合肥京東方光電科技有限公司　江　橋　孟凡維　管禮志　陳維誠(chéng)　陳　杰　車曉盼　左愛(ài)翠　郭紅光　劉俊豪

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關(guān)于Photo Spacer高度與LC滴入數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)的研究報(bào)告

合肥京東方光電科技有限公司江橋孟凡維管禮志陳維誠(chéng)陳杰車曉盼左愛(ài)翠郭紅光劉俊豪

研究了京東方小尺寸出現(xiàn)的一系列高低溫測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的重力Mura和Bubble問(wèn)題，主要為Photo Spacer（PS）存在較大波動(dòng)，導(dǎo)致LC Margin評(píng)價(jià)出現(xiàn)偏差，或者LC Margin評(píng)價(jià)后，實(shí)際量產(chǎn)PS存在批次性差異。通過(guò)對(duì)問(wèn)題根源的分析，一方面尋找精確測(cè)試LC Margin的方案；另一方面對(duì)于真實(shí)Margin過(guò)小的產(chǎn)品，研究LC量與實(shí)際PS高度進(jìn)行匹配，以聯(lián)動(dòng)的方式管控液晶量的滴入，從而克服PS波動(dòng)過(guò)大引起的LC 偏出真實(shí)Margin的問(wèn)題。鑒于目前幾乎所有ADS Mobile產(chǎn)品面臨的面貼按壓水波紋和發(fā)黃的現(xiàn)狀，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)需要增加Main PS的密度，直接影響PS的壓縮率，導(dǎo)致LC Margin過(guò)小。而當(dāng)PS工藝管控能力無(wú)法滿足LC Margin過(guò)小所需的精度時(shí)，從LC與PS聯(lián)動(dòng)的角度研究了解決問(wèn)題的方案，從而保證產(chǎn)品品質(zhì)的同時(shí)，減小工程管控風(fēng)險(xiǎn)。

PS高度；液晶量；LC Margin；工程能力

一、引言

近年來(lái)，隨著移動(dòng)產(chǎn)品高速發(fā)展，高PPI的產(chǎn)品逐漸推出，客戶對(duì)畫面品質(zhì)的要求也逐漸提高，對(duì)透過(guò)率，對(duì)比度的要求也越來(lái)越高。另一方面為配合TP工藝的優(yōu)化，越來(lái)越多的客戶選擇使用面貼的工藝，這樣，對(duì)于我公司ADS產(chǎn)品的按壓水波紋改善提出了較高的要求，通過(guò)以往分析，Main Sub PS段差設(shè)計(jì)能夠有效減低Touch Mura風(fēng)險(xiǎn)［1］，在后續(xù)尺寸不斷增大Main PS密度，降低M-S段差的情況下，勢(shì)必會(huì)壓縮Cell工廠LC Margin。而當(dāng)CF Glass上的Photo Spacer（PS）高度管控水平達(dá)到瓶頸時(shí)，給Cell工廠如何應(yīng)對(duì)過(guò)小的LC Margin提出了較大的挑戰(zhàn)［2］。2014年的生產(chǎn)的產(chǎn)品中，陸續(xù)出現(xiàn)一些尺寸在廠內(nèi)高低溫抽檢時(shí)出現(xiàn)了重力Mura或低溫Bubble，需要大量的人力物力去協(xié)調(diào)Sorting不良品，甚至有些尺寸在客戶端出現(xiàn)了相關(guān)的問(wèn)題，給生產(chǎn)，銷售，公司品牌形象造成了損失。本文主要通過(guò)對(duì)BOEHF 廠內(nèi)的此種問(wèn)題，從PS高度和LC滴入聯(lián)動(dòng)方面的進(jìn)行探索，從LC Margin測(cè)試開始尋找出現(xiàn)LC Margin偏差或者過(guò)小的原因，提出相應(yīng)的解決方案。

二、LC滴入偏差造成的問(wèn)題及原因

TFT LCD由大尺寸轉(zhuǎn)向小尺寸時(shí)，由于單個(gè)液晶盒小尺寸產(chǎn)品需要液晶的滴下量比大尺寸產(chǎn)品少很多，因此小尺寸產(chǎn)品對(duì)液晶滴下量的微小變化更敏感容易出現(xiàn)重力Mura與低溫Bubble的問(wèn)題［3］。

對(duì)于每一款新產(chǎn)品，在開發(fā)階段根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格的要求，會(huì)設(shè)計(jì)Cell Gap，PSH，PS密度和M-S段差等相關(guān)參數(shù)，這些參數(shù)確定后，產(chǎn)品首次試驗(yàn)品投入時(shí)會(huì)對(duì)自身設(shè)計(jì)進(jìn)行LC Margin 測(cè)試［4］，例如產(chǎn)品A，在測(cè)試時(shí)首先計(jì)算理論中心液晶量（計(jì)算方式為相應(yīng)盒厚所對(duì)應(yīng)的盒內(nèi)體積減去盒內(nèi)所有膜層有占用的體積，計(jì)算出每個(gè)最小單元所需液晶量，再換算成每滴液晶量的重量，此處不做詳述），再對(duì)此中心液晶量做擴(kuò)展測(cè)試，一般設(shè)定-6%，-4.5%，-3%，-1.5%，0%，+1.5%，+3%，+4.5%， +6%（0%表示中心液晶量，-1.5%表示中心液晶量*98.5%，+1.5%表示中心液晶量*101.5%），分別對(duì)各個(gè)階梯的液晶量進(jìn)行高低溫和Code Bubble評(píng)價(jià)，從而得出安全的液晶量范圍，稱為產(chǎn)品的LC Margin。當(dāng)產(chǎn)品A的LC Margin確定后，選取相對(duì)中心的液晶量作為產(chǎn)品投入的LC 滴入值（暫不考慮其他因素），若產(chǎn)品A的LC Margin為-3%～+3%，選取0%作為產(chǎn)品A的中心液晶量。理論上，產(chǎn)線會(huì)根據(jù)實(shí)際的PS管控能力和LC滴入精度來(lái)評(píng)判一款產(chǎn)品的LC Margin是否滿足量產(chǎn)條件。如果產(chǎn)線的管控能力可以滿足6%的范圍，那么我們可以認(rèn)為產(chǎn)品A是可以滿足產(chǎn)線的要求，反之，則認(rèn)為不滿足。

但是在我們的評(píng)價(jià)過(guò)程中，往往并未考慮到做LC Margin測(cè)試的Glass的PS管控情況，如果不同階梯的液晶量滴所滴的Glass上PS高度存在較大的差異，所得出的LC Margin本身就存在準(zhǔn)確性問(wèn)題，再以此來(lái)決定量產(chǎn)的條件，很容易在生產(chǎn)過(guò)程中，由于PS高度的波動(dòng)情況與LC Margin測(cè)試時(shí)的波動(dòng)情況不一致而出現(xiàn)問(wèn)題。若量產(chǎn)的PS高于LC Margin測(cè)試時(shí)的PS，中心液晶量相對(duì)于量產(chǎn)Glass較低，容易出現(xiàn)Code Bubble風(fēng)險(xiǎn)，反之，則容易出現(xiàn)重力Mura（如圖一，二所示）。

圖一 重力Mura現(xiàn)象Fig.1 Phenomenon of G-Mura

圖二 Code Bubble現(xiàn)象Fig.2 Phenomenon of Code Bubble

所以，在討論P(yáng)S-LC 數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)之前，我們首先需要討論LC Margin 測(cè)試準(zhǔn)確性。

三、LC Margin測(cè)試

在通常情況下，LC Margin測(cè)試會(huì)選擇在幾張Glass上分區(qū)依次滴入不同的液晶量，然后將不同液晶量的Panel送QE進(jìn)行高低溫和Code Bubble測(cè)試，從而得出安全的LC滴入?yún)^(qū)間。由于LC Margin與PS高度和M-S段差有直接關(guān)系，當(dāng)PSH存在波動(dòng)時(shí)，很可能導(dǎo)致每次評(píng)價(jià)的LC Margin存在一定偏差。

PS制作工藝是采用整面Coating涂覆再M(fèi)ask曝光的方法，在涂覆過(guò)程中，邊緣與中心不可避免的會(huì)產(chǎn)生均一性不好的問(wèn)題（如圖三所示）。用以往的方式，相同的LC量滴在不同的PS高度上，結(jié)果必然是不同的，為了規(guī)避由于PS高度波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，我們研究了精確測(cè)試的方法。

圖三 PSH均勻性Fig.3 PSH Uniformity

在做LC Margin之前，選取一定數(shù)量的Glass（根據(jù)實(shí)際尺寸選?。?，LC工藝前將PSH以Panel為單位進(jìn)行全測(cè)，將測(cè)試后的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，按一定的間距進(jìn)行劃分區(qū)間，以產(chǎn)品B為例，一張玻璃上可切出408個(gè)Panel（如圖四所示）。

圖四 PS Height 分布情況Fig.4 The distribution of PS Height

選取四張玻璃，將其根據(jù)PS高度分為6個(gè)區(qū)間（每個(gè)區(qū)間Range為0.03μm），均值分別為3.955μm， 3.985μm， 4.015μm， 4.045μm，4.075μm， 4.105μm（如圖五，為了拉開PS高度差，可以將玻璃兩兩選用不一樣的PSH進(jìn)行投入），其中滿足評(píng)價(jià)數(shù)量需求的區(qū)間為4個(gè)：3.985μm， 4.015μm， 4.045μm， 4.075μm，再將這四個(gè)區(qū)間的Panel按不同的液晶量進(jìn)行LC Margin評(píng)價(jià)。

圖五 PS Height 區(qū)間Fig.5 PS Height interval

得出LC Margin評(píng)價(jià)結(jié)果分別為-4%～2%，-3%～3%，-2%～4%，-1%～5%（如圖六所示），那么得出的結(jié)論為，當(dāng)PSH高度管控在3.97～4.09μm之間的LC Margin為-1%～2%，若此Margin可以滿足工程能力要求Spec，那么可以正常進(jìn)行量產(chǎn)。后面我們要討論的是，如果此Margin過(guò)小，或者PSH高度管控超出工程能力，我們?cè)撊绾螌?duì)應(yīng)。

圖六 各PS區(qū)間所對(duì)應(yīng)的LC MarginFig.6 The PS range of LC Margin

四、PS-LC聯(lián)動(dòng)原理

通過(guò)上文介紹，我們了解了LC Margin的測(cè)試方案，那么當(dāng)?shù)弥a(chǎn)品B的LC Margin為-1%～2%，PSH高度管控能力無(wú)法保證在3.97～4.09μm，而一旦PSH超出標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)沿用-1%～2%的LC Margin勢(shì)必會(huì)造成重力Mura（液晶量相對(duì)過(guò)多）或者Code Bubble（液晶量相對(duì)過(guò)少）的風(fēng)險(xiǎn)。為應(yīng)對(duì)此問(wèn)題，我們繼續(xù)研究了通過(guò)使LC滴入設(shè)備與PSH測(cè)試設(shè)備數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)的方法來(lái)進(jìn)行LC滴入作業(yè)。我們已經(jīng)通過(guò)上文所述的LC Margin測(cè)試方法得出了精確的LC Margin，得到的數(shù)據(jù)我們可以擬合出PSH高度與中心液晶量的關(guān)系，通過(guò)擬合我們看到LC中心液晶量與PSH其實(shí)是線性關(guān)系，得出兩者的關(guān)系為：y=0.333x-1.3383（其中y為中心液晶量，x為PS Height），利用此公式，我們完全可以獲得沒(méi)有進(jìn)行LC Margin測(cè)試的PS高度所對(duì)應(yīng)的中心液晶量，比如由于數(shù)量過(guò)少?zèng)]有進(jìn)行測(cè)試的PS平均高度為3.955μm的Panel，代入公式得出中心液晶量y=0.333*3.955-1.3383，y= -2.1%（如圖七所示）。

圖七 PS-LC 聯(lián)動(dòng)公式Fig.7 The formula of PS-LC Link

那么，我們只要將PSH測(cè)試設(shè)備與LC滴入設(shè)備通過(guò)此公式建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，我們就能完成PSH與LC 滴入數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)。

通過(guò)測(cè)試每張Glass上每個(gè)Panel上的PSH，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃C設(shè)備上，LC滴入時(shí)通過(guò)聯(lián)動(dòng)公式分配每張Panel所需的液晶量，此即為PS-LC聯(lián)動(dòng)，但對(duì)應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)時(shí)面臨著產(chǎn)能不足的問(wèn)題，如果原先的PSH測(cè)試設(shè)備測(cè)試頻率為每三張Glass測(cè)試一張，每張測(cè)試二分之一的Panel，那么為了實(shí)現(xiàn)PS-LC聯(lián)動(dòng)，PSH測(cè)試時(shí)間需要為原來(lái)的6倍，如此巨大的測(cè)試工作量，產(chǎn)線設(shè)備顯然無(wú)法對(duì)應(yīng)，為了降低測(cè)試時(shí)間，同時(shí)又盡量使PS-LC聯(lián)動(dòng)體現(xiàn)最大的價(jià)值，我們研究了區(qū)域聯(lián)動(dòng)的方案。

以產(chǎn)品C為例，每張Glass有494個(gè)Panel，將Glass一共劃分為38個(gè)小區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有13個(gè)Panel。安排每個(gè)區(qū)域測(cè)試兩個(gè)Panel的PSH，然后取平均值作為該區(qū)域的PSH，通過(guò)系統(tǒng)將此PSH作為該區(qū)域每個(gè)Panel的值，LC滴入設(shè)備讀取數(shù)據(jù)后自動(dòng)調(diào)整為所需的LC滴入量。按照此方案，PSH測(cè)試時(shí)間為原有測(cè)試時(shí)間的2.1倍左右，減輕了PS-LC聯(lián)動(dòng)對(duì)PSH測(cè)試產(chǎn)能的影響，但區(qū)域聯(lián)動(dòng)不能精確到每張Panel，聯(lián)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)有所影響（如圖八所示）。

圖八 產(chǎn)品C 布局Fig.8 Product C Layout

五、PS-LC聯(lián)動(dòng)模式優(yōu)勢(shì)

我們將量產(chǎn)所使用的液晶量和PS-LC聯(lián)動(dòng)所使用液晶量進(jìn)行了對(duì)比，通過(guò)區(qū)域聯(lián)動(dòng)，我們大大降低了PS高度波動(dòng)引起的LC量滴入偏差的風(fēng)險(xiǎn)（如表一所示）。

表一 PS-LC聯(lián)動(dòng)效果分析Table1.8 PS-LC Link effect analysis

通過(guò)聯(lián)動(dòng)公式我們可以得出每個(gè)Panel的理論液晶量（每個(gè)Panel測(cè)試一個(gè)PSH值），然后將量產(chǎn)方式使用的液晶量，聯(lián)動(dòng)方式使用的液晶量分別與理論值進(jìn)行相減，我們可以看到偏差在1%～3%范圍的聯(lián)動(dòng)方式明顯減少，而通過(guò)尋找PSH平坦度的分布規(guī)律，我們對(duì)PSH測(cè)試點(diǎn)位進(jìn)行一定調(diào)整后，得出了聯(lián)動(dòng)修正結(jié)果，可以看到，偏差2%～3%的panel數(shù)量有進(jìn)一步的降低。

由于無(wú)法保證Panel為單位的聯(lián)動(dòng)，區(qū)域PS-LC聯(lián)動(dòng)仍然存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，后續(xù)我們將通過(guò)對(duì)平坦度數(shù)據(jù)進(jìn)一步的分析，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有測(cè)試數(shù)量的情況下，保證最大限度的降低LC滴入偏差的風(fēng)險(xiǎn)。

另一方面，由于有了PS-LC聯(lián)動(dòng)的對(duì)應(yīng)方案，工程對(duì)LC Margin的要求將會(huì)降低，這給產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了巨大的保障，給按壓水波紋，Push Mura等需要涉及PS密度，M-S段差變更的不良的改善提供了可行性。

六、總結(jié)

通過(guò)以上對(duì)PSH設(shè)備與LC滴入設(shè)備數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)的研究，我們找到了精確測(cè)試LC Margin的方案，解決了以往LC Margin評(píng)價(jià)存在的一些弊端，并且通過(guò)對(duì)PSH進(jìn)行分段評(píng)價(jià)LC Margin ，我們可以擬合PS-LC聯(lián)動(dòng)的公式，從而推斷出不同PSH的LC Margin，為量產(chǎn)對(duì)應(yīng)PS-LC聯(lián)動(dòng)方案提供了可能。而量產(chǎn)PS-LC聯(lián)動(dòng)的導(dǎo)入，降低了工程對(duì)LC Margin的要求，為了改善按壓水波紋等不良，增大PS密度提供了解決辦法，為進(jìn)一步提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力提供了幫助。

［1］齊鵬，施園，劉子源.TFT-LCD Touch Mura不良的研究和改善.液晶與顯示.2013.

［2］楊國(guó)波，王永茂，趙軍，等.ODF工藝的進(jìn)展［J］.光機(jī)電信息，2011.

［3］楊國(guó)波，王永茂，王向楠，等.ODF工藝中液晶滴下量的優(yōu)化.液晶與顯示.2011.

［4］ Odahara S，Yamashita H，Momoi Y，etal. Post technology for TFT/LCD［C］//SID’0］，San Jose，USA:SID，2001.