TFT-LCD行業(yè)中R角變膠寬工藝研究

賀新鋼，陳 帥，郭劍偉，張 顯，王文強(qiáng)，陳 卓，魏永輝

（鄂爾多斯源盛光電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

近年來，隨著手機(jī)行業(yè)的高速發(fā)展，消費(fèi)者對手機(jī)性能和手機(jī)的質(zhì)量要求越來越高接近于苛刻，從而促使手機(jī)制造公司對手機(jī)屏的質(zhì)量與要求與日俱增。目前市場中手機(jī)顯示屏以TFT-LCD工藝為主導(dǎo)工藝，該工藝具有低電壓、低功耗、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示等特性。但是隨著手機(jī)屏幕占比率逐年升高，顯示屏邊框變的越來越窄，對ODF Seal膠涂布工藝要求越來越高，傳統(tǒng)的真空灌注工藝是先進(jìn)行框膠固化，然后通過毛細(xì)效應(yīng)進(jìn)行液晶滴注，該工藝具有生產(chǎn)效率低、不良發(fā)生率高等特點(diǎn)，制約了其大規(guī)模應(yīng)用于量產(chǎn)。目前，ODF工藝采用的是在TFT基板上滴注液晶，在CF基板上涂布封框膠，然后進(jìn)行真空對盒。

但是在信賴性測試過程中，高屏占比、超窄邊框產(chǎn)品在滾筒測試和垂直跌落驗(yàn)證過程中，NG漏液發(fā)生率較高，NG漏液發(fā)生的位置主要集中在手機(jī)屏幕的拐角位置，嚴(yán)重影響產(chǎn)品在客戶端的使用效果。針對該漏液問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)滾筒測試和垂直跌落驗(yàn)證產(chǎn)生漏液原因?yàn)楣战俏恢肧eal膠和膜層脫落導(dǎo)致液晶流出。通過研究測試發(fā)現(xiàn)封框膠與不同膜層之間的黏著力存在差異性，通過導(dǎo)入在R角位置增加挖槽工藝，增大R角位置封框膠與黏著力較大膜層的接觸面積可以有效解決此問題。

實(shí)現(xiàn)方法如圖1：在屏幕的拐角位置增加挖槽，增加拐角封框膠涂布量來增強(qiáng)封框膠與膜層的黏著力。但是考慮到統(tǒng)一增加封框膠涂布量會使膠寬增加邊框變寬，這與消費(fèi)者的審美和市場需求相違背。故針對該問題只能通過保持其他位置膠寬不變，只對R角位置變膠寬，來提高R角封框膠與膜層的黏著力。與統(tǒng)一膠寬相比，R角變膠寬工藝對ODF封框膠的涂布工藝提出了更高的要求。

圖1 R角挖槽示意圖

1 封框膠涂布原理

TFT-LCD工藝制程中，ODF封框膠涂布工藝目前分為2種實(shí)現(xiàn)方法。第一種，氣壓式。此種方法是利用惰性氣體加壓將封框膠填充管里面的Sealant，利用氣體壓力將液劑從搭載的Pump上的Nozzle中擠出，然后通過基臺和Gantry的移動將膠涂布到玻璃基板上面。第二種，氣壓和螺桿（Screw）混動式。此種方法是利用惰性氣體加壓將封框膠填充管里面的Sealant，利用氣體壓力將液劑填充到搭載的Pump上，然后通過Pump中螺桿（Screw）的旋轉(zhuǎn)將Pump中的Sealant從Pump上的Nozzle擠出，然后通過基臺和Gantry的移動將封框膠涂布到玻璃基板上面。

通過多年生產(chǎn)實(shí)踐證明氣壓和螺桿（Screw）混動式的涂布方式，Seal膠的穩(wěn)定性、均一性和涂布過程的控制可靠性更高，更易于實(shí)現(xiàn)高難度和高精度的市場產(chǎn)品需求。封框膠涂布原理圖，如圖2所示。

圖2 封框膠涂布原理圖

2 R角變膠寬工藝實(shí)現(xiàn)方法

目前，在TFT-LCD工藝制程中，封框膠的涂布方式采用統(tǒng)一濕面積涂布，主要通過調(diào)整基臺、Gantry移動速度、Screw轉(zhuǎn)速、Screw加減速度、Nozzle Size（噴嘴直徑）、涂布時的氣壓和涂布時的Gap等參數(shù)來綜合控制實(shí)現(xiàn)濕面積的統(tǒng)一涂布。R角變膠寬涂布和統(tǒng)一濕面積涂布相比，它的主要難點(diǎn)在進(jìn)出R角的過渡區(qū)。如何保證只有R角變，過渡區(qū)穩(wěn)定且均一性高是R角變膠寬的技術(shù)難點(diǎn)所在。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，調(diào)整R角Screw轉(zhuǎn)速、調(diào)整R角Gap、基臺和Gantry的移動速度可以不同程度和不同效果的實(shí)現(xiàn)R角變膠寬工藝。

2.1 增大R角Screw轉(zhuǎn)速

應(yīng)用物理運(yùn)動原理對移動速度和Screw轉(zhuǎn)速的變化過程進(jìn)行分析，過程如下：

（1）移動速度變化過程分析：Vt=V0+at,如圖3，我們可以計(jì)算得到由直線速度V0減速到R角速度Vt所需時間，將時間t帶入路程公式S=V0t+1/2at2，如圖4，可以得到減速過程中路程S隨時間t的變化曲線。

圖3 設(shè)備移動速度變化過程

圖4 設(shè)備移動距離變化過程

（2）Screw轉(zhuǎn)速變化過程分析：同樣利用Vt=V0+at，我們可以根據(jù)移動過程減速時間計(jì)算出減速過程中的Screw的減速度。

在保持移動速度不變的情況下提高R角的Screw轉(zhuǎn)速，單位時間內(nèi)相同點(diǎn)位的封框膠累積量將會提升。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和測試，見表1，我們可以建立R角Screw的變化量和濕面積之間的變化關(guān)系。

表1 設(shè)備移動速度、Screw轉(zhuǎn)速測試實(shí)驗(yàn)及R角濕面積效果

2.2 增大R角Nozzle與基板之間的Gap

原理分析：在一定范圍內(nèi)，保持移動速度和轉(zhuǎn)速不變，增大Nozzle和玻璃基板之間的距離，吐出Nozzle部分的Seal膠會受重力影響，向下累積形成倒錐形形狀，當(dāng)Seal膠落到基板上時單位時間內(nèi)的涂布量增加，因而濕面積變大，累積量與Nozzle和玻璃基板之間的距離成正比，如圖5所示。

圖5 Gap對涂布量的影響

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：根據(jù)Gap對Seal膠吐出量的影響原理，保持原有移動速度和R角的Screw轉(zhuǎn)速不變，我們只對涂布R角時的Gap高度值進(jìn)行調(diào)整來驗(yàn)證Gap對R角濕面積的影響。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)如圖6所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)我們可以得出，當(dāng)保持移動速度和Screw不變，Gap高度差達(dá)到2μm時，實(shí)際涂布量變化較明顯可達(dá)到200μm2；當(dāng)Gap高度差達(dá)到6μm時，實(shí)際涂布量趨于穩(wěn)定不會再變化，最大變化量可達(dá)到400μm2；當(dāng)達(dá)到15μm時，R角位置會出現(xiàn)斷膠現(xiàn)象。

圖6 Gap值與濕面積的關(guān)系

2.3 降低R角涂布時的移動速度

同樣應(yīng)用物理運(yùn)動原理對移動速度和Screw轉(zhuǎn)速的變化過程進(jìn)行分析，過程如下：

（1）移動速度變化過程分析：Vt=V0+at，我們可以計(jì)算得到由直線速度V0減速到進(jìn)入R角前的速度Vt所需時間，將時間t帶入路程公式可以得到減速過程中路程S隨時間t的變化曲線。

（2）Screw轉(zhuǎn)速變化過程分析：同樣利用Vt=V0+at，我們可以根據(jù)移動過程減速時間計(jì)算出減速過程中的Screw的減速度。

通過對變化過程分析，我們可以看出如果保持直線和拐角Screw和Screw加速度不變的情況下降低R角移動速度，單位時間內(nèi)落到玻璃基板上相同點(diǎn)位的Seal膠累積量將會增加。通過實(shí)驗(yàn)測試我們建立R角移動速度變化量和濕面積之間的變化關(guān)系，如圖7所示。

圖7 移動速度V與濕面積的關(guān)系

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

數(shù)據(jù)收集：用涂膠設(shè)備對實(shí)際Seal膠涂布過渡區(qū)和R角位置的濕面積進(jìn)行檢測，每一個Panel測量66個點(diǎn)位，便于分析膠寬的均一性。圖8是我們實(shí)驗(yàn)測試的66個點(diǎn)位圖，圖9是光學(xué)顯微鏡設(shè)備檢測的實(shí)物圖，通過測量膠寬濕面積和顯微鏡鏡檢可以準(zhǔn)確獲得膠寬的數(shù)據(jù)。

圖8 檢測點(diǎn)位

圖9 顯微鏡膠寬照片

3.1 增大R角Screw轉(zhuǎn)速測試數(shù)據(jù)

通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析我們可以看出在保持直線移動速度、R角移動速度和加速度不變的情況下，增大R角的Screw轉(zhuǎn)速，可以增大R角的膠寬，如圖10所示，但是我們在用涂膠設(shè)備和顯微鏡測量過渡區(qū)濕面積和干寬數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，在由直線過渡到R角過程中過渡區(qū)膠寬也在逐漸由直線469μm增加到R角的710μm，部分位置已經(jīng)超出±100μm的Spec，實(shí)際效果不能滿足工藝設(shè)計(jì)需求。

圖10 膠寬照片

3.2 增大R角Nozzle與基板之間的Gap測試數(shù)據(jù)

通過數(shù)據(jù)分析我們可以看出在保持直線移動速度、R角移動速度和加速度不變的情況下，增大R角的Gap，在一定范圍內(nèi)可以增大R角的膠寬，如圖11所示。

圖11 膠寬照片

我們在用涂膠設(shè)備和顯微鏡測量過渡區(qū)濕面積和干寬數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，在由直線過渡到R角過程中過渡區(qū)膠寬均一性較好，最大差值小于20μm。但是在R角位置由472μm突變到571μm，實(shí)際效果只能滿足直線到R角100μm的變化。

3.3 降低R角涂布時的移動速度測試數(shù)據(jù)

通過數(shù)據(jù)分析我們可以看出在保持直線移動速度、R角的Screw轉(zhuǎn)速和加速度不變的情況下，降低R角的移動速度，可以增大R角的膠寬，如圖12所示。

圖12 膠寬照片

我們在用涂膠設(shè)備和顯微鏡測量過渡區(qū)濕面積和干寬數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，在由直線過渡到R角過程中過渡區(qū)膠寬均一性較好，最大差值小于20μm。在R角位置由472μm突變到731μm，實(shí)際效果能滿足直線到R角260μm的變化。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)測試我們可以得出，改變R角Screw轉(zhuǎn)速、R角涂布時的Gap和R角的移動速度可以改變R角的涂布膠寬，實(shí)現(xiàn)直線與R角的變膠寬涂布。

4.1 增大R角Screw轉(zhuǎn)速

（1）可實(shí)現(xiàn)直線到R角差值250μm的變膠寬涂布。

（2）過渡區(qū)位置均一性較差，波動小于240μm。

4.2 增大R角Nozzle與基板之間的Gap

（1）可實(shí)現(xiàn)直線到R角差值100μm的變膠寬涂布。

（2）過渡區(qū)位置均一性良好，波動小于20μm。

4.3 降低R角涂布時的移動速度

（1）可實(shí)現(xiàn)直線到R角差值250μm的變膠寬涂布。

（2）過渡區(qū)位置均一性良好，波動小于20μm。

綜上所述，通過降低R角移動速度來實(shí)現(xiàn)增加R角膠寬涂布量來實(shí)現(xiàn)直線到R角變膠寬可行性較高，可以根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求，將參數(shù)模型導(dǎo)入到量產(chǎn)中，達(dá)到R角變膠寬和提升膠寬的穩(wěn)定性目的。有效改善R角膠細(xì)所引起的不良問題，將滾筒測試和垂直跌落不良率降低90%。