摘 要：文章主要针对LCD制作过程中所产生的不同发泡类型进行系统的阐述，并对其产生的机理进行初步探讨。
关键词： LCD；发泡类型；机理探讨
中图分类号：TN141.9 文献标识码：B
LCD Different Type of Bubbling and Theoretics Studying
LI Yong-zhong, ZHOU Yan-hong, HUANG Chen
(Shantou Goworld Display Co., Ltd., Shantou Guangdong 515065, China)
Abstract: The LCD different type of bubbling was expounded in a systematic way for manufacture. And the theoretics of bubbling was studied.
Keywords:LCD; bubbling; theoretics studying
引 言
进入二十一世纪以来，平板显示器得到了飞速的发展。其中液晶显示器具有清晰度高、图像色彩好、环保、省电、轻薄、便于携带等特点，已与人们的日常生活密不可分[1-3]。同时，人们对液晶显示器的使用要求也在不断地提高，特别是在低温环境方面，液晶显示器的性能要满足一定的要求[4]。其中之一，要求液晶屏在制造方面解决并防止发泡现象，这对于液晶显示器制造工艺是一个关键要素。
本文阐述了LCD不同发泡类型的产生，进一步验证不同发泡类型的本质区别，并进行了初步的机理探讨。此方面鲜有报道，为实际生产中提高LCD产品制作工艺提供了理论依据及借鉴。
1不同发泡类型
1.1LCD低温气泡现象
为了便于分析理解，模拟假设LCD在灌注液晶后处于一定体积的密闭状态，如图1所示。
其中，H：液晶屏的长度；L：液晶屏的宽度；h：液晶屏的厚度。
此时液晶屏满足公式：
p·V=n·R·T（1）
又由于上下基板的面积固定，所以
S基板=H·L（2）
代入上述公式可得：
p·H·h·L=n·R·T（3）
控制制盒条件，使液晶屏中灌满液晶或灌注入微量气体，经不调盒，重配向处理后，在室温下未见有明显气泡现象。
同时经-40℃冷冻、摔击、再冷冻。冷冻前后，液晶虽有形态变化，但LCD受到的外应力作用小。未冷冻时的液晶屏体积，近似于冷冻后并恢复至常温时的体积。
在等温条件下[5]，由公式（1）可知，LCD冷冻前后，总体积基本维持在相近的平衡状态，故无低温气泡现象产生。
控制制盒条件，使液晶屏灌入适量气体，经不调盒，重配向处理，该部分气体扩散并溶解入液晶中。常温下无明显气泡，经-40℃冷冻，出现低温气泡。但随温度回升至室温，低温气泡面积迅速变小，直至消失，如图2所示。
由于液晶屏中存在适量气体，重配向后扩散，溶解入液晶中。此时液晶屏满足公式（1）、（3）。经-40℃冷冻后，液晶形态变化以及气体本身的冷缩效应，导致液晶屏总体积发生变化，即V冷冻前 > V-40℃。
随温度回升，气体再次溶入液晶中，低温气泡迅速消失，液晶屏总体积逐步恢复，V冷冻前≈V冷冻后，重新满足（1）、（3）公式，故出现低温气泡现象。
1.2LCD气泡现象
控制制盒条件，使液晶屏灌入大量气体。经不调盒，重配向，-40℃冷冻以及摔击等，气泡现象在前后依旧存在，无显著变化，如图3所示。
这主要是因为，当液晶屏中存在大量气体时，冷冻前后，液晶虽有相态变化，但该条件下，由于液晶屏的弹性变化小，总体积变化程度不大。由公式（1）、（3）可得，V冷冻前≈V冷冻后，故气泡现象在冷冻前后无明显变化。
1.3LCD真空泡现象
控制制盒条件，使液晶盒受到大的形变力作用。同时经-40℃冷冻、摔击、再冷冻，出现明显真空泡现象。该现象随温度上升至室温，真空气泡在较长时间内很难消失，如图4所示。
这主要是因为，当液晶盒受到大的形变力作用后，发生弹性形变，即h变化。受外有应力等作用，以及低温环境条件下，液晶收缩时，屏内的压力降低，屏内压力与屏外大气压之间产生压差，在压差作用下，液晶屏在厚度方向上的形变加大[4]。
由公式（1）可知，低温下，P形变大,-40℃ > P形变小,-40℃，此时，V形变大,-40℃ < V形变小,-40℃。整个液晶屏体积发生变化，为维持与外界的压差平衡，屏内产生一个大的压强P超标,-40℃，导致负压产生。
假设，当lim P形变大,-40℃ =∞时，液晶屏总体积需要趋向无限小。但由于屏内的体积一定，故屏内的体积变化是一定的，产生了真空气泡。虽温度回升，但在差压平衡条件下，屏内的压强依然较大，导致V冷冻前 > V冷冻后，产生真空泡，并且在长时间内难以消失。
2结论
LCD制作过程中产生的发泡可能存在低温气泡、气泡、真空泡现象，但有本质上的区别。低温气泡随温度变化，能逐渐消失；气泡产生时，不随温度变化而发生显著性改变；而真空泡经温度变化，在长时间内都不会消失。
通过进一步的机理初步分析，为实际生产制作工艺的提高提供了理论依据及参考。
参考文献
[1] 范志新. 液晶器件工艺基础[M]. 北京：北京邮电大学出版社，2000，227.
[2] 吴明坤. STN LCD于不同信号下之影像残留[J]. 逢甲大学，1994，13.
[3] 高鸿锦，董友梅. 液晶与平板显示技术[M]. 北京：北京邮电大学出版社，2007，7.
[4] 童继雄，刘呈贵. STN-LCD低温发泡临界温度估算[J]. 光电子技术，1997（17），3：182-183.
[5] 马文蔚. 物理学[M]. 北京：高等教育出版社，2001.
作者简介：李永忠（1972-），男，广东兴宁人，工科学士、工程硕士，高级工程师。1996年桂林理工大学应用化学系工业分析专业本科毕业，2010年取得汕头大学电子与通信工程专业硕士学位，曾参加清华大学举办的液晶与平板显示技术高级研修班，现就职于汕头超声显示器有限公司，从事产品开发设计工作。E-mail：yongzhongli@goworld-lcd.com。
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
