TFT-LCD行業(yè)中涂膠設(shè)備參數(shù)對(duì)膠寬波動(dòng)的影響

張顯 陳帥 王文強(qiáng) 陳卓 魏永輝

（鄂爾多斯市源盛光電有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市 017020）

1 引言

TFT-LCD 具有低電壓、小功耗、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特性，傳統(tǒng)的真空灌注工藝是先進(jìn)行框膠固化，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，采用的是ODF 工藝，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(duì)盒。顯然，ODF 工藝相比于傳統(tǒng)的灌注工藝在生產(chǎn)效率，液晶和框膠的Loss 方面有極大的優(yōu)勢(shì)。

近年來，隨著技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求，智能機(jī)機(jī)逐漸向更高解析度和更窄的手機(jī)邊框發(fā)展。窄邊框，意味著在同樣尺寸的顯示屏上，能得到更大可視面積，要實(shí)現(xiàn)窄邊框技術(shù)，對(duì)封框膠的涂覆提出了更高的要求。

2 框膠涂布原理

目前，ODF 涂膠工藝，主要通過壓力大小、噴嘴直徑、基臺(tái)的移動(dòng)來控制框膠落到基板上的膠量。涂膠過程類似與消防車沿操場(chǎng)一周灑水，灑水的均勻程度類似于涂膠一周的均一性，框膠涂布原理如圖1所示。

圖1：框膠涂布原理

3 實(shí)驗(yàn)方法

3.1 樣品制備-直線區(qū)域

采用1300mm&1500mm 的玻璃基板進(jìn)行成盒，該制程的主要步驟包括CF 涂膠、TFT 液晶滴注，真空對(duì)盒，UV Cure，Heat Cure，切割，顯微鏡確認(rèn)膠寬。膠寬分區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，分別是直線部分、進(jìn)出拐角與拐角、始終端。直線部分框膠在基板上積累的量與基臺(tái)移動(dòng)速度、針頭距離基板的高度（Gap）、針頭出膠的速度有關(guān)，設(shè)計(jì)了以上三個(gè)因子的全因子實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如表1，其中基臺(tái)移動(dòng)速度為150mm/s、160mm/s、170mm/s，Gap 設(shè)定 為30μm、35μm、40μm，針頭出膠速度3000pps、4000pps、5000pps、針頭出膠加減速固定為30000pps。

表1：基臺(tái)移動(dòng)速度、針頭距離基板的高度（Gap）、針頭出膠的速度全因子實(shí)驗(yàn)

3.2 樣品制備-R角區(qū)域

因?yàn)樵谕坎紩r(shí)，進(jìn)拐角需要把基臺(tái)移動(dòng)速度降下來，同時(shí)針頭出膠速度也要同時(shí)變化，所以進(jìn)拐角時(shí)，兩個(gè)量同時(shí)發(fā)生改變，導(dǎo)致進(jìn)拐角框膠的均一性較難控制。根據(jù)基臺(tái)移動(dòng)速度、Gap、針頭出膠速度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用控制變量法驗(yàn)證針頭出膠加速度對(duì)膠量均一性的影響，針頭出膠加速度分別設(shè)20000pps,30000pps,4000 0pps,50000pps,60000pps，基臺(tái)速度設(shè)定為170mm/s，Gap 設(shè)定為35μm，針頭出膠速度設(shè)定為4000pps。如表2所示。

表2：針頭出膠加速度單因子實(shí)驗(yàn)

3.3 樣品制備-始終端區(qū)域

在涂布始終端時(shí)，始點(diǎn)和終點(diǎn)重合成一個(gè)閉合的圖形，重合部分的膠寬是較難控制的，回吸時(shí)間對(duì)Panel 的出膠和Panel 的收膠起關(guān)鍵性作用，采用控制變量法驗(yàn)證回吸時(shí)間對(duì)膠寬均一性的影響，回吸時(shí)間分別設(shè)定為300ms、400ms、500ms、600ms、700ms，如表3所示。

表3：回吸時(shí)間單因子實(shí)驗(yàn)

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 數(shù)據(jù)收集

采用光學(xué)顯微鏡對(duì)成盒后的產(chǎn)品進(jìn)行顯微鏡確認(rèn)，分為直線部分、拐角部分、始終端部分三個(gè)區(qū)域，如圖2所示。直線部分測(cè)量3 個(gè)點(diǎn)，拐角4 個(gè)點(diǎn)，始終端3 個(gè)點(diǎn)，測(cè)量完成后，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析膠寬的均一性。膠寬的顯微鏡圖片如圖3所示

圖2：測(cè)量點(diǎn)位

圖3：膠寬照片

4.2 基臺(tái)移動(dòng)速度、（Gap）、針頭出膠速度對(duì)直線區(qū)域膠寬均一性的影響

控制變量，當(dāng)其它參數(shù)固定時(shí)，只改變基臺(tái)移動(dòng)速度、Gap，針頭出膠速度的某一個(gè)參數(shù)，研究膠寬的變化。基臺(tái)移動(dòng)速度增加，膠寬減小；Gap 增加，膠寬增加；針頭出膠速度增加，膠寬增加。三個(gè)參數(shù)的組合，都能達(dá)到要求的膠寬，但是不同的組合，直線位置膠寬的均一性不同，由表4可看出當(dāng)基臺(tái)移動(dòng)速度170mm/s、Gap35μm、針頭出膠3000pps 時(shí)，對(duì)應(yīng)膠寬均一性最好，波動(dòng)為8%（均一性指同一Panel 內(nèi)膠寬與目標(biāo)膠寬相差的百分比）。

表4：均一性測(cè)試結(jié)果1

4.3 針頭出膠加減速對(duì)拐角均一性的影響

找出最優(yōu)的基臺(tái)移動(dòng)速度、Gap、針頭出膠速度后，進(jìn)一步研究拐角的涂布。在涂布拐角時(shí)，基臺(tái)移動(dòng)速度降低，針頭出膠速度降低，兩個(gè)參數(shù)同時(shí)變化，均一性較難控制，采用控制變量法，針頭出膠加速度分別設(shè)定20000pps, 30000pps, 40000pps, 50000pps,60000pps，對(duì)應(yīng)的膠寬均一性見表5，由表5可得出當(dāng)針頭出膠減速度為40000pps 時(shí)，進(jìn)出拐角的均一性最好，達(dá)到5%。

表5：均一性測(cè)試結(jié)果2

理想狀態(tài)下，基臺(tái)移動(dòng)速度與針頭出膠速度在進(jìn)拐角時(shí)同時(shí)降下來，可以達(dá)到進(jìn)拐角均勻，根據(jù)公式V=VO-at，基臺(tái)速度從170mm/s 降到20mm/s 需要的時(shí)間0.125s（基臺(tái)減速的減速度固定為1200m/s2），針頭出膠減速度在0.125s 降到規(guī)定的速度，可以達(dá)到進(jìn)拐角時(shí)基臺(tái)移動(dòng)速度與出膠速度的匹配，根據(jù)V=VO-at 算出來針頭出膠的減速度為30000pps，但是實(shí)際進(jìn)拐角膠寬的波動(dòng)達(dá)到11%，原因是框膠從針頭出來到達(dá)基板上需要一定的時(shí)間，由于框膠具有粘性，從針頭出來，聚集在針頭上，當(dāng)向下的重力大于粘力時(shí)，框膠從針頭脫離，(框膠的粘度為45 萬mPas,水的粘度為1mPas，蜂蜜的粘度為1 萬mPas）框膠的粘度是比較大的。近似于自由落體，根據(jù)算出框膠滯后的時(shí)間基臺(tái)減速時(shí)間與框膠在空中下落的時(shí)間總和為實(shí)際減速時(shí)間，這樣可以達(dá)到進(jìn)拐角均一性較好的目的，得到進(jìn)拐角針頭減速度的計(jì)算公式：(A 為針頭出膠加減速、V1 為針頭出膠的初速度、V2 為針頭出膠的末速度、Vt 為基臺(tái)的初速度、Vo 為基臺(tái)的末速度、H 為針頭距離基板的高度)，實(shí)際生產(chǎn)中，按照公式計(jì)算進(jìn)拐角針頭出膠的減速度，膠寬的均一性控制最好，如表5所示。

4.4 回吸時(shí)間對(duì)始終端重合區(qū)域均一性的影響

回吸時(shí)間對(duì)Panel 始點(diǎn)的出膠和終點(diǎn)的收膠至關(guān)重要，當(dāng)回吸時(shí)間太小，會(huì)導(dǎo)致終點(diǎn)收膠收的太慢，膠寬變大，當(dāng)回吸時(shí)間太大，始點(diǎn)出膠延遲，導(dǎo)致始點(diǎn)膠寬偏細(xì)。由表6可以看出，當(dāng)回吸時(shí)間為500ms 時(shí)，始終端膠寬的均一性最好，達(dá)到6%，如表6所示。

表6：回吸時(shí)間對(duì)均一性的影響結(jié)果3

5 結(jié)論

基臺(tái)移動(dòng)速度、Gap、針頭出膠速度、針頭出膠加減速、回吸時(shí)間影響膠寬的均一性，為了獲得最佳的工藝條件，先通過全因子實(shí)驗(yàn)找到基臺(tái)移動(dòng)速度、Gap、針頭出膠速度的最佳組合參數(shù)，分別為170mm/s、35μm、4000pps；然后對(duì)較難控制位置進(jìn)出拐角，進(jìn)行理論與實(shí)驗(yàn)分析，得出針頭出膠加減速的計(jì)算公式：并應(yīng)用于量產(chǎn)中，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)拐角均一性達(dá)到5%；最后研究回吸時(shí)間對(duì)始終端的影響，找到當(dāng)回吸時(shí)間為500ms 時(shí)，始終端重合部分膠寬的均一性最好，達(dá)到6%。本文通過對(duì)涂膠設(shè)備參數(shù)的研究，提出了簡(jiǎn)單有效的研究方法，并且找到了關(guān)鍵參數(shù)的公式關(guān)系，為后續(xù)的窄邊框技術(shù)開發(fā)提供技術(shù)儲(chǔ)備。