LCD配向制程用摩擦布介紹

配向制程介紹

LCD配向制程（Alignment）主要是使液晶分子依特定之方向排列，以利顯示器之動作控制。配向制程步驟如下，首先將配向液涂布于液晶顯示器上下電極基板的內側，接下進行摩擦（Rubbing）制程，配向膜表面會因配向滾軸上之摩擦布（Rubbing Clothes）之毛羽（pile）摩擦而被刷出一定方向排列之溝槽，配向膜上之液晶材料會因分子間作用力而達到定向效果，如果欲控制液晶分子依特定角度排列，可利用配向滾軸之摩擦方向以形成預定之傾斜角（Pre-tile Angle），如此將有利顯示器之不同驅動模式。

配向原理介紹

配向制程之原理主要是利用摩擦布之毛羽（pile tip）與以聚亞醯胺（Polyimide，PI）組成為主之配向膜間的作用力，使得PI分子之表面構形（Conformation）產生變化，如圖一所示：（a）為PI分子之原構造，（b）為摩擦后PI分子產生延伸而構造改變；藉由PI分子之構形改變，其上之液晶分子產生配向作用，如圖二（a），（b）所示。

資料來源：工研院材料所

圖一  配向刷磨作用產生之PI構形變化

資料來源：工研院材料所

圖二  配向刷磨作用產生之液晶分子排列

摩擦布介紹

配向制程之設備裝置主要由配向轉軸（Rubbing Roller）、摩擦布、升降臂、基板載臺所組成，一般而言，影響配向制程的參數包含：載臺之移動速度、配向轉軸之半徑、配向轉軸之轉速、配向次數與配向壓力等因素；其中轉速與移動速度為制程控制參數，而摩擦布材質之選用則與配向后之基板良率優劣息息相關。

摩擦布之材質一般可分為棉（Cotton）、嫘螢（Rayon）、尼龍（Nylon）等，主要評估重點包含：高密度且均勻之毛刷、耐化性、耐壓性、彈性、靜電性佳、不易掉毛等因素；其中靜電性與掉毛性為影響制程良率之重大因素，靜電累積（ESD）會造成TFT層之損害，也易造成灰塵粒子之吸附，進而影響潔凈性，而因為摩擦制程所造成的毛屑掉落更是環境之大敵，雖然后續制程包含洗凈（Clean）之動作，但如不能從摩擦布之材質作基本改善，則不易解決此問題。各種摩擦布之比較如表一所示。

小結

目前配向的方法有真空蒸著，傳統摩擦法與光配向等，就大尺寸面板之均勻性而言，傳統摩擦法因目前之制程技術成熟與具連續生產性，加上制程成本相對較低等優點，故目前仍為市場之主流方法。

未來隨著廣視角之要求，各面板廠已逐漸發展以感光高分子為基礎之非接觸式光配向膜材料，以符合特別設計之顯示模式如MVA，因此摩擦制程將逐漸被取代，同時因目前傳統摩擦法所導致之靜電與毛屑易造成LCD面板缺陷，如配向膜涂布斑、剝落與毛屑附著等缺陷，摩擦布供貨商應重新設計纖維之織法，或改造纖維成份以降低不良率之產生，才能繼續在市場占有一席之地。