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平面顯示器製程技術

平面顯示器製程技術. 助理教授 陳松德. 配向技術之探討. 簡介 配向膜的特性介紹 配向膜上的液晶排列研究 配向膜材料未來的發展趨勢. 液晶顯示器的基本原理. 未偏極化的光. 偏光板. 導電玻璃. 配向膜. 液晶層. 配向膜. 導電玻璃. 彩色濾光片. 偏光板. 液晶面板製造流程. 電場下的液晶動作. 液晶與配向膜的關係. 液晶與配向膜的關係. Twisted alignment of liquid crystals. Parallel alignment of liquid crystals. 液晶與配向膜的關係. 配向膜與液晶機制.

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平面顯示器製程技術

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Presentation Transcript

  1. 平面顯示器製程技術 助理教授 陳松德

  2. 配向技術之探討 • 簡介 • 配向膜的特性介紹 • 配向膜上的液晶排列研究 • 配向膜材料未來的發展趨勢

  3. 液晶顯示器的基本原理 未偏極化的光 偏光板 導電玻璃 配向膜 液晶層 配向膜 導電玻璃 彩色濾光片 偏光板

  4. 液晶面板製造流程

  5. 電場下的液晶動作

  6. 液晶與配向膜的關係

  7. 液晶與配向膜的關係 Twisted alignment of liquid crystals Parallel alignment of liquid crystals

  8. 液晶與配向膜的關係

  9. 配向膜與液晶機制

  10. 配向膜與液晶的關係 • 配向膜：具有直條狀刮痕的薄膜，引導液晶分子排列方向。

  11. 配向膜刷磨與配向 磨刷轉輪 配向膜 ITO膜 玻璃基板 刷磨移動方向

  12. 配向膜刷磨原理

  13. 配向膜刷磨目的 • 液晶分子朝一致方向排列 • (均勻的顯示效果) • 獲得預傾角(Pre-tilt angle) • (驅動方向與速度) • 擁有錨定能(Anchoring energy) • (顯示器之穩定度) • 良好的電性(VHR & R-DC) • (液晶反應速度)

  14. 配向膜刷磨方向與預傾角關係 磨刷方向 PI層 溝槽 液晶分子 預傾角 PI層 磨刷方向

  15. 預傾角存在的必要性

  16. 錨定能意義 配向膜與液晶分子邊界間的力量即所謂「錨定能」

  17. 配向膜基本性能要求

  18. 配向材料選用

  19. 常見之聚合物配向膜類型

  20. 配向膜沉積與刷磨(Rubbing)製程

  21. 配向膜沉積技術

  22. 配向膜沉積生產流程 玻璃基板載入 配向膜塗佈 500100 Å 配向膜軟烤 基板清潔 玻璃基板清潔 X,Y:≤ 50 μm Coating good 配向膜刷磨 配向膜固化 重作程序

  23. 配向膜沉積技術 • 旋轉塗佈 (Spin on) －中、小尺寸

  24. 配向膜沉積技術

  25. 配向膜沉積技術 • 旋轉塗佈 (Spin on) －中、小尺寸 • 旋塗式沈積法是薄膜材料的單體物質(Monomer)溶解於特定的有機化學溶劑(Solvent)中，以形成化學溶液(Chemical Solution)後，再將此溶液滴到旋塗機(Spin-Coater)內的基材上，並利用旋塗機加速旋轉時所產生的離心力，將溶液均勻散佈在整個基材的表面，以完成薄膜塗佈的動作。接著進行一系列烘烤步驟驅離薄膜中的溶劑，並使單體產生的相互交鏈反應(Cross-Linking)，以增強低薄膜的物理或化學特性。

  26. 配向膜沉積技術 • 狹縫與旋轉塗佈 (Slit & Spin on) －中、大尺寸 • 隨著生產設備之大型化，其硬體的限制和設計的難度以及面板品質要求之提升，尤其在塗佈均勻性的要求方面更加的嚴格，將使得塗佈設備商面臨更大的挑戰。為了因應這些需求，液晶顯示器塗佈機的發展也由最初的旋轉式塗佈機(Spin Coater)，進而發展為狹縫與旋轉式塗佈機(Slit & Spin Coater)，再發展為目前主流使用於第五世代玻璃基板以上的狹縫式塗佈機(Slit Coater)。

  27. 配向膜沉積技術 • 狹縫與旋轉塗佈 (Slit & Spin on) －中、大尺寸

  28. 配向膜沉積技術 • 狹縫與旋轉塗佈 (Slit & Spin on) －中、大尺寸

  29. 配向膜沉積技術 • 狹縫或非旋塗式(Slit or Spinless) － 大尺寸

  30. 配向膜沉積技術 • 狹縫或非旋塗式(Slit or Spinless) － 大尺寸

  31. 配向膜沉積技術 • 狹縫或非旋塗式(Slit or Spinless) － 大尺寸

  32. 配向膜沉積技術 • 狹縫或非旋塗式(Slit or Spinless) － 大尺寸

  33. 配向膜沉積技術 • 狹縫或非旋塗式(Slit or Spinless) － 大尺寸 • 印刷製程 a: printing table, b: LCD glass plate, c: dispenser, d: doctor blade, e: anilox role, f: resin letterpress, g: printing role

  34. 配向膜沉積技術 • 印刷式

  35. 柔性凸版(Flexographic)印刷製程

  36. Flexographic印刷製程

  37. 配向膜旋轉塗佈製程

  38. 旋轉塗佈製程

  39. 旋轉塗佈製程 • 旋轉塗佈(Spin coating) • 步驟一 • 於~500 rpm滴注溶液若干秒 • 步驟二 • 在~2000 rpm旋轉若干秒 • 旋轉時間則視視溶劑之黏滯性而定

  40. 旋轉塗佈製程 • 旋轉塗佈薄膜製程特性

  41. 旋轉塗佈製程 • 旋轉塗佈薄膜製程特性

  42. 旋轉塗佈製程 • 旋轉塗佈薄膜製程特性

  43. 旋轉塗佈製程 • 旋轉塗佈薄膜製程特性

  44. 桌上型旋轉塗佈機

  45. 配向膜沉積生產線

  46. Z Y X q 配向膜沉積技術 • 旋轉塗佈 (Spin on) Dispenser nozzle PI flow Nozzle position can be adjusted in four directions. Glass Stainless steel bowl Vacuum chuck Air flow Air flow Exhaust Spin motor Drain Vacuum

  47. Resist 配向膜沉積技術 • 旋轉塗佈 (Spin on) －中、小尺寸 烘箱 熱板 旋轉塗佈(Spin coat) 軟烤 (Soft bake) 固化(Curing)

  48. 注入器 真空吸盤座 至真空幫浦 與馬達連接 配向膜沉積技術 • 旋轉塗佈 (Spin on) －中、小尺寸 旋塗流程 • 玻璃基板確實置於真空吸盤座(Vacuum chuck) • 滴注 ~4 ml的 PI溶液 • 低轉速 ~ 500 rpm/ 30 sec • 高轉速 ~ 2000 to 4000 rpm/ 1-2 min • 薄膜品質 • 旋塗時間 • 旋塗速度 • 薄膜厚度 • 薄膜均勻性 • 微粒污染與缺陷

  49. 配向膜沉積技術 • 旋轉塗佈 (Spin on) －中、小尺寸

  50. Chamber cover Substrate Hot plate Exhaust 配向膜沉積技術 • 旋轉塗佈 (Spin on) • 軟烤(Softbake) • 提高與基材附著性 • 提高薄膜均勻性 • 移除配向膜原料之溶劑 • 典型烘烤溫度為 90~200°C • 於 Hot Plate烘烤3~20分鐘 • 置於 Cold Plate進行冷卻

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