平板顯示器制造工藝大改進

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

在制造膝上電腦和臺式計算機LCD顯示屏的生產過程中一個關鍵工序是,需要使用用絨布包裹著的橡膠滾輥，在屏幕的面上反復來回的擦拭。盡管早在1906年開發此類產品時，科學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的科研人員已經成功地開發出來了一種新工藝，不但能夠提高生產效率，而且可以顯著地降低廢品率。這項新工藝，有可能使產值高達200億美元的平板顯示器產業，發生根本性的變化，可以立竿見影地為制造商和消費者節省數百萬美元的開銷。

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，液晶分子產生扭曲，旋轉，使像素接通或截斷。但是如果液晶的分子沒有排列好，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，用絨布擦拭整個表面，通常絨布是包裹在橡膠滾輥上。隨后玻璃平面需要經過清洗和烘干，以去除污染物。接著，將液晶分子施加在襯底上，液晶分子將在襯底上沿著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，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多萬個像素，比最高級的HDTV電視機還要清晰4.5倍。

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

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。這個問題的特別傷腦筋之處，在于擦拭引起的缺陷，很不容易被發現。往往要在隨后的工序才被注意到，這時已經做出了成百上千個不能用的顯示屏了，不得不扔掉。

第三，擦拭過程中可能產生靜電放電。靜電放電有可能損壞被擦拭薄膜下面精致的電子線路。

此外，擦拭用的絨布磨損得很快，每個生產班都必須將生產停下來更換絨布。最后，由于對這種生產工藝的原理了解的不透徹，因此很難對它進行改進，出了問題也摸不著頭緒，無法解決。

IBM公司負責此項目的高級研究員，同時也是1995年度國家技術獎的獲得者，Praveen Chaudhari說道：“找出一種簡單的、非接觸的加工方法，用來取代這種擦拭工藝，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程中去時，就有可能誕生新一代質量更優越，價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，第一步是用稱為金剛石型碳的一種物質，取代過去使用的聚合物。這種金剛石型碳，是廣泛應用在磁盤母片上，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，每個分子的一端，和一個露出的碳原子相接，于是所有的液晶分子都按照碳原子的方向排列起來了。

IBM公司的新方法，與老的方法相比，有非常突出的優點：

首先，它縮短了生產時間，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線上進行，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程中的生產效率以外，對采用新工藝制成的顯示屏，進行初步檢驗，說明影像的質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制造顯示屏的試驗線加以改造，使它能在年底以前進行滿負荷生產。一位IBM公司的發言人說，該公司對此工藝生產許可的轉讓，采取開放的政策，愿意將此工藝轉讓給其它顯示器制造公司。■（珍花）