光配向制程参数对预倾角及其光电性能的影响

为了满足市场对LCD面板高对比度、高画质的需求,光配向作为一种非接触式的新型配向方法正被广泛研究。本文采用光裂解型聚酰亚胺取向材料制备得到IPS型测试液晶盒,并针对光配向成膜条件与其所形成的光电效应进行研究。通过FT-IR、AFM、偏光板角度测试机等仪器对不同pre-bake和post-bake温度和时间下的测试盒的预倾角及光电特性进行了表征。结果显示,pre-bake、post-bake的温度和时间与预倾角、穿透率、对比度和电压保持率均存在一定的相关性。本文的研究可以为后人对光配向制程相关参数的优化提供借鉴。     

Mobile产品异物产生机理及改善研究

异物是TFT-LCD制程常见的顽固缺陷,在高世代线(8.5代线)以摩擦工艺生产mobile产品时不良发生率更高。本文针对8.5代线生产Mobile产品时所产生的异物进行原因及机理分析,发现该异物来源于摩擦制程,产生机理为:摩擦辊在玻璃基板上摩擦时,布毛容易刮起配向膜而产生细小的PI碎屑。为此本文从摩擦强度、单辊摩擦和光配向工艺进行实验,实验结果显示:对于改善细小的PI碎屑最优工艺为光配向,异物不良由2.34%降至0.41%。在最优的光配向工艺条件下继续优化清洗机条件:在高压气液混合喷射(HPMJ)的压力8 MPa、清洗机速度6 600mm/min和风刀喷淋(AK Shower)打开条件下异物不良降至0.16%,改善效果明显。     

一种GOA产品静电失效的研究及改善

在TFT-LCD(Thin film transistor-liquid crystal display)行业中,进行摩擦工艺制程时,玻璃基板与机台接触、分离;摩擦辊与玻璃基板摩擦、摩擦机台顶针上升过程,都容易产生静电击穿。针对一款在摩擦工艺过程中产生静电的GOA(Gate driver on Array)产品,结合摩擦工艺参数、生产环境,进行了一系列静电相关验证。验证发现:摩擦工艺中摩擦布寿命、环境湿度对静电发生影响很大。摩擦布寿命越靠后,静电越容易发生;湿度越大,静电越不容易发生。摩擦机台顶针上升速度、摩擦布类型也对静电发生有一定影响,顶针缓慢上升,静电不容易发生;摩擦棉布较尼龙布静电效果相对较好。而针对摩擦工艺发生的静电失效不良,光配向替代是一种根本的解决方法,导入光配向工艺后,摩擦相关静电失效不良由量产6.8%下降为0%。     

一种新型TFT-LCD用配向膜材料研究

基于面内转换IPS(In-Plane-Switching)液晶显示模式采用新型的光配向技术,相比摩擦配向技术具有无静电、无污染、可控的预倾角等优势。但同时存在显示画质不良如残像,对产品良率及客户体验感影响很大。本文通过对三款聚酰亚胺材料制备及应用光配向技术形成取向层,首先对聚酰亚胺材料特性进行研究,分别为亚胺化率、接触角、Edge Margin、表面各向异性;再对画质不良残像原理进行简单分析,根据残像画面呈现形式分为长期残像与短期残像。通过一系列测试结果得出最优材料亚胺化率为92%、Edge Margin为70.6nm、接触角为78.5°、表面各向异性光配向能量为300mJ,能够满足目前生产要求;实验测试显示画面为短期残像LV2水平优于量产LV3水平,低电阻率(1×10~(12))配向膜对残像具有明显改善效果,能够很好满足客户需求。同时本文研究思路对后续新材料测试及验证具有一定的参考价值。     

IPS Mode应用RM光电特性研究

在负性液晶里加活性单体聚合物经过两次UV制程,制得IPS-RM LCD,通过AOI光学自动检测设备以及DMS光学测量等对获得样品的预倾角、对比度、穿透率进行了测量,并研究了负性液晶加RM后的信赖性。结果表明:加RM后预倾角变小,其暗态亮度降低,对比度提高;经过两次UV光照,RM完全聚合,在配向层表面形成小颗粒聚合物,使液晶配向更加均匀,并得到更强的锚定能,电压保持率提升,直流电压残余降低。     

光配向技术在TFT-LCD中的应用

本文重点研究了降解型光控取向技术的制作工艺及其对产品性能的影响。通过分析不同光配向工艺参数下配向膜各向异性的数值可知,随着UV光光积量的增大和二次固化时间的延长,配向膜的各向异性值都有先升高后降低的趋势。测试材料在550mJ/cm~2和30min的条件下,配向能力最优;配向膜材料二次固化温度在250℃以内时对配向性的影响是随温度升高,配向膜的各向异性值有直线上升趋势。通过改变光配向的工艺条件测试TFT特性的变化,发现完整的光配向工艺对TFT特性无明显影响。本文还分析了光配向形成的配向膜的低预倾角(约0.2°)对产品性能的影响,从结果可知,低预倾角下产品的对比度可达到1 500以上,与摩擦型产品对比提升了约50%。     

预倾角和扭曲角对向列相液晶滤波片的输出影响

在考虑液晶(LC)双折射效应和旋光效应的基础上, 探究 了不同预倾角和扭曲角下向列相LC滤波片的输出特性,导出了其透射率表达式,并用 Matlab软件对其进行了数值模 拟分析和实验测试。结果表明,随着扭曲角的增大,LC滤波片的透射峰值向长波 方向移动;随着预倾角的增大,LC滤波片 的透射峰值向短波方向移动且其移动速率随波长变化,波长越短移动速率越小;若增大下基 板预倾角,减小上基板预倾角(或 者减小下基板预倾角,增大上基板预倾角)则其透射峰值向短波方向的移动速率会减弱;当 下基板预倾角的增量值与上基板 预倾角的减量值(或者下基板预倾角的减量值与上基板预倾角的增量值)之比约为 1.2时,其透射峰的中心波长将不会发生 漂移。通过实验,进一步验证了理论结果的正确性。     

周边配向膜Mura改善研究

在大世代线液晶面板厂,因产品切换便捷、产能高等优势,配向膜材料涂布多采用喷墨印刷方式。但随着高分辨率、无边框等技术升级,喷墨印刷方式面临的挑战也随之增加,产生了很多新的配向膜不良。本文研究了一种周边配向膜Mura,分析原因为阵列基板上的配向膜固化时,在基板周边过孔处出现堆积,造成周边显示区配向膜厚不均匀,导致显示区边缘形成暗线不良。文章从配向膜边界位置、预固化温度、预固化环境气压和配向膜膜厚4个方面进行分析实验,证明了外扩配向膜边界、降低预固化温度、降低预固化环境气压和降低配向膜膜厚,可以有效减轻配向膜在周边过孔处堆积,进而成功解决此不良,获得优异的显示品质。     

摩擦配向工艺对HADS产品像素漏光的影响分析

从HADS产品像素漏光现象出发,分析了HADS产品产生像素漏光的主要原因和机理。通过分析发现,HADS产品像素漏光主要是因为摩擦弱区液晶配向角度异常导致的透过率差异产生的。并在此基础提供摩擦方向优化和PS形状优化以减少摩擦弱区对像素漏光的影响。为更好画面品质的HADS产品提供了改善方向。     

TFT-LCD中液晶取向异常亮点机理研究及改善

在采用摩擦配向工艺实现液晶取向的TFT-LCD显示屏中,外形不规则亮点不良主要有两种:一种是由可见异物造成的亮点,可以通过加强摩擦后清洗等改善;另一种亮点不良并没有伴随可见异物发生。为提升TFT-LCD良率,亟需明确后者的形成机理并制定改善对策。经分析发现,此种不可见异物亮点位置处液晶取向异常,通过进一步对不良区域微观结构和成分的分析,确认该区域表面有厚约7.5～10nm的杂质区,造成液晶取向异常;然后通过液晶和配向膜取向异常的再现性测试,锁定摩擦布中背胶和柔顺剂残留是造成液晶取向异常的主要因素,明确了此不良的发生机理;最后,在生产线实际测试了减少背胶和柔顺剂的摩擦布,非异物亮点不良由0.6%降至0%,验证了我们的机理推测和实验室测试结果的有效性。     

网状斑点不良分析研究

针对网状斑点(Emboss Mura)不良现象进行系统研究,确定不良发生的机理,并找到有效的改善措施。首先通过半导体参数测试设备和改变电压、频率等方法测试Mura电学特性,然后采用扫描电子显微镜、椭偏仪对栅极绝缘层进行测量,最后采用扫描电子显微镜、X射线电子能谱对玻璃基板背面Mura形貌和成分进行测试,对Mura产生的原因提出合理的解释,并给出有效的改善措施。结果表明,Emboss Mura是干刻反应腔下部电极的阵列凸起划伤玻璃基板背面和凸起碎屑粘附在划伤处形成的。通过更改电极凸起的形状、结构、材质以及下部电极清洁方式、优化电极温度、增加PI膜厚等方式可以极大降低不良的发生率。     

基板锚定特性对液晶盒电容的影响

基板的锚定特性,包括锚定能大小和锚定易取方向,影响液晶指向矢的分布,直接导致液晶盒电容的改变,因此可以通过液晶盒电容的测量确定基板表面的锚定特性。基于液晶弹性理论和变分原理,理论推导弱锚定平行排列向列相和混合排列向列相液晶盒系统的平衡态方程和边界条件,采用差分迭代方法数值模拟得到了液晶盒约化电容随电压、锚定能系数及锚定易取方向变化的曲线。结果表明:液晶盒电容随基板锚定能系数的增加而减小;随预倾角的增加,液晶盒电容随锚定能系数的变化缩小;同一电压和基板锚定能系数下,平行排列向列相液晶盒电容不会大于混合排列向列相液晶的电容。     

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%)。     

液晶共面取向的等离子处理方法

在受等离子辐照过的一些有机和无机的基板上，获得了高质量的液晶共面取向。与已知的用来改善顶部锚定及预倾角各向同性的等离子处理方法不同，新方法是将等离子束调整到倾斜射向待取向的基板。在所用的辐射参数范围内，所有基板上的LC取向的易取向轴(easy axis)都平行于等离子体传播方向。研究了LC的预倾角和锚定能与等离子束的入射角、辐照时间、能量以及辐照电流密度等的依赖关系。经等离子处理过的基板上，方位角、锚定能与用光取向方法得到的相近，而预倾角与摩擦产生的类似。透过率-电压曲线与等离子处理的和摩擦工艺处理的非常接近。与摩擦取向相同，等离子诱导的取向具有很高的温度和光照的稳定性。也考虑了采用等离子／偏振紫外光和等离子／摩擦处理等组合方法来制作LC图形。     

阵列基板设计对配向膜印刷的影响

目前,TFT-LCD行业已经趋于成熟。各大面板厂都在提升自身产品的竞争力:高分辨率、高色域、轻质化、窄边框化以及高对比度等等。配向膜作为LCD面板的主要构成起着重要的取向作用,其印刷的质量对产品良率起很大影响。喷墨打印作为大世代线配向膜印刷方法被越来越广泛的应用,但是其带来的印刷性不良也多种多样。本文重点介绍了阵列基板的设计对配向膜的影响。通过实验验证得出,阵列基板深孔设计对配向膜扩散起到了阻碍扩散的不良影响。从此结论出发,从配向膜印刷工艺和设计提出改善方案并取得了改善效果。     

低抖动准分子激光放大器光源的研究

为了获得低抖动的准分子激光放大器光源,设计了一种以氢闸流管作为高压开关的低抖动准分子激光放大器系统。利用抖动小于4 ns的闸流管触发电路来触发导通氢闸流管,从外部触发信号到准分子光信号之间有一定的延时时间。研究了以氢闸流管作为高压开关的准分子激光放电回路,外部控制信号发生电路产生外部充电信号和出光信号,转换电路将外部充电信号和出光信号转换成固定脉宽的光信号,在实现低抖动出光前,准分子激光放大器系统热平衡过程中会有一定的出光延时漂移现象。讨论了激光运行重复率、激光运行电压和气体状态在热平衡过程中对稳定延迟时间大小的影响。实验表明,在相同运行电压下,稳定延迟时间随着激光运行重复频率的提高而增大;运行电压越高,稳定延迟时间上升的幅度越大。气体恶化后,光脉冲稳定延迟时间变小。激光运行电压和重复频率越高,延时漂移时间越大。在温漂一定时间后,准分子激光放大器内部系统达到热平衡,以外部触发信号为基准,准分子光脉冲信号实现在5、10、15 Hz重复频率下的5 ns内低抖动出光。     

芯片背金属剥离分析

封装制程中发生金属层剥离对产品可靠性产生致命伤害。背金属制程污染是产生剥离的主要原因,封装制程使用的材料和工艺对金属剥离的程度有影响。EDX电子显微镜分析有助于确认金属剥离界面的物质元素,通过比对背面金属设计可以确定剥离是在金属镀膜过程还是封装过程中产生。蒸金过程提高清洗质量和防止化剂交叉污染,封装过程降低胶带粘性、使用胶木/集束顶针、降低热烘温度和时间、降低顶出高度和速度等可减少背面金属膜剥离。     

TFT-LCD摩擦工艺ESD研究与改善

摩擦工艺ESD(Electrostatic Discharge)是TFT-LCD制程中较为常见的一种不良,以317.5 mm(12.5 in)产品为例,摩擦工艺过程中ESD发生率20%,对产品良率影响较大。文章结合实际生产对摩擦工艺ESD的原因进行理论分析与实验验证,得出摩擦工艺发生ESD的原因为TFT基板上面有悬空的大块金属,在摩擦过程中电荷积累过多容易发生ESD,ESD进一步烧毁旁边金属电路导致面板点亮时画面异常。生产过程中通过工艺管控和产品设计两方面优化改善,工艺方面通过增加湿度,涂布防静电液以及管控摩擦布寿命进行改善,设计方面通过变更悬空的大块金属为小块金属,通过工艺设计优化最终生产过程中摩擦工艺ESD发生率由20%下降到0%,大大提高了产品品质,降低了生产成本。     

SRAM版图布局方向对产品失效率的影响

静态随机存储器(SRAM)是集成电路中重要的存储结构单元。由于其制备工艺复杂、关键尺寸较小、对设计规则的要求最为严格,因此SRAM的质量是影响芯片良率的关键因素。针对一款微控制单元(MCU)芯片的SRAM失效问题,进行逻辑地址分析确认失效位点,通过离子聚焦束(FIB)切片及扫描电子显微镜(SEM)分析造成失效的异常物理结构,结合平台同类产品的设计布局对比及生产过程中光刻工艺制程的特点,确认失效的具体原因。对可能造成失效的工艺步骤或参数设计实验验证方案,根据验证结果制定相应的改善措施,通过良率测试及SEM照片确认改善结果,优化工艺窗口。当SRAM中多晶硅线布局方向与测试单元中一致时,工艺窗口最大,良率稳定;因此在芯片设计规则中明确SRAM结构布局方向,对于保证产品的良率具有重要意义。     

基于兰姆波在非压电基板驱动油滴运动的实验

研究了压电陶瓷激发的兰姆波在钢板上对油滴运动的影响,通过分析油滴在钢板表面的运动方程得到影响驱动油滴运动位移的3个变量,从激发电压、油滴体积、基板倾角3种不同的条件研究兰姆波对油滴的推动效果。实验表明,当激发电压和油滴体积一定时,兰姆波驱动油滴的运动位移随着基板倾角的增加而增大,且这一特征在油滴为10μL时最明显;当基板倾角和油滴体积一定时,油滴运动位移随激发电压的增加而增加,在斜面上油滴位移大于平面油滴位移;当基板倾角和激发电压一定时,油滴体积越大,其所受兰姆波的驱动力越大,运动位移就越大,30μL的油滴所受驱动影响更明显,运动位移大于10μL和20μL油滴。