣體進(jìn)行加壓。灌注前清理封口空盒插槽→置入真空室→抽真空→灌液晶→充氣→滯留→處理封口多余液晶8封口點封口膠→紫外光照射（通常小于15秒）→刮膠→清洗。9元件光電檢測封口測試：灌注完LC后，用UV膠把缺口封起來，等UV膠固化后即完成制作液晶盒。檢查液晶分布厚度是否均勻：我們利用偏光片原理，垂直光穿透，水平光隔離，所以把偏光片放在液晶盒二側(cè)旋轉(zhuǎn)。【四】設(shè)計中遇到的問題及解決方法在第一個步驟，切割玻璃時由于實驗室的切割刀比較少。導(dǎo)致我們最后一組切割玻璃，在切割玻璃時，總是容易把玻璃切碎得不到想要的玻璃。最后我們向別人學(xué)習(xí)了經(jīng)驗，在我和搭檔的共同努力下，終于切好了玻璃。第二個步驟清洗玻璃比較簡單，所以沒有出現(xiàn)很大的問題。在配向膜涂布時，剛開始由于沒有經(jīng)驗，所以涂出來的就不太均勻。后來在多次的嘗試和跟同學(xué)的交流討論下，再給我們的玻璃涂布時，還涂的比較均勻。之后的步驟老師講得比較清楚，我們也做得比較順利沒有遇到什么問題。西安郵電大學(xué)光電子技術(shù)系專業(yè)課程設(shè)計過程考核成績表學(xué)生姓名班級/學(xué)號承擔(dān)任務(wù)實驗室（單位）所在部門實施時間2013年6月3日—2013年6月14日指導(dǎo)教師姓名職務(wù)或職稱指導(dǎo)教師評價學(xué)習(xí)態(tài)度（10分）□認(rèn)真□