液晶滴下制程IJP、MPP工藝差異及工藝難點(diǎn)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(fā)性問題以及MPP工藝液晶擴(kuò)散問題，并提出相應(yīng)應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：LCD；；ODF；IJP；MPP；液晶揮發(fā)；液晶擴(kuò)散

近年來，隨著ODF工藝的廣泛應(yīng)用，發(fā)展出了多種液晶滴下方式，IJP和MPP便是目前運(yùn)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(shù)差異，然后闡述各自在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中面臨的技術(shù)難題以及相應(yīng)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(gè)微型Nozzle，以電壓控制各Nozzle壓電陶瓷的開閉，以擠壓的方式實(shí)現(xiàn)每個(gè)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(shí)現(xiàn)任意Pattern的噴涂，如圖2所示。

微型活塞泵（Micro Plunger Pump，MPP）通過馬達(dá)驅(qū)動Plunger進(jìn)行吸引吐出動作，實(shí)現(xiàn)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(shè)備性能差異

如表1所示，IJP與MPP工藝所用設(shè)備在設(shè)備性能方面存在差異。

在滴下精度方面，IJP工藝設(shè)備在總滴下量為100mg時(shí)可保證±0.2%的滴下精度，而MPP工藝設(shè)備在總滴下量為4mg時(shí)即可保證，可見，MPP工藝在單Head的滴下精度管控上更易實(shí)現(xiàn)。

IJP工藝在滴下位置精度的管控上優(yōu)于MPP工藝。如前文所述，IJP所用Head由眾多微型Nozzle組合而成，實(shí)行面狀噴涂，相對于MPP的Dot狀滴下，IJP工藝可對滴下位置進(jìn)行更加精確的調(diào)整、管控。

IJP與MPP工藝對液晶粘度的要求也有差異。IJP設(shè)備所用Nozzle口徑極小，因此對液晶的粘度要求也更為嚴(yán)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(shí)在Head部還安裝有加熱環(huán)，對進(jìn)入Nozzle部的液晶進(jìn)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(shè)置在Nozzle處的滴下Sensor實(shí)時(shí)監(jiān)控液晶滴下狀態(tài)。IJP工藝由于Head由眾多Nozzle集成，難以實(shí)時(shí)檢知滴下狀態(tài)，通常是以噴涂前堵塞檢和噴涂后狀態(tài)檢結(jié)合的方式檢知噴涂狀態(tài)。

1.3生產(chǎn)能力差異

IJP與MPP工藝設(shè)備在生產(chǎn)能力及適用面板尺寸也存在差異，IJP多運(yùn)用于高世代面板生產(chǎn)，故本研究只對大尺寸機(jī)種做設(shè)備生產(chǎn)能力對比。選取50inchX8面取基板進(jìn)行TactTime對比分析，選取3種業(yè)內(nèi)運(yùn)用最為廣泛的設(shè)備進(jìn)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(chǎn)中，采用IJP工藝的設(shè)備生產(chǎn)能力明顯優(yōu)于采用MPP工藝的設(shè)備。

1.4產(chǎn)品品質(zhì)差異

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

在Head部發(fā)塵導(dǎo)致異物不良方面，IJP工藝因Head部無摩擦結(jié)構(gòu)，基本可做到無異物不良，MPP工藝Plunger摩擦部發(fā)塵可能會導(dǎo)致異物不良。在實(shí)際生產(chǎn)中，優(yōu)化MPP工藝Plunger部結(jié)構(gòu)以減少異物產(chǎn)生也是一個(gè)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(shí)行液滴微小化噴涂，液晶擴(kuò)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(kuò)散不均易導(dǎo)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(chǎn)生真空氣泡及Mura不良，本研究將在第2.2節(jié)作進(jìn)一步說明。

2 IJP及MPPI藝難點(diǎn)

2.1 IJP工藝液晶揮發(fā)性

采用IJP工藝進(jìn)行液晶噴涂，由于液滴極小，進(jìn)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(fā)也就更為嚴(yán)重。為驗(yàn)證IJP工藝液晶揮發(fā)性與MPP工藝的差異，我們進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(qū)域均為8 cmX8 cm。然后將基板送入真空貼合機(jī)進(jìn)行抽真空并保持真空，真空保持壓力設(shè)置有1 Pa和1.5 Pa兩個(gè)條件，真空保持時(shí)間設(shè)置有Os、60 s和180 s 3個(gè)條件。將真空處理后的液晶取樣進(jìn)行GC分析，分析結(jié)果如圖6所示?？煽闯?，IJP工藝液晶揮發(fā)性遠(yuǎn)大于MPP工藝，同時(shí)，真空壓力以及真空保持時(shí)間均與液晶的揮發(fā)程度有關(guān)。

液晶組分的揮發(fā)，往往會影響產(chǎn)品的信賴性及相關(guān)顯示性能。若想保證產(chǎn)品性能及可靠性，需解決IJP工藝液晶易揮發(fā)的問題。目前可采取的有效措施可歸納為如下3點(diǎn)：（1）調(diào)整合適的真空壓力。從表6可看出，液晶的揮發(fā)程度與真空保持時(shí)的真空壓力有關(guān)，真空壓力越低，液晶揮發(fā)性越強(qiáng)。（2）縮短真空保持時(shí)間。真空貼合時(shí)的真空保持，很大一方面便是為了液晶充分?jǐn)U散，采用IJP工藝，液晶噴涂到基板上時(shí)已經(jīng)達(dá)到很高的擴(kuò)散程度，過長的真空保持時(shí)間對液晶擴(kuò)散并無作用。（3）選取不易揮發(fā)的液晶材料作為替代。從液晶選型上考量，將液晶的揮發(fā)性作為一項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行選型。針對液晶型號的揮發(fā)性差異，我們也做了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。共選取4種型號液晶進(jìn)行，測定不同型號液晶最易揮發(fā)組分在1 Pa的真空保持壓力下剩余保有量的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

實(shí)驗(yàn)選取的B、C型液晶揮發(fā)性明顯小于A、D型液晶，在保證光學(xué)性能的前提下，可優(yōu)先選擇。

在實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)中，可綜合考量以上3點(diǎn)措施，制定最優(yōu)生產(chǎn)方案。

2.2 MPP工藝液晶擴(kuò)散性

如第1.4節(jié)所述，MPP工藝由于實(shí)行Dot滴下，液晶液滴較大，液晶擴(kuò)散不均易導(dǎo)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(yàn)證MPP工藝真空氣泡及Mura不良的產(chǎn)生原因，同時(shí)尋求降低其不良率的有效措施，我們做了一系列驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。由于大尺寸產(chǎn)品更易因液晶擴(kuò)散導(dǎo)致不良，故選取55inch產(chǎn)品作為驗(yàn)證對象，主要從液晶滴下Pattern和真空貼合裝置真空保持時(shí)間上進(jìn)行條件變更驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

由圖8實(shí)驗(yàn)結(jié)果可總結(jié)出Bubble、Mura與貼合真空保持時(shí)間及滴下Pattern的關(guān)系如下：（l）貼合真空保持時(shí)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(shù)越多，液滴越小，Bubble和Mura越少。

因此，為減少M(fèi)PP工藝液晶擴(kuò)散問題導(dǎo)致真空氣泡、周邊Mura等不良，需綜合考慮以上3點(diǎn)因素進(jìn)行生產(chǎn)方案優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)采用貼合真空保持時(shí)間80 s、Seal距離30 mmX30 mm、LC滴數(shù)34X74作為對策，Bubble及Mura不良率均可控制在相對較低的范圍內(nèi)。

3 結(jié)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(fā)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了IJP工藝液晶易揮發(fā)的工藝難點(diǎn)，并提出幾種可行方案改善該問題。通過生產(chǎn)條件變更實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了MPP工藝液晶擴(kuò)散不良引起的真空氣泡及周邊Mura不良與相關(guān)制程條件的關(guān)系，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出可行的改善方案。