液晶灌注條件對LCD 產品質量的影響

    1 前言

    隨著LCD制造工藝的不斷改進和完善, 各生產廠家為了提高產品質量, 特別是為了解決LCD 低溫起泡問題,提出了各種改進措施。這些改進措施包括提高封邊及封口的可靠性; 選擇不同的液晶材料和不同的襯墊材料等。此外,還應特別關注液晶灌注條件,尤其是粘度較大液晶的灌條件,對LCD 產品質量的嚴重影響。在常溫下,灌注粘度較大的液晶時,起泡嚴重,注入比較困難,不但廢品增多,有時還會損傷注入口附近的定向層表面。為此,一般采用加熱灌注方式,以降低液晶的粘度及表面張力,增加其流動性,消除氣泡,縮短灌注時間。本文從生產實踐出發,提出了改善LCD 產品質量的最佳液晶灌注條件。

     2 實驗及討論

    由于我們的液晶灌注設備沒有加熱裝置, 因此, 在實驗中采用了加熱玻璃片的方法。所用液晶為TEB —35A 型液晶。為了弄清液晶灌注條件對 LCD 產品質量的影響, 我們進行了下 述一系列實驗。除特別說明外,所有實 驗的環境溫度均控制在23 ℃～26 ℃。

    2. 1 加熱溫度對液晶材料的影響 在20 ℃下,將粘度低于35mm2S -1 的1 、2、3、4 編號液晶與粘度高于 45mm2S -1 的5、6 、7、8 編號液晶在120 ℃恒溫箱貯存120 小時,發現被試液晶的外觀、功耗電 流及清亮點等均無明顯變化。這說明液晶材料有較好的耐熱性, 一般的加熱溫度對液晶材 料本身無破壞作用。

    2. 2 環境溫度對產品質量的影響

    在18 ℃～32 ℃環境溫度下, 對1,2,3,4 編號的低粘度液晶進行常溫灌注, 并在-10 ℃ 下冷凍5 小時, 目測其廢品率。廢品主要由封口膠吸入不良而引起的低溫氣泡及黑點等產 生。實驗結果如圖1 所示。從圖1 看出,環境溫度控制在23 ℃～26 ℃時廢品率最低。

    2. 3 常溫灌注與加熱灌注對產品質量的影響

    2. 3. 1 低粘度液晶的灌注

    將玻璃片加熱至60 ℃并恒溫40 分鐘, 用1 、2 、3、4 編號低粘度液晶進行常溫灌注和加 熱灌注。實驗發現, 在消除氣泡, 抽真空效率及灌注時間上二者并無明顯差異, 但加熱灌注 后的封口時機對產品質量有影響。封口時機對產品質量的影響列于表1。

    其中

    A 是在加熱 灌注下,液晶灌滿后立即封口。此時液晶片溫度高于室內環境溫度;

    B 是在加熱灌注下,液晶 灌滿后玻璃片不離開液晶槽, 待冷卻至環境溫度后, 取出玻璃片進行封口;

    C 是在加熱灌注 下,液晶灌滿后,讓玻璃片離開液晶槽,待冷卻至室內環境溫度后進行封口;

    D 是在常溫下灌 注并封口。表中所列廢品率是在A 、B 、C 、D 四種情況下,各取300 片試樣,在-10 ℃冷凍5 小時后檢測的結果。特別值得注意的是,由于部分氣泡或黑點在常溫下會很快消失,因此試 樣必須單片擺放,以便于檢測。

    2. 3. 2 高粘度液晶的灌注

    用5、6、7、8 編號的高粘度液晶重復上述實驗。結果 發現, 在加熱灌注下抽真空時起泡不明顯, 灌注時間較 常溫灌注短。而在常溫灌注下抽真空時,液晶發泡嚴重, 同時有液晶飛濺至玻璃片上, 使液晶槽內的液晶量明顯 減少,并伴有少許封口定向層呈絲狀受損,如圖2 所示。 實驗結果列于表2。

    3 加熱灌注時的加熱溫度

    在加熱灌注時,為了選擇合適的加熱溫度,我們對20 ℃下,粘度為46 、50 、56 、59 、61 、68 、 74 、84 、89 、107mm2S -1 的10 種液晶進行了實驗。結果發現,各種不同粘度的液晶在玻璃片加 熱到50 ℃以后, 再升溫已不能明顯降低粘度和減少灌注時間。考慮到液晶在高真空中的揮 發性及灌注的效率,一般選玻璃片的加熱溫度為50 ℃～60 ℃,比較合適。

    4 常溫灌注時的液晶粘度

    為了確定適合常溫灌注的液晶粘度, 我們對20 ℃下, 粘度為26 、28 、31 、34 、36 、38 、40 、 43 、47 、50 、mm 2S-1的10 種液晶, 在同一臺灌晶機上進行了常溫灌注。實驗發現, 粘度低于 40mm2S -1 時, 抽真空起泡不明顯, 灌注時間較短。根據生產實踐, 一般認為粘度低于 40mm2S -1 的液晶適合采用常溫灌注;粘度高于40mm2S -1的液晶適合采用加熱灌注。但對于 需要調配的混合液晶,此粘度應適當下調。這可能是由于調配液晶進行分子交聯時,交聯分子空隙之間存在較多空氣所致。

    5 結論

    通過實驗我們發現, 加熱灌注對液晶材料本身并無破壞作用, 但灌注后立即封口, 會產 生低溫發泡及黑點。這可能是因為被加熱的液晶粘度變低表面張力變小, 有一定量的空氣 存在于液晶分子之間。冷凍時, 液晶分子間隙變小, 分子間的空氣被擠出, 使其凝聚成氣泡 或者黑點。

    所以我們認為最佳的灌注條件是:

    ①環境溫度控制在23 ℃～26 ℃。

    ②對粘度低于40mm2S -1的液晶, 宜采用常溫灌注方式, 調配液晶的粘度需根據實際情 況進行調整。

    ③對粘度高于40mm2S -1的液晶,宜采用加熱灌注方式,加熱溫度選50 ℃～60 ℃為宜。 液晶灌注后, 不應將玻璃片立即取出進行封口, 而應當繼續放在液晶槽內, 等冷卻至室溫后 再進行封口。