液晶滴下制程IJP、MPP工藝差異及工藝難點分析

葉寧 戴明鑫 李廣圣

摘要：文章分析了ODF液晶滴下制程中IJP及MPP兩種常用工藝的差異，闡述了IJP工藝液晶揮發性問題以及MPP工藝液晶擴散問題，并提出相應應對措施。

關鍵詞：LCD；；ODF；IJP；MPP；液晶揮發；液晶擴散

近年來，隨著ODF工藝的廣泛應用，發展出了多種液晶滴下方式，IJP和MPP便是目前運用最為廣泛的兩種滴下工藝。本研究首先分析兩種工藝的技術差異，然后闡述各自在實際生產運用中面臨的技術難題以及相應措施。

1 IJP與MPPI藝差異

1.1 IJP、MPP工藝概述

噴墨印刷（Ink Jet Printing，IJP）工藝，噴涂Head中集成上千個微型Nozzle，以電壓控制各Nozzle壓電陶瓷的開閉，以擠壓的方式實現每個Nozzle液晶噴出，如圖1所示。該方式單Shot滴下量可小至0.00003～0.00012mg，因此，理論上可實現任意Pattern的噴涂，如圖2所示。

微型活塞泵（Micro Plunger Pump，MPP）通過馬達驅動Plunger進行吸引吐出動作，實現Dot滴下，如圖3所示。采用MPP Dot滴下，單Shot最小滴下量約為0.15mg，如圖4所示。

1.2設備性能差異

如表1所示，IJP與MPP工藝所用設備在設備性能方面存在差異。

在滴下精度方面，IJP工藝設備在總滴下量為100mg時可保證±0.2%的滴下精度，而MPP工藝設備在總滴下量為4mg時即可保證，可見，MPP工藝在單Head的滴下精度管控上更易實現。

IJP工藝在滴下位置精度的管控上優于MPP工藝。如前文所述，IJP所用Head由眾多微型Nozzle組合而成，實行面狀噴涂，相對于MPP的Dot狀滴下，IJP工藝可對滴下位置進行更加精確的調整、管控。

IJP與MPP工藝對液晶粘度的要求也有差異。IJP設備所用Nozzle口徑極小，因此對液晶的粘度要求也更為嚴格，為保證液晶的正常噴涂，需將物料液晶粘度控制在40 mPa.s以下，同時在Head部還安裝有加熱環，對進入Nozzle部的液晶進行加熱，加熱溫度30～60℃，可將液晶的粘度降至10mPa.s左右。

在Miss Shot（漏滴）檢知方面，MPP工藝的檢知方式更為可靠。MPP工藝可通過設置在Nozzle處的滴下Sensor實時監控液晶滴下狀態。IJP工藝由于Head由眾多Nozzle集成，難以實時檢知滴下狀態，通常是以噴涂前堵塞檢和噴涂后狀態檢結合的方式檢知噴涂狀態。

1.3生產能力差異

IJP與MPP工藝設備在生產能力及適用面板尺寸也存在差異，IJP多運用于高世代面板生產，故本研究只對大尺寸機種做設備生產能力對比。選取50inchX8面取基板進行TactTime對比分析，選取3種業內運用最為廣泛的設備進行對比：A工廠為IJP工藝，如表2所示；B、C工廠為MPP工藝，如表3-4所示。

通過對比可以看出，在大尺寸LCD面板的生產中，采用IJP工藝的設備生產能力明顯優于采用MPP工藝的設備。

1.4產品品質差異

IJP工藝與MPP工藝在產品品質上存在較大差異，本文摘取量產中液晶滴下（噴涂）制程三大常見異常進行對比，結果如表5所示。

在Head部發塵導致異物不良方面，IJP工藝因Head部無摩擦結構，基本可做到無異物不良，MPP工藝Plunger摩擦部發塵可能會導致異物不良。在實際生產中，優化MPP工藝Plunger部結構以減少異物產生也是一個較為重要的課題。

IJP工藝真空氣泡及Mura不良率明顯低于MPP工藝，這得益于IJP工藝液晶實行液滴微小化噴涂，液晶擴散更為均勻、充分。MPP工藝由于是Dot形滴下，液晶液滴較大，液晶擴散不均易導致真空氣泡、周邊Mura、棋盤格等貼合后不良，如圖5所示。針對MPP工藝易產生真空氣泡及Mura不良，本研究將在第2.2節作進一步說明。

2 IJP及MPPI藝難點

2.1 IJP工藝液晶揮發性

采用IJP工藝進行液晶噴涂，由于液滴極小，進入真空貼合裝置后液晶的真空暴露面積更大，因此液晶組分的揮發也就更為嚴重。為驗證IJP工藝液晶揮發性與MPP工藝的差異，我們進行了對比實驗。實驗選取10 cmXlO cm的基板，以MPP方式滴下6X6滴液晶，單滴滴下量為0.782 mg，以IJP方式噴涂28.16 mg液晶，兩種方式液晶滴下區域均為8 cmX8 cm。然后將基板送入真空貼合機進行抽真空并保持真空，真空保持壓力設置有1 Pa和1.5 Pa兩個條件，真空保持時間設置有Os、60 s和180 s 3個條件。將真空處理后的液晶取樣進行GC分析，分析結果如圖6所示。可看出，IJP工藝液晶揮發性遠大于MPP工藝，同時，真空壓力以及真空保持時間均與液晶的揮發程度有關。

液晶組分的揮發，往往會影響產品的信賴性及相關顯示性能。若想保證產品性能及可靠性，需解決IJP工藝液晶易揮發的問題。目前可采取的有效措施可歸納為如下3點：（1）調整合適的真空壓力。從表6可看出，液晶的揮發程度與真空保持時的真空壓力有關，真空壓力越低，液晶揮發性越強。（2）縮短真空保持時間。真空貼合時的真空保持，很大一方面便是為了液晶充分擴散，采用IJP工藝，液晶噴涂到基板上時已經達到很高的擴散程度，過長的真空保持時間對液晶擴散并無作用。（3）選取不易揮發的液晶材料作為替代。從液晶選型上考量，將液晶的揮發性作為一項評價指標進行選型。針對液晶型號的揮發性差異，我們也做了實驗進行驗證。共選取4種型號液晶進行，測定不同型號液晶最易揮發組分在1 Pa的真空保持壓力下剩余保有量的變化，實驗結果如圖7所示。

實驗選取的B、C型液晶揮發性明顯小于A、D型液晶，在保證光學性能的前提下，可優先選擇。

在實際產品生產中，可綜合考量以上3點措施，制定最優生產方案。

2.2 MPP工藝液晶擴散性

如第1.4節所述，MPP工藝由于實行Dot滴下，液晶液滴較大，液晶擴散不均易導致四角真空氣泡、周邊Mura以及滴下痕（俗稱棋盤格）等不良。為驗證MPP工藝真空氣泡及Mura不良的產生原因，同時尋求降低其不良率的有效措施，我們做了一系列驗證實驗。由于大尺寸產品更易因液晶擴散導致不良，故選取55inch產品作為驗證對象，主要從液晶滴下Pattern和真空貼合裝置真空保持時間上進行條件變更驗證，實驗結果如圖8所示。

由圖8實驗結果可總結出Bubble、Mura與貼合真空保持時間及滴下Pattern的關系如下：（l）貼合真空保持時間越長，Bubble越少、Mura越多；（2） LC距Seal越近，Bubble越少、Mura越多；（3） LC滴數越多，液滴越小，Bubble和Mura越少。

因此，為減少MPP工藝液晶擴散問題導致真空氣泡、周邊Mura等不良，需綜合考慮以上3點因素進行生產方案優化。實驗采用貼合真空保持時間80 s、Seal距離30 mmX30 mm、LC滴數34X74作為對策，Bubble及Mura不良率均可控制在相對較低的范圍內。

3 結語

分析了IJP及MPP兩種液晶滴下制程主流工藝的差異。通過液晶揮發實驗，驗證了IJP工藝液晶易揮發的工藝難點，并提出幾種可行方案改善該問題。通過生產條件變更實驗，驗證了MPP工藝液晶擴散不良引起的真空氣泡及周邊Mura不良與相關制程條件的關系，并根據實驗結果提出可行的改善方案。