TFT-LCD行業中R角變膠寬工藝研究

賀新鋼，陳 帥，郭劍偉，張 顯，王文強，陳 卓，魏永輝

（鄂爾多斯源盛光電有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

近年來，隨著手機行業的高速發展，消費者對手機性能和手機的質量要求越來越高接近于苛刻，從而促使手機制造公司對手機屏的質量與要求與日俱增。目前市場中手機顯示屏以TFT-LCD工藝為主導工藝，該工藝具有低電壓、低功耗、重量輕和易于實現全彩色顯示等特性。但是隨著手機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，傳統的真空灌注工藝是先進行框膠固化，然后通過毛細效應進行液晶滴注，該工藝具有生產效率低、不良發生率高等特點，制約了其大規模應用于量產。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、超窄邊框產品在滾筒測試和垂直跌落驗證過程中，NG漏液發生率較高，NG漏液發生的位置主要集中在手機屏幕的拐角位置，嚴重影響產品在客戶端的使用效果。針對該漏液問題進行分析，發現滾筒測試和垂直跌落驗證產生漏液原因為拐角位置Seal膠和膜層脫落導致液晶流出。通過研究測試發現封框膠與不同膜層之間的黏著力存在差異性，通過導入在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。

實現方法如圖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封框膠與膜層的黏著力。但是考慮到統一增加封框膠涂布量會使膠寬增加邊框變寬，這與消費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種實現方法。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。

通過多年生產實踐證明氣壓和螺桿（Screw）混動式的涂布方式，Seal膠的穩定性、均一性和涂布過程的控制可靠性更高，更易于實現高難度和高精度的市場產品需求。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角變膠寬工藝實現方法

目前，在TFT-LCD工藝制程中，封框膠的涂布方式采用統一濕面積涂布，主要通過調整基臺、Gantry移動速度、Screw轉速、Screw加減速度、Nozzle Size（噴嘴直徑）、涂布時的氣壓和涂布時的Gap等參數來綜合控制實現濕面積的統一涂布。R角變膠寬涂布和統一濕面積涂布相比，它的主要難點在進出R角的過渡區。如何保證只有R角變，過渡區穩定且均一性高是R角變膠寬的技術難點所在。通過實驗驗證，調整R角Screw轉速、調整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現R角變膠寬工藝。

2.1 增大R角Screw轉速

應用物理運動原理對移動速度和Screw轉速的變化過程進行分析，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 設備移動速度變化過程

圖4 設備移動距離變化過程

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

在保持移動速度不變的情況下提高R角的Screw轉速，單位時間內相同點位的封框膠累積量將會提升。通過實驗驗證和測試，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系。

表1 設備移動速度、Screw轉速測試實驗及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，保持移動速度和轉速不變，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Seal膠落到基板上時單位時間內的涂布量增加，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

實驗驗證：根據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轉速不變，我們只對涂布R角時的Gap高度值進行調整來驗證Gap對R角濕面積的影響。實驗驗證數據如圖6所示，根據實驗驗證數據我們可以得出，當保持移動速度和Screw不變，Gap高度差達到2μm時，實際涂布量變化較明顯可達到200μm2；當Gap高度差達到6μm時，實際涂布量趨于穩定不會再變化，最大變化量可達到400μm2；當達到15μm時，R角位置會出現斷膠現象。

圖6 Gap值與濕面積的關系

2.3 降低R角涂布時的移動速度

同樣應用物理運動原理對移動速度和Screw轉速的變化過程進行分析，過程如下：

（1）移動速度變化過程分析：Vt=V0+at，我們可以計算得到由直線速度V0減速到進入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轉速變化過程分析：同樣利用Vt=V0+at，我們可以根據移動過程減速時間計算出減速過程中的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，單位時間內落到玻璃基板上相同點位的Seal膠累積量將會增加。通過實驗測試我們建立R角移動速度變化量和濕面積之間的變化關系，如圖7所示。

圖7 移動速度V與濕面積的關系

3 實驗結果

數據收集：用涂膠設備對實際Seal膠涂布過渡區和R角位置的濕面積進行檢測，每一個Panel測量66個點位，便于分析膠寬的均一性。圖8是我們實驗測試的66個點位圖，圖9是光學顯微鏡設備檢測的實物圖，通過測量膠寬濕面積和顯微鏡鏡檢可以準確獲得膠寬的數據。

圖8 檢測點位

圖9 顯微鏡膠寬照片

3.1 增大R角Screw轉速測試數據

通過對實驗數據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轉速，可以增大R角的膠寬，如圖10所示，但是我們在用涂膠設備和顯微鏡測量過渡區濕面積和干寬數據時發現，在由直線過渡到R角過程中過渡區膠寬也在逐漸由直線469μm增加到R角的710μm，部分位置已經超出±100μm的Spec，實際效果不能滿足工藝設計需求。

圖10 膠寬照片

3.2 增大R角Nozzle與基板之間的Gap測試數據

通過數據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

我們在用涂膠設備和顯微鏡測量過渡區濕面積和干寬數據時發現，在由直線過渡到R角過程中過渡區膠寬均一性較好，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據

通過數據分析我們可以看出在保持直線移動速度、R角的Screw轉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

我們在用涂膠設備和顯微鏡測量過渡區濕面積和干寬數據時發現，在由直線過渡到R角過程中過渡區膠寬均一性較好，最大差值小于20μm。在R角位置由472μm突變到731μm，實際效果能滿足直線到R角260μm的變化。

4 結論

通過實驗測試我們可以得出，改變R角Screw轉速、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，實現直線與R角的變膠寬涂布。

4.1 增大R角Screw轉速

（1）可實現直線到R角差值250μm的變膠寬涂布。

（2）過渡區位置均一性較差，波動小于240μm。

4.2 增大R角Nozzle與基板之間的Gap

（1）可實現直線到R角差值100μm的變膠寬涂布。

（2）過渡區位置均一性良好，波動小于20μm。

4.3 降低R角涂布時的移動速度

（1）可實現直線到R角差值250μm的變膠寬涂布。

（2）過渡區位置均一性良好，波動小于20μm。

綜上所述，通過降低R角移動速度來實現增加R角膠寬涂布量來實現直線到R角變膠寬可行性較高，可以根據產品設計需求，將參數模型導入到量產中，達到R角變膠寬和提升膠寬的穩定性目的。有效改善R角膠細所引起的不良問題，將滾筒測試和垂直跌落不良率降低90%。