第10章Cell段工艺.doc

第十章CELL工序 10.1定向工序 10.1.1定向工序的目的 液晶分子本身有彼此相互平行排列的趋势，但是在畴与畴之间它们的取向却不尽相同。在注入液晶盒以后，只有在玻璃内表面经过了一定的表面处理之后，盒内的液晶分子才会形成取向一致的畴，或者有了统一的取向，或者有了不统一的设计取向。表面取向层的第二个作用是使注入的液晶分子在衬底的表面处有一定的预倾角度。在扭曲液晶显示中，预倾角大约在1度，它的作用是防止在外电场的作用下液晶分子向两个相反的方向发生偏转，即所谓的反倾斜。在超扭曲液晶显示中，它的作用还包括防止带状畴的发生。预倾角的大小与扭曲角度的大小有关，可以为2~8度，甚至10度以上。一般扭曲角度越大，预倾角也越大。实际上在不同的液晶显示方式要求有不同的表面取向处理方法。 10.1.2定向工艺的基本原理 TFT定向工艺根据主要功能，通常分为两个部：PI成膜和摩擦两部分。PI成膜部分主要目的是在CF或者TFT玻璃基板之上均匀的形成一层特定图案的PI膜；而摩擦部分功能则在于，使得这一层PI膜具有统一的取向和预倾角。这每部分都有更细的功能划分，如下图所示： 10.1.3定向的设备构成和主要性能指标 根据以上的基本介绍，在本节内容中我们将对每个功能块的设备分别介绍。 10.1.3.1 PI前清洗 PI前清洗的作用就是对需要印刷的基板进行事先的清洗，以保证在印刷时的良好效果和高的良品率。清洗前的基板上的污染物，主要来自于ITO膜层、TFT阵列等制备工艺过程，以及玻璃基板的搬运、包装、运输、存储过程。主要的污染物有尘埃粒子、纤维、矿物油和有机油脂等油垢、氧化铝、二氧化硅等无机颗粒、制备加工过程遗留的残留物、水迹、手指印等。随着液晶显示器制备工艺的条件越来越严格，对清除玻璃基板的污染物的要求也越来越苛刻。清洗玻璃基板的目的，一是为了除去污染物避免其对液晶显示器性能造成不良的影响，另一方面也可以起到改善玻璃基板表面性能，增加其与定向工艺中使用的PI材料之间的亲和力，使得两者之间有良好的结合性，从而保证工艺制作的精度，有利于产品的良率和性能。 上图显示的是通常的PI前清洗设备的主要构成和工艺过程，每一个组成部分均有很重要的作用，下文将做分别介绍: 1. 刷洗 （ Roll Brush wash） 刷洗的主要目的是利用刷子与玻璃基板的之间的摩擦作用来去处污垢。对于基板玻璃上的大于5μm的无机物颗粒的去处效果非常好。一般用柔软耐磨的尼龙材料来制作刷洗使用的刷毛，每一根刷毛的直径一般在0.1mm以下。下图是刷洗装置的侧面示意图： 在刷洗的过程中我们使用的是水基性的清洗剂，以增加清洗的效果。它一般是碱性的制剂、表面活性剂等成份组成的。 2.水洗 （water cleaning） 目前水洗过程中，最重要的清洗过程是水气二流体清洗。二流体清洗技术是将一种高压气态流体（通常使用氮气）与一种液态流体（通常为DI水）混合后，再通过一种特殊的喷嘴--超音速喷嘴，使高压气 体与清洗液形成的液滴以超过声音在空气中的传播速度（340 米/秒）的速度喷出，当从喷嘴中喷射出的液滴喷射到运动中的被清洗物体（玻璃基板）上时，附在玻璃基板上的灰尘会被溶解剥离。此时清洗液的速度可达到1000米/秒，在被清洗物体上附着的超微小颗粒在二流体清洗液喷射时产生的冲击波作用、被清洗物体表面受到冲击时产生的振动作用、液滴沿被清洗物体表面高速喷射这三种作用的协同作用下而被去除。 该清洗方法对于1μm~3μm的细微颗粒有着极好的去处能力，并能取得对粒径在0.1um的微细颗粒的去除率达到80%以上的效果。 针对传统的高压水清洗方式，二流体清洗有其优势。下表列出了二者的差异点： 二流体清洗 HPMJ (High-Pressure Micro Jet) 喷射角度 80° 65° 喷射距离 75mm 100mm 圧力 工厂：常用0.3Mpa/ 纯水：常用0.3Mpa 10Mpa 空气流量 67L/min（0.3Mpa时） 182.5L/min（10Mpa时） 流水流量 0.67L/min（0.3Mpa时） 1.15L/min（10Mpa时） 粒子系 10～100μm 平均50μm 10～60μm 平均35μm 流速 40m/s 45m/ｓ 冲击力 中心～50mm：19～10g/㎡ 中心～60mm：22～12g/c㎡ 优点 1.初始成本低 2.耗水量减少 3.Maintenance free 1.少ないノズル数で広範囲の洗浄が可能 缺点 1.Nozzle 数量比較的多 （HPMJ的1.5倍） 1.维护成本高 2.耗水量高 3. Maintenance頻率、消耗部品有 二流体清洗技术不仅具有清除微细粒子效果好的优点，而且比一般的DI水喷射清洗用水少得多。一般取得相似的清