配向膜印刷過程研究

【摘 要】此文摘深入分析了TFT-LCD產(chǎn)品在配向膜印刷過程中的問題點。我們研究了PI制程參數(shù)和APR版設(shè)計之間的相互配合聯(lián)系，及其對配向膜印刷結(jié)果的影響。由此改善配向膜的印刷效果。可證，使用對APR版邊緣進行技術(shù)處理，可以有效改善配向膜成膜后邊緣突起的現(xiàn)象。另外，對于印刷時由于APR版pattern造成的震動mura進一步分析并有效解決此問題。

【關(guān)鍵詞】配向膜 印刷 PI 震動mura

一、簡介

配向膜成膜方式有PI浸泡方式、凸版印刷方式、噴墨方式。其中，凸版印刷方式由于印刷的準確性及印刷表面相對均勻性等優(yōu)點得到廣泛的使用。具體來說，就是將PI液噴涂在刮刀上，再由刮刀均勻地將PI液轉(zhuǎn)印到網(wǎng)紋輪上，結(jié)果網(wǎng)紋輪的轉(zhuǎn)動把PI液再轉(zhuǎn)印到APR版上，APR版上的圓形網(wǎng)孔將PI液擠壓出來并帶走，最后均勻地轉(zhuǎn)印到TFT及CF基板上。配向膜印刷（PI）在LCD制程中占主要作用。因此，配向膜的均勻性是非常必要的。這主要是由于我們的眼睛天生對于低亮度下的灰階變化特別敏感。配向膜不均會造成產(chǎn)品顯示時出現(xiàn)色差。因此，高均勻度是非常必要的。

圖1. 普通APR版印刷后邊緣邊緣突起區(qū)域

圖2. 摩擦配向后產(chǎn)生碎屑

其中一種印刷不均勻的現(xiàn)象是印刷邊緣區(qū)域突起，如圖1所示。配向膜印刷時由于PI液會往印刷方向流動，會造成印刷版 模塊邊緣PI液過于飽和狀態(tài)，印刷到基板上表現(xiàn)即為邊緣的突起區(qū)域，這樣的突起會會引起CellGap的不良。另外，在后續(xù)配向制程中容易將邊緣突起區(qū)域由于斷差較大，會影響到摩擦配向的效果，在配向過程中引起其他不良。

如圖2所示，使用SE-7492 PI液的玻璃，在經(jīng)過摩擦配向時（配向條件：玻璃移動速度：40mm/s，滾輪轉(zhuǎn)速：1000rpm）在玻璃的后rubbing端出現(xiàn)密集的點狀物質(zhì)

這些碎屑在SEM照片下顏色深度與PI接近，分析碎屑的圖譜，碎屑主要成分為Na，K，Si等，與PI液主要組成成分吻合，判斷碎屑即為PI磨屑

圖3. 配向后碎屑電子圖像

圖4.邊緣突起圖示

PI邊緣突起造成PI邊緣狀況不穩(wěn)定，長期生產(chǎn)會在突起部分產(chǎn)生PI結(jié)晶，造成PI邊緣區(qū)域漏光等問題。另外邊緣突起區(qū)域斷差越高，在配向過程中越容易產(chǎn)生PI碎屑，造成產(chǎn)品小亮點的問題。

我們分析邊緣突起區(qū)域的改善方向主要有以下幾個方面：首先，我們研究了PI coater本身參數(shù)對邊緣突起區(qū)域的影響，考慮到PI coater參數(shù)調(diào)整影響到的僅僅是膜面本身的厚度，對膜面均一性及邊緣突起區(qū)域沒有明顯的改善。實際調(diào)整PI各項參數(shù)，對邊緣突起區(qū)域改善也均無明顯變化。

相對PI coater本身參數(shù)，APR版可以針對不同區(qū)域做出不同的設(shè)計，由于ARP版為網(wǎng)孔設(shè)計，版表面有排列均勻的網(wǎng)點，PI液先是保存在網(wǎng)點的間隙內(nèi)，再通過印刷轉(zhuǎn)印到玻璃上，通過改變網(wǎng)點的大小及深度，PI液的保留量可以得到改變，從而改變產(chǎn)品膜厚。

圖5.APR版開口率與膜厚的關(guān)系

綜上，本論文對配向膜印刷不均進行了徹底地分析，對其發(fā)生機理進行了定義。可以證明，通過使用更改APR版設(shè)計可以顯著改善印刷不均的狀況。另外，邊緣突起部分的改善，小亮點等問題可得到有效的改善。

二、實驗過程

實驗條件：TFTCF分別涂PI，Pre-cure 120°C、76 sec，Main-cure 220°C、20min，隨后使用光學膜厚測量儀器測量膜厚變化趨勢。

首先在制作APR版時，將APR版分成4個區(qū)域測試4組網(wǎng)點線數(shù)搭配深度的條件：300L+25um，400L+15um，500L+10um，600um+8um，得到膜厚的對應關(guān)系如下表：

網(wǎng)點線數(shù)深度膜厚

300L25um1000～1200?

400L15um600～800?

500L10um450～600?

600L8um350～500?

從以上實驗看出，膜厚與網(wǎng)點線數(shù)成反比，而與APR版網(wǎng)點深度成反比，另外從圖4膜厚趨勢中可以看出，邊緣突起部分最高膜厚可到達1500?，而面內(nèi)平均膜厚僅為600?左右（目前APR版條件為網(wǎng)點線數(shù)：400L，深度15um），依據(jù)以上測試結(jié)果，將APR版panel邊緣區(qū)域改為網(wǎng)點線數(shù)：600L，深度8um。

圖6.APR版修改后效果

減少了油墨的轉(zhuǎn)印量、可以降低邊緣突起部分。膜厚的厚度變化狀況使用膜厚光學測量機臺進行觀察研究。

三、實驗結(jié)果

根據(jù)上文分析，將APR版改善后：面內(nèi)網(wǎng)點線數(shù)：400L，深度15um，邊緣區(qū)域改為網(wǎng)點線數(shù)：600L，深度8um。得到新APR版進行印刷，邊緣突起區(qū)域膜厚降到700?。

對ARP版邊緣處理后，產(chǎn)品邊緣突起區(qū)域有所下降，產(chǎn)品整體膜厚均一性有所改善（圖8）。

圖7.邊緣突起版實際生產(chǎn)效果

圖8.邊緣突起區(qū)域改善前后PI 膜厚均一性整體對比

將邊緣突起區(qū)域改善前后的玻璃在相同rubbing條件下進行配向（配向條件：玻璃移動速度：40mm/s，滾輪轉(zhuǎn)速：1000rpm），再將配向后的產(chǎn)品在OM下觀察其PI碎屑情況，可發(fā)現(xiàn)邊緣突起改善后PI碎屑明顯減少（圖9），這得益于PI邊緣斷差的減小，導致摩擦配向時rubbing布經(jīng)過玻璃邊緣不會對突起部分造成明顯損傷，實際結(jié)果與預計情況相符。

圖9 邊緣突起區(qū)域改善前后PI碎屑對比

基于我們的研究，將以上改善用于大批量生產(chǎn)。結(jié)果與預計相同，大批量生產(chǎn)中的PI結(jié)晶問題有明顯改善。

四、結(jié)論

在本論文中，對不均勻的PI膜面也被稱為邊緣突起區(qū)域突起造成的問題進行了徹底地分析，對其的發(fā)生機理也進行了詳細的闡述。根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論：減少APR版邊緣的網(wǎng)點線數(shù)和深度可有效改善PI邊緣突起區(qū)域突起的問題，得益于PI邊緣突起狀況的改善，大量生產(chǎn)時的PI結(jié)晶問題及后續(xù)摩擦配向時PI磨屑也明顯減少，小亮點問題得到改善。以上實驗結(jié)果用于實際生產(chǎn)后可有效提升良率，改善產(chǎn)品品質(zhì)

參考文獻：

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