Maonyesho ya kioo ya kioevu (LCDs) yamekuwa yakipatikana kibiashara tangu miaka ya 1970. Kawaida hutumiwa katika saa, vikokotoo, redio na bidhaa zingine zinazohitaji viashiria na herufi tatu au nne za alphanumeric. Maboresho ya hivi karibuni ya vifaa vya kioo kioevu huruhusu maonyesho makubwa kutengenezwa. Ingawa LCD ni sehemu ndogo tu ya tasnia ya semiconductor, umuhimu wao umeongezeka kutokana na matumizi yao katika onyesho la paneli-bapa kwa kompyuta zinazobebeka, kompyuta ndogo nyepesi sana na vichakataji vya maneno vilivyojitolea. Umuhimu wa LCD unatarajiwa kuendelea kukua kwani hatimaye zinachukua nafasi ya mirija ya utupu ya mwisho inayotumika sana katika vifaa vya elektroniki—cathode ray tube (CRT) (O'Mara 1993).

Utengenezaji wa LCD ni mchakato maalumu sana. Matokeo ya ufuatiliaji wa usafi wa viwanda yanaonyesha viwango vya chini sana vya uchafuzi wa hewa kwa mfiduo mbalimbali wa viyeyushi vinavyofuatiliwa (Wade et al. 1981). Kwa ujumla, aina na kiasi cha kemikali zenye sumu, babuzi na zinazoweza kuwaka, kioevu na gesi na mawakala wa kimwili hatari katika matumizi ni mdogo kwa kulinganisha na aina nyingine za utengenezaji wa semiconductor.

Nyenzo za kioo kioevu ni molekuli zinazofanana na fimbo zilizotolewa mfano wa molekuli za cyanobiphenyl zilizoonyeshwa kwenye mchoro 1. Molekuli hizi zinamiliki sifa ya kuzungusha mwelekeo wa nuru ya polarized kupita. Ingawa molekuli ni wazi kwa mwanga unaoonekana, chombo cha kioevu huonekana kama maziwa au uwazi badala ya uwazi. Hii hutokea kwa sababu mhimili mrefu wa molekuli hupangwa kwa pembe za nasibu, hivyo mwanga hutawanyika kwa nasibu. Kiini cha kuonyesha kioo kioevu kinapangwa ili molekuli zifuate mpangilio maalum. Mpangilio huu unaweza kubadilishwa na uwanja wa nje wa umeme, kuruhusu ugawanyiko wa mwanga unaoingia kubadilishwa.

Kielelezo 1. Masi ya msingi ya polymer ya kioo kioevu

Katika utengenezaji wa maonyesho ya jopo la gorofa, substrates mbili za kioo zinasindika tofauti, kisha zimeunganishwa pamoja. Sehemu ndogo ya mbele imechorwa ili kuunda safu ya kichujio cha rangi. Sehemu ndogo ya glasi ya nyuma imechorwa ili kuunda transistors nyembamba za filamu na mistari ya unganisho ya chuma. Sahani hizi mbili zimeunganishwa katika mchakato wa mkusanyiko na, ikiwa ni lazima, zimekatwa na kugawanywa katika maonyesho ya mtu binafsi. Nyenzo ya kioo kioevu hudungwa katika pengo kati ya sahani mbili za kioo. Maonyesho yanakaguliwa na kupimwa na filamu ya polarizer inatumiwa kwa kila sahani ya kioo.

Michakato mingi ya mtu binafsi inahitajika kutengeneza maonyesho ya paneli za gorofa. Wanahitaji vifaa maalum, vifaa na taratibu. Michakato fulani muhimu imeainishwa hapa chini.

Maandalizi ya Substrate ya Kioo

Sehemu ndogo ya glasi ni sehemu muhimu na ya gharama kubwa ya onyesho. Udhibiti mkali sana wa mali ya macho na mitambo ya nyenzo inahitajika katika kila hatua ya mchakato, hasa wakati inapokanzwa inapohusika.

Utengenezaji wa kioo

Michakato miwili hutumiwa kufanya kioo nyembamba sana na vipimo sahihi sana na sifa za mitambo zinazoweza kuzaa. Mchakato wa muunganisho, uliotayarishwa na Corning, hutumia fimbo ya glasi ya kulisha ambayo huyeyuka kwenye bakuli yenye umbo la kabari na kutiririka juu na juu ya kingo za bwawa. Inatiririka chini pande zote mbili za birika, glasi iliyoyeyuka huungana na kuwa karatasi moja chini ya bakuli na inaweza kuchorwa chini kama karatasi sare. Unene wa karatasi unadhibitiwa na kasi ya kuchora chini ya kioo. Upana wa hadi karibu m 1 unaweza kupatikana.

Wazalishaji wengine wa kioo na vipimo vinavyofaa kwa substrates za LCD hutumia njia ya kuelea ya utengenezaji. Kwa njia hii, glasi iliyoyeyuka inaruhusiwa kutiririka kwenye kitanda cha bati iliyoyeyuka. Kioo hakiyeyuki au kuguswa na bati ya metali, lakini huelea juu ya uso. Hii inaruhusu mvuto kulainisha uso na kuruhusu pande zote mbili ziwe sambamba. (Angalia sura Kioo, keramik na vifaa vinavyohusiana.)

Aina mbalimbali za ukubwa wa substrate zinapatikana hadi 450 × 550 mm na zaidi. Unene wa kawaida wa glasi kwa maonyesho ya paneli ya gorofa ni 1.1 mm. Kioo nyembamba hutumiwa kwa maonyesho madogo, kama vile paja, simu, michezo na kadhalika.

Kukata, bevelling na polishing

Sehemu ndogo za glasi hupunguzwa hadi saizi baada ya kuunganishwa au mchakato wa kuelea, kwa kawaida hadi karibu mita 1 kwa upande. Shughuli mbalimbali za mitambo hufuata mchakato wa kuunda, kulingana na matumizi ya mwisho ya nyenzo.

Kwa kuwa glasi ni brittle na kupasuliwa kwa urahisi au kupasuka kwenye kingo, hizi kwa kawaida hupigwa, kung'olewa au kutibiwa kwa njia nyinginezo ili kupunguza upigaji wakati wa kushika. Mkazo wa joto kwenye nyufa za makali hujilimbikiza wakati wa usindikaji wa substrate na kusababisha kuvunjika. Kuvunjika kwa glasi ni shida kubwa wakati wa uzalishaji. Kando na uwezekano wa kupunguzwa na kukatwa kwa wafanyikazi, inawakilisha upotezaji wa mavuno, na vipande vya glasi vinaweza kubaki kwenye kifaa, na kusababisha uchafuzi wa chembe au mikwaruzo ya substrates zingine.

Kuongezeka kwa saizi ya mkatetaka husababisha kuongezeka kwa ugumu wa kung'arisha glasi. Substrates kubwa huwekwa kwa wabebaji kwa kutumia nta au wambiso mwingine na kung'olewa kwa kutumia tope la nyenzo za abrasive. Utaratibu huu wa kung'arisha lazima ufuatiwe na utakaso kamili wa kemikali ili kuondoa nta iliyobaki au mabaki mengine ya kikaboni, pamoja na uchafu wa metali ulio katika njia ya abrasive au polishing.

Kusafisha

Michakato ya kusafisha hutumiwa kwa substrates za kioo tupu na kwa substrates zilizofunikwa na filamu za kikaboni, kama vile vichungi vya rangi, filamu za mwelekeo wa polyimide na kadhalika. Pia, substrates na semiconductor, insulator na filamu za chuma zinahitaji kusafisha katika pointi fulani ndani ya mchakato wa utengenezaji. Kwa kiwango cha chini, kusafisha kunahitajika kabla ya kila hatua ya masking katika chujio cha rangi au utengenezaji wa filamu nyembamba ya transistor.

Usafishaji mwingi wa paneli tambarare hutumia mchanganyiko wa mbinu za kimwili na kemikali, kwa kuchagua mbinu kavu. Baada ya kuchomwa kwa kemikali au kusafisha, substrates kawaida hukaushwa kwa kutumia pombe ya isopropyl. (Angalia jedwali 1.)

Jedwali 1. Kusafisha kwa maonyesho ya paneli ya gorofa

* Vimumunyisho vya kawaida vya kikaboni vinavyotumika katika kusafisha kemikali ni pamoja na: asetoni, methanoli, ethanol, n-propanol, isoma zaxy, trikloroethilini, tetrakloroethilini.

Uundaji wa Kichujio cha Rangi

Uundaji wa kichujio cha rangi kwenye sehemu ndogo ya glasi ya mbele hujumuisha baadhi ya hatua za ukamilishaji na utayarishaji wa glasi zinazofanana na paneli za mbele na za nyuma, ikiwa ni pamoja na michakato ya kukunja na kukunja. Uendeshaji kama vile upangaji, upakaji na uponyaji hufanywa mara kwa mara kwenye substrate. Kuna vidokezo vingi vya kufanana na usindikaji wa kaki ya silicon. Sehemu ndogo za glasi kwa kawaida hushughulikiwa katika mifumo ya nyimbo za kusafisha na kupaka.

Uundaji wa kichujio cha rangi

Nyenzo mbalimbali na mbinu za matumizi hutumiwa kuunda vichujio vya rangi kwa aina mbalimbali za maonyesho ya paneli bapa. Ama rangi au rangi inaweza kutumika, na moja inaweza kuwekwa na kupangwa kwa njia kadhaa. Katika mbinu moja, gelatin huwekwa na kutiwa rangi katika shughuli za upigaji picha zinazofuatana, kwa kutumia vifaa vya uchapishaji vya ukaribu na wapiga picha wa kawaida. Katika nyingine, rangi za rangi zilizotawanywa katika photoresist zinaajiriwa. Njia zingine za kuunda vichungi vya rangi ni pamoja na uwekaji umeme, etching na uchapishaji.

Uwekaji wa ITO

Baada ya kuundwa kwa chujio cha rangi, hatua ya mwisho ni uwekaji wa sputter wa nyenzo za uwazi za electrode. Hii ni indium-tin oxide (ITO), ambayo kwa kweli ni mchanganyiko wa oksidi za In₂O₃ na SnO₂. Nyenzo hii ndiyo pekee inayofaa kwa ombi la uwazi la kondakta kwa LCD. Filamu nyembamba ya ITO inahitajika pande zote mbili za onyesho. Kwa kawaida, filamu za ITO zinatengenezwa kwa kutumia uvukizi wa utupu na sputtering.

Filamu nyembamba za ITO ni rahisi kuunganika zikiwa na kemikali zenye unyevunyevu kama vile asidi hidrokloriki, lakini, kadiri mwinuko wa elektrodi unavyozidi kuwa mdogo na vipengele vinakuwa vyema zaidi, mchoro mkavu unaweza kuwa muhimu ili kuzuia ukataji wa mistari kwa sababu ya kupindukia.

Uundaji wa Transistor ya Filamu Nyembamba

Uundaji wa transistor ya filamu nyembamba ni sawa na utengenezaji wa mzunguko jumuishi.

Uwekaji wa filamu nyembamba

Substrates huanza mchakato wa utengenezaji na hatua ya uombaji wa filamu nyembamba. Filamu nyembamba huwekwa na CVD au uwekaji wa mvuke halisi (PVD). CVD iliyoimarishwa kwa Plasma, pia inajulikana kama kutokwa kwa mwanga, hutumiwa kwa silicon ya amofasi, nitridi ya silicon na dioksidi ya silicon.

Mchoro wa kifaa

Mara baada ya filamu nyembamba kuwekwa, photoresist inatumiwa na kupigwa picha ili kuruhusu etching ya filamu nyembamba kwa vipimo vinavyofaa. Mlolongo wa filamu nyembamba huwekwa na kuwekwa, kama ilivyo kwa utengenezaji wa mzunguko uliounganishwa.

Maombi ya Filamu ya Mwelekeo na Kusugua

Kwenye sehemu ndogo ya juu na ya chini, filamu nyembamba ya polima huwekwa kwa ajili ya kuelekeza molekuli za kioo kioevu kwenye uso wa glasi. Filamu hii ya mwelekeo, labda 0.1 μm nene, inaweza kuwa polyimide au nyenzo nyingine "ngumu" ya polima. Baada ya utuaji na kuoka, husuguliwa na kitambaa kwa mwelekeo maalum, na kuacha grooves isiyoweza kutambulika kwenye uso. Kusugua kunaweza kufanywa kwa kitambaa mara moja kwenye ukanda, kulishwa kutoka kwa roller upande mmoja, kupita chini ya roller ambayo huwasiliana na substrate, kwenye roller upande mwingine. Substrate husogea chini ya kitambaa kwa mwelekeo sawa na kitambaa. Mbinu zingine ni pamoja na brashi ya kusafiri inayosogea kwenye substrate. Nap ya nyenzo za kusugua ni muhimu. Miundo hutumika kusaidia molekuli za kioo kioevu kujipanga kwenye uso wa mkatetaka na kuchukua pembe inayofaa ya kuinamisha.

Filamu ya mwelekeo inaweza kuwekwa na mipako ya spin au kwa uchapishaji. Njia ya uchapishaji ni bora zaidi katika matumizi ya nyenzo; 70 hadi 80% ya polyimide huhamishwa kutoka kwa roll ya uchapishaji hadi kwenye uso wa substrate.

Bunge

Mara tu hatua ya kusugua substrate imekamilika, mlolongo wa mstari wa kusanyiko wa kiotomatiki unaanza, ambao una:

• maombi ya wambiso (inahitajika kwa kuziba paneli)

• maombi ya spacer

• eneo na usawa wa macho wa sahani moja kwa heshima na nyingine

• mfiduo (joto au UV) ili kutibu kiambatisho na kuunganisha sahani mbili za glasi pamoja.

Usafiri wa moja kwa moja wa sahani zote za juu na za chini hutokea kwa njia ya mstari. Sahani moja hupokea wambiso, na sahani ya pili huletwa kwenye kituo cha mwombaji wa spacer.

Sindano ya Kioo cha Kioevu

Katika kesi ambapo maonyesho zaidi ya moja yamejengwa kwenye substrate, maonyesho sasa yanatenganishwa na kukatwa. Katika hatua hii, nyenzo za kioo kioevu zinaweza kuletwa kwenye pengo kati ya substrates, kwa kutumia shimo lililoachwa kwenye nyenzo za muhuri. Shimo hili la kuingilia kisha hufungwa na kutayarishwa kwa ukaguzi wa mwisho. Nyenzo za fuwele za kioevu mara nyingi hutolewa kama mifumo ya sehemu mbili au tatu ambazo huchanganywa wakati wa sindano. Mifumo ya sindano hutoa kuchanganya na kusafisha seli ili kuepuka kunasa Bubbles wakati wa mchakato wa kujaza.

Ukaguzi na Mtihani

Ukaguzi na upimaji wa kazi unafanywa baada ya kusanyiko na sindano ya kioo kioevu. Kasoro nyingi zinahusiana na chembe (ikiwa ni pamoja na kasoro za pointi na mstari) na matatizo ya pengo la seli.

Kiambatisho cha Polarizer

Hatua ya mwisho ya utengenezaji wa onyesho la kioo kioevu yenyewe ni uwekaji wa polarizer kwa nje ya kila sahani ya glasi. Filamu za polarizer ni filamu za mchanganyiko ambazo zina safu ya wambiso inayohimili shinikizo inayohitajika ili kuunganisha polarizer kwenye kioo. Zinatumika na mashine za kiotomatiki ambazo hutoa nyenzo kutoka kwa safu au karatasi zilizokatwa kabla. Mashine hizo ni lahaja za mashine za kuweka lebo zilizotengenezwa kwa ajili ya viwanda vingine. Filamu ya polarizing imeunganishwa kwa pande zote mbili za maonyesho.

Katika baadhi ya matukio, filamu ya fidia inatumiwa kabla ya polarizer. Filamu za fidia ni filamu za polima (kwa mfano, polycarbonate na polymethyl methacrylate) ambazo zimenyoshwa katika mwelekeo mmoja. Kunyoosha huku kunabadilisha mali ya macho ya filamu.

Onyesho lililokamilishwa kwa kawaida litakuwa na mizunguko iliyounganishwa ya kiendeshi kupachikwa kwenye au karibu na mojawapo ya substrates za kioo, kwa kawaida upande wa filamu nyembamba ya transistor.

Hatari

Kuvunjika kwa glasi ni hatari kubwa katika utengenezaji wa LCD. Kukata na kupasuka kunaweza kutokea. Mfiduo wa kemikali zinazotumiwa kusafisha ni jambo lingine linalosumbua.

Back