合肥京东方光电科技有限公司　江　桥　孟凡维　管礼志　陈维诚　陈　杰　车晓盼　左爱翠　郭红光　刘俊豪



关于Photo Spacer高度与LC滴入数据联动的研究报告

合肥京东方光电科技有限公司江桥孟凡维管礼志陈维诚陈杰车晓盼左爱翠郭红光刘俊豪

研究了京东方小尺寸出现的一系列高低温测试过程中出现的重力Mura和Bubble问题，主要为Photo Spacer（PS）存在较大波动，导致LC Margin评价出现偏差，或者LC Margin评价后，实际量产PS存在批次性差异。通过对问题根源的分析，一方面寻找精确测试LC Margin的方案；另一方面对于真实Margin过小的产品，研究LC量与实际PS高度进行匹配，以联动的方式管控液晶量的滴入，从而克服PS波动过大引起的LC 偏出真实Margin的问题。鉴于目前几乎所有ADS Mobile产品面临的面贴按压水波纹和发黄的现状，产品在设计时需要增加Main PS的密度，直接影响PS的压缩率，导致LC Margin过小。而当PS工艺管控能力无法满足LC Margin过小所需的精度时，从LC与PS联动的角度研究了解决问题的方案，从而保证产品品质的同时，减小工程管控风险。

PS高度；液晶量；LC Margin；工程能力

一、引言

近年来，随着移动产品高速发展，高PPI的产品逐渐推出，客户对画面品质的要求也逐渐提高，对透过率，对比度的要求也越来越高。另一方面为配合TP工艺的优化，越来越多的客户选择使用面贴的工艺，这样，对于我公司ADS产品的按压水波纹改善提出了较高的要求，通过以往分析，Main Sub PS段差设计能够有效减低Touch Mura风险［1］，在后续尺寸不断增大Main PS密度，降低M-S段差的情况下，势必会压缩Cell工厂LC Margin。而当CF Glass上的Photo Spacer（PS）高度管控水平达到瓶颈时，给Cell工厂如何应对过小的LC Margin提出了较大的挑战［2］。2014年的生产的产品中，陆续出现一些尺寸在厂内高低温抽检时出现了重力Mura或低温Bubble，需要大量的人力物力去协调Sorting不良品，甚至有些尺寸在客户端出现了相关的问题，给生产，销售，公司品牌形象造成了损失。本文主要通过对BOEHF 厂内的此种问题，从PS高度和LC滴入联动方面的进行探索，从LC Margin测试开始寻找出现LC Margin偏差或者过小的原因，提出相应的解决方案。

二、LC滴入偏差造成的问题及原因

TFT LCD由大尺寸转向小尺寸时，由于单个液晶盒小尺寸产品需要液晶的滴下量比大尺寸产品少很多，因此小尺寸产品对液晶滴下量的微小变化更敏感容易出现重力Mura与低温Bubble的问题［3］。

对于每一款新产品，在开发阶段根据产品规格的要求，会设计Cell Gap，PSH，PS密度和M-S段差等相关参数，这些参数确定后，产品首次试验品投入时会对自身设计进行LC Margin 测试［4］，例如产品A，在测试时首先计算理论中心液晶量（计算方式为相应盒厚所对应的盒内体积减去盒内所有膜层有占用的体积，计算出每个最小单元所需液晶量，再换算成每滴液晶量的重量，此处不做详述），再对此中心液晶量做扩展测试，一般设定-6%，-4.5%，-3%，-1.5%，0%，+1.5%，+3%，+4.5%， +6%（0%表示中心液晶量，-1.5%表示中心液晶量*98.5%，+1.5%表示中心液晶量*101.5%），分别对各个阶梯的液晶量进行高低温和Code Bubble评价，从而得出安全的液晶量范围，称为产品的LC Margin。当产品A的LC Margin确定后，选取相对中心的液晶量作为产品投入的LC 滴入值（暂不考虑其他因素），若产品A的LC Margin为-3%～+3%，选取0%作为产品A的中心液晶量。理论上，产线会根据实际的PS管控能力和LC滴入精度来评判一款产品的LC Margin是否满足量产条件。如果产线的管控能力可以满足6%的范围，那么我们可以认为产品A是可以满足产线的要求，反之，则认为不满足。

但是在我们的评价过程中，往往并未考虑到做LC Margin测试的Glass的PS管控情况，如果不同阶梯的液晶量滴所滴的Glass上PS高度存在较大的差异，所得出的LC Margin本身就存在准确性问题，再以此来决定量产的条件，很容易在生产过程中，由于PS高度的波动情况与LC Margin测试时的波动情况不一致而出现问题。若量产的PS高于LC Margin测试时的PS，中心液晶量相对于量产Glass较低，容易出现Code Bubble风险，反之，则容易出现重力Mura（如图一，二所示）。

图一 重力Mura现象Fig.1 Phenomenon of G-Mura

图二 Code Bubble现象Fig.2 Phenomenon of Code Bubble

所以，在讨论PS-LC 数据联动之前，我们首先需要讨论LC Margin 测试准确性。

三、LC Margin测试

在通常情况下，LC Margin测试会选择在几张Glass上分区依次滴入不同的液晶量，然后将不同液晶量的Panel送QE进行高低温和Code Bubble测试，从而得出安全的LC滴入区间。由于LC Margin与PS高度和M-S段差有直接关系，当PSH存在波动时，很可能导致每次评价的LC Margin存在一定偏差。

PS制作工艺是采用整面Coating涂覆再Mask曝光的方法，在涂覆过程中，边缘与中心不可避免的会产生均一性不好的问题（如图三所示）。用以往的方式，相同的LC量滴在不同的PS高度上，结果必然是不同的，为了规避由于PS高度波动的风险，我们研究了精确测试的方法。

图三 PSH均匀性Fig.3 PSH Uniformity

在做LC Margin之前，选取一定数量的Glass（根据实际尺寸选取），LC工艺前将PSH以Panel为单位进行全测，将测试后的数据进行整理，按一定的间距进行划分区间，以产品B为例，一张玻璃上可切出408个Panel（如图四所示）。

图四 PS Height 分布情况Fig.4 The distribution of PS Height

选取四张玻璃，将其根据PS高度分为6个区间（每个区间Range为0.03μm），均值分别为3.955μm， 3.985μm， 4.015μm， 4.045μm，4.075μm， 4.105μm（如图五，为了拉开PS高度差，可以将玻璃两两选用不一样的PSH进行投入），其中满足评价数量需求的区间为4个：3.985μm， 4.015μm， 4.045μm， 4.075μm，再将这四个区间的Panel按不同的液晶量进行LC Margin评价。

图五 PS Height 区间Fig.5 PS Height interval

得出LC Margin评价结果分别为-4%～2%，-3%～3%，-2%～4%，-1%～5%（如图六所示），那么得出的结论为，当PSH高度管控在3.97～4.09μm之间的LC Margin为-1%～2%，若此Margin可以满足工程能力要求Spec，那么可以正常进行量产。后面我们要讨论的是，如果此Margin过小，或者PSH高度管控超出工程能力，我们该如何对应。

图六 各PS区间所对应的LC MarginFig.6 The PS range of LC Margin

四、PS-LC联动原理

通过上文介绍，我们了解了LC Margin的测试方案，那么当得知产品B的LC Margin为-1%～2%，PSH高度管控能力无法保证在3.97～4.09μm，而一旦PSH超出标准，继续沿用-1%～2%的LC Margin势必会造成重力Mura（液晶量相对过多）或者Code Bubble（液晶量相对过少）的风险。为应对此问题，我们继续研究了通过使LC滴入设备与PSH测试设备数据联动的方法来进行LC滴入作业。我们已经通过上文所述的LC Margin测试方法得出了精确的LC Margin，得到的数据我们可以拟合出PSH高度与中心液晶量的关系，通过拟合我们看到LC中心液晶量与PSH其实是线性关系，得出两者的关系为：y=0.333x-1.3383（其中y为中心液晶量，x为PS Height），利用此公式，我们完全可以获得没有进行LC Margin测试的PS高度所对应的中心液晶量，比如由于数量过少没有进行测试的PS平均高度为3.955μm的Panel，代入公式得出中心液晶量y=0.333*3.955-1.3383，y= -2.1%（如图七所示）。

图七 PS-LC 联动公式Fig.7 The formula of PS-LC Link

那么，我们只要将PSH测试设备与LC滴入设备通过此公式建立一一对应的关系，我们就能完成PSH与LC 滴入数据的联动。

通过测试每张Glass上每个Panel上的PSH，再将数据传输到LC设备上，LC滴入时通过联动公式分配每张Panel所需的液晶量，此即为PS-LC联动，但对应实际生产时面临着产能不足的问题，如果原先的PSH测试设备测试频率为每三张Glass测试一张，每张测试二分之一的Panel，那么为了实现PS-LC联动，PSH测试时间需要为原来的6倍，如此巨大的测试工作量，产线设备显然无法对应，为了降低测试时间，同时又尽量使PS-LC联动体现最大的价值，我们研究了区域联动的方案。

以产品C为例，每张Glass有494个Panel，将Glass一共划分为38个小区域，每个区域有13个Panel。安排每个区域测试两个Panel的PSH，然后取平均值作为该区域的PSH，通过系统将此PSH作为该区域每个Panel的值，LC滴入设备读取数据后自动调整为所需的LC滴入量。按照此方案，PSH测试时间为原有测试时间的2.1倍左右，减轻了PS-LC联动对PSH测试产能的影响，但区域联动不能精确到每张Panel，联动的优势有所影响（如图八所示）。

图八 产品C 布局Fig.8 Product C Layout

五、PS-LC联动模式优势

我们将量产所使用的液晶量和PS-LC联动所使用液晶量进行了对比，通过区域联动，我们大大降低了PS高度波动引起的LC量滴入偏差的风险（如表一所示）。

表一 PS-LC联动效果分析Table1.8 PS-LC Link effect analysis

通过联动公式我们可以得出每个Panel的理论液晶量（每个Panel测试一个PSH值），然后将量产方式使用的液晶量，联动方式使用的液晶量分别与理论值进行相减，我们可以看到偏差在1%～3%范围的联动方式明显减少，而通过寻找PSH平坦度的分布规律，我们对PSH测试点位进行一定调整后，得出了联动修正结果，可以看到，偏差2%～3%的panel数量有进一步的降低。

由于无法保证Panel为单位的联动，区域PS-LC联动仍然存在一定的风险，后续我们将通过对平坦度数据进一步的分析，实现在现有测试数量的情况下，保证最大限度的降低LC滴入偏差的风险。

另一方面，由于有了PS-LC联动的对应方案，工程对LC Margin的要求将会降低，这给产品设计提供了巨大的保障，给按压水波纹，Push Mura等需要涉及PS密度，M-S段差变更的不良的改善提供了可行性。

六、总结

通过以上对PSH设备与LC滴入设备数据联动的研究，我们找到了精确测试LC Margin的方案，解决了以往LC Margin评价存在的一些弊端，并且通过对PSH进行分段评价LC Margin ，我们可以拟合PS-LC联动的公式，从而推断出不同PSH的LC Margin，为量产对应PS-LC联动方案提供了可能。而量产PS-LC联动的导入，降低了工程对LC Margin的要求，为了改善按压水波纹等不良，增大PS密度提供了解决办法，为进一步提升产品竞争力提供了帮助。

［1］齐鹏，施园，刘子源.TFT-LCD Touch Mura不良的研究和改善.液晶与显示.2013.

［2］杨国波，王永茂，赵军，等.ODF工艺的进展［J］.光机电信息，2011.

［3］杨国波，王永茂，王向楠，等.ODF工艺中液晶滴下量的优化.液晶与显示.2011.

［4］ Odahara S，Yamashita H，Momoi Y，etal. Post technology for TFT/LCD［C］//SID’0］，San Jose，USA:SID，2001.