面板顯示不均分析及改善對(duì)策研究

艾 雨，劉利萍，周紀(jì)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(lǐng)域中，TFT－LCD以其輕、薄、節(jié)能等特點(diǎn)，擴(kuò)大了其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)［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(lèi)不良對(duì)顯示質(zhì)量有很大影響。Mura主要表現(xiàn)為有效顯示區(qū)域內(nèi)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(lèi)不良。

顯示不均是指面板的不同區(qū)域顯示的灰度不一樣，本文通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)：面板的柱形隔墊物尺寸較小，且柱形隔墊物周?chē)臻g較大，在受到外力作用時(shí)柱形隔墊物會(huì)發(fā)生較大滑動(dòng)，導(dǎo)致黑矩陣與金屬線之間產(chǎn)生較大偏移，且發(fā)生滑動(dòng)后無(wú)法恢復(fù)到原位置而產(chǎn)生漏光，宏觀表現(xiàn)即為顯示不均。

顯示不均的改善需從工藝和設(shè)計(jì)兩個(gè)角度進(jìn)行：將面板平放在盒子中運(yùn)輸，或控制面板切割后裝在卡夾中運(yùn)輸?shù)綑z測(cè)工位的時(shí)間可防止顯示不均發(fā)生，但對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏的控制要求太高，不具量產(chǎn)性；將柱形隔墊物的尺寸增大，減小柱形隔墊物周?chē)臻g，可使柱形隔墊物在受到外力作用時(shí)，不會(huì)發(fā)生較大的位置偏移，可以有效改善顯示不均不良。

2 不良現(xiàn)象

本文所述顯示不均的不良現(xiàn)象為面板的局部區(qū)域泛藍(lán)，如圖1所示。

圖1 不良現(xiàn)象Fig.1 Defect phenomenon

3 顯示不均產(chǎn)生原因分析

3.1 顯微鏡觀察

在顯微鏡下觀察面板，發(fā)現(xiàn)不良區(qū)域有漏光現(xiàn)象。測(cè)量發(fā)現(xiàn)，不良區(qū)域金屬線和黑矩陣之間的偏移較大，黑矩陣無(wú)法遮擋住金屬線。正常區(qū)和不良區(qū)（如圖2～圖3）黑矩陣和金屬線的偏移量測(cè)試值如表1所示。

圖2 不良區(qū)域Fig.2 Defect area

圖3 正常區(qū)域Fig.3 Normal area

表1 偏移量Tab.1 Shift amount

3.2 運(yùn)輸方式試驗(yàn)

在正常工藝流程中，面板切割后會(huì)放到卡夾中運(yùn)輸?shù)綑z測(cè)工位，為驗(yàn)證顯示不均不良與面板在卡夾中放置的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)行如下兩種運(yùn)輸方式（如圖4～圖7）的試驗(yàn)：

運(yùn)輸方式1：玻璃基板→切割工序→面板→卡夾運(yùn)輸→檢測(cè)工位

運(yùn)輸方式2：玻璃基板→切割工序→面板→盒子平放運(yùn)輸→檢測(cè)工位

圖4 卡夾運(yùn)輸Fig.4 Cassette transportation

圖5 盒子運(yùn)輸Fig.5 Box transportation

圖6 卡夾運(yùn)輸不良現(xiàn)象Fig.6 Defect phenomenon of cassette transportation

圖7 盒子運(yùn)輸不良現(xiàn)象Fig.7 Defect phenomenon of box transportation

兩種運(yùn)輸方式造成的顯示不均的不良等級(jí)如表2所示。

表2 不良等級(jí)Tab.2 Defect grade

由表2可見(jiàn)：卡夾運(yùn)輸顯示不均不良較嚴(yán)重，泡沫盒平放運(yùn)輸，顯示不均不良等級(jí)很低。

3.3 設(shè)計(jì)比對(duì)

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

表3 設(shè)計(jì)比對(duì)Tab.3 Design comparison

通過(guò)設(shè)計(jì)比對(duì)發(fā)現(xiàn)：A產(chǎn)品的PS周邊空間較小，可以利用周?chē)慕饘倬€等形成一個(gè)固定裝置，阻擋柱形隔墊物的移動(dòng)，在外力下不容易發(fā)生偏移；B產(chǎn)品的柱形隔墊物尺寸較大，可以利用周?chē)慕饘倬€等形成一個(gè)固定裝置；而本產(chǎn)品的柱形隔墊物周邊空間較大，導(dǎo)致受到外力時(shí)柱形隔墊物會(huì)發(fā)生較大偏移。

3.4 不良產(chǎn)生原因推測(cè)

綜合以上分析，可以得出顯示不均的產(chǎn)生原因：面板在卡夾中放置時(shí)會(huì)由于重力作用而產(chǎn)生彎曲（如圖8），面板彎曲會(huì)引起柱形隔墊物同枕墊位移（如圖9），本產(chǎn)品柱形隔墊物的尺寸小、周?chē)臻g較大，這種位置偏移短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)，導(dǎo)致黑矩陣與金屬線之間出現(xiàn)偏移，發(fā)生漏光，宏觀表現(xiàn)即為面板局部區(qū)域泛藍(lán)。

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(duì)策

4.1 縮短面板在卡夾中的放置時(shí)間

將面板放在卡夾中，每隔1h取出面板，測(cè)試顯示不均的嚴(yán)重程度，結(jié)果如表4。

表4 不良等級(jí)與時(shí)間關(guān)系Tab.4 Relationship between defect grade and time

由試驗(yàn)結(jié)果可知，縮短面板切割后通過(guò)卡夾運(yùn)輸?shù)綑z測(cè)工位的時(shí)間，可以減輕顯示不均的不良程度，但此方案對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏的控制要求太高，在實(shí)際生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)。

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(fā)生偏移時(shí)黑矩陣可以遮擋漏光，考慮到增大黑矩陣寬度會(huì)降低面板的透過(guò)率，因此將黑矩陣寬度增大9μm，由25μm增大到34μm，試驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 不良等級(jí)與黑矩陣寬度的關(guān)系Tab.5 Relationship between defect grade and black matrix width

由表5可見(jiàn)，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(wú)改善。

4.3 增大柱形隔墊物尺寸

由于本產(chǎn)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(dǎo)致柱形隔墊物發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，沒(méi)有能夠阻擋柱形隔墊物滑動(dòng)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?chē)目臻g變小，在柱形隔墊物發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，可以較早與周邊金屬線接觸，從而阻擋柱形隔墊物的滑動(dòng)。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(jiàn)，尺寸增大后柱形隔墊物與金屬線的距離遠(yuǎn)小于增大前柱形隔墊物與金屬線的距離，對(duì)增大后的效果進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如表7。

表7 不良等級(jí)與柱形隔墊物的關(guān)系Tab.7 Relationship between defect grade and pillar spacer

表8 評(píng)價(jià)項(xiàng)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(jí)均為L(zhǎng)4，柱形隔墊物尺寸增大后，不良等級(jí)均為L(zhǎng)2.5，不良程度有明顯減輕。

考慮到柱形隔墊物尺寸增大對(duì)產(chǎn)品性能的影響，進(jìn)行了產(chǎn)品評(píng)價(jià)，表8為相關(guān)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目。

其中殘像的測(cè)試條件為：25℃、168h，7×5棋盤(pán)格，經(jīng)過(guò)高溫老化室老化，冷卻1小時(shí)后切換到L127畫(huà)面，進(jìn)行線殘像和面殘像評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)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(jiàn)，線殘像和面殘像等級(jí)均為L(zhǎng)3以下，符合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)果與討論

通過(guò)縮短面板在卡夾中的放置時(shí)間來(lái)解決顯示不均不良，由于對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏的控制要求太高，因此，不具有量產(chǎn)性；增加黑矩陣的寬度對(duì)顯示不均的改善效果不明顯，并且會(huì)降低面板的開(kāi)口率，也不可行；通過(guò)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(chǎn)品性能，因此，是解決顯示不均不良的有效方法。

6 結(jié) 論

通過(guò)以上研究與實(shí)驗(yàn)可知，大尺寸電視面板由于尺寸較大，在卡夾中放置時(shí)，因?yàn)橹亓υ驎?huì)產(chǎn)生較大的下垂，下垂區(qū)的柱形隔墊物會(huì)產(chǎn)生較大偏移，發(fā)生漏光，宏觀表現(xiàn)即為顯示不均不良；在設(shè)計(jì)大尺寸電視面板時(shí)，必須注重柱形隔墊物的設(shè)計(jì)，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?chē)薪饘倬€等阻擋物，防止柱形隔墊物由于面板受到重力時(shí)產(chǎn)生較大的偏移而引起面板出現(xiàn)顯示不均不良。

［1］ Kagan C R.薄膜晶體管（TFT）及其在平板顯示器中的應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2008：132－138.Kagan C R.TFT and its Application in FPD ［M］.Beijing：Electronic Industry Press，2008：132－138.（in Chinese）

［2］ 王新久.液晶光學(xué)和液晶顯示［M］.北京：科學(xué)出版社，2006：313－319.Wang X J.Liquid Photology and Liquid Display ［M］.Beijing：Science Press，2006：313－319.（in Chinese）

［3］ 黃錫珉.液晶顯示技術(shù)發(fā)展軌跡［J］.液晶與顯示，2003，18（1）：1－6.Huang X M.The development track of liquid display technology［J］.Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays，2003，18（1）：1－6.（in Chinese）

［4］ 馬群剛.TFT－LCD原理與設(shè)計(jì)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011：124－127.Ma Q G.Theory and Design of TFT－LCD ［M］.Beijing：Electronic Industry Press，2011：124－127.（in Chinese）

［5］ 石天雷，楊國(guó)波，程石，等.Zara漏光和rubbing mura改善研究［J］.液晶與顯示，2012，27（2）：208－211.Shi T L，Yang G B，Cheng S，et al.Zara and rubbing mura research［J］.Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays，2012，27（2）：208－211.（in Chinese）

［6］ 夏子祺.TFT－LCD制造工藝中 white mura的消除［D］.天津：天津大學(xué)，2010.Xia Z Q.The elimination of white mura in TFT－LCD production process［D］.Tianjin：Tianjin University，2010.（in Chinese）

［7］ 車(chē)春城，王丹，李軍建.TFT－LCD取向?qū)庸に嚰捌潢P(guān)鍵參數(shù)［J］.現(xiàn)代顯示，2006（9）：20－23.Che C C，Wang D，Li J J.TFT－LCD＇s oriented layer technology and it＇s key parameters［J］.Advanced Display，2006（9）：20－23.（in Chinese）

［8］ 劉鋒，于凱，李相津，等.TFT－LCD生產(chǎn)中毛刷清洗工藝的研究［J］.現(xiàn)代顯示，2007（8）：54－56.Liu F，Yu K，Li X J，et al.Brush cleaning process analysis in TFT－LCD industry［J］.Advanced Display，2007（8）：54－56.（in Chinese）