殘影不良分析及改善對(duì)策研究

艾雨，蔣學(xué)兵

殘影不良分析及改善對(duì)策研究

艾雨*，蔣學(xué)兵

(合肥鑫晟光電科技有限公司，安徽合肥230012)

通過(guò)對(duì)大量殘影不良樣品進(jìn)行分析，找到了殘影不良產(chǎn)生的原因，并基于分析結(jié)果設(shè)計(jì)了改善殘影的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn):殘影不良產(chǎn)生的原因是彩膜側(cè)像素與黑矩陣之間的段差過(guò)大，在摩擦工程時(shí)段差過(guò)大區(qū)域形成了摩擦弱區(qū)，摩擦弱區(qū)內(nèi)的液晶分子配向較弱，導(dǎo)致不良產(chǎn)生。為降低殘影不良進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示:在彩膜側(cè)加覆蓋層可以有效降低殘影不良的發(fā)生率，但不適用于量產(chǎn);通過(guò)采用高預(yù)傾角的配向膜材料，同時(shí)控制配向膜工程到摩擦工程的時(shí)間，可使殘影不良發(fā)生率由28．2%降低至0．2%，為企業(yè)的穩(wěn)定高效生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

殘影;扭曲向列型;預(yù)傾角;面板

1 引言

筆記本電腦因其使用方便、重量輕、易攜帶等優(yōu)點(diǎn)，在人們的日常工作和生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。由于TFT-LCD具有輕、薄、節(jié)能等特點(diǎn)，在顯示領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用［1-5］，目前筆記本電腦普遍采用TN(Twisted Nematic，扭曲向列型)型TFT-LCD作為顯示面板。在TN型TFTLCD的生產(chǎn)過(guò)程中，殘影是一種較為常見(jiàn)的不良，其表現(xiàn)形式和產(chǎn)生原因多種多樣，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)有較大影響。

本文討論的是發(fā)生于13．7 in(1 in=2．54 cm)筆記本面板中的殘影不良。其宏觀表現(xiàn)是加信號(hào)時(shí)面板的局部區(qū)域泛白，用顯微鏡觀察可發(fā)現(xiàn)泛白區(qū)域的像素在加信號(hào)時(shí)充電緩慢。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，殘影的發(fā)生原因是彩膜側(cè)像素與黑矩陣之間的段差過(guò)大，在摩擦工程時(shí)段差過(guò)大區(qū)域形成了摩擦弱區(qū)，摩擦弱區(qū)內(nèi)的液晶分子配向較弱，導(dǎo)致殘影發(fā)生。

改善殘影不良需從工藝和材料兩個(gè)角度進(jìn)行:通過(guò)在彩膜基板上涂覆覆蓋層(over coat，OC層)，增加彩膜基板膜面的平坦度，可使殘影不良由28．2%降低至3．8%，但會(huì)增加產(chǎn)品成本并影響彩膜工廠產(chǎn)能;通過(guò)更換高預(yù)傾角的配向膜材料，同時(shí)將產(chǎn)品從配向膜工程到摩擦工程的時(shí)間控制在30 h以內(nèi)，可將殘影不良的發(fā)生率降低至0．2%，有效解決了殘影不良。

2 不良現(xiàn)象

本文所述殘影的不良現(xiàn)象為在加信號(hào)時(shí)面板的局部區(qū)域泛白，細(xì)看可見(jiàn)碎亮點(diǎn)，2 s左右會(huì)消失，不良圖片如圖1所示。

圖1 不良現(xiàn)象Fig．1Defect phenomenon

3 不良產(chǎn)生原因分析

3．1顯微鏡觀察

加信號(hào)時(shí)在顯微鏡下觀察面板的不良區(qū)域，發(fā)現(xiàn)不良區(qū)域的像素長(zhǎng)邊充電緩慢，且充電緩慢的嚴(yán)重程度按照綠色像素→紅色像素→藍(lán)色像素的順序依次減弱，不良現(xiàn)象隨時(shí)間的變化如圖2所示。

3．2像素段差測(cè)試

圖2 不良現(xiàn)象與時(shí)間關(guān)系Fig．2Relationshipbetweendefectphenomenon and time

對(duì)彩膜側(cè)像素與黑矩陣之間的段差進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試示意圖如圖3所示，測(cè)試結(jié)果如表1。由表1可見(jiàn)，Green-L對(duì)應(yīng)的角段差最大，其次為Red-L，最小為Blue-L，角段差測(cè)試結(jié)果和殘影發(fā)生趨勢(shì)一致。

圖3 像素段差示意圖Fig．3Schematic diagram of pixel altitude variance

表1 段差測(cè)試Tab．1Altitude variance measurement

3．3摩擦弱區(qū)影響

比較摩擦方向與彩膜側(cè)黑矩陣偏移方向之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，不良樣品黑矩陣都沿摩擦反向偏移，正常樣品黑矩陣都沿摩擦同向偏移，圖4和圖5分別為摩擦方向的整體和局部示意圖。

按壓使黑矩陣人為產(chǎn)生偏移，當(dāng)彩膜側(cè)和陣列側(cè)摩擦弱區(qū)重合時(shí)，殘影現(xiàn)象最重;兩種弱區(qū)單獨(dú)影響時(shí)，無(wú)殘影現(xiàn)象。

圖4 摩擦方向Fig．4Rubbing direction

圖5 摩擦方向Fig．5Rubbing direction

3．4預(yù)傾角與殘影關(guān)系

用軟件模擬預(yù)傾角大小與殘影不良的關(guān)系，保持其他軟件模擬參數(shù)不變，僅考慮預(yù)傾角大小對(duì)殘影的影響。由表2可見(jiàn)，預(yù)傾角越大，像素邊緣漏光現(xiàn)象越輕，即殘影現(xiàn)象越輕。

表2 預(yù)傾角與殘影的關(guān)系Tab．2Relationship betweeen pretilt angle and slow charging

3．5不良產(chǎn)生原理

由3．1～3．4的分析可知，殘影不良產(chǎn)生的原因是彩膜側(cè)像素的段差過(guò)大，進(jìn)行摩擦工藝時(shí)段差位置形成了摩擦弱區(qū)，導(dǎo)致該位置的液晶分子不能充分配向，加信號(hào)時(shí)即出現(xiàn)殘影不良，不良產(chǎn)生原理圖如圖6所示。

圖6 不良原理圖Fig．6Schematic diagram of defect

4 殘影不良改善對(duì)策

4．1彩膜側(cè)增加覆蓋層

在彩膜側(cè)增加覆蓋層，以減小彩膜側(cè)像素段差對(duì)摩擦弱區(qū)的影響，增加覆蓋層的示意圖如圖7所示。由圖7可見(jiàn)，增加覆蓋層后像素與黑矩陣之間的段差減小了。

圖7 增加覆蓋層示意圖Fig．7Schematic diagram of adding over coat

增加覆蓋層前后殘影不良的發(fā)生率如表3所示，由表3數(shù)據(jù)可見(jiàn)，在彩膜側(cè)增加覆蓋層可使殘影發(fā)生率大大降低;但在彩膜側(cè)增加覆蓋層的方式增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，且影響了彩膜工廠的產(chǎn)能，只能作為臨時(shí)對(duì)策使用。

表3 殘影發(fā)生率Tab．3Slow charging ratio

4．2控制配向膜工程到摩擦工程的延遲時(shí)間

TFT-LCD在Cell段的生產(chǎn)工藝為:配向膜工程→摩擦工程→對(duì)合工程→切割工程→檢測(cè)工程［6］。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，配向膜工程→摩擦工程的延遲時(shí)間(delay time)對(duì)殘影不良的發(fā)生率有較大影響，如表4所示。

由表4可見(jiàn)，當(dāng)延遲時(shí)間大于30 h時(shí)，殘影發(fā)生率普遍較高。為降低殘影不良的發(fā)生率，在實(shí)際生產(chǎn)中需要將配向膜工程→摩擦工程的延遲時(shí)間控制在30 h以內(nèi)。

表4 延遲時(shí)間與殘影關(guān)系Tab．4Relationship between delay time and slow charging

4．3采用高預(yù)傾角的配向膜材料

為了徹底改善殘影不良，并保證量產(chǎn)性，采用高預(yù)傾角的配向膜材料，并將配向膜工程→摩擦工程的延遲時(shí)間控制在30 h以內(nèi)，改善前后殘影不良的發(fā)生率如表5所示。

由表5可見(jiàn)，采用高預(yù)傾角的配向膜材料后殘影不良的發(fā)生率由28．2%降為0．2%，得到了顯著改善。

表5 殘影不良發(fā)生率Tab．5Slow charging ratio

考慮到更換配向膜材料對(duì)產(chǎn)品性能的影響，進(jìn)行了光學(xué)、信賴性和殘像評(píng)價(jià)，并與同期量產(chǎn)品進(jìn)行了比較，表6為相關(guān)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目。

表6 評(píng)價(jià)項(xiàng)目Tab．6Evaluation items

其中殘像的測(cè)試條件為:25℃、168 h，7×5棋盤格，經(jīng)過(guò)高溫老化室老化，冷卻1 h后切換到L127畫(huà)面，進(jìn)行線殘像和面殘像評(píng)價(jià)［7-8］，評(píng)價(jià)結(jié)果如表7和表8。

表7 面殘像Tab．7Area image sticking

表8 線殘像Tab．8Line image sticking

由表7和表8可見(jiàn)，線殘像和面殘像等級(jí)均為L(zhǎng)3以下，且與量產(chǎn)品相當(dāng)，符合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)果與討論

殘影不良的產(chǎn)生是由于彩膜側(cè)像素的段差過(guò)大，進(jìn)行摩擦工藝時(shí)段差位置形成了摩擦弱區(qū)，導(dǎo)致該位置的液晶分子不能充分配向，加信號(hào)時(shí)充電緩慢，出現(xiàn)殘影不良。

通過(guò)在彩膜側(cè)增加覆蓋層可以降低殘影不良的發(fā)生率，但會(huì)增加產(chǎn)品成本和影響彩膜工廠產(chǎn)能，不具有量產(chǎn)性;通過(guò)使用高預(yù)傾角的配向膜材料，同時(shí)控制配向膜工程到摩擦工程的延遲時(shí)間在30 h以內(nèi)，可使殘影不良的發(fā)生率由28．2%降低為0．2%，是解決殘影不良的有效方式。

6 結(jié)論

通過(guò)以上分析與實(shí)驗(yàn)可知，陣列側(cè)和彩膜側(cè)的膜層段差會(huì)引起摩擦弱區(qū)，弱區(qū)內(nèi)的液晶分子不能充分配向，加信號(hào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)殘影不良。因此，在設(shè)計(jì)TN型產(chǎn)品時(shí)，陣列側(cè)和彩膜側(cè)的膜層要盡量避免出現(xiàn)大的段差，且使用的配向膜材料的預(yù)傾角不能過(guò)低;同時(shí)，在產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)要控制配向膜工程到摩擦工程的延遲時(shí)間，防止出現(xiàn)殘影不良。

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Analysis and research of slow charging

AI Yu*，JIANG Xue-bing
(Hefei Xinsheng Optoelectronics Technology Co．Ltd，Hefei 230012，China)

By analyzing massive slow charging samples，the cause of slow charging was found，and on this basis，experiments were designed to improve the defect．The analysis shows that the cause of slow charging was the large altitude variance between color filter pixel and black matrix，which would cause rubbing weak area in rubbing process．The result of experiments showed that adding over coat on color filter could obviously decrease slow charging，but it was not suitable for production．Furthermore，by using high pretilt angle polyemid，and controlling delay time between polyemid process and rubbing process，the slow charging ratio could be effectively decreased from 28．2%to 0．2%，laying the foundation for a stable and efficient production of enterprises．

slow charging;twist nematic;pretilt angle;panel

TN141

A

10．3788/YJYXS20153004．0566

艾雨(1982－)，男，湖北十堰人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事液晶顯示面板的新產(chǎn)品導(dǎo)入和不良解析工作。E-mail:aiyu@boe．com．cn

1007-2780(2015)04-0566-05

2014-09-17;

2014-10-27．

*通信聯(lián)系人，E-mail:aiyu@boe．com．cn