CN2781415Y - 正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长宽比可为1∶1的正方形或其它任意比例的、可通过切割方法制造的正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器，其特征是所述的显示器的长宽比或为N∶3、或为M∶9，其中N的取值范围为0.5～4，M的取值范围为1～16，其中有一个行边为切割边，切割边上封装有封口胶。具有投资低、见效快、无商业风险，用途广泛的优点，它填补了液晶显示器尺寸规格空白点。

Description

正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器

技术领域

本实用新型涉及一种有源矩阵液晶显示器，尤其是一种长宽比为非4∶3或16∶9标准的有源矩阵液晶显示器，具体地说是一种通过切割方法制造的正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器。

背景技术

目前，商用有源矩阵液晶显示器(以下简称TFT-LCD)面板尺寸的长宽比只有4∶3和16∶9两种标准规格，它也是我们目前市场上所销售的液晶显示器或电视的主要规格。它广泛地被绝大多数场合普遍采用，其屏幕尺寸的宽高比例，是根据人眼对观察图像的宽高比的视图习惯及电视图像扫描制式的规则而决定的，是一种历史形成的传统习惯，而一旦形成了习惯，其局面很难改变，故目前全球几乎所有的TFT-LCD显示器生产企业都只生产这两种长宽比规格的液晶屏。

对一些特殊用途的显示领域来说，常常需要用一些特殊长宽比的电子显示器，甚至圆形显示器。如医疗仪器、航空航天导航、雷达指示、极坐标显示、高分辨率的电子地图及航空显示器等，就常需要用长宽比是1∶1的正方形或其它比例的TFT液晶显示器，然而由于上述的几种原因，这种正方形或其它比例的非标尺寸TFT液晶显示器在TFT-LCD面板工厂未引起足够的重视，致使市场需求与生产的严重脱节。

发明内容

本实用新型的目的针对上述问题，提供一种长宽比可为1∶1的正方形或其它任意比例的通过切割方法制造的正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器。

本实用新型的技术方案是：

一种通过切割方法制造的正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器，其特征是所述的显示器的长宽比或为N∶3、或为M∶9，其中N的取值范围为0.5～4，M的取值范围为1～16，其中有一个行边为切割边，切割边上封装有封口胶。

本实用新型还采取了以下技术措施：

所述的为N等于3，M等于9，所得的显示器为1∶1的正方形显示器。

所述的切割边呈平齐状，封口胶分别与组成显示器的上偏振片、上玻璃基板、液晶材料、下玻璃基板、下偏振片相接触；

所述的切割边呈台阶状，封口胶或与组成显示器的上玻璃基板及液晶材料相接触、或与下玻璃基板及液晶材料相接触。

所述的封口胶中均布有7～9微米粒径的有机支撑隔珠。

所述的显示器为行扫描电极单边引出结构。

本实用新型的有益效果：

1、投资低、见效快、无商业风险。

2、与整套TFT-LCD生产工艺相比，切割制造法的工艺技术要简单的多，并且可以根据应用需求切割生产出任意长宽比规格的矩形液晶屏，具有一定条件的LCD模块工厂都可实施。

3、产品可达到很高的性能技术指标(这点非常重要)，比如，高分辨率、高对比度、高亮度、高响应速度、宽视角----等，简言之，可以达到将来任何时候最新、最高的光电性能指标。这是因为切割法充分利用了TFT-LCD行业内正在不断进步的技术所制做出的产品，可以充分享受全世界每半年就革命一次的TFT-LCD新技术的成果，也就是可以选择高性能光电指标的TFT-LCD屏来进行切割加工，所以本技术与全球TFT-LCD产业的发展是同步的，这也是方屏切割技术最具有价值的特点之一。而这种特点对采用现有技术制造正方形TFT-LCD的工厂来说，则是无法想像的，可望而不可及。因为产品一经定型投入TFT-LCD生产线进行生产，再想改进光电性能指标就是一件很困难的事。

4、以较小的投入，扩展了有源矩阵液晶显示器的应用范围，为其它行业提供了低价格、高性能的显示器，是一次对有源矩阵液晶显示器的革命性再创造。

5、显示器的长宽比可根据需要任意调整，以满足各类需求，填补了液晶显示器产品规格中的空白。

6、切口边缘整齐，一致性好，无机械磨损，成品率高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图之一。

图2图1的B-B向剖视结构示意图。

图3是本实用新型的结构示意图之二。

图4是图3的C-C向剖视结构示意图。

图5本实用新型所采用的成品有源矩阵液晶显示器的结构示意图之一。

图6是图5的A-A向剖视结构示意图。

图7本实用新型所采用的成品有源矩阵液晶显示器的结构示意图之二。

图8是图7的D-D向剖视结构示意图。

图9是本实用新型的激光装置及工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一。

如图1、2所示。

一种正方形有源矩阵液晶显示器，其长宽比为1∶1(正方形)，可采用如图5、6所示的行、列均为单边电极引出的成品有源矩阵液晶显示器或如图7、8所示的行为单边电极引出，列为双边电极引出的成品有源矩阵液晶显示器切割而成，显示器22的一边设有一平齐形切割边，切割边上封装有封口胶14，封口胶14分别与组成显示器22的上偏振片5、上玻璃基板3、液晶材料7、下玻璃基板4、下偏振片6相接触(如图1、2所示)。封口胶14中均布7-9微米粒径的有机支撑隔珠，以保证液晶层7的厚度在7～9微米之间，隔珠通过固化胶液渗入切割边内0.3-0.6mm左右。

其它比例的长宽比(矩形)的有源矩阵液晶显示器的结构与上述相同。

实施例二。

如图3、4所示。

一种非标正方形有源矩阵液晶显示器，其长宽比为1∶1(正方形)，可采用如图5、6所示的行、列均为单边电极引出的成品有源矩阵液晶显示器或如图7、8所示的行为单边电极引出，列为双边电极引出的成品有源矩阵液晶显示器切割而成，显示器23的一边为错层形切割边，在错层形切割边上封装有封口胶14，封口胶14与上玻璃基板3及液晶材料7相接触(封口胶14也可为与下玻璃基板4及液晶材料7相接触的结构)。

实施一、二均可采用下列方法进行制造，所不同点在于实施例一的上、下玻璃基板3、4上所切割的轨迹线19重合，实施例二的轨迹线19则不重合，实施例一中上、下玻璃基板3、4的两个轨迹线19即为图5、7中的定位线L-L，实施例二中上、下玻璃基板3、4的两个轨迹线19即为图5、7中的定位线L-L及La-La。

具体制造方法为：

a、分解：取成品有源矩阵液晶显示器模块首先分解取出其中的面板屏22；

b、分离：将与面板屏22相连接的行、列驱动器8、9与面板屏22分离。分离时，驱动器与面板屏的结合部分要采取局部加热的方法，温度为180℃；

c、揭片：在75℃温度条件下揭去与面板屏22相连接的上、下偏振片5、6；

d、定位：将上述经过分解、分离、揭片后的面板屏22固定在激光切割器(可采用功率为600W的密封式CO₂激光器)的工作台面上，并将根据最终成形产品所需的长宽比计算所得的沿宽度方向的切割线L-L对准激光器的切割头18；

e、切割：启动激光切割器并使激光头18与工作台以130mm/秒的相对速度沿上玻璃基板3上的上切割定位线L-L移动，同时对激光光束经过的轨迹19利用喷喷液或喷气装置21进行冷却，使上玻璃基板3沿上切割定位线L-L断裂，将其翻转后重新定位，启动激光切割器并使激光头18与工作台以130mm/秒的相对速度沿下玻璃基板4上的下切割定位线L-L移动，同时对激光光束经过的轨迹19进行喷液或喷气冷却，使下玻璃基板4沿下切割定位线L-L断裂；

f、裂断：将上述两面切割划线后的面板屏置于液晶显示器专用裂片机上进行一次性折断；

g、清理：对上述断裂口及时进行清理，去除断裂过程中产生的玻璃粉尘及外溢的液晶，必要时应采用加压灌晶工艺重新补充液晶；

h、封堵：对上述断裂处用封口胶14(可采用紫外光固化胶)进行封口堵胶，并使堵胶后液晶盒的厚度维持在7～9微米之间，同时使胶液渗入液晶层7之间的距离控制在0.3～0.7mm之间，确保封口有效；

i、贴片：待封口胶固化后(用紫外光对紫外光固化胶进行固化)，重新将上、下偏振片5、6与相应的上、下玻璃基板3、4相贴合；必要时还需进行补线操作，在面板屏22的外部通过柔性连接电极将面板屏22两端被切断的电极15重新压接；

j、连接成形：将上述分离下来的行、列驱动器8、9重新与面板屏22相连，然后将其装入所需的与切割后面板屏尺寸相配的模块中，即得非标准尺寸的有源矩阵液晶显示器23。

在上述切割过程中，必要时还必须立即对切割后的双面或单面电路板采用直接焊接补线的方式来恢复电路板的功能，此时元器件容易修复及更换，若电路密度很高而且排列均匀规则，则可用ACF热压方式作柔性连接，恢复原来功能。如果TAB封装上连接的是多层电路板，必须通过多种方式才能恢复板的功能，在大多数情况下，比较好的方式是重新制板。

上述步骤中的补线操作可采用各向异性导电膜热压工艺进行；所述的行、列驱动器重新与面板屏相连时也采用各向异性导电膜热压工艺(以下简称ACF)进行。

同时，上述的切割、清理、封堵过程必须在1000级以上及有静电防护的洁净工作间内进行，时间应小于等于10分钟。

目前，在有源矩阵液晶显示器(TFT-LCD)制造工艺中，其开关阵列器件主要采用非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT.)和多晶硅薄膜晶体管(poLy-Si TFT)的制造工艺。在多晶硅薄膜晶体管的制造工艺中，又分为低温poLy-Si TFT和高温poLy-Si TFT两种，高温工艺是指整个加工过程中温度高于620℃，a-SiTFT采用的是高温工艺，低温工艺是指整个加工过程中温度低于620℃，对于不同的工艺，采用了不同材料特性的TFT玻璃基板。低温工艺可用普通的平板玻璃做衬底，高温工艺则必须采用石英玻璃为TFT的衬底，而滤色器屏面一般采用由碱石灰或硼硅酸盐成份组成的平板玻璃，这几种玻璃的热膨胀系数、硬度、工作温度和材料组成等理化特性都不一样，对同样的切割方法会造成不同的结果，所以在切割工艺操作中，应根据不同的TFT面板情况区别对待。本实用新型的制造方式尤其适合于非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT.)制造的有源矩阵液晶显示器的非标规格的再造。

此外，本实用新型必须首先根据实际应用要求来选择被切割的TFT屏，如屏的有效显示面积、视角范围、对比度、最高分辨率、响应速度等。一般均采用普通商业等级的TFT屏，但是并非所有的屏都能用来切割，必须注意两点：一是尽可能采用光电和环境性能指标高的TFT屏，否则即使切割成产品，其实用意义也会大打折扣；二是TFT屏的行扫描电极必须为单边引出结构。

目前TFT-LCD屏内部薄膜晶体管阵列的驱动采用两种方式，一是将驱动集成芯片做在专用的软带上，通过外部柔性连接将屏内的有源矩阵阵列与驱动芯片的输出端相连接，驱动芯片的输入端再通过柔性电路与驱动电路板相连接，电路板上焊装有各类供驱动控制用的元器件，最终在这块板上形成了该TFT屏的接口电路。这称为TAB封装的驱动方式。另外一种是直接将驱动芯片做在TFT玻璃面板内，此时有源矩阵阵列的被驱动端与驱动芯片的输出端已在屏内相连接，然后就可将数量大大减少的驱动输入端通过柔性带的方式从屏上引出，这种直接将驱动芯片做在TFT玻璃屏内的驱动方式称为COG封装的驱动方式。从上可见，无论哪种驱动方式，都必须通过软带进行柔性电路连接。针对屏的切割工艺过程，一般情况下，为了确保屏及电路板的切割、封口、光固化、揭贴偏振片、补线、修复驱动电路板等众多复杂工艺过程的顺利进行，在切割前的准备工序中，应当将TAB或COG封装的柔性带从屏及电路板两边分别剥离去除，剥离时可通过热压机在高温下进行。

当LCD屏、电路板的切割、补线等工艺完成后，即可再用被揭下的TAB或COG封装的柔性带将屏与驱动电路板重新连接起来。连接方法采用常规TFT-LCD制造中的ACF膜热压工艺，在整个热压工艺过程中，TFT屏、TAB或COG封装的柔性带及电路板三者之间必须精确定位，这可通过常规定位设备来进行。

下面结合实施例二对激光切割法的工作原理及具体步骤作进一步的说明。

如图9所示，这是激光法所采用的装置及工作原理示意图。激光束18在被切割的TFT-LCD屏22表面聚焦成一椭圆形光斑19，并分别沿上玻璃基板3和下玻璃基板4沿研磨线L-L及La-La切割线标定的方向定速均匀移动，形成错层结构，光斑运动方向如图中所示，在激光聚焦点刚走过的轨迹上立刻进行急速的喷液(气)式强制冷却，图中21即为喷液(气)管，可直接将冷却液、冷却气或是两者的混合物喷在玻屏表面，这一急剧的激光加热和喷液冷却就造成了玻屏在激光划线处的热膨胀性断裂，产生断裂的深度取决于激光的功率、光点移动的速度及喷液冷却的强度。

图5所示的未切割前的成品TFT-LCD屏22的行驱动器8和列驱动器9采用的是单边引出方式，这是一种可供切割的前提条件，如果宽边的列驱动器9采用的是双边引出方式，如图7中的那样，也是一种可供切割的屏。但若短边(宽度方向)的行驱动器8也采用双边引出，则为不可切割。图中L-L为切割标记线(切割定位线)，其位置可根据需要进行调整，若图中屏的长宽比为4∶3，平移L-L位置就可切割成长宽比为N∶3的任意长宽比的矩形屏，其中0.5＜N＜4。理论上讲，这种分割是连续的、任意的，但在实际应用中，还必须考虑到屏与列驱动器的分割及匹配等问题，所以这种连续性也是有条件的。现以长宽比为1∶1(在多数情况下使用的比例)为例加以说明。图5、7中2为切割前矩形屏的有效显示区，2a为切割后的有效显示区，切割线L-L与2a的边缘不重合，其间应保留3mm的工艺尺寸。图中La-La为台阶切割法中在下基板4上所做的切割标记线，它与L-L标记线在切割后就形成了切割台阶，台阶宽度为1.5mm。

在切割前必须做好充分准备。要去除上玻璃基片3上的上偏振片5和下玻璃基片4上的下偏振片6，使切割媒体18(激光束)能正常的与上、下玻璃基板3、4接触，同时使LCD屏22被牢固的吸附于切割工作台上。在大多数情况下，准备工作还包含要分别取下与LCD屏软性相连的行驱动器8和列驱动器9，在这两个驱动器上，都包含了柔性电路带10、多层电路板11、供屏接口用的接插件12及各类微型片状电子元器件，对TAB来说，还集成了许多供驱动用的集成电路芯片13，所以在加工过程中，要加强对8和9的静电防护措施。图6是图2沿A-A剖面线方向的剖面图。

如图7所示，TFT-LCD屏的行驱动器8是单边引出，而列驱动器9则是双边引出，前面分析过，这种引出方式满足屏被切割的前提条件，也是一种可供切割的屏。在实际工艺过程中，这种形式要比图5的情况复杂些，增加了工艺难度和工作量，对列驱动器9的分离和再次连接也提出了更高要求。图8是图7沿D-D剖面线方向的剖面图。

如图1所示，这是图5或7的矩形屏22经切割后形成的正方形屏23。行、列驱动器8、9是在用封口胶14堵完口后再次用ACF膜热压的方法连接到屏体上去的。在连接过程中，精确对位是必不可少的，如果对位精度不高产生了连接错位，则会引起数据输送的错误、时序的紊乱，造成显示混乱。

在切割后的封盒中，控制盒厚是一个很重要的工艺过程，封口和控制盒厚必须同步进行。LCD屏经裂断后，原先的一侧封边已失去，由于伤口很长，两层屏面间(下基板4的TFT层面与上基板3的滤色器层面)，基本已丧失了可靠的力学支撑，在此周围盒厚极易造到破坏。解决方法是利用封口胶14来做附加的封边支撑。在配制胶液时，可在胶中均布7-9微米粒径的有机支撑隔珠，并使隔珠通过胶液渗入屏切口内0.3-0.6mm左右，再通过加压控制盒厚的封口方法，待胶液固化后，就能起到即能保证盒厚又能维持支撑的双重作用。

如图3所示，这是图5或7中的矩形屏通过台阶式的错位划线法切割后形成的正方形屏23，图中示意了在台阶缺口处采用的柔性补线带15。为了有利于后工序的补线，在绝大多数情况下，切口都应形成台阶的形式，如图5或7中的L-L和La-La两条标记线所示。通常，在形成台阶时，TFT矩阵板(即下玻璃基板4)的尺寸应大于上玻璃基板3，因为被切断的电极引线大部分位于4上(也有不同情形)，这样在形成台阶后，被切断的电极引线就可暴露于下玻璃基板4的表面了，可以方便补线。台阶范围控制为1.5mm。工艺顺序上，当封口、偏振片等工序完成后，才可用柔性补线带15将屏内部被断开的电极线条在屏的外部重新连接起来，恢复屏内部电路的原有功能。在此之后，就可以采用ACF热压工艺恢复TAB或COG封装的行、列驱动器8、9的功能，完成全部切割工艺。图4所示是图3沿C-C剖面线方向的剖面图，图中示意了台阶的形成及补线方法。

激光切割法的工作原理为：

在激光切割过程中，将一定功率(600W)CO2激光器所产生的远红外激光束聚焦在被切割的LCD玻屏面上，TFT-LCD的面板玻璃在光学性能上有别于普通平板玻璃，能强烈吸收波长为10微米左右的激光能量，并且深度可达数微米，聚焦光点是椭圆形的，选择好聚焦光点的移动速度，以便玻璃能充分加热膨胀而不被熔化。在激光聚焦点刚走过的轨迹上进行快速喷液冷却，聚焦光斑所产生的高能热量与随之而来的快速喷液冷却，这二者的结合，瞬间就可使显示器面产生断裂。产生断裂的深度取决于激光的功率、光点移动的速度及喷液冷却的强度。

激光切割质量与切割速度有很大关系，决定激光切割的速度有四个因素：激光器的输出功率、玻屏的材料、玻屏的厚度以及玻璃的热膨胀系数。对TFT屏来说，速度以控制在130mm/秒左右为最佳。

上述方法仅为本实用新型的一种制造方法，具体制造时还可采用金刚刀轮切割法、研磨法等机械加工方法制造本实用新型的显示器，不论采用何种制造方法制造的符合本实用新型所要求保护的非标尺寸的有源矩阵液晶显示器均在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1、一种正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器，其特征是所述的显示器的长宽比或为N：3、或为M：9，其中N的取值范围为0.5～4，M的取值范围为1～16，其中有一个行边为切割边，切割边上封装有封口胶。

2、根据权利要求1所述的正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器，其特征为N等于3，M等于9，所得的显示器为正方形显示器。

3、根据权利要求1所述的正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器，其特征是所述的切割边呈平齐状。

4、根据权利要求1所述的正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器，其特征是所述的切割边呈台阶状。

5、根据权利要求1所述的正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器，其特征是所述的封口胶中均布有7～9微米粒径的有机支撑隔珠。

6、根据权利要求1所述的正方形或非标尺寸有源矩阵液晶显示器，其特征是所述的显示器为行扫描电极单边引出结构。

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