LCD工艺生产介绍及罗升横河DD马达在LCD玻璃划片机的应用

1 LCD生产线工艺、设备介绍
LCD为英文Liquid Crystal Display的缩写，即液晶显示器，是一种数字显示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。 当前LCD液晶显示器正处于发展的鼎盛时代，技术发展非常迅速，已由最初的TN－LCD（扭曲向列相），发展到STN－LCD（超扭曲向列相），再到当前的TFT－LCD（薄膜晶体管）。LCD现已发展成为技术密集、资金密集型的高新技术产业。液晶显示器主要由ITO导电玻璃、液晶、偏光片、封接材料（边框胶）、导电胶、取向层、衬垫料等组成。液晶显示器制造工艺流程就是这些材料的加工和组合过程。

液晶显示器的制造是在洁净室环境下进行的，在工艺上可以大体分成清洗与干燥、光刻、取向排列、制盒、切割、灌注液晶、目测、电测、贴片、上引线、包装等工序。

（1）清洗与干燥工艺
清洗是指清除吸附在玻璃表面的各种有害杂质或油污的工艺。清洗方法是利用各种化学试剂和有机溶剂与吸附在玻璃表面上的杂质及油污发生化学反应和溶解作用，或伴以超生、加热、抽真空等物理措施，使杂质从玻璃表面脱附（或称解吸），然后用大量的高纯热、冷去离子水清洗，从而获得洁净的玻璃表面。经过清洗的玻璃需要经过干燥处理，主要方法有烘干法、甩干法、有机溶剂脱水法和风刀吹干法等。该工艺主要用到的设备有超声波清洗机、等离子清洗机及干燥炉的干燥设备。

（2）光刻工艺
光刻的目的是按照产品设计要求，在导电玻璃上涂敷感光胶，并进行曝光，然后利用光刻胶的保护作用，对ITO导电层进行选择性化学腐蚀，从而在ITO导电玻璃上得到与掩模版完全对应的图形。光刻工艺流程为：涂光刻胶——前烘——显影——坚膜——刻蚀——剥离去膜——水洗光刻工艺主要用到的设备有涂布机曝光机等

（3）取向排列工艺
此步工艺为在蚀刻完成的ITO 玻璃表面涂覆取向层，并用特定的方法对限向层进行处理，以使液晶分子能够在取向层表面沿特定的方向取向（排列），此步骤是液晶显示器生产的特有技术。取向排列工艺主要用到的设备有摩擦机等

（4）丝印制盒工艺
此步工艺是把两片导电玻璃对叠，利用封接材料贴合起来并固化，制成间隙为特定厚度的玻璃盒。制盒技术是制造液晶显示器的最为关键的技术之一。（必须严格控制液晶盒的间距）丝印制盒工艺流程包括：丝印边框及银点、喷衬垫料、对位压合、固化。由于现在对LCD显示条件要求越来越高，在贴合工序中由原来的手动贴合向采用精度较高的全自动贴合设备转换。丝印制盒工艺主要用到的设备有丝网印刷机、喷粉机、贴合机、热压机等

（5）切割工艺
在LCD生产制作中为提高制作效率、降低成本、形成批量生产，往往在较大玻璃上制作多个液晶显示器，再分割成小单元进行液晶灌注，切割工艺的目的就是把整盒的玻璃分裂独立液晶显示器的单体。切割工艺主要用到的设备有切割机和裂片机等。

（6）液晶灌注及封口工艺
液晶灌注的工艺原理是将空盒放置在抽真空的液晶灌注密闭室内，盒中的气体由封口处抽出，然后使封口处接触液晶，并向真空室内充气，液晶在外界气压作用下，被充入空盒内。封口工艺原理是采用密封胶粘接封口，通过挤压回缩等方法，使封口胶恰当地收缩入封口内，再通过紫外光照射，使封口胶固化，形成牢固的封口。液晶灌注及封口工艺要用到的设备有液晶灌注机和整平封口机等。

（7）光台检测及电测工艺
光台检测是根据液晶的旋光特性，在两片相互垂直（或平行）的偏光片之间形成的亮场（或暗场），通过检测人员的肉眼观察以检查产品的质量，通过目测从中挑出废品的过程。电测工艺是对液晶显示器加上电压信号，来观察实际显示状态是否合格正常的过程。一般电测机采用交流驱动的方式进行测试。光台检测及电测工艺主要用到的设备有光台和电测机等。

（8）贴片工艺
贴片工艺就是把液晶显示器粘贴偏光片的工序，该工序可分为切割偏光片和粘贴偏光片。在粘贴偏光片过程中，由于玻璃不干净等原因造成偏光片无法牢固贴附于玻璃上，这就需要采用偏光片除泡机消除气泡等。贴片工艺主要用到的设备有切片机、贴片机、偏光片除泡机等。

（9）LCD金属引线的连接和加工工艺
LCD的连接就是将LCD上的电极引脚与驱动电路的电极相连，使驱动电压信号能加到LCD上，又称为上引脚。LCD金属引线的连接和加工工艺主要用到的设备有插PIN涂胶机。

（10）盒外丝印装饰图形工艺
该工艺只在客户有特殊要求时才进行加工，是用丝网印刷的的方法在LCD屏的指定位置上漏印出起装饰作用的图形。

（11） 包装工艺
为便于储存和运输，成品放置在具有一定强度和缓冲性的包装盒内。

2 LCD 玻璃划片机介绍

（1）设备简介
玻璃切割机是用于切割TN、STN、TFT玻璃基板的自动化设备。此设备自动化程度较高：具有自动对位；自动判断切割位置是否正确；自动寻找切割零位并按设置调整切割深度；切割运动平稳、震动小、速度高；工作台可进行90°往返摆动，实现X、Y向的双向切割。此设备采用PLC作为主控制系统，抗干扰能力强、故障率低；触摸屏作为机器参数及切割参数输入的人机界面，信息丰富；按钮按键及脚踏开关作为切割操作面板。

（2）设备主要特点
a、切割方式：切割头进行低震动X向运动，由左向右单向切割；工作台作精确的Y向切割间距进给运动，并可进行精确的90°往返摆动，实现X、Y双向切割。
b、基板放置及对位方式：按规定输入切割数据后，基板的放置位置就由机器确定下来，将基板对位标记放入视场即可。
对位方式有三种，用户可根据需要选择。
第一种：全自动对位，所有切割位置标记都进行自动识别对位，实现高位置精度切割；
第二种，首刀自动对位，即只进行第一刀位置标记的自动识别对位，其他切割位置按输入数据，或修正过的数据进行切割，实现较高精度及较高速度的切割；
第三种，手动对位，即用人眼进行对位。
c、切割深度调整方式：按自动寻零键，刀尖将自动运动并确定玻璃表面的坐标，加上人工通过触摸屏输入的切割深度，切割时刀将自动运行至所需深度位置。
d、切割压力调整方式：人工通过触摸屏输入所需压力即可，切割时机器将自动调出输入的压力。
e、高可靠性：因自动化程度高，避免人为因素的影响；机器本身结构稳定，关键部件采用高质量成熟产品。
f、对不同基板的适应性：工作台设有分区功能，可适应多种不同规格尺寸的基板，更换不同的刀具可切割不同厚度及硬度的基板。

图1 LCD划片机

3 罗升横河DD马达结构、性能特点

LCD玻璃切割设备使用DD马达作为切割玻璃的旋转驱动具有以下特点。

（1）间隙误差被消除。普通的传动机构由于有减速机、联轴器、齿轮、皮带或丝杠等中间环节，间隙误差是肯定无法避免的，尤其是对于长时间运转所造成的机械磨损更是无法补偿。DD马达恰恰能很好的解决以上的问题，由于DD直接驱动的安装方式，误差被减为最少；而且它的伺服特性也可以随时修正误差，达到最理想的控制精度。

（2）高解析度和高定位精度。DYNASERV DD马达选配的编码器分辨率很高，DM1A的解析度为4,096,000PPR，电器控制精度高，已经超过普通伺服的控制精度几个个数量级。由于制作相当精密，最终的绝对精度控制一般可以达到15秒以内。（图4）

（3） 高刚性，结构紧凑，使用效率高。DD马达的刚性很强，与负载结合后特性很硬，对于其驱动器要求更高。最新型的DYNASERV驱动器可以提供在线增益调试和共振滤波。横河DD马达的定子是永久磁铁，可以产生恒定磁场，在单位电流下能够产生最大的扭矩输出。罗升横河DD马达和输出同等扭矩的伺服型DD马达相比，电功率消耗低，发热量少。在低速下能够保持恒定扭矩输出，不会产生低速下扭矩的死区（图2）。在停止定位的时候由于永久磁铁产生的永久磁场，因此能够在更短的时间内实现精确定位，小于20ms的时间可以把位置固定（ 图3）。马达中空独特设计不但减轻了自身惯量，也给客户提供了更多的安装形式。组合后的机械结构会更加紧凑，使用效率比较其他方式最高。

图2 横河永久磁铁式DD马达与伺服型DD马达扭矩曲线比较


图3 定位完成曲线

图4 重复定位精度测量

4 罗升横河DD马达在LCD玻璃切割划片机的电气控制方法
目前LCD玻璃划片机在平台旋转上应用采用PLC控制，即PLC只提供输入输出点，在接受到传感器信号后，输出一个高电平给DD马达的驱动器，驱动器通过事先在内部设定好的命令，实现旋转90度、-90度、归原点运动。下面简单介绍一下横河GIII型驱动器是如何实现通过输入点的不同切换从而实现内部指令旋转功能。

1） 在驱动器内部编写运行列表。
横河GIII驱动器的运行列表有很多种类。可以在内部实现相对位置点到点运行、绝对位置点到点、Homing功能、改变参数等。通过不同的输入点编码的切换，就可以运行不同的table号码，简单实现运动控制。LCD切割设备上都是通过table date功能实现。横河GIII驱动器一共有60组table可以进行任意设置与编辑。图5可编写table列表。以绝对位置点到点为例子，可以设定加、减速类型、加减速时间，运行速度以及目标位置等参数，以符合设备的要求。

图5 GIII驱动器运行列表设定

2）输入点逻辑切换
GIII驱动器有12个输入点可以使用，其逻辑与定义可以任意改变，功能包括 servo-on、start、stop、连续运行、输入点选择等。这里的应用要使用输入点选择，即CODE_1、CODE_2、等，根据需要执行的table号码，比如设定的004号table执行的命令是正向旋转90度，只要设定inpit1、input2、input3，3个输入点就可以对table选择进行编码，004对应的是1 0 0，即input3为高电平，其它为低电平，就旋转了004号table。输入点servo-on、start、stop也是必不可少的，servo-on之后然后start，这样就会完成正向90度的运行。

图6 输入输出点逻辑设定

罗升横河DD马达使用的GIII驱动器控制性能较强，不需要脉冲定位，直接使用驱动器内部的定位指令，外部接受I/O点触发。不仅在控制结构上节省了PLC的脉冲发出模块，而且实现了较高的抗干扰能力。完全采用内部指令控制，不会出现脉冲丢失的现象，实现了精确定位。

5 结论
从世界范围来看，液晶显示产业方兴未艾，发展势头正旺。预计今后十年、二十年液晶显示器都将是平板显示的主流产品。我国的液晶显示行业尽管也走过了十年多，有一定的基础，但是与先进国家地区相比，差距还较大。罗升企业以引进先进技术，提升制造业水平为使命，最早将DD马达引进到国内LCD设备生产厂商，并形成规模生产，国内厂商也在逐步应用此项技术。随着国内经济快速发展，越来越多的高新技术被应用到工业领域。罗升公司希望架起技术的桥梁，更多地将国外成熟的应用技术提供给行业中人分享。

参考文献
[1]Yokogawa Electric Corporation. Direct Driver Motor <Dynaserv> Intelligent Driver <DrvGIII> Technical Information
[2]Yokogawa Electric Corporation. Direct Driver Motor <Linearserv> Intelligent Driver <DrvGIII> Technical Information

作者简介:
赵琦, 男,1981-,汉族 天津罗升企业有限公司 伺服产品处
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