面板顯示不均分析及改善對策研究

艾 雨，劉利萍，周紀登

（合肥鑫晟光電科技有限公司，安徽 合肥 230012）

1 引 言

在顯示領域中，TFT－LCD以其輕、薄、節能等特點，擴大了其應用優勢［1－5］。目前家用電視普遍采用TFT－LCD作為顯示面板，由于電視面板尺寸較大，Mura類不良對顯示質量有很大影響。Mura主要表現為有效顯示區域內亮度或者顏色顯示不均勻［6－8］，本文討論的顯示不均即為一種Mura類不良。

顯示不均是指面板的不同區域顯示的灰度不一樣，本文通過分析發現：面板的柱形隔墊物尺寸較小，且柱形隔墊物周圍空間較大，在受到外力作用時柱形隔墊物會發生較大滑動，導致黑矩陣與金屬線之間產生較大偏移，且發生滑動后無法恢復到原位置而產生漏光，宏觀表現即為顯示不均。

顯示不均的改善需從工藝和設計兩個角度進行：將面板平放在盒子中運輸，或控制面板切割后裝在卡夾中運輸到檢測工位的時間可防止顯示不均發生，但對生產節奏的控制要求太高，不具量產性；將柱形隔墊物的尺寸增大，減小柱形隔墊物周圍空間，可使柱形隔墊物在受到外力作用時，不會發生較大的位置偏移，可以有效改善顯示不均不良。

2 不良現象

本文所述顯示不均的不良現象為面板的局部區域泛藍，如圖1所示。

圖1 不良現象Fig.1 Defect phenomenon

3 顯示不均產生原因分析

3.1 顯微鏡觀察

在顯微鏡下觀察面板，發現不良區域有漏光現象。測量發現，不良區域金屬線和黑矩陣之間的偏移較大，黑矩陣無法遮擋住金屬線。正常區和不良區（如圖2～圖3）黑矩陣和金屬線的偏移量測試值如表1所示。

圖2 不良區域Fig.2 Defect area

圖3 正常區域Fig.3 Normal area

表1 偏移量Tab.1 Shift amount

3.2 運輸方式試驗

在正常工藝流程中，面板切割后會放到卡夾中運輸到檢測工位，為驗證顯示不均不良與面板在卡夾中放置的關聯性，進行如下兩種運輸方式（如圖4～圖7）的試驗：

運輸方式1：玻璃基板→切割工序→面板→卡夾運輸→檢測工位

運輸方式2：玻璃基板→切割工序→面板→盒子平放運輸→檢測工位

圖4 卡夾運輸Fig.4 Cassette transportation

圖5 盒子運輸Fig.5 Box transportation

圖6 卡夾運輸不良現象Fig.6 Defect phenomenon of cassette transportation

圖7 盒子運輸不良現象Fig.7 Defect phenomenon of box transportation

兩種運輸方式造成的顯示不均的不良等級如表2所示。

表2 不良等級Tab.2 Defect grade

由表2可見：卡夾運輸顯示不均不良較嚴重，泡沫盒平放運輸，顯示不均不良等級很低。

3.3 設計比對

選取同是電視面板的A產品和B產品與本產品的pillar spacer（PS）的位置和大小進行比較，結果如表3所示。

表3 設計比對Tab.3 Design comparison

通過設計比對發現：A產品的PS周邊空間較小，可以利用周圍的金屬線等形成一個固定裝置，阻擋柱形隔墊物的移動，在外力下不容易發生偏移；B產品的柱形隔墊物尺寸較大，可以利用周圍的金屬線等形成一個固定裝置；而本產品的柱形隔墊物周邊空間較大，導致受到外力時柱形隔墊物會發生較大偏移。

3.4 不良產生原因推測

綜合以上分析，可以得出顯示不均的產生原因：面板在卡夾中放置時會由于重力作用而產生彎曲（如圖8），面板彎曲會引起柱形隔墊物同枕墊位移（如圖9），本產品柱形隔墊物的尺寸小、周圍空間較大，這種位置偏移短時間內無法恢復，導致黑矩陣與金屬線之間出現偏移，發生漏光，宏觀表現即為面板局部區域泛藍。

圖8 面板在卡夾中彎曲Fig.8 Curve of panel in cassette

圖9 柱形隔墊物偏移Fig.9 Shift of pillar spacer

4 顯示不均改善對策

4.1 縮短面板在卡夾中的放置時間

將面板放在卡夾中，每隔1h取出面板，測試顯示不均的嚴重程度，結果如表4。

表4 不良等級與時間關系Tab.4 Relationship between defect grade and time

由試驗結果可知，縮短面板切割后通過卡夾運輸到檢測工位的時間，可以減輕顯示不均的不良程度，但此方案對生產節奏的控制要求太高，在實際生產中很難實現。

4.2 增大黑矩陣寬度

考慮將黑矩陣的寬度增大，使黑矩陣和金屬線發生偏移時黑矩陣可以遮擋漏光，考慮到增大黑矩陣寬度會降低面板的透過率，因此將黑矩陣寬度增大9μm，由25μm增大到34μm，試驗結果如表5。

表5 不良等級與黑矩陣寬度的關系Tab.5 Relationship between defect grade and black matrix width

由表5可見，在保證面板透光率的情況下將黑矩陣的寬度增大，顯示不均不良無改善。

4.3 增大柱形隔墊物尺寸

由于本產品的柱形隔墊物尺寸較小，而周邊空間較大，在面板受到外力作用導致柱形隔墊物發生滑動時，沒有能夠阻擋柱形隔墊物滑動的阻擋物。因此，考慮將柱形隔墊物的尺寸增大，使柱形隔墊物周圍的空間變小，在柱形隔墊物發生滑動時，可以較早與周邊金屬線接觸，從而阻擋柱形隔墊物的滑動。因此，將柱形隔墊物的尺寸由15 μm增加至23μm，示意圖如表6所示。

表6 柱形隔墊物尺寸示意圖Tab.6 Schematic diagram of the size of pillar spacer

由表6可見，尺寸增大后柱形隔墊物與金屬線的距離遠小于增大前柱形隔墊物與金屬線的距離，對增大后的效果進行驗證，結果如表7。

表7 不良等級與柱形隔墊物的關系Tab.7 Relationship between defect grade and pillar spacer

表8 評價項目Tab.8 Evaluation items

由表7可以看出，柱形隔墊物尺寸增大前，不良等級均為L4，柱形隔墊物尺寸增大后，不良等級均為L2.5，不良程度有明顯減輕。

考慮到柱形隔墊物尺寸增大對產品性能的影響，進行了產品評價，表8為相關的評價項目。

其中殘像的測試條件為：25℃、168h，7×5棋盤格，經過高溫老化室老化，冷卻1小時后切換到L127畫面，進行線殘像和面殘像評價，評價結果如表9和表10。

表9 面殘像Tab.9 Area image sticking

由表9和表10可見，線殘像和面殘像等級均為L3以下，符合評價標準。

5 結果與討論

通過縮短面板在卡夾中的放置時間來解決顯示不均不良，由于對生產節奏的控制要求太高，因此，不具有量產性；增加黑矩陣的寬度對顯示不均的改善效果不明顯，并且會降低面板的開口率，也不可行；通過增加柱形隔墊物的尺寸可以有效改善顯示不均，并且不影響產品性能，因此，是解決顯示不均不良的有效方法。

6 結 論

通過以上研究與實驗可知，大尺寸電視面板由于尺寸較大，在卡夾中放置時，因為重力原因會產生較大的下垂，下垂區的柱形隔墊物會產生較大偏移，發生漏光，宏觀表現即為顯示不均不良；在設計大尺寸電視面板時，必須注重柱形隔墊物的設計，使柱形隔墊物具有足夠大的尺寸，并使柱形隔墊物與陣列基板的接觸處周圍有金屬線等阻擋物，防止柱形隔墊物由于面板受到重力時產生較大的偏移而引起面板出現顯示不均不良。

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