LCD配向制程用摩擦布介绍

配向制程介绍

LCD配向制程（Alignment）主要是使液晶分子依特定之方向排列，以利显示器之动作控制。配向制程步骤如下，首先将配向液涂布于液晶显示器上下电极基板的内侧，接下进行摩擦（Rubbing）制程，配向膜表面会因配向滚轴上之摩擦布（Rubbing Clothes）之毛羽（pile）摩擦而被刷出一定方向排列之沟槽，配向膜上之液晶材料会因分子间作用力而达到定向效果，如果欲控制液晶分子依特定角度排列，可利用配向滚轴之摩擦方向以形成预定之倾斜角（Pre-tile Angle），如此将有利显示器之不同驱动模式。

配向原理介绍

配向制程之原理主要是利用摩擦布之毛羽（pile tip）与以聚亚醯胺（Polyimide，PI）组成为主之配向膜间的作用力，使得PI分子之表面构形（Conformation）产生变化，如图一所示：（a）为PI分子之原构造，（b）为摩擦后PI分子产生延伸而构造改变；藉由PI分子之构形改变，其上之液晶分子产生配向作用，如图二（a），（b）所示。

资料来源：工研院材料所

图一  配向刷磨作用产生之PI构形变化

资料来源：工研院材料所

图二  配向刷磨作用产生之液晶分子排列

摩擦布介绍

配向制程之设备装置主要由配向转轴（Rubbing Roller）、摩擦布、升降臂、基板载台所组成，一般而言，影响配向制程的参数包含：载台之移动速度、配向转轴之半径、配向转轴之转速、配向次数与配向压力等因素；其中转速与移动速度为制程控制参数，而摩擦布材质之选用则与配向后之基板良率优劣息息相关。

摩擦布之材质一般可分为棉（Cotton）、嫘萤（Rayon）、尼龙（Nylon）等，主要评估重点包含：高密度且均匀之毛刷、耐化性、耐压性、弹性、静电性佳、不易掉毛等因素；其中静电性与掉毛性为影响制程良率之重大因素，静电累积（ESD）会造成TFT层之损害，也易造成灰尘粒子之吸附，进而影响洁净性，而因为摩擦制程所造成的毛屑掉落更是环境之大敌，虽然后续制程包含洗净（Clean）之动作，但如不能从摩擦布之材质作基本改善，则不易解决此问题。各种摩擦布之比较如表一所示。

小结

目前配向的方法有真空蒸着，传统摩擦法与光配向等，就大尺寸面板之均匀性而言，传统摩擦法因目前之制程技术成熟与具连续生产性，加上制程成本相对较低等优点，故目前仍为市场之主流方法。

未来随着广视角之要求，各面板厂已逐渐发展以感光高分子为基础之非接触式光配向膜材料，以符合特别设计之显示模式如MVA，因此摩擦制程将逐渐被取代，同时因目前传统摩擦法所导致之静电与毛屑易造成LCD面板缺陷，如配向膜涂布斑、剥落与毛屑附着等缺陷，摩擦布供货商应重新设计纤维之织法，或改造纤维成份以降低不良率之产生，才能继续在市场占有一席之地。