摘 要：论文介绍了一项基于高职院校实验实训平台的扭曲向列相液晶盒制作实验及其测试效果。文中详细论述了该实验的各个工艺流程，实验所用各器件及材料，各流程操作实施方法，并对实验中制作的液晶盒进行了基本特性测试。该实验在实际教学过程中使用效果较好。
关键词： 扭曲向列相；液晶盒；制作工艺；特性测试
中图分类号：TN141.9 文献标识码：B
Twisted Nematic Liquid Crystal Cell Fabrication and Testing
WEI Wei, ZHU Fu-jing, YANG Hao-liang, LIU Chang-song
(Suntech Photovoltaic School, Wuxi Professional College of Science and Technology, Wuxi Jiangsu 214028, China)
Abstract: This paper presents a experiment of making and testing a twisted nematic liquid crystal cell based on the experiment platform of professional colleges. This paper expounds the experiment"s technological process, the materials and devices, the operation methods, and tests the basic characteristic of the liquid crystal cell from the experiment. This experiment works well in the actual teaching process.
Keywords: twisted nematic; liquid crystal cell; production technology; performance test
引 言
在液晶显示实验教学中渗透一些反映当前高科技的实验，对于学习内容更新和改革都是十分有益的，而液晶显示科技领域可以开发出很多新的实验。本文介绍基于实验室制作扭曲向列相液晶盒的实验以及液晶盒的透过率测试。本实验通过清洗与干燥工艺、取向排列工艺、制盒工艺、灌注液晶工艺四个工艺流程进行液晶盒的制备，并通过光台测试成功测试了液晶盒的透过率。
1 扭曲向列相液晶盒的显示原理
在扭曲向列相（TN）液晶显示器制造工艺中，TN型要求两玻璃片内表面处液晶分子的排列方向互成90°，为实现这一点，必须在基片的表面上设置有特定取向的涂覆膜或摩擦出沟槽，以作为约束液晶分子取向排列的手段。在玻璃外表面贴附相互正交的偏光片，从而实现显示效果。
2 实 验
2.1 清洗与干燥工艺
清洗工艺的主要目的是去除玻璃表面的低能物质，主要为油脂类污染物。在清洗工艺中，将用到洗洁精和去离子水。
第一步：用洗洁精清洗ITO玻璃。洗洁精是一种表面活性剂，它能使互不相溶的液体成为稳定的乳浊液。如果把油、水和适量洗洁精混在一起振荡，则油便以细小液滴分散在水中而成为稳定的乳浊液，长期静置也难以分层。洗洁精就是通过这种乳化作用，将油脂包围在水中而形成乳浊液来达到去污作用。
第二步：用去离子水去除洗洁精的残留，ITO玻璃在完成去离子水与洗洁精混合液的清洗之后，表面会残存大量洗洁精。利用洗洁精与水互溶的特性，可通过多次重复使用去离子水清洗，以达到去除ITO玻璃表面洗洁精残留的目的。
2.2 取向排列工艺
取向排列工艺是在ITO玻璃内表面制成一层取向膜，使用材料为聚酰亚胺（PI）和甲基吡咯烷酮（稀释剂）。
第一步：稀释PI取向剂。PI溶液浓度过高会造成成膜不均匀问题，影响后序的摩擦工艺；PI浓度过低会造成膜厚过小，摩擦时容易造成摩擦过度甚至膜脱落。PI的稀释使用专用稀释剂——甲基吡咯烷酮。通过多次试验得出，本次实验中聚酰亚胺和甲基吡咯烷酮以1:6的比例稀释为最佳比例。
第二步：涂膜和固化。为了使取向膜均匀地附着在玻璃基板上，采用液体涂布的方法进行涂膜，这样可以依靠液体表面的张力得到平整均匀的膜。涂布聚酰亚胺溶液后，经高温缩合固化，形成所需的取向膜。本次实验所使用的涂膜方法是浸泡法，将待涂膜的玻璃基板浸入取向材料溶液中，取出后形成均匀的膜层；固化方法采用热固化。
第三步：取向摩擦。使用有机高分子材料的绒布对取向层进行摩擦，两片玻璃上摩擦方向正交。摩擦后取向层上出现沟槽，沟槽对液晶分子的锚定作用使液晶分子沿沟槽方向排列，因此液晶分子在盒内产生90°扭曲。实验中使用的绒布为医用清洁纱布，摩擦时玻璃平行放置，两片玻璃取向层均向上，沿玻璃对角线进行45°摩擦。摩擦力度控制适中，摩擦过度和摩擦不足均会造成坏片。
2.3 制盒工艺
利用封接材料将两片ITO玻璃对位贴合，制成特定厚度间隙的液晶盒。
第一步：制作间隙物Mylar。考虑Mylar材料厚度要小、硬度要大，本次实验使用树脂材料薄膜制作Mylar，根据玻璃的尺寸切割制作两个“L”形Mylar。Mylar的厚度决定了液晶盒的厚度。
第二步：制作空盒。将制作好的两个Mylar对齐放置在一片玻璃之上，两个“L”形Mylar保持3mm间距以形成液晶灌注口及空气排出口，之后将另一片玻璃进行对位压合。对位后使用燕尾夹固定，再使用AB胶（主要成分为环氧树脂）对两片玻璃进行封接。封接后进入烤箱进行烘烤固化，固化后得到一个有两个3mm开口的液晶盒。
2.4 液晶灌注工艺
本次实验采用注射式灌注方法，灌注时使用微量滴管吸取少许液晶材料，从液晶灌注口缓慢注入，盒内空气从另一开口排出。灌注过程主要依靠液晶材料的毛细作用，灌注过程持续0.5小时左右。灌注过程中遇到盒内气泡要迅速进行反倒回流处理，否则气泡将无法消除，导致在显示区域内形成坏点。灌注结束后使用AB胶进行封口。
3 扭曲向列相液晶盒的光台检测和透过率测试
3.1 光台检测
光台检测是利用偏光片来进行的。两片偏光片偏光方向平行放置将形成光线透过的亮场，两片偏光片正交放置将形成光线无法透过的暗场。
对于本次实验所制作的液晶盒，液晶分子的90°扭曲排列会使通过液晶层的光线产生90°的旋光，因此由两片偏光片和一个90°扭曲的液晶盒组成的光学系统，将会在偏光片平行放置时产生暗场，而在偏光片正交放置时产生亮场。
3.2 透过率测试
使用液晶电光效应综合实验箱，对本次实验所制作的液晶盒进行透过率测试，测试结果如图4所示。
4 结 论
本次实验是通过学校现有实验条件，对实际生产条件要求很高的液晶盒进行了制作，达到了明暗对比显示的效果。开展扭曲向列相液晶盒的制作及测试实验对丰富液晶显示实验内容、拓宽学生知识具有一定意义。
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，2000，299-363.
[2] 刘承桓. 液晶显示器的清洗技术[J]. 清洗技术，2004，2（3）：38-47.
[3] 邵喜斌等. 摩擦曲线沟型对液晶显示特性的影响[J]. 液晶通讯，1995，3（2）：110-115.
作者简介：魏 巍（1980-），男，河北正定人，硕士研究生，研究方向为液晶显示技术及微电子技术，E-mail：ww@wxstc.cn。