液晶灌注条件对LCD 产品质量的影响

    1 前言

    随着LCD制造工艺的不断改进和完善, 各生产厂家为了提高产品质量, 特别是为了解决LCD 低温起泡问题,提出了各种改进措施。这些改进措施包括提高封边及封口的可靠性; 选择不同的液晶材料和不同的衬垫材料等。此外,还应特别关注液晶灌注条件,尤其是粘度较大液晶的灌条件,对LCD 产品质量的严重影响。在常温下,灌注粘度较大的液晶时,起泡严重,注入比较困难,不但废品增多,有时还会损伤注入口附近的定向层表面。为此,一般采用加热灌注方式,以降低液晶的粘度及表面张力,增加其流动性,消除气泡,缩短灌注时间。本文从生产实践出发,提出了改善LCD 产品质量的最佳液晶灌注条件。

     2 实验及讨论

    由于我们的液晶灌注设备没有加热装置, 因此, 在实验中采用了加热玻璃片的方法。所用液晶为TEB —35A 型液晶。为了弄清液晶灌注条件对 LCD 产品质量的影响, 我们进行了下 述一系列实验。除特别说明外,所有实 验的环境温度均控制在23 ℃～26 ℃。

    2. 1 加热温度对液晶材料的影响 在20 ℃下,将粘度低于35mm2S -1 的1 、2、3、4 编号液晶与粘度高于 45mm2S -1 的5、6 、7、8 编号液晶在120 ℃恒温箱贮存120 小时,发现被试液晶的外观、功耗电 流及清亮点等均无明显变化。这说明液晶材料有较好的耐热性, 一般的加热温度对液晶材 料本身无破坏作用。

    2. 2 环境温度对产品质量的影响

    在18 ℃～32 ℃环境温度下, 对1,2,3,4 编号的低粘度液晶进行常温灌注, 并在-10 ℃ 下冷冻5 小时, 目测其废品率。废品主要由封口胶吸入不良而引起的低温气泡及黑点等产 生。实验结果如图1 所示。从图1 看出,环境温度控制在23 ℃～26 ℃时废品率最低。

    2. 3 常温灌注与加热灌注对产品质量的影响

    2. 3. 1 低粘度液晶的灌注

    将玻璃片加热至60 ℃并恒温40 分钟, 用1 、2 、3、4 编号低粘度液晶进行常温灌注和加 热灌注。实验发现, 在消除气泡, 抽真空效率及灌注时间上二者并无明显差异, 但加热灌注 后的封口时机对产品质量有影响。封口时机对产品质量的影响列于表1。

    其中

    A 是在加热 灌注下,液晶灌满后立即封口。此时液晶片温度高于室内环境温度;

    B 是在加热灌注下,液晶 灌满后玻璃片不离开液晶槽, 待冷却至环境温度后, 取出玻璃片进行封口;

    C 是在加热灌注 下,液晶灌满后,让玻璃片离开液晶槽,待冷却至室内环境温度后进行封口;

    D 是在常温下灌 注并封口。表中所列废品率是在A 、B 、C 、D 四种情况下,各取300 片试样,在-10 ℃冷冻5 小时后检测的结果。特别值得注意的是,由于部分气泡或黑点在常温下会很快消失,因此试 样必须单片摆放,以便于检测。

    2. 3. 2 高粘度液晶的灌注

    用5、6、7、8 编号的高粘度液晶重复上述实验。结果 发现, 在加热灌注下抽真空时起泡不明显, 灌注时间较 常温灌注短。而在常温灌注下抽真空时,液晶发泡严重, 同时有液晶飞溅至玻璃片上, 使液晶槽内的液晶量明显 减少,并伴有少许封口定向层呈丝状受损,如图2 所示。 实验结果列于表2。

    3 加热灌注时的加热温度

    在加热灌注时,为了选择合适的加热温度,我们对20 ℃下,粘度为46 、50 、56 、59 、61 、68 、 74 、84 、89 、107mm2S -1 的10 种液晶进行了实验。结果发现,各种不同粘度的液晶在玻璃片加 热到50 ℃以后, 再升温已不能明显降低粘度和减少灌注时间。考虑到液晶在高真空中的挥 发性及灌注的效率,一般选玻璃片的加热温度为50 ℃～60 ℃,比较合适。

    4 常温灌注时的液晶粘度

    为了确定适合常温灌注的液晶粘度, 我们对20 ℃下, 粘度为26 、28 、31 、34 、36 、38 、40 、 43 、47 、50 、mm 2S-1的10 种液晶, 在同一台灌晶机上进行了常温灌注。实验发现, 粘度低于 40mm2S -1 时, 抽真空起泡不明显, 灌注时间较短。根据生产实践, 一般认为粘度低于 40mm2S -1 的液晶适合采用常温灌注;粘度高于40mm2S -1的液晶适合采用加热灌注。但对于 需要调配的混合液晶,此粘度应适当下调。这可能是由于调配液晶进行分子交联时,交联分子空隙之间存在较多空气所致。

    5 结论

    通过实验我们发现, 加热灌注对液晶材料本身并无破坏作用, 但灌注后立即封口, 会产 生低温发泡及黑点。这可能是因为被加热的液晶粘度变低表面张力变小, 有一定量的空气 存在于液晶分子之间。冷冻时, 液晶分子间隙变小, 分子间的空气被挤出, 使其凝聚成气泡 或者黑点。

    所以我们认为最佳的灌注条件是:

    ①环境温度控制在23 ℃～26 ℃。

    ②对粘度低于40mm2S -1的液晶, 宜采用常温灌注方式, 调配液晶的粘度需根据实际情 况进行调整。

    ③对粘度高于40mm2S -1的液晶,宜采用加热灌注方式,加热温度选50 ℃～60 ℃为宜。 液晶灌注后, 不应将玻璃片立即取出进行封口, 而应当继续放在液晶槽内, 等冷却至室温后 再进行封口。