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。     

液晶盒厚的均一性研究

根据液晶量的计算模型进行了理论模拟,基于模拟结果对各因子进行实验设计,并在实际生产中对提升盒厚均一性的方案进行了验证。实验结果表明,影响液晶盒厚均一性的关键因子是隔垫层、像素间段差和阵列基板侧段差,对盒厚工程能力指数的影响分别为0.9、0.8和0.6。在阵列基板侧使用有机膜可以将盒厚的工程能力指数提升0.6,采用交叉隔垫层可以将盒厚的工程能力指数提升0.9。降低彩膜侧段差最有效的方法是导入平坦层进行平坦化,高平坦性材料和普通材料的平坦层可分别将盒厚的工程能力指数提升0.5和0.2。     

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。     

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。     

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。     

液晶显示屏挤压漏光的分析及改善

为提高液晶面板挤压漏光最大临界力值和抗挤压能力,通过对液晶面板挤压漏光机理进行分析,结合企业实际生产,采用实验设计（DOE）筛选主要因子。DOE结果表明,挤压漏光的主要因子有柱状隔垫物（Photo spacer,PS）尺寸、黑色矩阵（Black Matrix,BM）宽度、PS站位以及平坦化层（PLN）厚度。在实际生产过程中对挤压漏光进行改善设计实验,结果表明：增加PS的尺寸能有效提升面板抗击压能力的32.69%,且尺寸增大后,其弹性回复率增加了4.4%,能有效降低挤压漏光的发生;增加3μm BM宽度设计的面板挤压漏光平均临界值提升了30.61%;改变PS站位整体居中设计较PS偏右上设计的面板的挤压漏光平均临界力值提升了33.33%;PLN厚度减小0.6μm能有效提升27.08%的面板挤压漏光临界力值。     

TFT-LCD发粉不良改善及机理分析

广色域、低功耗TFT-LCD在高温高湿运行测试时容易发生周边发粉不良,严重影响器件的视觉效果。本文研究了不同成分的绿色色阻、有源层与平坦层材料制成的微型液晶盒与TFT-LCD在光照、高温与高湿环境中的透过率变化情况,以及周边发粉的起始时间,明确发粉不良的根本原因为绿色色阻中的非金属配合物分子结构的Y颜料,且不良程度与产品边框、有源层与平坦层材料吸水率相关。通过使用高疏水性、高硬化度的绿色色阻材料与低吸水率的平坦层材料,在不损失TFT-LCD透过率的前提下,有效改善了TFT-LCD发粉不良,实现a-Si产品高温高湿运行测试(THO)运行1 000h以上,a-IGZO产品运行500h以上不产生发粉不良,并建立TFT-LCD显色核心的RGB色阻材料的成分管理基准,搭建发粉不良的生产线与实验室评价体系。     

彩色液晶显示器件色差补偿优化

为了改善彩色液晶显示器件的色差,提升画面品质,针对(128,192,192)灰阶图形下色差的问题,对色差产生的机理进行了分析。模拟了RGB三色像素透过率对该图形下色差的影响。通过分别调整RGB彩膜膜厚,不仅相对调整了三色像素下的液晶盒层厚,而且还调整了三色像素的透过率,改善了RGB的Gamma曲线,对色差进行了补偿优化。实验结果表明,增加G像素和减小B像素的液晶盒层厚,对色差有明显补偿改善效果;同时,当RGB膜厚保持不变时,色差与液晶层厚呈正比关系,液晶层厚每减小1%时,色差约降低0.2。当RGB三色液晶盒层厚从(3.47,3.38,3.4)μm分别调整到(3.5,3.45,3.36)μm和(3.5,3.44,3.28)μm时,(128,192,192)灰阶图形下样品色差平均值从13.8分别降低到12.8和12。通过分别调整RGB彩膜膜厚,相对调整了三色像素下的液晶层盒厚和液晶量调节,可以一定程度优化补偿色差。     

薄膜晶体管平坦化层干法刻蚀工艺的研究

为了降低薄膜晶体管的寄生电容,一种新型平坦化材料被引入。单独采用反应离子刻蚀(RIE)或增强电容耦合等离子刻蚀(ECCP)模式刻蚀该平坦化层均无法获得满意的工艺效果。为此,提出了将RIE和ECCP相结合的方法用于新型平坦化层的刻蚀。实验结果表明:当平坦化层厚度为2.0μm时,先以RIE模式7kW/20Pa条件刻蚀1.5μm,再以ECCP模式5kW+4kW/8Pa条件继续刻蚀平坦化层及其下方的氮化硅,刻蚀出的过孔图形表面光滑,氮化硅层无底切,平坦化层孔径均值6.12μm。本研究结果为后续采用该平坦层材料的高分辨率、低功耗产品的设计和生产打下了坚实基础。     

TFT-LCD 中的液晶扩散研究

为了对液晶滴注工艺和相关不良进行优化改善,本文研究了真空对合之后液晶屏内液晶扩散时间与位移的关系。在牛顿流体假设前提下提出了液晶屏倾斜放置下液晶扩散的模型。数学推导证明,前人研究的平放状态下的方程是倾斜角度为0°时的特殊情况。通过两种状态模型计算数据对比可以得出:位移越大,重力对倾斜状态扩散时间影响越显著,这是在同等扩散位移下两种状态扩散时间的差异所在。面板尺寸大小、形状分布设计等参数会影响液晶扩散的最终形状;液晶盒内间隙、隔垫物会影响液晶扩散速度,间隙越均一,隔垫物密度越小,扩散受到的影响越小。实验研究表明,实测的数据与模型理论计算数据基本相符,基于牛顿流体假设下的模型可以较好地预测液晶的扩散行为。     

LCD相关原材料产业发展态势(上)

今天,LCD(尤其是TFT-LCD)产业进入了与过去完全不同的竞争态势。原材料的成本在竞争中的作用越来越重要。本文将分别介绍液晶材料、基片玻璃、彩色滤色片、偏振片、背光源产业现状及发展趋势。     

超高色域图案化量子点彩膜的研究

平板显示中影响色域的两个关键因素为背光源发光光谱特性和彩色滤光片的透过光谱特性。在TFT-LCD的高色域领域,为了实现BT2020标准,我们开发了量子点光刻胶替代彩色滤光片的方法。首先合成新型的量子点光刻胶,将其作为色彩转换膜制备在彩色滤光片下方,通过背光激发量子点自发光,可得到色纯度更高的红绿光。研究表明,自主开发的量子点光刻胶可以有效地进行色转换,可耐受光刻工艺,在高温烘烤和碱性显影下,可保持一定转换效率,且能实现pattern化,避免目前用白光直接搭配彩膜的漏光问题,有效地提高色域。     

不同防蓝光眼镜对屏幕显示效果的影响比较

为了定量分析不同防蓝光眼镜的使用对屏幕显示画面彩色三要素的影响,分别采集6 500K和5 000K色温下的OLED屏幕与LED背光的LCD的光谱分布,以及当前销量较大的5种不同材质防蓝光眼镜透射率数据,通过OriginPro拟合、色度软件分析、Matlab计算,定量比较5种防蓝光眼镜对不同色温下两种屏幕1931CIE XYZ色坐标、主波长、饱和度及光通量的影响,结合人眼分辨率对计算结果进行分析。结果表明,5种眼镜对屏幕色坐标Z值降低效果相差最大值高达1 881倍,相同色温同一眼镜对LED背光的LCD屏的防蓝光效果略强于OLED屏;5种防蓝光眼镜对色温为5 000K的LED背光的LCD屏幕主波长影响不大;能过滤掉色温6 500K的OLED屏幕99.626%蓝光的眼镜,可使其饱和度增加22.7倍。能过滤掉色温6 500K的LED背光LCD屏幕99.59%蓝光的眼镜,可使其色温下降为原来的0.322倍,均严重影响屏幕的显示效果。该研究方法与结论可为相关产品的使用和研发提供借鉴。     

基于金属-电介质-金属结构的滤波器提升LCD色域的研究

为了拓宽LCD的色域,提出了在背光系统中添加基于TiO2-Ag-TiO2-Ag-Glass膜层结构的滤波器来优化背光源光谱。所提出的滤波器在可见光范围内可以仅通过红、绿和蓝3种颜色的光,而反射其他颜色的光。利用TechWiz 1D软件模拟了滤波器对于LCD色域的影响。当所提出的滤波器分别与黄色荧光粉(pc-WLED)、新红粉(KSF-LED)以及量子点(QD)背光源相结合时,LCD的色域分别从72%提升至102.6%NTSC,从92.3%提升至113.8%NTSC,从104.3%提升至119.9%NTSC。当入射光的角度从0°增加到40°时,3种背光源的色域变化都很小。模拟结果表明基于金属-电介质-金属(MDM)膜层结构的滤波器拥有小的角度依赖性,因此对实现宽色域LCD,是一种非常有效的方法。但其光利用率很低,3种背光源的光效率分别为26.5%、35.4%以及40.7%。     

黑白模块的彩色化应用

传统的彩屛显示器主要是透过彩色滤光片来达到彩色化的显示,矽创的Palette DriverIC的驱动方式将打破这个传统,由Palette Driver驱动的黑白TN模块只需搭配RGB三原色背光即可达到彩色化显示,不需彩色滤光片,所以可以降低材料成本及生产成本。另外由于无彩色滤光片,将可大幅提高背光源之光利用效率、降低背光耗电量。所以Palette Driver显示器具备了低功耗、低成本的优势。     

液晶电视的白平衡调整

在液晶电视生产过程中,白平衡的调整是一个关键部分,目前大都采用PC机调整。现有调整方法一般只考虑色温的误差,但基本未考虑色差,所以,产品在显示不同亮度的白信号时有些信号的色差较大,影响电视的主观效果。提出了一种白平衡调整方案,采用PC机与彩色分析仪Chroma7120,通过曲线拟合的方法补偿色温差异,实现液晶电视白平衡的调整。实验结果表明该方案既方便又能满足白平衡的调整要求。     

A New Resolution Enhancement Technology Using the Independent Sub-Pixel Driving for the Medical Liquid Crystal Displays

A new resolution enhancement technology using the independent sub-pixel driving technology was developed for the medical monochrome liquid crystal displays (LCDs). Each pixel of monochrome LCDs, which employ the color liquid crystal panels that its color filters are removed, consists of three sub-pixels. In the new LCD system implemented with this new technology, the sub-pixel intensities were modulated according to the detailed image information, and consequently resolution was enhanced three times. Thus the new technology realized a 15 mega-pixels (MP) super high-resolution LCD (SHR-LCD) out of a conventional 5 MP LCD and a 9 MP SHR-LCD out of a conventional 3 MP LCD. Physical measurements and perceptual evaluations performed in this study proved that the achieved 15 MP (through our new technology) was appropriate and efficient to depict the finer anatomical structures such as the micro calcifications in mammography.      

TFT-LCD用彩色滤光片

彩色滤光片作为液晶显示器件的关键组件,其性能直接影响显示器的对比度、亮度、视角乃至画面质量。本文阐述LCD用彩色滤光片的结构、特性和制取方法,着重介绍目前最常用的制取彩色滤光片的颜料分散法。彩色滤光片产业属于技术密集型产业,只有掌握相关的技术知识,打破国外在颜料领域的垄断,拥有自主知识产权,才能带动国内整个行业的发展。     

偏光干涉法检测LCD间隔子的均匀性

由于液晶显示器中间隔子的均匀性影响着对比度、色调变化等性能,因此,本文对液晶显示屏间隔子均匀性的检测方法进行了研究。首先分别利用干喷和湿喷法制备了对应的液晶盒,然后采用偏光显微镜研究了所制备液晶显示屏间隔子的分布特性。研究发现,正常情况下,液晶盒内间隔子最小距离接近20μm,最大距离超过100μm;间隔子分布不良的主要缺陷为间隔子团聚;在实验室条件下,干喷法间隔子团聚比较严重,湿喷法基本上无此现象。所以,利用偏光干涉法,通过调节偏光显微镜上下偏光片的相对角度,可以在不破坏液晶显示屏的前提下直接观察到其内部的间隔子及间隔子的分布情况。文中还分析了利用偏光干涉检验间隔子均匀性的原理。