TFT-LCD成盒工程中配向不良的改善
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摘 要: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｡
关键词:薄膜晶体管液晶显示;角断差;配向
中图分类号:141.9文献标识码:B
The Improvement of Disclination Defect in TFT-LCD Cell Process
WANG Yin-chun1,2, LI Zhuo2, LI Rong-yu1
(1.Department of Electronic Engineering, Shanghai 200030,China;
2. Shanghai SVA NEC Liquid Crystal Display Co.,LTD, Shanghai 201108,China)
Abstract: According to mass production, the cause of the disclination in TFT-LCD Cell process has been studied. Through analysing TFT substrate, PI, thickness and "Tuno Dansa" of Color layers, the last factor "Tuno Dansa" was proved as the root cause of disclination. It has been sought to improve this defect from TFT-LCD Cell process, such as rubbing and anneal, then found that adjusting anneal process was quite effective. Meanwhile, the best anneal process condition was acquired by a set of test.
Keywords: TFT-LCD;Tuno Dansa;disclination
引 言
目前,平板显示已经成为显示产业主角｡以电视为例,2008年平板电视的销售量占中国彩电整体销售量的60%左右,平板电视取代CRT电视的趋势已经不可逆转,其中最成功的为TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)显示技术,它具有功耗低､外型薄､重量轻等特征[1],已占平板电视销量80%以上,TFT-LCD还广泛使用在笔记本电脑､手机､显示器等和人类生活相关的各类产品上｡在TFT-LCD产业中,合格率的提高是一个需要持续改善的任务,关系到公司竞争力的提升及获利的表现｡TFT-LCD制造可分为阵列､成盒､模块三个工程[2],我们研究了TFT-LCD成盒工程中配向不良的现象,研究了该现象可能的成因并提出了改善方案,通过试验有效地解决了该不良,提高了TFT-LCD工程的合格率｡
1 配向不良现象
在TFT-LCD成盒工程面板检查时发现子像素内侧视野可见边缘有小亮点的不良现象,显微镜下可以看到不良区域的显示与正常区域不同(如图1),显微镜下旋转偏光板可看到子像素发亮现象(如图2)｡该不良高发导致成盒工程直通率下降,对公司效益产生了影响｡
2 分析与试验
2.1 调查
成因分析:异常区域的液晶配向力较差,导致液晶分子的排列与周围相反,宏观上显示则呈现其他像素处于暗态时异常区域为亮态,反之,其他像素处于亮态时异常区域则为暗态｡
调查方向:
(1)原材料类:①CF彩膜;②TFT基板;③PI液;
(2)工艺条件:①摩擦工艺;②本硬化条件｡
调查发现异常区域TFT基板无异常,PI液为各型号产品通用材料,而此不良发生在特定产品,所以PI液可排除｡异常品和正常品阵列工程､成盒工程各工艺条件,并没有发现有异常现象,故排除工艺原因,怀疑可能是对显示有重要影响的彩膜跟此不良有关｡
彩膜调查:使用KOSAKA接触膜厚计测试正常品及异常品的彩膜色层膜厚,测试结果如表1｡从表中测试数据看,异常品的膜厚段差与对比品膜厚段差相比差异不明显｡彩膜结构图如图3｡
使用SEM量测彩膜子像素角断差,测试设备HITCHI S-4800,测试条件10kV,×12,000 ｡测试结果如表2所示,从表中测试结果可以看到异常区域的子像素角断差(角断差为RGB子像素色层边缘最高值减去子像素中央表面高度)明显大于正常区域｡SEM图如图4｡
经以上调查,认为可能是彩膜子像素角断差过大,使断差区域在配向摩擦时产生摩擦不均,摩擦不均区域其配向和其他区域不同,最终导致了配向不良的发生｡在同彩膜厂商联系后,厂商表示异常区域角断差虽然较大但在规格内,且采用传统的颜料分散法制作彩膜其各子像素角断差都控制在很小的水准非常困难｡故决定通过成盒工程进行工艺条件变更来改善该不良｡
2.2 工程改善
2.2.1 摩擦工程改善
由于断差区域摩擦不均使配向不同导致不良发生,考虑通过摩擦工程调整摩擦滚轮转矩值来改善摩擦效果以解决该不良｡试验转矩值由0.4调整为0.5､0.3及0.25,调整后配向不良发生率如图5｡从图中可以看到,调整转矩值无法改善配向不良现象｡转矩值的调整对角断差处的摩擦效果影响不大｡
2.2.2 本硬化条件改善
清亮点作为液晶材料的重要指标,是指由混浊的液晶相变为清澈的液相时的温度[3],在清亮点附近温度变化不同对液晶取向产生不同影响｡取五组试验条件进行试验结果如表3,第五组条件效果最好,以此为量产工艺条件进行生产可有效解决配向不良现象｡
由此可见,更改TFT和CF嵌合后本硬化条件,使出炉时基板温度保持在液晶清亮点以上(清亮点为78.5℃),在出炉后直接由清亮点以上温度快速降到室温,使异常区域受到正常区域的影响,异常区域的配向会最终与正常区域一致,以此来改善配向不良｡其理论效果模拟如图6､图7｡
3 结 论
TFT-LCD成盒工程中的配向不良和彩膜子像素角断差过高有关,角断差高使该处无法正常配向产生液晶偏转同其他区域有异的现象｡但彩膜厂商采用颜料分散法这种传统工艺制作彩膜意味着彩膜角断差存在的必然性｡此时可通过成盒工程中本硬化工艺调整进行改善,调整温度可使得异常区域配向受到正常区域影响最终达到一致,当然最优化条件还需要通过试验才能获得｡
参考文献
[1] 尚进,液晶显示模组的机械试验与分析[J].液晶与显示,2008,23(6):711-715.
[2] 王大巍,王刚,李俊峰等.薄膜晶体管液晶显示器件的制造､测试与技术发展[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3] 李维,郭强.液晶显示应用技术[M].北京:电子工业出版社,2000.
作者简介:王银春(1981-),男,上海人,在读工程硕士,工程师,现任职于上海广电NEC液晶显示器有限公司,主要从事TFT-LCD相关材料品质管理工作,E-mail:｡