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%。     

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。     

Rubbing Mura产生机理及改善研究

Rubbing Mura是以接触式摩擦工艺生产TFT_LCD产品时常见的顽固缺陷,尤其在HADS产品上不良发生率更高。本文对Rubbing Mura产生的原因及机理进行分析,发现该不良由TFT基板上的源极线(Source Data,SD)附近的Rubbing弱区漏光引起。研究了Rubbing强度(Nip值)、Rubbing布型号、Rubbing布寿命、黑矩阵(Black Matrix,BM)加宽和SD减薄对HADS产品的Rubbing Mura的影响,选择最优的工艺条件,Rubbing Mura的不良发生率由2.4%降至0%,改善效果明显。     

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%。     

TFT LCD光配向制程对低灰阶画面抖动的影响

为了改善光配向产品画质,提高产品良率,针对光配向产品在低灰阶出现画面抖动不良现象进行系统研究,发现了画面抖动异常发生机理并找到有效的改善措施。首先,通过盒厚量测仪对异常区域进行预倾角比对,确定异常位置预倾角变化。接着通过光配向原理与预倾角角度进行关联分析,对画面抖动机理提出合理解释,确认由外部静电电场造成局部光配向电压异常。最后,通过排查机构确认静电发生单元,提出有效的改善措施。画面抖动是基板在制程中受到静电累积,造成基板背面积累一定电荷。在光配向制程中,受外部静电场的影响,像素内的电压未达到预定值,造成预倾角异常,点灯成像为画面抖动。通过改善在制程中的静电累积,防止静电累积在基板背面造成光配向电压异常,改善画面抖动不良。     

TFT-LCD残影不良的研究与改善

影像残留是TFT-LCD,特别是TN型产品常见的不良,对产品良率影响很大。本文从产品设计、工艺参数、工艺管控3个方面对残影进行分析。发现产品设计时Data线两侧段差过大,是导致残影发生的主要原因,通过增加配向膜厚度和摩擦强度值可以有效降低残影,实验得出配向膜膜厚高于110nm,摩擦强度高于5.5N·m时无残影发生。通过控制配向膜工程与摩擦工程间的延迟时间在5h,摩擦工程与对盒工程间的延迟时间在10h,并且严格管控ITO偏移量可以有效减少Panel内部电场,从而降低残影。通过以上措施,对于15.6HD产品,良率提升了10%,为企业高效生产奠定基础。     

摩擦工艺不良的探究

TFT-LCD的摩擦工艺中,容易产生摩擦Mura、L0条形不均、摩擦划伤等不良。分析及验证发现:摩擦Mura的发生与摩擦强度较弱,聚酰亚胺膜配向力不足引起像素漏光相关。选择摩擦强度好的尼龙布,并控制摩擦布寿命在100张基板以下,可以有效控制不良的发生。通过工艺调整加强摩擦强度时需考虑Zara发生情况,选择摩擦Mura和Zara总体发生较低的摩擦强度是必要的。采用摩擦辊垂直基板短边设计,可一定程度控制摩擦Mura的发生;长条型像素设计可从源头防止漏光产生。产品设计时避免显示区延伸区域大块金属的干涉可一定程度防止条形不均发生,以信号层作为绑定IC引线较之开关层做引线对条形不均改善有更好的效果。棉布的棉籽剪裁、摩擦设备机台的及时有效清洁、基板来料的超声波清洗是防止摩擦划伤发生的有效保证。     

TFT—LCD成盒工程中配向不良的改善

从生产角度研究了TFT—LCD成盒工程中配向不良发生的原因，通过对TFT基板、PI液的调查．通过对彩膜基板色层断差、角断差等的量测明确了角断差对此不良的影响，分别在摩擦工程、本硬化工程对这项不良进行改善，结果表明本硬化工程工艺条件的改进对改善该不良有明显效果，并通过一组实验得到最优化本硬化条件，最终改善了该不良。     

TFT-LCD一种绿Mura机理分析和改善

色斑不良(Mura)是薄膜晶体管液晶显示器常见的显示缺陷,严重影响产品品质。色斑不良表现形式多样,原因也各不相同。本文针对8.5世代线发生于81.28cm(32in)产品上的一种固定位置发绿条状Mura,通过实物解析、设备排查和不同工艺条件试验,对不良机理进行研究。实验结果表明,81.28cm(32in)产品彩膜绿像素使用的G-1型光刻胶受光照后性质发生变化是导致该不良的直接原因。进一步确认不良的根本原因为G-1型光刻胶中颜料分子锌酞菁化合物在600～700nm光波处存在吸收峰,被光照后吸收光子生成自由载流子,形成附加电场,导致该区域液晶偏转异常,显示出宏观绿Mura。从阻隔光照和减少光生载流子产生数量两个方向入手,通过添加高敏感度光起始剂和使用颜色浓度更高的颜料分子,形成两种改善材料,量产导入后,均成功将不良发生率由约20%降低为0,有效提升了产品品质。     

ITO退火工艺对HADS型TFT-LCD透过率的影响

HADS型TFT基板制程中通常存在两次ITO退火工艺,而Cell制程中则存在相似的配向膜高温烘焙工艺。为提升TFT产线退火工序的产能,因此考虑对ITO退火进行时间上的缩减甚至直接省略,然后利用配向膜烘焙的热处理对前层ITO的结晶进行补偿,但ITO结晶方式的变化还需确保产品高透过率特性。对比实验的结果表明:单层ITO退火时间由30min缩减至10min时,产品的透过率基本保持不变;2nd ITO退火直接省略时产品仍具备高的透过率特性,但1st ITO退火省略时产品的透过率则会大幅降低,其主要原因是钝化绝缘层的阻隔导致了1st ITO中的亚氧化物无法被后工段的热处理所氧化,而配向膜涂覆后的2nd ITO在烘焙过程中仍可以与外界高温空气结合反应。在确保产品高透过率的前提下,选择从源头上减少了1st ITO内亚氧化物的产生,通过增加1st ITO成膜时的氧气流量也可以实现1st ITO退火的直接省略。最终两次ITO退火均可被配向膜烘焙所替代且产品兼具高透过率特性,最大化地提升了TFT产线的生产效率。     

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。     

残影不良分析及改善对策研究

通过对大量残影不良样品进行分析,找到了残影不良产生的原因,并基于分析结果设计了改善残影的实验。通过分析发现:残影不良产生的原因是彩膜侧像素与黑矩阵之间的段差过大,在摩擦工程时段差过大区域形成了摩擦弱区,摩擦弱区内的液晶分子配向较弱,导致不良产生。为降低残影不良进行实验,结果显示:在彩膜侧加覆盖层可以有效降低残影不良的发生率,但不适用于量产;通过采用高预倾角的配向膜材料,同时控制配向膜工程到摩擦工程的时间,可使残影不良发生率由28.2%降低至0.2%,为企业的稳定高效生产奠定了基础。     

Zara Domain不良的研究与改善

Zara Domain是TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)行业TN型产品中常见的不良,严重影响着产品的良率。本文通过对101.3mm(3.97in)TN产品的大量实验,系统分析和研究了Zara Domain问题。研究结果表明:优化产品设计、工艺参数、工艺管控都可有效地管控Zara Domain的发生率。首先通过调控矩阵工厂刻蚀工艺,确保Shield Bar坡度角保持在45°左右时,Zara Domain发生率为0%。其次在盒工厂摩擦工艺段,也可通过调控摩擦滚轮的摩擦强度值来提高摩擦后配向能力的均一性来降低Zara Domain的发生率。实验发现当摩擦强度值保持在2.3N·m时,Zara Domain的发生率1%。另外通过改善对盒过程中高温固化的冷却工艺,在设备上方增加空调扇,加速冷却,也可使Zara Domain的发生率1%。本文通过对101.3mm(3.97in)TN产品系统的研究,有望为解决Zara Domain不良提供一定的技术支持。     

摩擦后清洗机对Zara不良的影响和改善

在液晶显示面板行业,边缘场开关技术在生产过程中易导致Zara不良的高发,降低产品良率,导致生产成本增加。Zara不良根据点灯现象可以分为散状Zara、团状Zara、辉点数和未确认面板污渍类4类。经大量取屏分析,发现Zara不良与摩擦后清洗机的内部洁净度和清洗能力有较大关联。本文从过滤器滤径减小、KOH流程优化、直供水改造、腔室污染降低等方面进行了改善研究,通过机理分析和大量试验验证,将Zara不良由0.74%改善至0.24%,验证了提升摩擦后清洗机洁净度对Zara不良改善有重要作用,同时也取得了良好的经济效益:年收益1 338万元。     

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。     

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。     

面板过孔设计对聚酰亚胺液扩散的影响

为提高产能,笔记本电脑超高级超维场开关(HADS)产品的聚酰亚胺(PI)膜涂布方式从辊涂的感光树脂转印版(APR版)转印变更为喷墨打印,涂布方式的变更造成了PI液滴无法填充到高段差钝化层(PVX)过孔内,进而在过孔周围PI液堆积产生宏观"线Mura"不良。我们通过变更产品设计与工艺参数调整以及工艺过程优化,设法降低或消除不良产品,使良率满足量产需求。首先,通过变更钝化层掩膜版使得钝化层过孔和Com走线有一定偏移量(钝化层半过孔),半过孔设计利于PI液通过半过孔缺口设计进入钝化层过孔内。为了减小钝化层过孔尺寸和数量对PI液扩散的不利影响,钝化层过孔周期从1/3变更为1/6,过孔尺寸从5.7μm增大到7.5μm。钝化层掩膜版设计的变更极大改善了PI液进入过孔内,将"线Mura"不良率从100%降为15%。其次,从提高PI液滴涂布均匀性方向出发,将喷墨打印涂布方式从1次涂布变更为2次涂布,2次涂布的叠加效果使相邻液滴间扩散时间更久,液滴间距更小,膜厚更均匀,使"线Mura"不良率从15%降为1%。再次,通过改变PI液滴在过孔周围走线的扩散方向来提高扩散均匀性,通过将喷墨打印机台角度从0°变为2°,进一步使"线Mura"不良率从1%降为0.2%。     

TFT-LCD一种黑Mura机理分析及工艺验证改善

TFT-LCD面板生产过程中会出现各种Mura,尤其是电视大尺寸产品,对显示均一性要求很高。Mura现象种类多,原因差异性大,本文分析的Mura属于电视面板的特殊不良。为解决此黑Mura,首先进行了实物分析研究,通过液晶盒特性、表面微观以及电学分析确认实物未见明显异常,为极微观异常。采用目前实际可操作方法很难进行深入分析,需依靠工艺验证来明确,因此通过工艺验证确认到不良为配向膜清洗机相关,而清洗机独立单元繁多。依据不良可能的原因以及实际生产线的运营状况,设计了5项相关可行性实验:清洗速度降低,清洗后增加静置时间,紫外光清洗强度提升,毛刷远离基板以及清洗机高压二流体喷淋压力调整。通过以上工艺验证结果,推理出不良形成原因为电荷残留,并提出两个合理可行的改善方向,首先是减少基板在高压二流体喷淋下的停留,其次为增加监控或关闭高压二流体喷淋,使不良从0.94%降低至0.00%,提升了产品品质。     

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%)。     

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。