【摘 要】本文主要研究了摩擦工藝的變化對產(chǎn)品預(yù)傾角的影響，通過實(shí)驗(yàn)，得出摩擦主要參數(shù)對預(yù)傾角影響的關(guān)系曲線，同時也得出了摩擦強(qiáng)度的三元一次表現(xiàn)形式。

【關(guān)鍵詞】摩擦工藝 預(yù)傾角 摩擦強(qiáng)度 Gap 滾筒 轉(zhuǎn)速 基板移動速度

目前在平板顯示領(lǐng)域，薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）仍是主流產(chǎn)品，在TFT-LCD中，摩擦是CELL生產(chǎn)線中的一道關(guān)鍵制程，摩擦?xí)苯訉?dǎo)致預(yù)傾角的變化，最終影響產(chǎn)品的光學(xué)性能。

傳統(tǒng)的摩擦制程是采用滾輪（滾筒）表面貼付摩擦布，滾筒在玻璃基板表面做高速旋轉(zhuǎn)，利用摩擦布的絨毛在基板表面形成定向?qū)?，?shí)現(xiàn)液晶分子的定向排列。 如圖1所示

目前已經(jīng)有大量文獻(xiàn)研究證明，摩擦強(qiáng)度會影響到預(yù)傾角，在一定范圍內(nèi)，預(yù)傾角隨摩擦強(qiáng)度的增大而減小，但摩擦強(qiáng)度并不是單一的工藝參數(shù)，而是一些參數(shù)和材料的綜合效應(yīng)。對于摩擦工藝參數(shù)的 圖1 摩擦原理圖

變化，對預(yù)傾角會產(chǎn)生怎樣的影響，并沒有明確的公式供參考，本文嘗試研究這方面的內(nèi)容。

關(guān)于摩擦強(qiáng)度，目前的研究已經(jīng)得出了公式，但過于復(fù)雜，本文試圖得出另外一種更加直觀的簡單的公式。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計

（一）實(shí)驗(yàn)參數(shù)

本文運(yùn)用了DOE（Design Of Experiment ）原理，根據(jù)行業(yè)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)，選擇摩擦制程的三個主要參數(shù)：

Gap：即滾筒到基板表面的距離，與圖1中的R-d意義相同，單位為mm

滾筒旋轉(zhuǎn)速度：單位為rpm（轉(zhuǎn)/分鐘），圖1中的n

基板移動速度：單位為mm/s（毫米/秒），圖1中的v

（二）實(shí)驗(yàn)條件

運(yùn)用mini Tab軟件，得到實(shí)驗(yàn)組合如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)條件表

（三）實(shí)驗(yàn)方法

以上9組實(shí)驗(yàn)選擇同一臺摩擦機(jī)，相同的滾筒，相同的摩擦布進(jìn)行，以排除設(shè)備機(jī)差影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

每組實(shí)驗(yàn)的TFT基板和CF基板均使用相同的參數(shù)生產(chǎn)，組立制程之后測量PTA等參數(shù)。

二、數(shù)據(jù)分析

三、實(shí)驗(yàn)后測量預(yù)傾角（Pre-tilt angle，PTA）結(jié)果如表2：

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

（一）PTA與摩擦工藝的關(guān)系

運(yùn)用效應(yīng)的柏拉圖分析如圖2

圖2說明PTA與摩擦三因子（Gap、滾筒 旋轉(zhuǎn)速度、基板移動速度）均強(qiáng)相關(guān)，與他們之間的交互作用均為弱相關(guān)。

圖2 效應(yīng)的柏拉圖

這個與實(shí)際是相符合的，實(shí)際生產(chǎn)中，調(diào)節(jié)以上三參數(shù)也是控制PTA的主要手段，那么PTA是否與以上三參數(shù)之間存在某種定量關(guān)系呢？

我們嘗試運(yùn)用這些數(shù)據(jù)，使用Mini Tab工具進(jìn)行擬合，結(jié)果如下：

PTA = - 1.09 + 3.16 Gap - 0.00196 滾筒旋轉(zhuǎn)速度 + 0.00981 基板移動速度（見上殘差圖）

擬合方程有效性驗(yàn)證

顯著性檢驗(yàn)：擬合方程P=0.000<0.05，從整體上判斷回歸方程是顯著有效的

回歸方程總效果的度量：R-Sq 與R-Sq（調(diào)整）很接近，且R-Sq（調(diào)整）=98.1%，說明該回歸方程可以解釋98.1%的變異，回歸的效果已經(jīng)足夠能滿足生產(chǎn)的需要。

殘差分析：如圖3 PTA 殘差分析圖

圖3 PTA 殘差分析

左上角正態(tài)概率圖無規(guī)律的分布在直線兩側(cè)，結(jié)果較好，右上角與擬合值圖與右下角的與順序圖分布都呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，不是非常理想。

預(yù)傾角的影響因素非常之多，除摩擦制程外，配向膜厚度、配向膜烘烤溫度、液晶的成分等都是不可忽視的，這就解釋了上面擬合公式不是十分完美的原因，但從上面數(shù)據(jù)顯示，該公式計算的擬合值與實(shí)際值有98.1%以上的吻合度，這已經(jīng)足夠滿足身纏的需要。

（二）摩擦強(qiáng)度公式

現(xiàn)有行業(yè)內(nèi)普遍使用的摩擦密度（RD）公式：

RD=（2∏R · n - v）/ v （1）

現(xiàn)有摩擦強(qiáng)度（RS）公式：

RS=N ·（R-d） ·RD （2）

以上公式中出現(xiàn)的參數(shù)只有3個，摩擦強(qiáng)度就是壓入量，滾筒轉(zhuǎn)速和基板移動速度的函數(shù)，該公式為二次方程，不能直觀的看出某一個參數(shù)對結(jié)果的影響效果，根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)條件，運(yùn)用公式（1）（2）計算得出摩擦強(qiáng)度，再將這些強(qiáng)度的數(shù)據(jù)運(yùn)用Mini Tab擬合，得出摩擦強(qiáng)度的三元一次方程

強(qiáng)度實(shí)際值 = - 0.2 + 2.13 滾筒旋轉(zhuǎn)速度 + 100 Gap - 0.443 基板移動速度

該方程與前面的公式（2）相比，更加一目了然，能直觀的看出摩擦強(qiáng)度和每一項因子的變化關(guān)系，即斜率，能根據(jù)工藝條件的變化直接預(yù)測和估算出強(qiáng)度的變化，給生產(chǎn)帶來極大的方便。

擬合方程的有效性分析

（1）顯著性檢驗(yàn)：擬合方程P=0.002<0.05，從整體上判斷回歸方程是顯著有效的

（2）回歸方程總效果的度量：R-Sq 與R-Sq（調(diào)整）很接近，且R-Sq（調(diào)整）=90.5%，說明該回歸方程可以解釋90.5%的變異，回歸的效果已經(jīng)能滿足生產(chǎn)的需要。

四、結(jié)論與展望

本文結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)，采用了摩擦工藝中對預(yù)傾角影響最大的三個參數(shù)作為因子，運(yùn)用DOE理論設(shè)計實(shí)驗(yàn)，得出了預(yù)傾角與摩擦工藝中的每一個因子的定量關(guān)系式，可以在生產(chǎn)前直接預(yù)測預(yù)傾角的變化，也可以根據(jù)公式中的斜率，來預(yù)測某一個參數(shù)的變化會導(dǎo)致預(yù)傾角的變化，給生產(chǎn)帶來了極大的方便。

本文還得出了摩擦強(qiáng)度公式的另外一種表現(xiàn)形式，該公式和現(xiàn)有公式相比，更加直觀和簡單，能很容易的看出每個因子對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)量。

隨著配向技術(shù)的發(fā)展，目前一些產(chǎn)品已經(jīng)開始采用非摩擦工藝來實(shí)現(xiàn)定向效果，如光取向等，預(yù)傾角的影響因素仍然是很值得花費(fèi)時間和精力去做的事情。

參考文獻(xiàn)：

[1]車春城 TFT-LCD取向?qū)庸に嚰捌潢P(guān)鍵參數(shù) 現(xiàn)代顯示 Advanced display Sep 2006 總第66期