LCD生产中减少液晶气泡发生的产品工艺制程控制方法

摘要

本发明公开了一种LCD生产中减少液晶(LC)气泡发生的产品工艺制程控制方法，重点通过对丝印、喷粉、整平岗位，即面衬垫和边框衬垫材料搭配、衬垫种类和密度、框胶展宽、封口整平压力等方面优化改善，在各个生产环节中尽量减少液晶气泡发生的机率，显著降低LCD产品液晶气泡不良发生率，同时可提高LCD盒厚均匀性。使应用本发明的控制方法，LCD的良品率得以提高，产品质量稳定性提高。

权利要求

1、一种LCD生产中减少液晶气泡发生的产品工艺制程控制方法，其特 征是，对衬垫材料选择、框胶热压、封口整平压力进行优化选择：选择恢 复率小于95％、布氏硬度大于40的衬垫材料；框胶热压后的宽度相对于热 压前的宽度为1.7～2.5倍；封口整平压力控制于0.45kgf/cm2以下。

2、如权利要求1所述的产品工艺制程控制方法，其特征是，STN-LCD 的衬垫选择密度为100～140pcs/mm2的材料，CSTN-LCD的衬垫选择密度 为160～200pcs/mm2的材料。

3、如权利要求1所述的产品工艺制程控制方法，其特征是：框胶的宽 度依据玻璃的大小、非可视区的大小设定，框胶膨胀后位于可视区外，框 胶膨胀后覆盖LCD显示图案的ITO走线。

4、如权利要求1所述的产品工艺制程控制方法，其特征是：

对于STN-LCD中面衬垫粒径、边框衬垫粒径、金球粒径的比率为：

CV值5％的面衬垫粒径∶边框衬垫粒径∶金球粒径＝1∶1.05∶(1.1～ 1.15)；

CSTN-LCD中面衬垫粒径、边框衬垫粒径、金球粒径的比率为：

CV值3％的面衬垫粒径∶边框衬垫粒径∶金球粒径＝(边框衬垫粒径 /1.05-X/2)∶(目标盒厚+X+(0.1～0.3))∶(边框衬垫粒径*((1.1～ 1.15)/1.05))；

其中，CV值表示粒径均匀性精度，X是指彩色滤光片的厚度。

5、如权利要求3所述的产品工艺制程控制方法，其特征是：热压前框 胶的宽度为0.25mm以上，框胶的膨胀倍率按210％计算。

6、如权利要求1-5中任一项所述的产品工艺制程控制方法，其特征是： 框胶热压之后，在灌液时，将液晶舟完全固定；第一次向液晶舟内添加液 晶至与液晶舟的槽面平齐；在灌液过程中，玻璃工装固定，对位时封口尽 量在液晶舟的槽面的中心。

7、如权利要求1-5中任一项所述的产品工艺制程控制方法，其特征是： 框胶热压之后，在灌液过程中，出现气泡时，短暂冲氮气，然后继续抽真 空，反复多次，直至无气泡为止；在灌液之后的脱泡过程中，将装测试合 格液晶的锥形瓶同时放入灌液晶机内进行脱泡处理。

8、如权利要求1-5中任一项所述的产品工艺制程控制方法，其特征是： 框胶热压之后，在灌液过程中，灌液晶房的湿度维持于50±5％RH，温度维 持于23±2℃。

9、如权利要求1-5中任一项所述的产品工艺制程控制方法，其特征是： 热压固化时，温度维持稳定均匀，玻璃表面的实际温度测试要求为150～ 180℃，时间保持至少90分钟。

说明书

【技术领域】

本发明涉及STN-LCD、CSTN-LCD液晶显示器制造工艺。

【背景技术】

液晶气泡是液晶显示器的致命缺陷，属隐形不良，如LCD不合理的 面衬垫(spacer)和边框衬垫材料搭配、衬垫种类和密度选择不当、框胶 展宽偏小、框胶(seal)选择不当、成盒热压(温度/时间/压力)条件不 当、封口整平压力偏大、灌液晶条件、二次清洗超声波功率及玻璃FPC压 贴岗位真空吸附力过大等方面都会直接影响，产生不良。

经钢球敲击检测(条件：钢珠直径＝10mm、重量＝5.5g；敲击高度：T ≤7mm，H＝10cm；T＞7mm，H＝12cm；敲击点：四角及中心共5点；钢珠敲击，3 个小时后检查)产生液晶气泡的原因：LCD单元(cell)受到外力冲击，玻 璃表面发生形变(cell gap)，衬垫反弹，在此位置产生真空，液晶中溶有 的微量空气向此真空处缓慢析出形成液晶气泡。

低温冷冻检测(条件：温度：-40℃；保存24小时)产生液晶气泡的原 因：在低温下，衬垫不能适应温度造成液晶的细微收缩体积变化，改变液晶 分子的平衡体系，而玻璃本身不形变。同时如灌液晶时真空度不足，则气 体分子就会从液晶分子体系溢出积聚在一起，都会形成液晶气泡，也叫黑 点，多出现在显示区中部，如图2所示。

低温保存+钢珠敲击检测(条件：-40℃，保存4小时，取出5分钟内钢 珠敲击，钢珠直径＝10mm、重量＝5.5g；敲击高度：T≤7mm，H＝10cm；T＞ 7mm，H＝12cm；敲击点：四角及中心共5点；钢珠敲击，3个小时后检查)产 生液晶气泡的原因综合以上所述。

冷热冲击检测(条件：-20℃(60min)←(5min)→60℃(60min)，10cy) 产生扩大液晶气泡的原因：衬垫不能适应冲击造成细微收缩体积变化，内 部含有少量的水汽并溶解于液晶，或欠灌未完全消失，或很轻微而经过高 低温冲后即再现。

另外，液晶气泡还常常会出现在LCD框胶(seal)边缘，是由于衬垫 反弹，框胶不稳固或LCD空盒抽真空不完全所致，如图3所示。

液晶气泡品如经脱泡(条件：50℃，25min，0.5Mpa)和老化(条件： 110℃，60min)后消失，其属真空液晶气泡，如未消失则属欠灌不良。

【发明内容】

本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种可降低不良率、提高 LCD产品质量的工艺制程控制方法，应用于LCD产品的生产过程中。

为实现上述目的，本发明提出一种LCD生产中减少液晶气泡发生的产 品工艺制程控制方法，对面衬垫和边框衬垫材料、框胶热压、封口整平压 力进行优化选择：选择恢复率小于95％、布氏硬度大于40的衬垫材料；框 胶热压后的宽度大小为1.7～2.5倍；封口整平压力控制于0.45kgf/cm2 以下。

上述的产品工艺制程控制方法，STN-LCD的面衬垫选择密度为100～ 140pcs/mm2的材料，CSTN-LCD的面衬垫选择密度为160～180pcs/mm2的 材料。STN-LCD的面衬垫比边框衬垫材料的粒径大0.2微米以上。STN-LCD 的面衬垫料选择为：L-11NR系列、KBS等，边框衬垫选择为：PF玻璃丝； CSTN-LCD的面衬垫选择为：KBS/KBS-RX/KBS-RS系列、L-S-DE系列，边框 衬垫料选择为：SI玻璃球。在二次清洗工序中，超声波控制电流为2.0～ 3.0A。框胶的宽度依据玻璃的大小、非可视区的大小设定，框胶膨胀后位 于可视区外，框胶膨胀后覆盖LCD显示图案的ITO走线。玻璃与FPC压贴 时，在能吸住LCD屏的前提下，吸附LCD屏时真空度控制在80Mpa以下。

上述的产品工艺制程控制方法，对于STN-LCD基本粒径的比率为：CV值 5％的面衬垫∶边框衬垫∶金球＝1∶1.05∶(1.1～1.15)；CSTN-LCD基本粒 径的比率为：CV值3％的面衬垫∶边框衬垫∶金球＝(边框衬垫粒径 /1.05-X/2)∶(目标盒厚+X+(0.1～0.3))∶(边框衬垫粒径*((1.1～ 1.15)/1.05))；其中，CV值表示粒径均匀性精度，X是指彩色滤光片的厚 度。框胶的宽度为0.25mm以上，框胶的膨胀倍率按210％计算。

上述的产品工艺制程控制方法，在向液晶舟内添加液晶之前，将液晶 舟完全固定；第一次向液晶舟内添加液晶至与槽面平齐；在灌液过程中， 玻璃工装固定，对位时封口尽量在槽的中心。在灌液过程中，出现气泡时， 短暂冲氮气，然后继续抽真空，反复多次，直至无气泡为止；在脱泡过程 中将装测试合格液晶的锥形瓶同时放入灌液晶机内进行脱泡处理。灌液晶 房维持湿度维持于50±5％RH，温度维持于23±2℃。热压固化时，温度维 持稳定均匀，玻璃表面的实际温度测试要求为150～180℃，时间保持至少 90分钟。

本发明采用系统有效的工艺制程控制方法，重点通过对丝印、喷粉、 整平岗位，即面衬垫和边框衬垫材料搭配、衬垫种类和密度、框胶展宽、 封口整平压力等方面优化改善，同时对热压、灌液、二次清洗、FPC压贴 等工序也作了优化控制。在各个生产环节中尽量减少液晶气泡发生的机率， 显著降低LCD产品液晶气泡不良发生率，同时可提高LCD盒厚均匀性。使 应用本发明的控制方法，LCD的良品率得以提高，产品质量稳定性提高。

【附图说明】

图1是液晶显示器的边框结构示意图；

图2是LCD单元内液晶气泡示意图；

图3是LCD框胶边缘液晶气泡示意图。

图4是盒厚示例图。

图5是HC-1210框胶粘度变化图。

图6是气泡发生率与封口压力变化关系图。

图7是HC-1210框胶热压固化温度曲线图。

图8为LCD的完整生产流程图。

【具体实施方式】

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

请参考图8所示，为LCD生产的整个生产流程，本实施例以丝印、喷 粉、整平等为重点优化改善的工序，即面衬垫和边框衬垫材料搭配、衬垫 种类和密度、框胶展宽、封口整平压力等进行优化控制；对热压、灌液、 二次清洗、FPC压贴等工序也作了优化控制。

如图1所示，液晶显示器的液晶单元通常结构包括：ITO玻璃1、面 衬垫料(L-11NR或KBS等)2、金球(AU球等)5、边框衬垫料(PF玻璃 丝或SI球)4、框胶6、彩色滤光片(CF)玻璃3。

衬垫料粒径选定方法：决定目标盒厚，选定边框衬垫粒径，决定面衬 垫和金球粒径，进行工艺优化。

对于STN-LCD基本粒径的比率为：CV值5％的L-11NR等∶PF∶AU＝1 ∶1.05∶(1.1～1.15)。CV值表示粒径均匀性精度。

如果衬垫的CV在5％以下的情况下，需要的粒径比上述较大；在有彩色 滤光片(CF)的情况下(CSTN-LCD产品)，须对上述方法得到的结果进行如 下修正：

通常彩色滤光片的厚度X为1～2um，但是因为比较软，需考虑到粒子受 压下凹的情况。下凹情况随彩色滤光片的材质和压力的不同会有差别，一 般认为对实际盒厚的影响是原本身盒厚值约一半。

CSTN-LCD基本粒径的比率为：

CV值3％的KBS等∶SI∶AU＝(SI/1.05-X/2)∶(目标盒厚+X+(0.1～ 0.3))∶(SI*((1.1～1.15)/1.05))。如盒厚均匀性示例图4。

一般选择衬垫为L-11NR系列(STN-LCD)、L-S-DE系列、 KBS/KBS-RX/KBS-RS系列(CSTN-LCD)；衬垫密度根据材料不同选择，一 般为100～140pcs/mm2(STN-LCD)，160～200pcs/mm2(CSTN-LCD)。

衬垫材料基本特性对比表

  衬垫材料   恢复率％   布氏硬度   精度Cv   L-11NR系列   83％   65   5％以下   SP系列   92％   46   5％以下   L-S-DE系列   88％   69   3％以下   KBS/KBS-RX/KBS-RS系列   93％   59   3％以下

框胶设计原则：框胶的宽度依据玻璃的大小，非可视区的大小来定， 一般设计为0.25mm以上，框胶的膨胀倍率按210％计算，框胶膨胀后不能 进入可视区，框胶膨胀后要将LCD显示图案的ITO走线覆盖。

如大多数CSTN-LCD公司使用HC-1210框胶。HC-1210框胶粘度变化 图请参考图4，HC-1210框胶特性如下表：

封口整平压力控制0.45kgf/cm2以下。请参考图6所示，当封口整平 压力大于0.45kgf/cm2以上，衬垫料经压缩反弹更易产生液晶气泡。

请参考图7所示的HC-1210框胶热压固化温度曲线图。热压固化炉内 温度维持稳定性及均匀性，玻璃表面的实际温度测试要求为150～180℃， 时间至少90min。

灌液晶房维持湿度为50±5％RH，温度为23±2℃，根据不同LCD单元 选择抽真空度和时间。灌液房欠灌及液晶气泡完全消失后方可至封口岗位。

在向液晶舟内添加液晶之前，必须将液晶舟完全固定，第一次向液晶 舟内添加液晶时不能加的过满，只要与槽面平齐；在灌液过程中，玻璃工 装必须是固定的，对位时封口在槽的中心(抽真空完全)。灌液条件相关参 数如下(供参考)：

在灌液过程中，发现有气泡时，需短暂冲氮气，然后继续抽真空，反 复多次，直至无气泡为止(脱泡时使用冲气阀)。在脱泡过程中将装测试合 格液晶的锥形瓶也同时放入灌液晶机内进行脱泡处理。

自动脱泡条件(供参考，实际作业过程中，以不同型号及不同液晶系 列会有所变动，但需彻底清除液晶泡为止)：

  起始脱泡真空度   脱泡总时间   脱泡间隙   备注   1000pa   100S±50S   10S±5S   脱泡时采用大流量

二次清洗超声波功率过大(电流：4A)，LCD单元处于易不稳定状态， 衬垫形变产生液晶气泡，二次清洗超声波控制电流为2.0～3.0A。

FPC压贴岗位吸LCD屏时真空度控制在80Mpa以下(在能吸住LCD屏 的前提下)。

综上所述，本实施例采用一种系统有效的工艺制程管控方法，可以显 著降低LCD产品液晶气泡不良发生率。本发明主要重点通过对丝印、喷粉、 整平岗位，即面衬垫和边框衬垫材料搭配、面衬垫种类和密度、框胶展宽、 封口整平压力等方面优化改善，提高LCD屏的稳定可靠性，从而可以降低 LCD产品液晶气泡不良，同时可提高LCD盒厚均匀性等。