文/京東方顯示技術有限公司
封賓 林鴻濤 王章濤 崔曉鵬 邵喜斌
隨著九十年代初TFT技術的成熟，薄膜晶體管液晶顯示屏（TFT-LCD）得到了突飛猛進的發展，依靠其優異的性能（如低功耗、便攜以及低輻射等）已經逐漸取代了CRT，PDP等傳統的顯示模式，成為目前市場的主流產品。但隨著TFT-LCD生產線的高世代化以及產品性能的提高，對產品設計及生產工藝等方面都提出了更加苛刻的要求。伴隨而來的是各種不良的高發，對良率的提升以及產品品質產生前所未有的挑戰。其中Black-gap作為一種常見的不良，其受到生產過程中的多方面因素影響，與設計及材料等方面也密切相關，給不良解析工作造成諸多困難，改善方案的提出也受到眾多限制。
本文針對Black-gap不良，利用盒厚測試儀、3D顯微鏡以及硬度儀，通過對面板相關性能參數的測定，從不良產生的機理，相關材料的性能以及面板的設計等方面有針對性的對其進行了全面的分析和討論，并提出相應的改善方案，對預防此類不良的出現具有積極的意義。
一、實驗及數據
1 不良現象
正常L127畫面下點屏，如圖1所示，在不良區域會出現發暗的圓點，圓點周邊無明顯界限，較模糊。其形狀不固定，某些情況下也呈現出長條形，這主要是由生產過程中施加壓力的接觸物的形狀所決定。經調查圓點形成主要是由于生產線中機械手臂的吸盤或支撐腳施壓所造成。不良區域的分布不固定，在整張玻璃基板上的分布隨著施壓物的不同，其分布有明顯區別。另外，此不良具有可恢復性，放置較長時間或經過短時間高溫處理后不良現象會減輕或消失。
2、不良區域參數測試
為確認Black-gap不良區域相關面板參數是否存在異常，本實驗利用盒厚測試儀對相應不良區域進行測試，測試結果如圖2所示，a為測試位置示意圖，b為不良區域盒厚數值，c為不良區域扭轉角數值，d為不良區域預傾角數值。由以上數據可知，Black-gap不良區域的盒厚發生明顯變化，不良區比正常區域的盒厚明顯減小，減小幅度在0.1um左右。因樣品面板為FFS顯示模式，屬于常黑顯示模式，根據透過率隨盒厚變化曲線可以判斷[7]，當盒厚減小時此區域會發暗，與Black-gap不良現象相符合。由以上分析可判斷造成此不良的直接原因為面板在生產過程中受到外界壓力導致盒厚發生變化，且無法恢復。究其根本原因，在下文將一一贅述。
3、隔墊物形貌確認
為進一步分析導致不良區域盒厚變化的直接原因，本實驗將樣品面板拆屏后對彩膜基板的隔墊物進行了3D顯微鏡觀測，圖3為正常區域隔墊物的3D顯微鏡照片，可以看到其頂端表面光滑，沒有受到任何損傷。與之相反，圖4為不良區域隔墊物的3D顯微鏡照片，由圖可以看到，不良區域的隔墊物表面存在明顯的凹槽壓痕，其產生的原因是成盒工藝后，彩膜基板上的隔墊物與陣列基板對應位置在外力作用下相互擠壓造成，導致該區域盒厚減小形成Black-gap不良。
二、機理及改善方案的探討分析
1、隔墊物材料性能的影響
隔墊物本身的彈性恢復率較差時，當受到外界壓力后難以恢復到原始高度最終導致盒厚變小。我們對不良發生率為0%和92.4%的不同兩批樣品的隔墊物進行了彈性恢復率的測量，測試方法為，首先在固定時間內（36s）施加固定壓力（5gf）于隔墊物頂端，其發生的最大形變記為hmax，去除壓力后隔墊物彈性恢復后的形變記為hp，根據公式：recovery ratio=（hmax-hp）/hmax可以求出其彈性恢復率。由表1中數據可以看出，彈性恢復率存在較大差異，恢復率較高的樣品其Black-gap不良發生率偏低，由此可知在隔墊物材料的選擇上，為降低此類不良的發生，應選擇彈性恢復率較高的隔墊物材料。
表1不同面板的隔墊物彈性恢復率比較
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