1 LCD生產線工藝、設備介紹
    LCD為英文Liquid Crystal Display的縮寫，即液晶顯示器，是一種數字顯示技術，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產生圖象。 當前LCD液晶顯示器正處于發展的鼎盛時代，技術發展非常迅速，已由最初的TN－LCD（扭曲向列相），發展到STN－LCD（超扭曲向列相），再到當前的TFT－LCD（薄膜晶體管）。LCD現已發展成為技術密集、資金密集型的高新技術產業。液晶顯示器主要由ITO導電玻璃、液晶、偏光片、封接材料（邊框膠）、導電膠、取向層、襯墊料等組成。液晶顯示器制造工藝流程就是這些材料的加工和組合過程。

    液晶顯示器的制造是在潔凈室環境下進行的，在工藝上可以大體分成清洗與干燥、光刻、取向排列、制盒、切割、灌注液晶、目測、電測、貼片、上引線、包裝等工序。

（1）清洗與干燥工藝
    清洗是指清除吸附在玻璃表面的各種有害雜質或油污的工藝。清洗方法是利用各種化學試劑和有機溶劑與吸附在玻璃表面上的雜質及油污發生化學反應和溶解作用，或伴以超生、加熱、抽真空等物理措施，使雜質從玻璃表面脫附（或稱解吸），然后用大量的高純熱、冷去離子水清洗，從而獲得潔凈的玻璃表面。經過清洗的玻璃需要經過干燥處理，主要方法有烘干法、甩干法、有機溶劑脫水法和風刀吹干法等。該工藝主要用到的設備有超聲波清洗機、等離子清洗機及干燥爐的干燥設備。

（2）光刻工藝
    光刻的目的是按照產品設計要求，在導電玻璃上涂敷感光膠，并進行曝光，然后利用光刻膠的保護作用，對ITO導電層進行選擇性化學腐蝕，從而在ITO導電玻璃上得到與掩模版完全對應的圖形。光刻工藝流程為：涂光刻膠——前烘——顯影——堅膜——刻蝕——剝離去膜——水洗光刻工藝主要用到的設備有涂布機曝光機等 

（3）取向排列工藝
    此步工藝為在蝕刻完成的ITO 玻璃表面涂覆取向層，并用特定的方法對限向層進行處理，以使液晶分子能夠在取向層表面沿特定的方向取向（排列），此步驟是液晶顯示器生產的特有技術。取向排列工藝主要用到的設備有摩擦機等

（4）絲印制盒工藝
    此步工藝是把兩片導電玻璃對疊，利用封接材料貼合起來并固化，制成間隙為特定厚度的玻璃盒。制盒技術是制造液晶顯示器的最為關鍵的技術之一。（必須嚴格控制液晶盒的間距）絲印制盒工藝流程包括：絲印邊框及銀點、噴襯墊料、對位壓合、固化。由于現在對LCD顯示條件要求越來越高，在貼合工序中由原來的手動貼合向采用精度較高的全自動貼合設備轉換。絲印制盒工藝主要用到的設備有絲網印刷機、噴粉機、貼合機、熱壓機等

（5）切割工藝
    在LCD生產制作中為提高制作效率、降低成本、形成批量生產，往往在較大玻璃上制作多個液晶顯示器，再分割成小單元進行液晶灌注，切割工藝的目的就是把整盒的玻璃分裂獨立液晶顯示器的單體。切割工藝主要用到的設備有切割機和裂片機等。

（6）液晶灌注及封口工藝
    液晶灌注的工藝原理是將空盒放置在抽真空的液晶灌注密閉室內，盒中的氣體由封口處抽出，然后使封口處接觸液晶，并向真空室內充氣，液晶在外界氣壓作用下，被充入空盒內。封口工藝原理是采用密封膠粘接封口，通過擠壓回縮等方法，使封口膠恰當地收縮入封口內，再通過紫外光照射，使封口膠固化，形成牢固的封口。液晶灌注及封口工藝要用到的設備有液晶灌注機和整平封口機等。
 
（7）光臺檢測及電測工藝
    光臺檢測是根據液晶的旋光特性，在兩片相互垂直（或平行）的偏光片之間形成的亮場（或暗場），通過檢測人員的肉眼觀察以檢查產品的質量，通過目測從中挑出廢品的過程。電測工藝是對液晶顯示器加上電壓信號，來觀察實際顯示狀態是否合格正常的過程。一般電測機采用交流驅動的方式進行測試。光臺檢測及電測工藝主要用到的設備有光臺和電測機等。

（8）貼片工藝
    貼片工藝就是把液晶顯示器粘貼偏光片的工序，該工序可分為切割偏光片和粘貼偏光片。在粘貼偏光片過程中，由于玻璃不干凈等原因造成偏光片無法牢固貼附于玻璃上，這就需要采用偏光片除泡機消除氣泡等。貼片工藝主要用到的設備有切片機、貼片機、偏光片除泡機等。

（9）LCD金屬引線的連接和加工工藝
    LCD的連接就是將LCD上的電極引腳與驅動電路的電極相連，使驅動電壓信號能加到LCD上，又稱為上引腳。LCD金屬引線的連接和加工工藝主要用到的設備有插PIN涂膠機。

（10）盒外絲印裝飾圖形工藝
    該工藝只在客戶有特殊要求時才進行加工，是用絲網印刷的的方法在LCD屏的指定位置上漏印出起裝飾作用的圖形。

（11） 包裝工藝
    為便于儲存和運輸，成品放置在具有一定強度和緩沖性的包裝盒內。

2 LCD 玻璃劃片機介紹

（1）設備簡介
    玻璃切割機是用于切割TN、STN、TFT玻璃基板的自動化設備。此設備自動化程度較高：具有自動對位；自動判斷切割位置是否正確；自動尋找切割零位并按設置調整切割深度；切割運動平穩、震動小、速度高；工作臺可進行90°往返擺動，實現X、Y向的雙向切割。此設備采用PLC作為主控制系統，抗干擾能力強、故障率低；觸摸屏作為機器參數及切割參數輸入的人機界面，信息豐富；按鈕按鍵及腳踏開關作為切割操作面板。

（2）設備主要特點
a、切割方式：切割頭進行低震動X向運動，由左向右單向切割；工作臺作精確的Y向切割間距進給運動，并可進行精確的90°往返擺動，實現X、Y雙向切割。
b、基板放置及對位方式：按規定輸入切割數據后，基板的放置位置就由機器確定下來，將基板對位標記放入視場即可。
對位方式有三種，用戶可根據需要選擇。
第一種：全自動對位，所有切割位置標記都進行自動識別對位，實現高位置精度切割；
第二種，首刀自動對位，即只進行第一刀位置標記的自動識別對位，其他切割位置按輸入數據，或修正過的數據進行切割，實現較高精度及較高速度的切割；
第三種，手動對位，即用人眼進行對位。
c、切割深度調整方式：按自動尋零鍵，刀尖將自動運動并確定玻璃表面的坐標，加上人工通過觸摸屏輸入的切割深度，切割時刀將自動運行至所需深度位置。
d、切割壓力調整方式：人工通過觸摸屏輸入所需壓力即可，切割時機器將自動調出輸入的壓力。
e、高可靠性：因自動化程度高，避免人為因素的影響；機器本身結構穩定，關鍵部件采用高質量成熟產品。
f、對不同基板的適應性：工作臺設有分區功能，可適應多種不同規格尺寸的基板，更換不同的刀具可切割不同厚度及硬度的基板。

圖1 LCD劃片機

3 羅升橫河DD馬達結構、性能特點

    LCD玻璃切割設備使用DD馬達作為切割玻璃的旋轉驅動具有以下特點。

    （1）間隙誤差被消除。普通的傳動機構由于有減速機、聯軸器、齒輪、皮帶或絲杠等中間環節，間隙誤差是肯定無法避免的，尤其是對于長時間運轉所造成的機械磨損更是無法補償。DD馬達恰恰能很好的解決以上的問題，由于DD直接驅動的安裝方式，誤差被減為最少；而且它的伺服特性也可以隨時修正誤差，達到最理想的控制精度。

    （2）高解析度和高定位精度。DYNASERV DD馬達選配的編碼器分辨率很高，DM1A的解析度為4,096,000PPR，電器控制精度高，已經超過普通伺服的控制精度幾個個數量級。由于制作相當精密，最終的絕對精度控制一般可以達到15秒以內。（圖4） 

    （3） 高剛性，結構緊湊，使用效率高。DD馬達的剛性很強，與負載結合后特性很硬，對于其驅動器要求更高。最新型的DYNASERV驅動器可以提供在線增益調試和共振濾波。橫河DD馬達的定子是永久磁鐵，可以產生恒定磁場，在單位電流下能夠產生最大的扭矩輸出。羅升橫河DD馬達和輸出同等扭矩的伺服型DD馬達相比，電功率消耗低，發熱量少。在低速下能夠保持恒定扭矩輸出，不會產生低速下扭矩的死區（圖2）。在停止定位的時候由于永久磁鐵產生的永久磁場，因此能夠在更短的時間內實現精確定位，小于20ms的時間可以把位置固定（ 圖3）。馬達中空獨特設計不但減輕了自身慣量，也給客戶提供了更多的安裝形式。組合后的機械結構會更加緊湊，使用效率比較其他方式最高。

圖2 橫河永久磁鐵式DD馬達與伺服型DD馬達扭矩曲線比較
 

圖3 定位完成曲線

圖4 重復定位精度測量

4 羅升橫河DD馬達在LCD玻璃切割劃片機的電氣控制方法
    目前LCD玻璃劃片機在平臺旋轉上應用采用PLC控制，即PLC只提供輸入輸出點，在接受到傳感器信號后，輸出一個高電平給DD馬達的驅動器，驅動器通過事先在內部設定好的命令，實現旋轉90度、-90度、歸原點運動。下面簡單介紹一下橫河GIII型驅動器是如何實現通過輸入點的不同切換從而實現內部指令旋轉功能。

1） 在驅動器內部編寫運行列表。
    橫河GIII驅動器的運行列表有很多種類。可以在內部實現相對位置點到點運行、絕對位置點到點、Homing功能、改變參數等。通過不同的輸入點編碼的切換，就可以運行不同的table號碼，簡單實現運動控制。LCD切割設備上都是通過table date功能實現。橫河GIII驅動器一共有60組table可以進行任意設置與編輯。圖5可編寫table列表。以絕對位置點到點為例子，可以設定加、減速類型、加減速時間，運行速度以及目標位置等參數，以符合設備的要求。
 
圖5 GIII驅動器運行列表設定

2）輸入點邏輯切換
    GIII驅動器有12個輸入點可以使用，其邏輯與定義可以任意改變，功能包括 servo-on、start、stop、連續運行、輸入點選擇等。這里的應用要使用輸入點選擇，即CODE_1、CODE_2、等，根據需要執行的table號碼，比如設定的004號table執行的命令是正向旋轉90度，只要設定inpit1、input2、input3，3個輸入點就可以對table選擇進行編碼，004對應的是1 0 0，即input3為高電平，其它為低電平，就旋轉了004號table。輸入點servo-on、start、stop也是必不可少的，servo-on之后然后start，這樣就會完成正向90度的運行。

 
圖6 輸入輸出點邏輯設定

    羅升橫河DD馬達使用的GIII驅動器控制性能較強，不需要脈沖定位，直接使用驅動器內部的定位指令，外部接受I/O點觸發。不僅在控制結構上節省了PLC的脈沖發出模塊，而且實現了較高的抗干擾能力。完全采用內部指令控制，不會出現脈沖丟失的現象，實現了精確定位。

5 結論
    從世界范圍來看，液晶顯示產業方興未艾，發展勢頭正旺。預計今后十年、二十年液晶顯示器都將是平板顯示的主流產品。我國的液晶顯示行業盡管也走過了十年多，有一定的基礎，但是與先進國家地區相比，差距還較大。羅升企業以引進先進技術，提升制造業水平為使命，最早將DD馬達引進到國內LCD設備生產廠商，并形成規模生產，國內廠商也在逐步應用此項技術。隨著國內經濟快速發展，越來越多的高新技術被應用到工業領域。羅升公司希望架起技術的橋梁，更多地將國外成熟的應用技術提供給行業中人分享。

參考文獻
[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

作者簡介:
趙琦, 男,1981-,漢族  天津羅升企業有限公司 伺服產品處
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