液晶滴下工藝中液晶量及墊層對盒厚影響的研究
2014-07-14 02:34:58呂松陸建鋼朱建
中國科技縱橫 2014年6期
呂松+陸建鋼+朱建
【摘 要】 本文旨在研究影響液晶滴下工藝中液晶量及液晶盒內(nèi)的墊層對液晶盒厚的影響。最后得到的將是一個液晶盒厚與液晶滴下量以及墊層厚度之間的關(guān)系公式，從而給TFT LCD設(shè)計人員提供理論依據(jù)和設(shè)計參考。
【關(guān)鍵詞】 液晶滴下 液晶量 墊層 液晶盒厚
1 引言
自從奧地利學者萊尼茨爾發(fā)現(xiàn)了第一種液晶材料——膽甾醇基甲酸，到液晶電視走進千家萬戶，液晶顯示技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為主流的平板顯示技術(shù)，而發(fā)展液晶顯示技術(shù)，液晶盒間隙的厚度控制是必不可少的一項技術(shù)。液晶盒厚間隙會受到很多因素的影響，例如PSH（Photo Spacer High）、Sealant特性、液晶量的多少、以及后面的Sealant固化的條件都會影響液晶盒厚。
目前業(yè)界對盒厚控制的研究還是只局限在對液晶量以及PSH的定性分析上，目前還沒有盒厚與液晶量以及PSH的定量分析以及三者之間的關(guān)系公式，本文將從這方面著手進行研究，以期得到液晶盒厚與液晶滴下量以及墊層厚度之間的關(guān)系公式，從而給TFT LCD設(shè)計人員提供理論依據(jù)和設(shè)計參考。
2 影響液晶盒厚的因素
液晶盒厚是指TFT基板與彩色濾色膜上ITO膜之間的間隙，間隙的大小會影響液晶顯示面板的透過率及液晶反應(yīng)時間，那影響Cell Gap的因素有哪些呢？首先我們來看一下TFT面板的截面圖（如圖1）。
從圖1可以看出影響到Cell Gap的因素有玻璃基板的重量，PS高度，Sealant，Au Ball以及液晶量。而在生產(chǎn)過程中當TFT、CF、Sealant以及Au Ball確定后，影響到Cell Gap的因素就剩下液晶量以及PSH兩個因素，接下來我們就探討這兩個因素對盒厚的影響。
2.1 液晶滴下量對液晶盒厚的影響
液晶滴下制程又稱ODF（One Drop Fill），它區(qū)別于傳統(tǒng)的液晶注入方式是成盒之前液晶按照設(shè)計好的圖形滴在TFT或者CF上，然后在進行成盒工藝。液晶滴下量由單位面積內(nèi)液晶的重量乘以盒內(nèi)面積計算出來的，由于盒內(nèi)的墊層也會影響到液晶盒的容積，一般來說液晶量會有一定的允許誤差范圍。由于液晶滴下量的多少直接影響到液晶盒厚，所以液晶滴下量的精度控制尤為重要。目前對于液晶量的控制油兩種方式，一種是對液晶每一滴進行精度控制，整個液晶盒的液晶量就是每一滴的滴下量乘以液晶滴下的滴數(shù)。還有一種精度控制方式是將一個液晶盒的液晶量提前抽取到一個容器中，然后將這些液晶量按照滴數(shù)平均滴到盒內(nèi)。那么單位面積上的液晶量就影響液晶的高低，也就影響到盒厚的大小。單位面積液晶量=單滴液晶量*滴數(shù)/液晶盒內(nèi)面積另外液晶滴下的位置也會影響到液晶盒厚，由于液晶滴下制程成盒后是通過液晶的擴散來達到盒內(nèi)盒厚的均一性的。而液晶要與框膠保持一定的距離來避免液晶侵蝕框膠，另外還要保證液晶比較容易能擴散到盒內(nèi)的所有位置來避免氣泡的發(fā)生，所以實際生產(chǎn)過程中會根據(jù)需求還調(diào)整液晶滴下的圖形。
2.2 盒內(nèi)墊層對盒厚的影響
液晶盒內(nèi)的墊層有兩種工藝，一種是通過將Silicon Ball均勻的散布的盒內(nèi)來達到控制盒厚的目的。還有一種是才CF玻璃上通過沉膜、蝕刻的方式“長出”很多的柱子，這就是“PS”（見圖2），由于散布工藝的均一性不是很好，目前主要采用后一種的墊層實現(xiàn)方式。而面內(nèi)的PS根據(jù)產(chǎn)品的需求不同會設(shè)計出幾種PS，例如Main PS， Sub PS1，Sub PS2。衡量PS的指標有兩個PS密度以及PS高度（PS密度是指單位面積上PS所占的面積）。通過它們來控制盒厚。PS的密度和高低以及均一性就直接影響到液晶盒厚。PS的高度直接支撐液晶盒，對盒厚有著直接的影響。而PS的密度的大小影響到盒內(nèi)空間的大小，與液晶的交互作用也會對液晶盒厚產(chǎn)生一定的影響。假設(shè)PS高度為h，PS密度為d.液晶盒內(nèi)的面積為S，這樣PS占的空間V就可以計算出來V=S*d*h。
接下來我們將以昆山龍騰光電有限公司某產(chǎn)品為研究對象，通過改變液晶滴下量以及PSH的高度的實驗來找到它們與液晶盒厚之間的關(guān)系。（如圖3）
3 實驗
3.1 確定試驗指標
該實驗的輸出是Cell Gap，對Cell Gap的測量我們采用日本大塚電子的回轉(zhuǎn)檢光子法的測定方法測量設(shè)備。對于回轉(zhuǎn)檢光子法的原理這里就不做贅述。
3.2 確定實驗因子
PS高度；單位面積液晶量；該產(chǎn)品已知面內(nèi)尺寸為259.77mm* 412.56mm，使用的Silicon Ball 3.9um，Au Ball 4.5um。PS密度為 217.74um2/mm2。
3.3 實驗條件及結(jié)果
我們采用DOE實驗2因子2水平設(shè)計，單位面積液晶重量（2水平），PSH（7水平），擔心曲率狀況同時選擇3個中心點總共7組實驗。通過mini Tab軟件的幫助，我們可以得到下面的實驗組合方式以及實施的順序。如圖4。
3.4 實驗數(shù)據(jù)分析
7組實驗Cell Gap結(jié)果如圖二最后一列。
標準化柏拉圖：（圖5）。
從標準化效應(yīng)柏拉圖來看單位面積液晶重量（液晶量）和PSH都與Cell Gap強相關(guān)，而交互效應(yīng)弱相關(guān)。
對CellGap的方差分析：
檢查殘差：（圖6）
檢查P值、R-Sq值：
4 結(jié)論與展望
本文的研究是基于TFT，CF，AU Ball，Silicon Ball因素確定的條件下進行的研究，所以在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的材料固定后根據(jù)以上研究就可以很方便的得到Cell Gap與液晶量以及PSH之間的關(guān)系。若生產(chǎn)過程中遇到PSH有波動，可以根據(jù)研究成果對液晶量進行調(diào)整來實現(xiàn)液晶盒厚的均一性。endprint
【摘 要】 本文旨在研究影響液晶滴下工藝中液晶量及液晶盒內(nèi)的墊層對液晶盒厚的影響。最后得到的將是一個液晶盒厚與液晶滴下量以及墊層厚度之間的關(guān)系公式，從而給TFT LCD設(shè)計人員提供理論依據(jù)和設(shè)計參考。
【關(guān)鍵詞】 液晶滴下 液晶量 墊層 液晶盒厚
1 引言
自從奧地利學者萊尼茨爾發(fā)現(xiàn)了第一種液晶材料——膽甾醇基甲酸，到液晶電視走進千家萬戶，液晶顯示技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為主流的平板顯示技術(shù)，而發(fā)展液晶顯示技術(shù)，液晶盒間隙的厚度控制是必不可少的一項技術(shù)。液晶盒厚間隙會受到很多因素的影響，例如PSH（Photo Spacer High）、Sealant特性、液晶量的多少、以及后面的Sealant固化的條件都會影響液晶盒厚。
目前業(yè)界對盒厚控制的研究還是只局限在對液晶量以及PSH的定性分析上，目前還沒有盒厚與液晶量以及PSH的定量分析以及三者之間的關(guān)系公式，本文將從這方面著手進行研究，以期得到液晶盒厚與液晶滴下量以及墊層厚度之間的關(guān)系公式，從而給TFT LCD設(shè)計人員提供理論依據(jù)和設(shè)計參考。
2 影響液晶盒厚的因素
液晶盒厚是指TFT基板與彩色濾色膜上ITO膜之間的間隙，間隙的大小會影響液晶顯示面板的透過率及液晶反應(yīng)時間，那影響Cell Gap的因素有哪些呢？首先我們來看一下TFT面板的截面圖（如圖1）。
從圖1可以看出影響到Cell Gap的因素有玻璃基板的重量，PS高度，Sealant，Au Ball以及液晶量。而在生產(chǎn)過程中當TFT、CF、Sealant以及Au Ball確定后，影響到Cell Gap的因素就剩下液晶量以及PSH兩個因素，接下來我們就探討這兩個因素對盒厚的影響。
2.1 液晶滴下量對液晶盒厚的影響
液晶滴下制程又稱ODF（One Drop Fill），它區(qū)別于傳統(tǒng)的液晶注入方式是成盒之前液晶按照設(shè)計好的圖形滴在TFT或者CF上，然后在進行成盒工藝。液晶滴下量由單位面積內(nèi)液晶的重量乘以盒內(nèi)面積計算出來的，由于盒內(nèi)的墊層也會影響到液晶盒的容積，一般來說液晶量會有一定的允許誤差范圍。由于液晶滴下量的多少直接影響到液晶盒厚，所以液晶滴下量的精度控制尤為重要。目前對于液晶量的控制油兩種方式，一種是對液晶每一滴進行精度控制，整個液晶盒的液晶量就是每一滴的滴下量乘以液晶滴下的滴數(shù)。還有一種精度控制方式是將一個液晶盒的液晶量提前抽取到一個容器中，然后將這些液晶量按照滴數(shù)平均滴到盒內(nèi)。那么單位面積上的液晶量就影響液晶的高低，也就影響到盒厚的大小。單位面積液晶量=單滴液晶量*滴數(shù)/液晶盒內(nèi)面積另外液晶滴下的位置也會影響到液晶盒厚，由于液晶滴下制程成盒后是通過液晶的擴散來達到盒內(nèi)盒厚的均一性的。而液晶要與框膠保持一定的距離來避免液晶侵蝕框膠，另外還要保證液晶比較容易能擴散到盒內(nèi)的所有位置來避免氣泡的發(fā)生，所以實際生產(chǎn)過程中會根據(jù)需求還調(diào)整液晶滴下的圖形。
2.2 盒內(nèi)墊層對盒厚的影響
液晶盒內(nèi)的墊層有兩種工藝，一種是通過將Silicon Ball均勻的散布的盒內(nèi)來達到控制盒厚的目的。還有一種是才CF玻璃上通過沉膜、蝕刻的方式“長出”很多的柱子，這就是“PS”（見圖2），由于散布工藝的均一性不是很好，目前主要采用后一種的墊層實現(xiàn)方式。而面內(nèi)的PS根據(jù)產(chǎn)品的需求不同會設(shè)計出幾種PS，例如Main PS， Sub PS1，Sub PS2。衡量PS的指標有兩個PS密度以及PS高度（PS密度是指單位面積上PS所占的面積）。通過它們來控制盒厚。PS的密度和高低以及均一性就直接影響到液晶盒厚。PS的高度直接支撐液晶盒，對盒厚有著直接的影響。而PS的密度的大小影響到盒內(nèi)空間的大小，與液晶的交互作用也會對液晶盒厚產(chǎn)生一定的影響。假設(shè)PS高度為h，PS密度為d.液晶盒內(nèi)的面積為S，這樣PS占的空間V就可以計算出來V=S*d*h。
接下來我們將以昆山龍騰光電有限公司某產(chǎn)品為研究對象，通過改變液晶滴下量以及PSH的高度的實驗來找到它們與液晶盒厚之間的關(guān)系。（如圖3）
3 實驗
3.1 確定試驗指標
該實驗的輸出是Cell Gap，對Cell Gap的測量我們采用日本大塚電子的回轉(zhuǎn)檢光子法的測定方法測量設(shè)備。對于回轉(zhuǎn)檢光子法的原理這里就不做贅述。
3.2 確定實驗因子
PS高度；單位面積液晶量；該產(chǎn)品已知面內(nèi)尺寸為259.77mm* 412.56mm，使用的Silicon Ball 3.9um，Au Ball 4.5um。PS密度為 217.74um2/mm2。
3.3 實驗條件及結(jié)果
我們采用DOE實驗2因子2水平設(shè)計，單位面積液晶重量（2水平），PSH（7水平），擔心曲率狀況同時選擇3個中心點總共7組實驗。通過mini Tab軟件的幫助，我們可以得到下面的實驗組合方式以及實施的順序。如圖4。
3.4 實驗數(shù)據(jù)分析
7組實驗Cell Gap結(jié)果如圖二最后一列。
標準化柏拉圖：（圖5）。
從標準化效應(yīng)柏拉圖來看單位面積液晶重量（液晶量）和PSH都與Cell Gap強相關(guān)，而交互效應(yīng)弱相關(guān)。
對CellGap的方差分析：
檢查殘差：（圖6）
檢查P值、R-Sq值：
4 結(jié)論與展望
本文的研究是基于TFT，CF，AU Ball，Silicon Ball因素確定的條件下進行的研究，所以在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的材料固定后根據(jù)以上研究就可以很方便的得到Cell Gap與液晶量以及PSH之間的關(guān)系。若生產(chǎn)過程中遇到PSH有波動，可以根據(jù)研究成果對液晶量進行調(diào)整來實現(xiàn)液晶盒厚的均一性。endprint
【摘 要】 本文旨在研究影響液晶滴下工藝中液晶量及液晶盒內(nèi)的墊層對液晶盒厚的影響。最后得到的將是一個液晶盒厚與液晶滴下量以及墊層厚度之間的關(guān)系公式，從而給TFT LCD設(shè)計人員提供理論依據(jù)和設(shè)計參考。
【關(guān)鍵詞】 液晶滴下 液晶量 墊層 液晶盒厚
1 引言
自從奧地利學者萊尼茨爾發(fā)現(xiàn)了第一種液晶材料——膽甾醇基甲酸，到液晶電視走進千家萬戶，液晶顯示技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為主流的平板顯示技術(shù)，而發(fā)展液晶顯示技術(shù)，液晶盒間隙的厚度控制是必不可少的一項技術(shù)。液晶盒厚間隙會受到很多因素的影響，例如PSH（Photo Spacer High）、Sealant特性、液晶量的多少、以及后面的Sealant固化的條件都會影響液晶盒厚。
目前業(yè)界對盒厚控制的研究還是只局限在對液晶量以及PSH的定性分析上，目前還沒有盒厚與液晶量以及PSH的定量分析以及三者之間的關(guān)系公式，本文將從這方面著手進行研究，以期得到液晶盒厚與液晶滴下量以及墊層厚度之間的關(guān)系公式，從而給TFT LCD設(shè)計人員提供理論依據(jù)和設(shè)計參考。
2 影響液晶盒厚的因素
液晶盒厚是指TFT基板與彩色濾色膜上ITO膜之間的間隙，間隙的大小會影響液晶顯示面板的透過率及液晶反應(yīng)時間，那影響Cell Gap的因素有哪些呢？首先我們來看一下TFT面板的截面圖（如圖1）。
從圖1可以看出影響到Cell Gap的因素有玻璃基板的重量，PS高度，Sealant，Au Ball以及液晶量。而在生產(chǎn)過程中當TFT、CF、Sealant以及Au Ball確定后，影響到Cell Gap的因素就剩下液晶量以及PSH兩個因素，接下來我們就探討這兩個因素對盒厚的影響。
2.1 液晶滴下量對液晶盒厚的影響
液晶滴下制程又稱ODF（One Drop Fill），它區(qū)別于傳統(tǒng)的液晶注入方式是成盒之前液晶按照設(shè)計好的圖形滴在TFT或者CF上，然后在進行成盒工藝。液晶滴下量由單位面積內(nèi)液晶的重量乘以盒內(nèi)面積計算出來的，由于盒內(nèi)的墊層也會影響到液晶盒的容積，一般來說液晶量會有一定的允許誤差范圍。由于液晶滴下量的多少直接影響到液晶盒厚，所以液晶滴下量的精度控制尤為重要。目前對于液晶量的控制油兩種方式，一種是對液晶每一滴進行精度控制，整個液晶盒的液晶量就是每一滴的滴下量乘以液晶滴下的滴數(shù)。還有一種精度控制方式是將一個液晶盒的液晶量提前抽取到一個容器中，然后將這些液晶量按照滴數(shù)平均滴到盒內(nèi)。那么單位面積上的液晶量就影響液晶的高低，也就影響到盒厚的大小。單位面積液晶量=單滴液晶量*滴數(shù)/液晶盒內(nèi)面積另外液晶滴下的位置也會影響到液晶盒厚，由于液晶滴下制程成盒后是通過液晶的擴散來達到盒內(nèi)盒厚的均一性的。而液晶要與框膠保持一定的距離來避免液晶侵蝕框膠，另外還要保證液晶比較容易能擴散到盒內(nèi)的所有位置來避免氣泡的發(fā)生，所以實際生產(chǎn)過程中會根據(jù)需求還調(diào)整液晶滴下的圖形。
2.2 盒內(nèi)墊層對盒厚的影響
液晶盒內(nèi)的墊層有兩種工藝，一種是通過將Silicon Ball均勻的散布的盒內(nèi)來達到控制盒厚的目的。還有一種是才CF玻璃上通過沉膜、蝕刻的方式“長出”很多的柱子，這就是“PS”（見圖2），由于散布工藝的均一性不是很好，目前主要采用后一種的墊層實現(xiàn)方式。而面內(nèi)的PS根據(jù)產(chǎn)品的需求不同會設(shè)計出幾種PS，例如Main PS， Sub PS1，Sub PS2。衡量PS的指標有兩個PS密度以及PS高度（PS密度是指單位面積上PS所占的面積）。通過它們來控制盒厚。PS的密度和高低以及均一性就直接影響到液晶盒厚。PS的高度直接支撐液晶盒，對盒厚有著直接的影響。而PS的密度的大小影響到盒內(nèi)空間的大小，與液晶的交互作用也會對液晶盒厚產(chǎn)生一定的影響。假設(shè)PS高度為h，PS密度為d.液晶盒內(nèi)的面積為S，這樣PS占的空間V就可以計算出來V=S*d*h。
接下來我們將以昆山龍騰光電有限公司某產(chǎn)品為研究對象，通過改變液晶滴下量以及PSH的高度的實驗來找到它們與液晶盒厚之間的關(guān)系。（如圖3）
3 實驗
3.1 確定試驗指標
該實驗的輸出是Cell Gap，對Cell Gap的測量我們采用日本大塚電子的回轉(zhuǎn)檢光子法的測定方法測量設(shè)備。對于回轉(zhuǎn)檢光子法的原理這里就不做贅述。
3.2 確定實驗因子
PS高度；單位面積液晶量；該產(chǎn)品已知面內(nèi)尺寸為259.77mm* 412.56mm，使用的Silicon Ball 3.9um，Au Ball 4.5um。PS密度為 217.74um2/mm2。
3.3 實驗條件及結(jié)果
我們采用DOE實驗2因子2水平設(shè)計，單位面積液晶重量（2水平），PSH（7水平），擔心曲率狀況同時選擇3個中心點總共7組實驗。通過mini Tab軟件的幫助，我們可以得到下面的實驗組合方式以及實施的順序。如圖4。
3.4 實驗數(shù)據(jù)分析
7組實驗Cell Gap結(jié)果如圖二最后一列。
標準化柏拉圖：（圖5）。
從標準化效應(yīng)柏拉圖來看單位面積液晶重量（液晶量）和PSH都與Cell Gap強相關(guān)，而交互效應(yīng)弱相關(guān)。
對CellGap的方差分析：
檢查殘差：（圖6）
檢查P值、R-Sq值：
4 結(jié)論與展望
本文的研究是基于TFT，CF，AU Ball，Silicon Ball因素確定的條件下進行的研究，所以在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的材料固定后根據(jù)以上研究就可以很方便的得到Cell Gap與液晶量以及PSH之間的關(guān)系。若生產(chǎn)過程中遇到PSH有波動，可以根據(jù)研究成果對液晶量進行調(diào)整來實現(xiàn)液晶盒厚的均一性。endprint
