液晶玻盒结构中PI层摩擦定向的实现|黑玻鸟羽结构
时间：2019-04-20 03:15:50 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘 要：液晶玻璃表面涂敷一层有机高分子薄膜，这层薄膜是液晶玻盒结构的一个重要组成部分，行业内称之为液晶玻盒定向层（PI层）。这层薄膜经过绒布类材料高速摩擦来实现定向，使玻盒内的液晶分子可以按照摩擦所产生的沟槽方向来实现想要达到的均匀有序排列。文章主要介绍了摩擦工艺实现的方法以及摩擦胶辊与摩擦布的设计与选用。
关键词： 定向层；摩擦工艺；摩擦机；摩擦胶辊；摩擦绒布
中图分类号：TN141 文献标识码：B
Implementation of the PI Layer Friction Orientation in LCD Glass Box Structure
LI Hai-yan1, CHEN Liang2, LI Jin-hong2
(1. The Second Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Taiyuan Shanxi 030024, China; 2. Taiyuan Fenghua Information-Equipment Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030024, China)
Abstract: LCD glass surface coated with a layer of organic polymer film. This film is an important component of the LCD glass boxstructure, we called the LCD glass boxes oriented layer (PI layer) in the industry. This layer of the film after high-speed friction of the flannel type of material to achieve the orientation.The glass inside the liquid crystal molecules can be generated by the friction groove direction of achieving the desired uniform and orderly arranged. The article introduces the friction process to achieve, and also describes the design and selection of friction rubber roller and the friction of cloth.
Keywords: oriented layer; friction process; friction machine; friction rubber roller; friction cloth
引 言
在扭曲向列相（TN）、超扭曲向列相（STN）液晶显示器制造工艺中，取向排列工艺是一个关键工艺。液晶分子之所以能在屏内有规则并按一定方向排列，取决于液晶显示器制造工艺中取向技术的应用。为实现这一点，必须在基片的表面设置有特定取向的涂敷膜或摩擦出沟槽，以作为约束液晶分子取向排列的手段。取向排列的主要方法是倾斜蒸镀法和摩擦法。前者不大适合于大生产，只能是一种实验室技术，所以在工业生产中全部使用摩擦法。
1 摩擦法的概念
摩擦法是沿一定的方向摩擦玻璃基片，或是摩擦涂敷在玻璃基片表面的无机物或有机物覆盖膜上，以使液晶分子沿着摩擦方向排列。摩擦取向工艺的微观机理可以从下列两个方面来理解：摩擦形成密集的深浅、宽窄不一的沟槽，其中与液晶分子尺寸相当的纳米量级沟槽必然会对液晶分子取向产生作用；经过摩擦后，定向层高分子会发生定向排列和电解质发生定向极化，使液晶分子按一致取向排列。
2 摩擦工艺实现的方法
2.1 摩擦方向和强度的控制
2.1.1 摩擦方向的控制
摩擦方向可用两种方法进行调节，一种是调节滚筒的角度，另一种是调节玻璃的角度。
一般采用45°摩擦，这样对上下基片的玻璃可以在调机情况下同样操作，经贴合后上下玻璃基片上摩擦方向的角度正好是90°。摩擦角度也可以根据现场生产要求与液晶玻璃玻璃实际型号做适当调整。
2.1.2 摩擦强度的控制
摩擦强度大小对定向质量影响巨大，极细的沟槽在取向中起了关键的作用。所以摩擦强度太大，则造成较多的宽沟槽，对取向效果无益；如果摩擦强度太小，则又将造成细微沟槽密度的下降。
摩擦强度工艺上的调整主要包括针对滚筒转速的调整、传送带走速的调整和摩擦压距的调整。摩擦压距是指绒布与玻璃相接触的绒毛层的厚度，主要通过调整压距来调整摩擦强度，分析上常常定义摩擦密度，用Na来表示：
Na=M■-1
其中，M为摩擦的次数，r为辊筒的半径，v为平台的速度，ω为滚筒的转速。
因为摩擦效果一般由下面五个因素决定：
（1）摩擦布绒毛压人深度；
（2）摩擦速度；
（3）滚轮的转数；
（4）摩擦布的类型；
（5）滚轮的直径。
但是在摩擦密度定义的关系式中，最主要的因素——绒毛压入深度没有体现，在这里引进“摩擦强度”的定义，用N来表示：
N=MH■-1
式中H表示绒毛压人深度Depth。H并非越大越好，一般为0.4～0.6mm。为使摩擦效果达到最佳，在摩擦强度过大或者偏小时，可以从出现的摩擦划痕来判断：即产品外观上出现可见摩擦划痕，则摩擦强度过大；显示时出现摩擦划痕，则摩擦强度偏小。
根据摩擦工艺可以确定设计摩擦机的工作原理与控制流程，如图1所示。 2.3 摩擦辊的设计原理与摩擦绒布配置要求
2.3.1 摩擦辊的设计原理
摩擦辊是完成在ITO基片的PI膜上摩擦工艺的重要部件，设计安装在经精密加工的支架上，转动轴两端各装有两个高精密轴承，摩擦滚表面的细绒布为易损件，需经常更换，所以摩擦滚两端与传动轴以1:5锥面连接，主动轴端为固定形式，从动轴端设计成滑动轴承座形式，由弹簧压紧，可随时取下摩擦滚，更换绒布。
2.3.2 摩擦绒布配置要求
摩擦布的选择也相当重要，不同摩擦布的管理方法不一样，可根据现场试验来选择应用何种型号的摩擦布能满足自己的需求。行业内一般TN型液晶器件使用黑色的布进行摩擦，STN型液晶器件使用白色布进行摩擦。常用的摩擦布应该具有以下优点：
（1）高密度，绒毛顶端非常均一，摩擦布厚度控制严格；
（2）不采用硅、氟、尿素等具有化学危害性的物品；
（3）弹性好；
（4）经、纬、斜方向的伸缩率最小；
（5）绒毛脱落，产生静电的可能性最小。
摩擦绒布往辊轮上粘附的时候，辊滚轮的旋转方向一般选择为正向，即旋转的方向与玻璃前进的方向相同。因此，必须根据辊滚轮的旋转方向来确定摩擦布绒毛的倾斜方向，这里需加以说明的是，摩擦布上的绒毛都是按一定角度倾斜排列的，如果绒毛方向与辊轮方向的对应关系出错，则摩擦时PI层会被破坏而出现摩擦划痕，划痕方向与摩擦方向相垂直，并按一定间隔均匀排列。所以，在贴装摩擦布时，需事先辨认好绒毛的倾斜方向，以免出错，如图2所示。
一条摩擦布贴装后，为保持良好的取向性能，设定适合摩擦的最好条件，运转过程中不得变换条件。对于每一次安装状态，安装后绒毛压入深度变化、滚轮旋转速度、摩擦速度、角度、环境等一些细小变化都是很重要的，不可忽视。不同的产品档次对摩擦布的洁净度（纯度）要求是不同的，对于更高路数的STN以及Color STN产品，对摩擦布的纯度质量要求更高，这时可采用干洗的方式对摩擦布进行再次处理，这种处理方式一般由摩擦布制造厂完成。
3 结 论
PI层的摩擦定向属于纳米级的工艺范畴，随着液晶显示行业的发展，对于设备的精准度提出了更高的要求。我所研发的摩擦设备涵盖手动摩擦机和半自动摩擦机以及升级产品，售往长春光机所和大连理工、西安交大等十多所高校、科研院所与液晶模组的生产企业，精确研究PI层的摩擦定向，对于推动液晶显示行业的发展具有重要的现实意义。
参考文献
[1] 范志新. 液晶器件工艺基础[M]. 北京：邮电大学出版社，1998.
[2] 应根裕，胡纹波，邱 勇等. 平板显示技术[M]. 北京：人民邮电出版社，2002.省略。
