基于彩色滤光片柱状隔垫物高度的液晶滴下工艺

液晶滴下工艺是TFT-LCD生产中的关键技术。液晶的滴下量一般选取在不发生低温气泡和高温重力Mura的范围内,这被称为LC Margin。LC Margin越窄,液晶滴下的中心量距离上下限的范围越小,生产过程中随工艺波动容易出现低温气泡和重力Mura不良。本文针对LC Margin窄的产品(≤3%)提出了根据彩色滤光片柱状隔垫物的高度进行整批次分液晶面板进行液晶滴下的方法。生产过程中对该方法产出的液晶面板进行高低温测试,结果显示没有重力Mura及低温气泡出现,优化了液晶滴下工艺,为LC Margin窄的产品在生产中应用提供了一种新的解决方案。     

TFT-LCD中升华物组分对柱状隔垫物性能的影响

为了分析升华物组分对柱状隔垫物性能的影响机制,对目前量产通用的隔垫物材料A和含有升华物组分的隔垫物材料B进行了研究。通过FTIR,3D扫描显微镜,弹性测试和量产测试等方法对隔垫物材料的升华物成分、形貌、力学性能和量产稳定性进行了分析。实验结果表明,添加的升华物组分是一种熔沸点较低的丙烯酸酯单体,相同工艺条件下可以增大隔垫物的顶面面积约1.5μm,同时减小其底面面积约1μm。但是在大批量产的过程中,会在掩膜板上凝结升华物形成曲面薄膜,增加辅助隔垫物的尺寸和高度。添加的升华物组分可以提高隔垫物的抗压强度,同时可以对应高PPI TFT-LCD产品的开发需求,但是会使低温气泡等不良发生的概率变大。     

液晶显示器用隔垫物的研究现状与最新进展

液晶显示器用隔垫物对液晶显示器的对比度、响应时间、视角有着重要的影响。目前所用的隔垫物主要分为玻璃隔垫物和塑料隔垫物。隔垫物的喷洒方法主要有干喷法和湿喷法两种。随着液晶显示技术的发展，现在又开发了黑色、无漏光、黏合型、高精度型以及柱状等新型的隔垫物。对液晶显示器用隔垫物的分类、制备方法、分散方法以及作用和最新进展进行了综述。     

TFT-LCD改善“斑点不良”的研究

在压力测试时,高分辨率TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)液晶面板会发生“斑点不良”。为了预防该不良的发生,本文分析了“斑点不良”的发生机理:压力测试时,隔垫物PS(Photo Spacer)发生滑动,将阵列基板上透光区域的配向膜-聚酰亚胺PI(Polyimide)划伤,而失去配向液晶能力,在暗态画面下,划痕处会发生漏光,形成斑点状。本文对不同尺寸及分辨率的液晶面板进行了压力测试,比较隔垫物挡墙、黑矩阵BM(Black Martrix)、隔垫物站位等不同因素对“斑点不良”的影响:隔垫物挡墙能有效阻挡隔垫物的滑动距离的23.6%,能有效降低“斑点不良”的漏光发生;当隔垫物滑动的距离未超出黑矩阵的遮挡范围时,不可见“斑点不良”或很轻微;站在金属块(Pillow)上的隔垫物比没有站在Pillow上的隔垫物滑动距离小约10%。最后以49in超高清UHD(Ultra High Definition)液晶面板为例,提出一种改善“斑点不良”的的设计方案:增加PS上下挡墙设计,降低PS滑动距离;增加BM宽度设计,保证PS边缘到BM边缘的距离大于PS滑动距离;降低PS的个数,增加PS的大小设计降低透过率损失。该方案客户验证无“斑点不良”发生且透过率下降1.2%,说明此设计方案能够有效地改善“斑点不良”。     

TFT-LCD黑Gap分析及改善研究

黑Gap是大尺寸TFT-LCD产品常见的一种不良,它直接影响产品品质,降低产品竞争力。本文分析了黑Gap的发生原因及机理,指出面板放在卡夹中受到与卡夹接触点较强外力挤压后发生形变,柱状隔垫物受损,不能及时恢复导致黑Gap的发生。实验表明管控面板在卡夹中的存放时间,限制面板进行加热或降低加热温度,减少加热时间;增加面板与卡夹接触面积,减小面板与卡夹的接触角;增加柱状隔垫物与面板接触密度及辅助柱状隔垫物顶面柱径大小均可有效改善黑Gap。通过导入以上措施,使得黑Gap发生率由改善前的8.58%降低至0.1%,大大提高了产品品质。     

TFT-LCD的Line Zara失效机制及改善

为了彻底改善TFT-LCD的Line Zara不良,本文建立了Line Zara失效模型,并分析了Line Zara失效机制,其中Line Zara发生率与外力大小及玻璃弯曲形变程度成正比,与框胶至柱状隔垫物距离、框胶粘结力成反比。基于Line Zara的失效机制,针对性地提出了改善措施并进行了实验验证。实验结果表明,减薄时的抛光工艺、减薄后运输箱的填充密度和框胶粘结力对Line Zara有显著的影响。随着抛光压力的减小和时间缩短,Line Zara发生率逐渐减少。随着运输箱中玻璃数量或隔垫物数量的增加,运输箱的填充密度逐渐增大,玻璃受外力发生的弯曲形变逐渐减小,相应的Line Zara发生率逐渐减小;当隔垫物为无尘纸时,玻璃的弯曲形变最小,Line Zara发生率最低。此外,当框胶与ITO粘结力增加12.5%、与PI粘结力增加66%后,Line Zara的发生率可降低至2%以下。TFT-LCD的Line Zara不良可通过降低抛光压力与时间、增加运输箱的填充密度和增加框胶粘结力彻底改善。     

摩擦Mura机理和设计改善方法

摩擦Mura是ADS型TFT-LCD中一种常见不良,本文主要对摩擦过程中固定位置的Mura进行理论研究和实验测试。摩擦Mura产生原因是TFT基板上的源极线附近的摩擦弱区漏光。从产品设计方面找出影响这种固定位置的摩擦Mura的主要因子为ITO材质、段差、过孔密度。ITO材质为金属材质,摩擦时对摩擦布损伤较大,摩擦方向上ITO越长对摩擦布损伤越大,摩擦Mura越明显。设计时需要尽力保证摩擦方向上ITO长度一致。段差会导致摩擦布经过高低不同区域时产生损伤,设计时需要尽力保证摩擦方向上段差一致。过孔是密度影响,孔径直径(5μm)摩擦布毛直径(11μm),密度越小则摩擦Mura越轻。以15.0FHD产品为例,对周边电路设计位置ITO材质/源极线/过孔密度等膜层进行设计优化,摩擦Mura发生率从5%降至0%,改善效果明显。     

叠层方式形成彩色滤光片隔垫物的研究

本文研究了液晶显示面板彩色滤光片工艺中以叠层方式形成隔垫物的关键技术问题,即叠层隔垫物高度控制、主-附隔垫物段差的形成和主-附隔垫物段差受后续平坦层工艺的影响变化等,并提出了解决方案。在黑矩阵、红色、绿色、蓝色滤光层形成一定的叠层高度后,采用形貌追随型平坦化材料对像素区平坦,通过控制像素开口部分OC的厚度,可以实现叠层隔垫物高度的控制。采用改变叠层图案设计的方法形成主-副隔垫物高度差(Main-sub段差),段差达成范围是0.4~1.2μm,达到了灰阶曝光方式可以达到段差的水平,但成本却大幅降低。并且验证了采用形貌追随型OC材料覆盖可以较好的保持OC工艺前形成的Main-sub段差。基于以上技术制备了4 Mask彩色滤光片原型机。     

面板显示不均分析及改善对策研究

通过对大量显示不均样品进行分析,找到了显示不均产生的直接原因和根本原因,并基于分析结果设计了改善显示不均的实验。通过分析发现:显示不均产生的直接原因是重力引起的柱形隔垫物位置偏移;根本原因是柱形隔垫物尺寸太小,周边没有可以阻挡柱形隔垫物位置偏移的金属线。实验结果显示:用盒子运输面板,或缩短面板在卡夹中的放置时间,可有效改善显示不均,但不适用于量产;此外,增大柱形隔垫物尺寸,从而减小柱形隔垫物周围空间可从根源上改善显示不均。通过将柱形隔垫物的尺寸由15μm增加到23μm,显示不均的不良等级由Level 4降为Level 2.5,不良得到有效改善。     

关于液晶联动的分析研究

目前京东方部分产品量产时易出现重力Mura、低温气泡等问题,本文针对问题产生的原因进行分析,并对PS高度测试方法、PS高度与液晶量的联动方法进行分析研究及实验验证。目前测试PS高度的方法并未考虑工艺波动造成的色阻段差的变化对盒内体积的影响,本文首先提出了可以反映量产时色阻变化的PS高度测量方法,另根据LC Margin评价结果及PS形变量结果给出了PS高度与液晶量的联动关系。通过对PS高度与液晶量联动的分析研究,有效解决了因量产工艺波动造成的PS偏差引起的实际量产时滴下的液晶量并非对应的LC Margin中心的问题,从而避免出现重力Mura和低温气泡等LC Margin相关的问题,并且扩大了3%的工程管控范围,为企业的产品品质和竞争力的提升奠定了良好的基础。     

ADS液晶面板划痕Mura研究

手指滑动ADS(Advanced Super Dimension Switch)液晶面板的L255画面时,由于按压导致的液晶分子形变和电场作用,滑动位置亮度会降低,表现为留下发暗的按压的痕迹。如果该痕迹在按压5 s后不能恢复,我们称之为划痕Mura(Trace Mura)。本文通过对比5种不同像素设计的液晶面板的滑动按压实验的结果,得到了像素电极设计、驱动电压对Trace Mura的影响;进一步模拟分析液晶分子状态,得到判断不同像素设计的Trace Mura风险的模拟方法。主要结论如下首先,像素电极尾部设计对于Trace Mura改善方面,弧角设计优于切角设计,切角设计优于开口设计;像素电极间距(Space)越小,Trace Mura风险越小。其次,Trace Mura需要在高灰阶电压下按压划动液晶面板才能发生;而发生Trace Mura的液晶面板,可以通过降低液晶面板的电压灰阶来消除按压痕迹。最后,对比液晶分子状态模拟结果,确认在电极末端的液晶分子方位角会发生突变(即向相反方向偏转),模拟的突变角度在-15°以上,预测有Trace Mura风险。     

B样条曲面拟合在Mura缺陷获取中的应用

TFT-LCDMura缺陷表现为对比度低、亮度区域不均匀、边界模糊,通常大于一个像素,会给观察者带来视觉不适,是一种比较常见的缺陷。长期以来,对Mura缺陷的检测都是由经过训练的专业检验员完成。近年来,研究人员开始研究利用机器来代替人眼检测,但机器如何获取Mura缺陷一直是行业内公认的难题之一。本文提出了基于B样条曲面拟和的方法来获取Mura缺陷信息,并通过对大量真实Mura缺陷样本的检测验证了该方法具有高的获取准确率。     

Zara漏光和Rubbing Mura改善研究

研究了摩擦强度对Zara漏光和摩擦痕Mura的影响。实验表明,当摩擦强度偏低时,Zara漏光易发生,而摩擦强度偏高时,则易引发摩擦痕Mura。通过选择合适的摩擦强度,可降低Zara漏光和摩擦痕Mura的发生率。另外,利用FIB对基板表面进行分析,找到了FFS型产品容易发生Zara漏光和摩擦痕Mura的原因。     

PCI结构TFT-LCD产品竖Mura不良机理分析及改善研究

针对像素电极与公共电极换位(P-ITO and C-ITO Interchanged,PCI)结构薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display,TFT-LCD)产品中出现的一种竖Mura,结合生产工艺的实际情况,本文运用关键尺寸(Critical Dimension,CD)、EPM(Electrical Properties Measurement)、SEM(Scanning Electron Microscope,扫描电子显微镜)等检测设备,进行了大量的实验测试、数据处理和理论分析工作。通过测量Cell Gap、膜厚、CD、Overlay等特性参数,进行产品设计对比、光效模拟和Lens恶化实验,发现该不良与PCI结构的特殊性有关。其产生的根本原因是不良区域内两层ITO之间左右非交叠区域CD差异造成电场分布异常导致液晶偏转角度异常,最终导致屏幕亮暗不均。通过改变ITO对位方式提高两层ITO之间左右非交叠区域的均一性,有效地降低了不良的发生率(从26%下降到0.1%以内)。     

高PPI ADS产品白Mura不良产生原理及改善研究

现有传统TFT-LCD 生产工艺中,Rubbing工艺在生产高PPI ADS产品的过程中,在改善Rubbing Mura不良时会使用H Cloth,但使用H Cloth Glass在经过Rubbing后ODF Rubbing Cleaner清洗时会出现白Mura不良。经过对白Mura不良Panel的微观解析,并结合H Cloth性质分析出白Mura不良是由于H Cloth自身的聚醋酸脂颗粒经过Rubbing Cleaner聚集造成的。从Rubbing Cleaner清洗时改变Glass表面性质(醇类可以有效改变界面性质)入手,通过使用IPA对Glass进行清洗以改变聚醋酸脂疏水性,使得聚醋酸脂颗粒更易被Rubbing Cleaner清洗掉来改善白Mura不良,并结合生产实际定期对IPA进行更换以保持IPA浓度处于一个稳定的区间,使得高PPI ADS产品白Mura不良发生率由改善前的3.42%降低至改善后的0.11%,白Mura不良得到非常有效的改善。     

TFT-LCD制程对低频横纹色差的影响及研究

LC配向的均一性在LCD中是必不可少的,光配向制程是通过施加紫外偏振光照射在IPS(In-Plane Switch)LCD中形成液晶配向沟槽的一种技术,然而紫外光照射的同时会损伤TFT器件,使非晶硅层产生光生载流子,电子发生迁移,导致TFT漏电流从而影响图像品质,产生横纹色差。在低频时,栅极开关时间延长,相邻扫描线之间容易发生混充电现象,部分充电截止的像素重新充电,从而使横纹色差变严重。本文从制程和电性调整方面对低频横纹色差进行了研究,结果表明:(1)紫外光照射后进行烘烤,可以有效降低漏电流,高温度(240℃)+长时间(4 200s)改善低频横纹色差效果佳(比例:0.00%);(2)延长Out Enable(4.8μs)+降低V_(gh)(18V)+提高GOA(Gate On Array)电路中电压V_(SS_Q)(-7.5V),改善低频横纹色差效果佳(比例:0.00%)。     

彩膜Mura检测机彩色图像的应用探究

目前TFT-LCD行业彩膜产线中,宏观缺陷的在线监控与检测设备为Mura检测机.Mura检测机的原理是通过数台Line Camera和反射照明单元,读取Glass的图像并将其处理转换为灰度图像,后续由操作员对灰度图像进行观察判断,达成对Glass的宏观品质进行在线监控的目的.目前的Mura设备只能生成灰度图像,而人眼对黑白图像的辨识能力远远不如彩色图像,所以导致当相应缺陷出现在Glass边缘或操作员长时间工作后,容易出现漏检的情况,为了改善此问题,本文提出在将彩色图像应用到Mura检测机中,通过将灰度图像转化为一种"伪彩色"图像的方式,既提高了图像中缺陷的辨识程度,降低了漏检的概率,也不会因为生成彩色图像而增加图片处理时间,影响工厂的Tact Time.     

液晶显示器Mura缺陷及测量方法浅析

Mura缺陷是液晶显示器(LCD)中常见的不良现象,直接影响到显示图像质量.本文对液晶显示器Mura缺陷进行了详细的综述,首先概述了Mura缺陷的种类及主要来源,然后介绍了Mura缺陷的三类测量方法:人工视觉识别法、电学测量法、光学测量法.人工视觉识别法利用滤光片观察样品,成本较低,但无法做到客观的评定产品等级;电学测量法适用于电气缺陷造成的Mura;基于机器视觉的光学测量法是当前研究的热点,对于各种原因造成的Mura缺陷均具有良好的检测效果.详细分析了各种检测方法的特点,最后进行归纳总结.