Особенности конструкции ЖКИ и технология её изготовления

Основой любого ЖКИ является электрооптическая ячейка. Две плоские стеклянные пластинки с нанесённым на них прозрачным проводящим слоем, таким как оксид олова, индия или цинка, выполняющие роль электродов, разделяются тонкими прокладками из непроводящего материала (полиэтилен, тефлон), как показано на рис.4.

 

Рис.4 . Структура циферблата на ЖК

 

Образовавшийся зазор между пластинками, который колеблется от 5 до 50 мкм, заполняется ЖК, и вся конструкция по периметру запаивается герметиком. Полученная ячейка помещается между двумя очень тонкими пленочными поляризаторами, плоскости поляризации которых образуют определенный угол с целью наблюдения эффектов ориентации молекул под действием электрического поля. Под нижний поляризатор помещается зеркало. Нижний поляризатор обычно делают сплошным, а верхний – фигурным, состоящим из семи небольших сегментов – электродов, с помощью которых можно изобразить любую цифру. Каждый такой сегмент включается согласно заданной программе от генератора.

Основные этапы изготовления ЖКИ показаны на рис.5.

 

Рис.5. Основные этапы изготовления ЖКИ: а – очистка стеклянных подложек; б – формирование проводящих электродов; в – формирование ориентирующего покрытия; г – нанесение ограничивающих элементов; д – формирование клеевой дорожки; е – совмещение модулей; ж – заливка ЖК – материала; з – герметизация заливочного отверстия.

 

Некоторые этапы стоит рассмотреть подробнее.

Очистка стеклянных подложек. Параметры электропроводящих прозрачных плёнок и их воспроизводимость существенно зависят от чистоты поверхности пластин. Пластины должны иметь гладкую поверхность (не ниже 13 – 14 класса обработки), высокие значения механической прочности, теплопроводности и плоскопараллельности, максимальные значения прозрачности и чистоты поверхности. Очистку осуществляют посредством обезжиривания в растворе изопропилового спирта, трихлорэтилена и ацетона в пропорции 1:1:1. Последующая обработка осуществляется в растворе H₂SO₄ (97%), H₂O₂ (47%) и в метаноле. Одним из эффективных способов является промывка в ацетоне, очистка при температуре 353К, промывка деионизованной водой с последующей ультразвуковой и паровой очисткой в изопропиловом спирте.

Формирование проводящих электродов. Тонкие электропроводящие прозрачные пленки получают термическим (пленки олова) и катодным (пленки In , Sn , In ₂ O ₃ , SnO ₂) распылением металлов и окислов. Главное достоинство химических методов – получение пленок с высокими значениями электропроводности и прозрачности путем подбора смесей и легирующих добавок.

Конфигурацию прозрачных электродов ЖКИ создают масочными методами (рис.6), фотолитографией, электронно-лучевой и лазерной фрезеровкой.

 

Рис.6. Схема изготовления электродов с помощью контактной маски.

 

Формирование ориентирующего покрытия. Для реализации “твист-эффекта” в слое ЖК необходимо задать начальную ориентацию молекул верхнего и нижнего слоёв. Для этого используют такие методы, как химическая очистка или травление, механическая полировка, шлифовка с внутренней стороны (рис.7) или другой вид деформации.

 

Рис.7. Ориентация приграничных слоёв молекул ЖК: 1 – стеклянная пластинка; 2 – продольные канавки в стекле; 3 – молекулы ЖК.

Ориентация молекул бывает гомогенная и гомеотропная , как показано на рис. 8.

Рис.8. Ориентация ЖК молекул: а – гомогенная; б – гомеотропная. 1 – стеклянные пластины; 2 – электроды; 3 – молекулы ЖК

 

При гомеотропной ориентации длинные оси молекул и, соответственно, директор перпендикулярны внутренней поверхности стеклянной пластины ЖКИ. При гомогенной – параллельны.

Нанесение ограничивающих элементов. Зазор между пластинами в ЖКИ составляет от нескольких единиц до сотен микрометров и создаётся посредством прокладок из плёнок фторопласта, металлической фольги, диэлектрических или металлических частиц, термопластичных смол и других, инертных по отношению к ЖК материалов. Основные этапы нанесения ограничивающих элементов показаны на рис.9.

 

Рис.9. Последовательность основных этапов технологического процесса создания зазора с помощью высокомолекулярной пленки из полиметилметакрилата: а – стеклянная пластина; б – нанесение прозрачной проводящей пленки (SnO₂, Jn₂O₃); в – нанесение высокомолекулярной пленки; г – нанесение маски на участки, предназначенные для образования прокладок; д – удаление высокомолекулярной пленки из участков, не закрытых маской; е – удаление маски метакрилата.

Заливка ЖК – материала. Известно несколько способов заполнения ЖКИ: растекание капли ЖК, под давлением, с помощью вакуумных капилляров и др.

При использовании метода растекания, капля ЖК наносится пипеткой на одну из пластин, после чего накладывают вторую, их склеивают и герметизируют. Недостатком этого метода является сложность герметизации ЖКИ после заполнения. Наиболее распространённым является заполнение ЖКИ в вакууме, которое исключает недостатки метода растекания. После заполнения, излишки ЖК удаляют со стенок, и отверстие герметизируют эпоксидной смолой или низкоплавким металлом. Такой способ отличается экономным расходом ЖК и отсутствием загрязнений при его введении в зазор между стеклянными пластинами ЖКИ.

Герметизация заливочного отверстия. Конструкция ЖКИ может иметь одно или два отверстия, через которые осуществляется процесс заполнения. Процесс герметизации может осуществляться посредством пайки, заклеивания и др.

После герметизации осуществляется приклеивание поляроидов и формирование внешних выводов, как показано на рис.10.

 

а) б)                          в)                                                                                                                          

 

Рис.10. Присоединение внешних выводов ЖКИ: а – DIL (Dual-In-Line) выводы; б – резиновый соединитель; в – гибкое соединение.

 

 

⇐ Предыдущая28293031323334353637Следующая ⇒

Поделиться: