平板顯示器制造工藝大改進(jìn)

IBM公司負責此項目的高級研究員說(shuō)：“當我們成功地將這一工藝應用到制造過(guò)程中去時(shí)，就有可能誕生新一代質(zhì)量更優(yōu)越，價(jià)格更便宜的顯示器件。”

在制造膝上電腦和臺式計算機LCD顯示屏的生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)關(guān)鍵工序是,需要使用用絨布包裹著(zhù)的橡膠滾輥，在屏幕的面上反復來(lái)回的擦拭。盡管早在1906年開(kāi)發(fā)此類(lèi)產(chǎn)品時(shí)，科學(xué)工作者就一直在研究這一步奇怪的工藝，但是，仍然弄不清這一步工藝究竟起什么作用，是根據什么原理？

現在，他們可以不需要再作試驗了。因為IBM的科研人員已經(jīng)成功地開(kāi)發(fā)出來(lái)了一種新工藝，不但能夠提高生產(chǎn)效率，而且可以顯著(zhù)地降低廢品率。這項新工藝，有可能使產(chǎn)值高達200億美元的平板顯示器產(chǎn)業(yè)，發(fā)生根本性的變化，可以立竿見(jiàn)影地為制造商和消費者節省數百萬(wàn)美元的開(kāi)銷(xiāo)。

要使LCD顯示屏能夠正常工作，必須將條形的液晶分子，端到端、規矩地排列成行。加上電信號以后，液晶分子產(chǎn)生扭曲，旋轉，使像素接通或截斷。但是如果液晶的分子沒(méi)有排列好，液晶顯示屏將不能正常工作。

按照現在采用的工藝，聚合物的襯底材料是被覆蓋在平面玻璃上，用絨布擦拭整個(gè)表面，通常絨布是包裹在橡膠滾輥上。隨后玻璃平面需要經(jīng)過(guò)清洗和烘干，以去除污染物。接著(zhù)，將液晶分子施加在襯底上，液晶分子將在襯底上沿著(zhù)擦拭的方向精確地排列成行。

IBM公司將利用它的新的顯示器制造技術(shù)，制造世界上分辨率最高的顯示器。IBM的顯示器在22英寸的屏幕上，有900多萬(wàn)個(gè)像素，比最高級的HDTV電視機還要清晰4.5倍。

一直到現在為止，只有這個(gè)沿用了95年的老工藝，才能夠可靠地將液晶分子排列起來(lái)。這項技術(shù)運行的相當好，但是，這項技術(shù)有以下幾點(diǎn)不足之處，首先，由于擦拭時(shí)引入了纖維，因此擦拭工序以及隨后進(jìn)行的清洗工序，都不能在潔凈間的凈化環(huán)境內進(jìn)行，因為其它的制造工序是在潔凈間內進(jìn)行的。

其次，絨布擦拭可能在玻璃表面留下擦傷和劃痕，這些擦傷和劃痕在高清晰顯示屏上可以明顯地顯露出來(lái)。這個(gè)問(wèn)題的特別傷腦筋之處，在于擦拭引起的缺陷，很不容易被發(fā)現。往往要在隨后的工序才被注意到，這時(shí)已經(jīng)做出了成百上千個(gè)不能用的顯示屏了，不得不扔掉。

第三，擦拭過(guò)程中可能產(chǎn)生靜電放電。靜電放電有可能損壞被擦拭薄膜下面精致的電子線(xiàn)路。

此外，擦拭用的絨布磨損得很快，每個(gè)生產(chǎn)班都必須將生產(chǎn)停下來(lái)更換絨布。最后，由于對這種生產(chǎn)工藝的原理了解的不透徹，因此很難對它進(jìn)行改進(jìn)，出了問(wèn)題也摸不著(zhù)頭緒，無(wú)法解決。

IBM公司負責此項目的高級研究員，同時(shí)也是1995年度國家技術(shù)獎的獲得者，Praveen Chaudhari說(shuō)道：“找出一種簡(jiǎn)單的、非接觸的加工方法，用來(lái)取代這種擦拭工藝，一直是顯示屏制造工作中的最重要的難題。 當我們成功地將這一工藝應用到制造過(guò)程中去時(shí)，就有可能誕生新一代質(zhì)量更優(yōu)越，價(jià)格更便宜的顯示器件。”

在今年5月3日出版的“Nature”雜志上， Praveen Chaudhari及其同事們介紹了這項新工藝。是使用低能量的離子束來(lái)使液晶分子排列成行，而不需要直接接觸屏幕的表面。

按照IBM的新方法，第一步是用稱(chēng)為金剛石型碳的一種物質(zhì)，取代過(guò)去使用的聚合物。這種金剛石型碳，是廣泛應用在磁盤(pán)母片上，作為最后的加固層。離子槍以一定角度對準此碳層，在此表面上，凡是取向與離子束流方向不平行的碳原子，都將被所射出的離子束推走。留下的是取向一致的，一列一列的原子。當施加液晶材料時(shí)，每個(gè)分子的一端，和一個(gè)露出的碳原子相接，于是所有的液晶分子都按照碳原子的方向排列起來(lái)了。

IBM公司的新方法，與老的方法相比，有非常突出的優(yōu)點(diǎn)：

首先，它縮短了生產(chǎn)時(shí)間，減少了表面的劃痕，提高了良品率，減少了浪費。顯示屏的表面，自然比用擦拭方法光滑得多(可以說(shuō)光滑程度是原子水平的）。這道工序可以直接在潔凈間內的生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行，減少了許多工序和中間的中斷。

由于不再使用聚合物，因此也不需要再使用有機溶劑，當然也避免了溶劑處理的麻煩。最后，除了可以提高制造過(guò)程中的生產(chǎn)效率以外，對采用新工藝制成的顯示屏，進(jìn)行初步檢驗，說(shuō)明影像的質(zhì)量也有一定程度的提高，“鬼影”和影像滯留等缺陷都有所降低。

IBM公司正在考慮將一條采用此新技術(shù)制造顯示屏的試驗線(xiàn)加以改造，使它能在年底以前進(jìn)行滿(mǎn)負荷生產(chǎn)。一位IBM公司的發(fā)言人說(shuō)，該公司對此工藝生產(chǎn)許可的轉讓?zhuān)扇￠_(kāi)放的政策，愿意將此工藝轉讓給其它顯示器制造公司?！?/font>（珍花）