本文作者 陶家順 （南京中電熊貓平板顯示科技有限公司 高級工程師）
摘要：液晶顯示技術蓬勃發展，目前最尖端的技術為光配向FFS、PSVA、UV2A等技術，尤其是UV2A技術，具有高對比度、高透過率、寬視角，品質穩定等優點，是中電熊貓液晶顯示的核心技術。UV2A制程利用紫外光配向，需要根據像素設計，通過掩模版進行一定程度的光配向，替代的傳統的子像素凸起、溝槽結構，具有更簡單的面板結構，提升生產節拍以及良品率，是目前各大面板廠重點研究的尖端技術。
Abstract：Liquid crystal display technology develops very fast, the most cutting-edge technology is UV alignment technology in FFS, PSVA and UV2A. Especially for UV2A technology, it has many advantages, such as high contrast, high transmittance, wide viewing angle, stable quality and so on. It is the core technology of CEC-Panda. In UV2A process, UV light shoot through UV2A mask , replace the rib or slit structure compare with the traditional pixel design. This technology has more simple panel structure, enhance the production yield, and is the major competence technology for all panel makers.
關鍵字：VA技術、光配向
Key words:VA technology, alignment
1. 引言
世界已經進入信息技術的時代，電視、電腦、筆記本、移動電話等可穿戴設備以及各類儀器儀表上的顯示屏為人們的日常生活和工作提供著大量的信息，沒有顯示器，就不會有當今迅猛發展的信息技術。隨著人類對顯示內容、顯示質量等的追求，液晶顯示器的關鍵技術一直在不停的進步。從最早的TN（Twist Nematic）模式，到VA（Vertical Alignment）模式，再到1997年富士通發明了MVA（multi domain Vertical Alignment）模式，VA模式成為液晶顯示模式的重要一極，和FFS模式有了爭奪高端顯示模式的技術資本。UV2A（Ultra Violet Vertical Alignment）模式，更是把VA模式的優勢表現的淋漓盡致。
任何技術的進步離不開生產工藝的發展，光配向技術，就是液晶面板行業發展到目前最尖端的制造技術，可以最大限度的提高面板的穿透率、響應速度等光學規格。
2. UV2A技術介紹
以下主要從VA技術的發展、UV2A的技術優勢、生產工藝等方面介紹UV2A技術。
2.1 VA模式技術發展
1997年富士通提出了MVA的結構，如圖1所示，在陣列和彩膜基板的兩側做出凸起結構。在初始狀態時，液晶分子垂直于凸起表面和基板表面排列，當施加電壓以后，液晶分子沿著電場線的方向進行排列。因為子像素被分成多個凸起的區域，因此在子像素中形成了多疇，也就是如圖2所示的多視角顯示。VA技術的優勢被開發出來，是VA模式重要的里程碑。
1998年，三星公司提出了PVA的結構，如圖3所示，是在陣列和彩膜基板的像素電極ITO上刻出溝槽。在初始狀態時，液晶分子垂直于基板表面排列，當施加電壓以后，液晶分子沿著電場線的方向進行排列。效果等同于富士通的MVA結構。圖4結構在2008年以前被廣泛專利授權使用，即在彩膜基板上做出凸起，在陣列基板上對ITO像素電極進行刻蝕，這種結構對面板廠來說，設計相對簡單，生產成本低且良率比較有保證。
同時期，三星還繼續開發了Zigzag結構、夏普開發了ASV結構，以及8-domain MVA等結構，但都是以MVA結構為理論基礎，在此基礎上，進行子像素的設計開發，改善黑紋，提高面板穿透率，獲得更寬視角以及更快響應速度等。
其中，需要提到的是如圖5所示，富士通在2001年提出的PMVA結構，陣列基板ITO fine slit方式，在當時需要比較高的曝光機精度，可以獲得更快的響應速度以及像素開口率，并最終衍生了VA模式的另外一種重要光配向技術PSVA（Polymer Stabilized Vertical Alignment），本文不做過多介紹。
2.2 UV2A技術介紹
在2006年，日本夏普提出并開發了UV2A的顯示技術，如圖6所示，使用光配向技術，對彩膜和陣列基板兩側的配向膜進行紫外光配向，形成多疇結構。初始狀態時，液晶分子以一定角度排列，當施加電壓以后，液晶分子會按配向的角度進行轉動，從而使光線從液晶面板中透過。
如圖7所示，在開態加電壓時，MVA結構凸起和溝槽上的液晶分子排列雜亂無章，就會表現出和凸起以及溝槽形狀一致的黑紋，影響面板的開口率，而UV2A結構，由于液晶分子都是整面配向，如圖8所示，加電壓后，只有傾倒方向不一致的形成十字黑紋，開口面積遠遠大于MVA結構。在暗態不加電壓時，凸起和溝槽邊緣的液晶分子排列和其他區域不一致，造成漏光，嚴重影響對比度。另外，由于UV2A的液晶分子是整面配向，所以，加電壓時液晶分子可以整體轉動，可以得到更快的響應速度。
所以我們得到VA透過率公式：
在盒厚、液晶材料確定的狀況下，VA模式的穿透率和液晶排列狀況相關，普通VA模式的液晶分子排列紊亂，必然影響面板的穿透率。
VA液晶的
可見降低介電常數，能夠降低液晶的閾值電壓，從而也能提升VA模式的透過率。
3. UV2A曝光技術
UV2A的生產技術是UV2A的核心技術，基本流程如下：PI印刷，PI預固化、PI主固化、TFT/CF基板曝光，其中最關鍵的是UV曝光工藝，我司使用V-tech的AEGIS系列設備對基板進行曝光。
UV2A曝光需要用到3個mark，Plate Alignment Mark，Standard Mark，Lead in Mark。Plate Alignment Mark是曝光機與玻璃對位用，四邊設置4個，十字形狀。Standard Mark是玻璃與Mask對位時，Mask位置調整用，確保對位以后，每個UV MASK的相對位置是我們設定的值。Lead in Mark是用來追蹤UV2A光配向用，確保曝光時光配向方向。Lead in Mark定下來后，就可以定Slit的位置，Slit的間距由畫素大小決定，Slit的位置CF側一般是BM開口區的中心，TFT側一般是畫素的中心，要求Slit距離開口區邊緣＞20μm。
如圖9所示，分別對CF和ARRAY側的一半子像素的PI進行曝光，同一子像素內形成不同的配向方向，CF和ARRAY側基板的配向方向需要旋轉90度。G6因為基板尺寸較小，所以，需要的UV MASK數量較少。最終如圖10所示，液晶分子形成一定的配向角度，并因邊緣、配向不同區域出現一定黑紋。
4. UV2A和MVA機種設計對比
結合以上UV2A優勢以及生產技術介紹，我們試做了38.5寸UV2A和MVA機種，以對比UV2A機種的優越性。在G6機種試做，Panel尺寸869.7*487.3mm，像素尺寸0.627*0.61475mm，分辨率1366*768，玻璃使用康寧0.5t，液晶使用德國MERCK MJ127XX系列，SEAL膠使用協力723K，偏光片選取LG化學VA偏光片。試驗結果取5pcs均值如下：
|
機種 |
385 UV2A |
385 ASV |
|
白輝度 |
435.1 |
271.9 |
|
黑輝度 |
0.053 |
0.058 |
|
對比 |
8368 |
4719 |
|
透過率 |
7.82% |
6.13% |
|
響應速度（Ton+Toff） |
17.5ms |
21.9ms |
由上可見，使用UV2A技術，對比度提高了77%，響應速度提高了25%，透過率提高了28%，足以體現UV2A的技術優勢。
5. 結束語
通過以上的介紹，我們了解了VA技術發展的進程，UV2A的技術理論優勢和工藝技術，并進行了相關產品開發對比。佐證UV2A技術相對之前的MVA技術實現了非常大的進步，需要持之以恒的創新才能打造出更有競爭力的產品。
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