第六章 結論
6.2 實驗後續發現
圖 6.2 本研究有效改善 Fat edge 瑕疵，降低 d 與 h
由整體驗證看來，直接接觸造成溫度瞬間昇溫能大幅改善配向膜塗佈 邊緣 Fat edge，一般業界 LCD 轉寫製程中配向膜塗佈採用為間距 pre-bake，
溫度條件為 100℃，本研究直接接觸溫度條件為 70℃，可節省所需製程能 源，符合率能節能省碳精神，並有效改善塗佈邊緣 Fat edge，本研究導入 LCD 製程確實有效改善 PI 邊緣與角落 fat edge 膜厚段差，經由公正性的信 賴性手法測試無影響光學、燒附等重點評價且無產生色澤不均(Mura)不 良，進而減少生產成本，其競爭力也能達到大幅度提升。
6.2 實驗後續發現
本研究成功驗證直接接觸 70℃可針對配向膜不均勻區域收縮作改 善，筆者將溫度提升至 80℃、90℃與 100℃，發現溫度條件 80℃不均勻區 域輕微優於 70℃，而 80℃與 100℃不均勻區域顯微鏡確認寬度差異不大，
90℃在可視區域內發現有分布基版且數量不多的小點(如圖 6.3)，100℃的 現象與數量則為較多，顯微鏡下確認為圓孔狀，放大倍率(*8000)可看出 polyimide 疑似破裂現象，條件 70℃直接接觸則無此項圓孔狀異常(圖 6.6)。
d↓
h↓
圖 6.3 突沸現象顯微鏡倍率(*1)
圖 6.4 突沸現象顯微鏡倍率(*5)
圖 6.5 突沸現象顯微鏡倍率(*1000)&(*3000)
圖 6.6 突沸現象顯微鏡倍率(*8000)
本實驗成功發現不同升溫受熱溫度，對於Polyimide邊緣收縮效果呈現 大幅差異，本論文則對於polyimide的最佳fat edge條件試著引出，嘗試在配 向膜Pre-bake製程採用直接接觸方式提高溫度(80℃)確認邊緣fat edge確實 較優於70℃，80℃~100℃直接接觸fat edge差異不大，其中在90℃基板可視 範圍區域內觀察出現少數異常點，顯微鏡下觀察發現疑似polyimide瞬間受 熱能量過高造成表面沸騰現象，應為突沸(bumping hole)現象，再次實驗將 條件溫度增加至95℃，突沸數量則增加1倍，溫度提升至100℃，突沸數量 則為90℃數量三倍之多，放大倍率(*8000)觀察，由於剝落的周圍的膜有隆 起炸開，判斷可能是沸騰破裂的現象，整體型狀觀察確實異常，增加溶質 內solvent讓黏度增大，界而影響polyimide流動速度推斷可改善此類突沸現 象。期盼後續學者可更進一步研究。
參考文獻
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附錄 論文期刊發表 2010 Taiwan Display Conference LCD Polyimide 塗佈 Fat edge 研究改善
鄭泗東1 賴建豪2
1交通大學 教授 2中華映管 工程師 摘要
本研究的目標為改善 PI 配向膜製程塗佈後經由 pre-bake 後印刷邊緣 fat Edge 改善，最終目標為研究出 PI 配向膜邊緣不均勻區域收縮範圍與段差 大幅降低，改善顯示器可視區域邊緣與角落視覺異常，並可以利用在薄膜 電晶體與彩色濾光片的 PI 配向膜塗佈改善，並在光學驗證與官能基紅外線 光譜分析上保持正常規格，如能成功則可減少 LCD 製程所需能源。
1.前言
本研究採用一種 polyimide 材料(AL21004)&兩種的溫度進行驗證，底 基材經由 PI 塗佈後，經由 hot plate 升溫進行 pre-bake，polyimide 受熱，
溶劑成分中 NMP 開始揮發，此時揮發方向大多為向上揮發，在邊緣的溶 劑則增加側邊揮發，此項效益會造成邊緣乾燥收縮較快，此邊緣溶劑濃度 會較為集中且表面張力也呈現較大，緩慢受熱升溫則使 PI 流變時間加長，
造成邊緣收縮高度度增厚而影響中、小尺寸面板角落顯示區域異常。
本研究即為 LCD 顯示器 Cell PI 塗佈製程創新與實驗作一貢獻。利用本 實驗設計方式的結果，將有效改善配向膜邊緣不均勻區域收縮狀況，提高 中小尺寸高解析度機種開口率技術。
表一 採用 ployimide 成分表(本實驗為 AL21004) Type
成分百分 比
黏度
固型成 (Wt%) NMP γ-BL BC
AL21004 6 16 66 12 21
AL22620 6 12 64 18 26
圖一 Polyimide 膜之 Fat edge 現況，d 為範圍與 h 為段差
圖二 本研究目的為改善 Fat edge 瑕疵，降低 d 與 h
2.實驗方式&信賴性分析：
2-1 說明：
為避免底基表面不平整造成配向膜塗佈有surface tension缺陷，基材採 用素玻璃基材上濺鍍一層平坦的1000埃ITO(氧化銦錫)，基材表面無任何溝 槽或會有其他效應影響結果的汙染
本實驗利用基板兩種受熱接觸方式進行研究，圖三為加熱板中增加頂 Pin，間距 3mm，利用加熱板升溫利用空氣對流、傳導、輻射作媒介方式 傳遞熱能至基版。圖四則為將中間頂 Pin 拔除，進行基版與加熱板直接接 觸，利用儀器量測兩者之間升溫曲線狀況與配向膜塗佈後邊緣 Far edge 收 縮狀況，基版大小採用模擬 G4.5 代面板廠尺寸(730mm*920mm)，如圖五 所示，區分前、中、後區域做觀察與比對，筆者希望能將 Fat edge 角落區 域控制在 0.2mm 寬度以下。
d↓
h↓
d↑
h↑
圖三 基板與加熱板間有 3mm Pin 間距
圖四 基板與加熱板直接接觸
圖五 模擬 G4.5 基板尺寸實驗
圖六 底基板膜層說明 2-2 顯微鏡觀察：
本研究主要研究配向膜顯微鏡下觀察邊緣 Fat edge 型態，主要是改善 角落區域不均勻區域現象，圖七與圖八為間距 3mm 條件經由 pre-bake 下，
角落不均勻區域較大，顯微鏡偏光後反色顏色較深，此為本文所探討的 Fat edge，觀察與量測 70℃的實驗結果有略小於 60℃的角落邊緣肥邊。
圖七 條件 60°C 加熱板間距 3mm 之 Fat edge 現象
圖八 條件 70°C 加熱板間距 3mm 之 Fat edge 現象
圖九與圖十為直接接觸 pre-bake 的肥邊現象，顯微鏡觀察確認不均勻 區域收縮狀況良好，圓角轉彎處呈現均勻收縮情況，此為本研究預期之理 想結果。
圖九 條件 60°C 加熱板直接接觸之 Fat edge 現象
圖十 條件 70°C 加熱板直接接觸之 Fat edge 現象 2-3 升溫曲線驗證：
為求實驗條件升溫曲線差異性，利用儀器進行量測，溫度設定為 70℃，發現直接接觸在 10 秒內瞬間升溫到 70℃，間距 3mm 則在 120 秒才 升溫到 70℃，如圖十一，兩者差異 110 秒，對於配向膜不均勻區域邊緣收 縮影響有明顯差異，由此可驗證瞬間升溫能快速揮發 polyimide 溶劑中的
圖十一 實驗條件升溫曲線 2-4 量測驗證：
1、顯微鏡不均勻區寬度量測
OM*1 倍 CCD 進行 Fat edges 量測，方式為量測 d 確認不均勻區域寬度，
由本次實驗可得知溫度高低可影響肥邊寬度，但是其關鍵影響因子為瞬間 升溫曲線，明顯確認溫度 70℃直接接觸對於配向膜邊緣收縮有達大幅度的 改善。
表二 實驗條件&結果
2、高度段差 FIB 分析。
採用實驗溫度條件 70℃ FIB 分析高度段差，方式為等間距六點確認配 向膜膜厚不均勻區域，圖十二及圖十三為點位示意圖，圖十四確認有 Pin 間距 3mm 的高度段差有高於 4000 埃，直接接觸膜厚最大為 2080 埃，正 常膜厚為 1550 埃，確認不同受熱實驗條件下造成膜厚收縮段差有著大幅差 異。
實 驗條件 &結 果
爐 段 Pos.A Pos.B Pos.C Pos.D
溫 度 °C 60 60 70 70
直 接 /間距 3mm 直 接 間距 3mm 直 接 間距 3mm
前 _不均 勻區域 d(mm) 0.176 0.483 0.107 0.405 中 _不均 勻區域 d(mm) 0.179 0.468 0.106 0.391 後 _不均 勻區域 d(mm) 0.189 0.461 0.102 0.372
溫度℃
時間(秒)
圖十二 間距 3mm FIB 各點 圖十三 直接接觸 FIB 各點
圖十四 FIB 膜厚段差分析
3、預傾角量測分析。
配向膜經由瞬間升溫改善 Fat edge，推測非邊緣區域表面張力應無太 大改變，為驗證故兩種條件實驗各採用直接 70℃間距 70℃兩片經由配向、
框膠、液晶、組立…等製程後，進行預傾角量測分析，確認兩種實驗條件 預傾角差異不大無異常，參閱圖十六。
埃
位置
埃
位置
4、FTIR 紅外線光譜分析。
探討配向膜經由實驗下官能基是否有變化造成高分子排列異常，進 行FTIR光譜分析後(圖十七)確認飽和 C-H鍵的stretching 振動吸收位置約 在 3000~2840cm-1，C=C 鍵的吸收約在 1600~1680cm-1
之間，兩者圖形比 對無差異，官能基吸收均落在範圍區域內。
圖十七 直接接觸 FT-IR 分析 圖十八 間距 3mm FT-IR 分析 2-5 後續發現：
本研究成功驗證直接接觸 70℃可針對配向膜不均勻區域收縮作改 善，將溫度提升至 80℃、90℃與 100℃，發現溫度條件 80℃不均勻區域輕 微優於 70℃，而 80℃與 100℃不均勻區域顯微鏡確認寬度差異不大，90℃
在可視區域內發現有分布基版且數量不多的小點(如圖十九)，100℃的現象 與數量則為較多，顯微鏡下確認為圓孔狀，放大倍率可看出 polyimide 疑 似破裂現象，條件 70℃直接接觸則無此項圓孔狀異常(圖二十三)。
圖十九 顯微鏡倍率(*1) 圖二十 顯微鏡倍率(*5)
放射率％ 放射率％
波長 波長
3.結論
本實驗成功發現不同升溫受熱溫度，對於Polyimide邊緣收縮效果呈現 大幅差異，筆者則對於polyimide的最佳肥邊條件試著引出，嘗試在採用直 接接觸方式提高溫度(80℃)，確認邊緣肥邊確實較優於70℃，
其中在直接接觸實驗(90℃基板可視範圍區域內觀察出現少數異常 點，顯微鏡下觀察發現疑似polyimide瞬間受熱能量過高造成表面沸騰現 象，暫時命名為突沸(bumping hole)現象，溫度增加至95℃，突沸數量則增 加1倍，溫度提升至100℃，突沸數量則為90℃數量三倍之多，放大倍率 (*8000)觀察，由於剝落的周圍的膜有隆起炸開，判斷可能是沸騰破裂的現 象，整體型狀觀察確實異常，增加容易黏度減少polyimide流動速度推斷可 改善。期盼後續學者可更進一步研究。
由整體驗證看來，直接接觸造成溫度瞬間昇溫能大幅改善配向膜塗 佈邊緣 Fat edge，一般業界 LCD 轉寫製程中配向膜塗佈採用為間距 pre-bake，溫度條件為 100℃，本研究直接接觸溫度條件為 70℃，可節省 所需製程能源並有效改善塗佈邊緣肥邊，進而減少生產成本，其競爭力也
由整體驗證看來，直接接觸造成溫度瞬間昇溫能大幅改善配向膜塗 佈邊緣 Fat edge，一般業界 LCD 轉寫製程中配向膜塗佈採用為間距 pre-bake，溫度條件為 100℃，本研究直接接觸溫度條件為 70℃，可節省 所需製程能源並有效改善塗佈邊緣肥邊，進而減少生產成本，其競爭力也