平板显示器制造工艺大改进

IBM公司负责此项目的高级研究员说：“当我们成功地将这一工艺应用到制造过程中去时，就有可能诞生新一代质量更优越，价格更便宜的显示器件。”

在制造膝上电脑和台式计算机LCD显示屏的生产过程中一个关键工序是,需要使用用绒布包裹着的橡胶滚辊，在屏幕的面上反复来回的擦拭。尽管早在1906年开发此类产品时，科学工作者就一直在研究这一步奇怪的工艺，但是，仍然弄不清这一步工艺究竟起什么作用，是根据什么原理？

现在，他们可以不需要再作试验了。因为IBM的科研人员已经成功地开发出来了一种新工艺，不但能够提高生产效率，而且可以显著地降低废品率。这项新工艺，有可能使产值高达200亿美元的平板显示器产业，发生根本性的变化，可以立竿见影地为制造商和消费者节省数百万美元的开销。

要使LCD显示屏能够正常工作，必须将条形的液晶分子，端到端、规矩地排列成行。加上电信号以后，液晶分子产生扭曲，旋转，使像素接通或截断。但是如果液晶的分子没有排列好，液晶显示屏将不能正常工作。

按照现在采用的工艺，聚合物的衬底材料是被覆盖在平面玻璃上，用绒布擦拭整个表面，通常绒布是包裹在橡胶滚辊上。随后玻璃平面需要经过清洗和烘干，以去除污染物。接着，将液晶分子施加在衬底上，液晶分子将在衬底上沿着擦拭的方向精确地排列成行。

IBM公司将利用它的新的显示器制造技术，制造世界上分辨率最高的显示器。IBM的显示器在22英寸的屏幕上，有900多万个像素，比最高级的HDTV电视机还要清晰4.5倍。

一直到现在为止，只有这个沿用了95年的老工艺，才能够可靠地将液晶分子排列起来。这项技术运行的相当好，但是，这项技术有以下几点不足之处，首先，由于擦拭时引入了纤维，因此擦拭工序以及随后进行的清洗工序，都不能在洁净间的净化环境内进行，因为其它的制造工序是在洁净间内进行的。

其次，绒布擦拭可能在玻璃表面留下擦伤和划痕，这些擦伤和划痕在高清晰显示屏上可以明显地显露出来。这个问题的特别伤脑筋之处，在于擦拭引起的缺陷，很不容易被发现。往往要在随后的工序才被注意到，这时已经做出了成百上千个不能用的显示屏了，不得不扔掉。

第三，擦拭过程中可能产生静电放电。静电放电有可能损坏被擦拭薄膜下面精致的电子线路。

此外，擦拭用的绒布磨损得很快，每个生产班都必须将生产停下来更换绒布。最后，由于对这种生产工艺的原理了解的不透彻，因此很难对它进行改进，出了问题也摸不着头绪，无法解决。

IBM公司负责此项目的高级研究员，同时也是1995年度国家技术奖的获得者，Praveen Chaudhari说道：“找出一种简单的、非接触的加工方法，用来取代这种擦拭工艺，一直是显示屏制造工作中的最重要的难题。 当我们成功地将这一工艺应用到制造过程中去时，就有可能诞生新一代质量更优越，价格更便宜的显示器件。”

在今年5月3日出版的“Nature”杂志上， Praveen Chaudhari及其同事们介绍了这项新工艺。是使用低能量的离子束来使液晶分子排列成行，而不需要直接接触屏幕的表面。

按照IBM的新方法，第一步是用称为金刚石型碳的一种物质，取代过去使用的聚合物。这种金刚石型碳，是广泛应用在磁盘母片上，作为最后的加固层。离子枪以一定角度对准此碳层，在此表面上，凡是取向与离子束流方向不平行的碳原子，都将被所射出的离子束推走。留下的是取向一致的，一列一列的原子。当施加液晶材料时，每个分子的一端，和一个露出的碳原子相接，于是所有的液晶分子都按照碳原子的方向排列起来了。

IBM公司的新方法，与老的方法相比，有非常突出的优点：

首先，它缩短了生产时间，减少了表面的划痕，提高了良品率，减少了浪费。显示屏的表面，自然比用擦拭方法光滑得多(可以说光滑程度是原子水平的）。这道工序可以直接在洁净间内的生产线上进行，减少了许多工序和中间的中断。

由于不再使用聚合物，因此也不需要再使用有机溶剂，当然也避免了溶剂处理的麻烦。最后，除了可以提高制造过程中的生产效率以外，对采用新工艺制成的显示屏，进行初步检验，说明影像的质量也有一定程度的提高，“鬼影”和影像滞留等缺陷都有所降低。

IBM公司正在考虑将一条采用此新技术制造显示屏的试验线加以改造，使它能在年底以前进行满负荷生产。一位IBM公司的发言人说，该公司对此工艺生产许可的转让，采取开放的政策，愿意将此工艺转让给其它显示器制造公司。■（珍花）