…………………………． 室 一 Ｊ ＬＣＤ配向膜卯利质量麓析 南京中电熊猫液晶材料科技有限公司 袁玉祥提高生产合格率。 【关键词】聚酰亚胺；配向膜；ＰＩ印刷；液晶取向层 任慧 【摘要】通过对液晶显示器制造过程中的关键工序一配向膜原材料、印刷工艺、原理进行分析，对配向膜印刷设备工艺参数进行调整，以提高ＬｃＤ配向膜印刷质量，从而 平板显示，作为信息产业的重要构成部 分。平板显示中液晶显示的生产技术不断提 高，市场需求量急速增长，为了提高ＬＣＤ产品 质量，把好生产过程中的工艺关、成盒工艺中 配向膜印刷质量的好坏直接影响成盒质量从而 影Ｏ￣ＬＣＤ质量。本文重点阐述了配向膜印刷对 ＬＣＤ的影响。 １．液晶取向原理及配向膜材料特性 １．１摩擦法液晶分子取向技术 在早期的ＬＣＤ生产中，由于使用易水解的 西夫碱液晶，因此必须使用能确保器件长期可 靠的低熔点玻璃密封剂。那时使用的取向膜 材料主要是ＳｉＯｘ系列的无机材料，此种薄膜耐 热性好，曾一度作为高可靠性的、能承受低 熔点玻璃密封加热温度的取向膜而广为人知。 ＳｉＯｘ薄膜的典型形成法是斜向蒸镀法。但斜向 蒸镀法的主要问题是均匀性和批量生产性差。 随着ＬＣＤ工业的发展，人们对取向膜材料提出 了更高的要求。取向膜材料应具有良好的成膜 性（均匀的膜厚）、机械特性、取向特性、电气 特性及其他特性。 有机高分子材料的特性随液晶变化较小， 作为取向膜材料适于工业化生产。已见报导 的用作ＬＣＤ取向膜的高分子材料有聚苯乙烯 （ＰＳ）及其衍生物、聚乙烯醇（ＰＶＡ）聚酯、 环氧树脂、聚氨酯等，但最常见的是聚酰亚胺 （ＰＩ）。聚酰亚胺是一种耐高温、抗腐蚀、高 硬度、绝缘性好、易成膜、制作成本低的优 良高分子材料。聚酰亚胺作为液晶取向剂具 有以下的优点：膜本身具有使液晶分子取向 的功能；对所有的液晶材料都具有良好的取向 效果，适应性比其它取向材料优越；可以根据 基片的大小选用旋转、滚动、浸渍、喷雾和凹 板涂敷等手段，生产工艺简单。实际生产中， 在导电玻璃板的内侧涂覆上一层高分子材料， 然后在一定温度下固化成膜。液晶分子的取向 是同作用尼龙、纤维或棉绒等材料按一定方向 对取向膜作定向摩擦处理，使膜表面状况发 生改变而实现的。关于摩擦处理如何使液晶 分子发生取向，其机理尚无定论。目前较为 流行的说法有两个，即表面摩擦尝试的密纹 （ｍｉｃｒｏｇｒｏｏｖｅｓ）或划痕使液晶分子取向和摩 擦过程中取向膜近表面打分子链发生取向从而 导致液晶分子的取向。Ｔｏｋａｓｈｉ等人详细研究 ＴＰＩ表面摩擦产生的密纹对液晶分子取向的影 支链排列状态，让预倾角不均匀，甚至会产生 参考文献 ［Ｉ］范志新．液晶撂件工艺基础 ．北京：北京邮电大学出 响。具体做法是：使用Ｒｕ０４将经摩擦的聚酰亚 预倾角塌陷的现象。 版社， 胺表面进行染色，头骨扫描电镜（ＳＥＭ）观察 ２．配向膜印刷原理 ［２］李维提，郭强编著．液晶显示应用技术嗍．电子工业出 到了窄细的规整度很好的平行密纹。通过Ｘ一 ２，１配向膜的涂布工序流程 前清洗－－＞ＩＲ／ＵＶ清洗－－＞ＰＩ涂布一＞预固 版社．射线微分析仪（ＥＰＭＡ）观察到了在ＰＩ取向膜表 ［３］马群刚．著．Ｔｖｒ－ＬＣＤ￣理与设计嗍．电手工业出版社． 面上沿着摩擦方向存在许多细线。采用同样方 化一＞主固化 法对聚酰亚胺、明胶及聚乙烯醇进行摩擦处理 ２．２各工序目的 作者简介：袁玉祥（１９６４一），男，江苏邗江人，南 再用Ｒｕ０４将经摩擦的表面进行染色，结果发现 （１）前清洗：洗净玻璃表面异物 京中电熊猫液晶材料科技有限公司工程师，主要从事 （２）ＩＲ／Ｕｖ清洗：对玻璃深层洗净 在其表面虽有密纹结构，但其宽度比聚酰亚胺 彩色滤光片的生产制造及产品质量的控制工作。 大，而且规整度也差，对液晶分子的取向效果 （３）ＰＩ涂布：将ＰＩ液印刷到玻璃表面 不好。对于ＰＶＣ与ＰＳ则基本观察不到清晰的纹 （４）预固化：烘干ＰＩ液内部溶剂 （５）主固化：ＰＩ液固化反应过程 理，不存在规整结构。由此得出结论，因摩擦 ２，３ ＰＩ配向膜涂布原理 处理而在取向膜表面产生的密纹或划痕结构是 就是对于取向机理的研究在很大程度上关系到 液晶显示器的应用发展，特别是随着更高级显 示器的不断发展，这方面的研究显得越来越重 要。 １．２ ＰＩ配向膜材料特性 １．２．１ ＰＩ导向膜的组成 对于加温聚合固化的ＰＩ，ＰＩ导向膜原 液的组份是聚酰亚胺和ＤＭＡ、ＮＭＰ或ＢＣ溶剂。 对于紫外线聚合固化的ＰＩ，ＰＩ导向膜原液的组 份是带紫外线光敏基团的聚酰亚胺和溶剂，这 种ＰＩ由于照射方向就是液晶定向方向，所以有 很快的生产效率和操作的方便性，但由于它聚 合时往往不够充分，目前使用它制作成的产品 在显示时单点缺陷率较高，只适用于一些光线 转换幕墙的制作上，在ＬＣＤ显示上应用很少， 以下不再描述。 ｉ．２．２ ＰＩ导向膜的特性 ＬＣＤ使用的ＰＩ导向膜固含成份在原液中是 小分子化合物，它在高温下产生聚合反应，形 成带很多支链的长链大分子固体聚合物聚酰 胺。聚合物分子中支链与主链的夹角就是所谓 的导向层预倾角。这些聚合物的支链基团与液 晶分子间的作用力比较强，对液晶分子有锚定 的作用，可以使液晶按预倾角方向排列。 ＰＩ原液或未曾聚合完全的小分子聚酰亚胺 则与水分子结合后呈溶胶状，它会抑制聚酰亚 胺的聚合反应，得不到完整的主链，并让支链 失去原有的排列方向，得不到ＬＣＤ制作所需的 预倾角。所以ＰＩ原液要防潮，作业环境要严格 控制湿度。 有些ＳＴＮ及ＴＦＴ专用ＰＩ，聚合固化后会在 支链的基础上会形成次支链，次支链与支链间 的夹角与液晶分子的端部结构相吻合或相近， 所以对液晶有更强的锚定作用。由于有了次 支链，等若加大了液晶分子与导向层的接触 面积，在一定程度上补偿了一些导向层处理 缺陷。这种ＰＩ在大面积显示上让显示效果更均 匀。同时也避免了在摩擦处理工艺中为了在高 强度的摩擦下得到更高的摩擦密度，损伤相对 脆弱的ｃＦ层和ＴＦＴ发生器。 己聚合固化的ＰＩ导向膜也容易吸收水份， 并且会在水中分解。而经过摩擦处理后的ＰＩ层 则同样更加脆弱，长时间暴露在空气中，会与 空气中的水和二氧化碳结合，从而打乱原有的 是把胶均匀地涂在涂胶辊上，它是靠匀胶挤胶 辊的左右摇动来实现的。由摇动电机和偏心轮 来带动匀胶挤胶的左右摇动。因为匀胶挤胶辊 需要在轴向上来回移动。所以用的不是普通轴 承。而是滚珠轴套。挤胶就是通过控制匀胶挤 胶辊和涂胶辊之间的间隙来控制涂胶辊的上胶 量。来达到控制基板ＰＩ膜厚度的目的。它们之 间的间隙可以手动调节。并用百分表监视调节 的间隙。 ＡＰＲ版胴辊的作用是固定ＡＰＲ版胴。在运 转中和对位平台上的基板接触。将ＰＩ胶印刷到 基板上，这里必须考虑到一个ＡＰＲ版胴和基板 同步的问题。所以，ＡＰＲ版胴辊的牵引电机和 平台的牵引电机均是伺服电机。还有一个问题 是，在印刷时，我们需要ＡＰＲ版胴和涂胶辊接 触。印刷结束后，平台回原点。ＡＰＲ版胴辊回 原点。在这个运转过程中，我们不希望ＡＰＲ版 胴和涂胶辊接触。设备上是用两个置位复位气 缸来实现这个功能的。 来回滴胶装置由储胶罐，滴胶电磁阀。Ｎ２ 压力调节组成。来回移动电机和丝杆，使滴胶 针来回移动。用Ｎ２压力调节器调节滴胶的量。 滴胶电磁阀的开闭，控制是否滴胶。 ３．配向膜印刷要求 配向膜涂布质量要求； （１）ＰＩ液与玻璃基板粘附良好，不能有胶 脱落现象，涂层厚度均匀一致不能有厚有薄， 涂层表面状态不能有麻点、黑点、白点等缺 陷。 （２）涂胶环境。涂胶工序应在洗净的条件 下进行，环境温度要求在２２℃±３℃，湿度低 于６３％ ４．结束语 在目前所探索到的配向膜原材料主要是 聚酰亚胺，我们要按上述最佳印刷涂布工艺进 行调整，以提高ＬＣＤ配向膜印刷质量，从而提 高生产合格率。但聚酰亚胺对涂胶环境（涂胶 工序应在洗净的条件下进行，环境温度要求在 ２２℃±３℃，湿度低于６３％）要求很高，涂布工 艺条件稍有变化，配向膜印刷质量影响很大。 所以，我们今后要寻求对工艺和环境要求相对 宽松的配向膜材料或更佳的工艺组合，以满足 大尺寸ｔｆｔ—ｌｅｄ的质量需求。 液晶分子发生取向排列的主要原因。 ＰＩ液印刷采用柯式转印法，匀胶挤胶辊 关于摩擦处理对液晶分子的取向机理目前 是橡胶辊，ＰＩ涂布辊为钢质。这两个辊均由伺 还在不断的探索之中，但有一点是肯定的，那 服电机拖动。齿轮传动。匀胶挤胶辊的匀胶就 ｌ皂子ｔＩＨ■一４３９—
