TFT-LCD面板高溫Cell Gap預警重力Mura

李汝樂 陳正弟 廖貽柱 高鶴鳴 程亮

摘 要：重力Mura是TFT-LCD行業(yè)頑固不良，其形成原因為Cell Gap均勻性差導致透光率不均，在視覺上呈現(xiàn)出色不均現(xiàn)象。為解決傳統(tǒng)監(jiān)控方式重力Mura不易攔截的缺陷，基于重力Mura形成原理，本文通過探究液晶量對Cell Gap的影響，Cell Gap變化的敏感區(qū)間，不同液晶量面板在高溫條件下其Cell Gap隨加熱時間的變化趨勢以及不同位置Cell Gap差異性，總結(jié)出通過高溫Cell Gap變化趨勢預警重力Mura的模型，為行業(yè)內(nèi)預防重力Mura提供了一種全新思路。

關(guān)鍵詞：高溫Cell Gap；重力Mura；預警模型

1 引言

隨著TFT-LCD（Thin fi lm transistor liquid crystal display，薄膜晶體管液晶顯示器）面板市場競爭的日益激烈，用戶對產(chǎn)品畫質(zhì)的要求也越來越高，因此改善畫面質(zhì)量成為企業(yè)取得客戶信任及用戶認可的關(guān)鍵。其中Mura類不良為一種常見不良，且很難避免，成為業(yè)內(nèi)需要攻克的難題。重力Mura為其中一種頑固不良，在常溫下很難攔截，但是在加熱或長時間通電條件下會在面板底部呈現(xiàn)出色不均現(xiàn)象，嚴重影響顯示效果。

傳統(tǒng)監(jiān)控重力Mura方法大致分為三種：第一種方法是在產(chǎn)線生產(chǎn)過程中，常溫條件下抽測Cell Gap值，判斷是否滿足設(shè)計規(guī)范；第二種方法是在產(chǎn)線生產(chǎn)過程中，抽取一定數(shù)量Glass進行高溫重力Mura測試；第三種方法是抽取一定數(shù)量的TFT-LCD面板，在實驗室進行高溫重力Mura測試；但這幾種方法都存在一定局限性，第一種方法受產(chǎn)線條件限制，只能在大板Glass上選取相應點位進行測試，每個面板只能測到個別點，無法觀測變化趨勢，只有當測得Cell Gap值超過設(shè)計規(guī)范時才能發(fā)現(xiàn)，此時再評估出現(xiàn)重力Mura的風險性大小，無法做到提前預警。第二種和第三種方法同樣是在出現(xiàn)重力Mura時才可被發(fā)現(xiàn)，無法做到提前預警，且由于重力Mura對比度低，邊緣模糊等特點，人眼觀察易造成漏檢，不利于不良的識別與改善。

基于以上對重力Mura監(jiān)控的局限性，本文創(chuàng)新性提出一種通過高溫Cell Gap預警重力Mura的方法，此方法可以根據(jù)豎直放置的TFT-LCD面板其Cell Gap在高溫條件下的變化趨勢，判斷出現(xiàn)重力Mura的可能性，并探索出針對重力Mura的預警模型，可做到提前預警重力Mura。

2 實驗方法

本文使用高溫Cell Gap測試系統(tǒng)，選取一款ADS產(chǎn)品進行探究，包括液晶量和加熱時間對Cell Gap的影響、Cell Gap變化的敏感區(qū)間及不同位置Cell Gap的差異性。本文選取的TFT-LCD面板其LC Margin上限液晶量為4.5%，通過對比接近中心液晶量（1.5%）與LC Margin上限（4.5%）TFT-LCD面板Cell Gap變化趨勢，探究出重力Mura的預警模型。Cell Gap測試原理在此不再贅述，其計算公式為d = Re/△n，其中d為Cell Gap，Re為雙折射相位差，△n為雙折射NeNo，此為液晶特性值。

根據(jù)先前研究及探討，選擇測試方法如下：將TFT-LCD面板豎直放置（如圖1所示），橫向X軸選取坐標原則為面左右邊緣10 mm，及中間區(qū)域每隔200 mm各一條線，根據(jù)不同尺寸面板適當增減；縱向Y軸選取坐標分別為1 mm、3 mm、5 mm、7 mm、9 mm、11 mm、13 mm、15 mm、17 mm、21 mm、23 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40 mm、45 mm、50 mm。測試溫度選取60 ℃，測試時間分別為5 min、30 min、60 min、120 min。

3 實驗結(jié)果

3.1 液晶量對Cell Gap的影響及Cell Gap敏感區(qū)間

根據(jù)重力Mura形成原理，當液晶量超過LC Margin時，在高溫條件下液晶因重力作用下沉會在Panel底部形成色不均現(xiàn)象[6]，因此探究不同液晶量時Cell Gap的變化趨勢對預防重力Mura具有重要指導意義。本文選取液晶量分別為0%、1.5%、3.0%、4.5%、6.0%（設(shè)定中心液晶量為0%）TFT-LCD面板探究了在60℃條件下加熱120 min后的Cell Gap變化趨勢，測試結(jié)果如圖2所示。

根據(jù)測試結(jié)果，高溫下Cell Gap隨液晶量增加呈現(xiàn)增大趨勢，當液晶量接近中心液晶量時（≤3%），Cell Gap平穩(wěn)增加，面板底部Cell Gap無明顯上升趨勢；但當液晶量接近LC Margin上限時（≥4.5%），面板底部縱向Y <10 mm范圍內(nèi)Cell Gap呈現(xiàn)出明顯增大趨勢，這歸結(jié)為液晶下沉的結(jié)果，另外在此區(qū)間內(nèi)，縱向Y≤3mm范圍內(nèi)Cell Gap值略小于Y≤5 mm處，我們歸結(jié)為受Seal膠束縛影響造成。

3.2 加熱時間對Cell Gap影響

根據(jù)重力Mura形成原理，當液晶量較少時，在高溫加熱條件下液晶不會下沉，此時Cell Gap較穩(wěn)定；但當液晶量超過LC Margin上限時，液晶會因重力作用逐漸下沉，最終在Panel底部呈現(xiàn)出色不均現(xiàn)象。

為探究不同液晶量TFT-LCD面板隨加熱時間的變化趨勢，本文選取液晶量分別為1.5%（接近中心液晶量）和4.5%（LC Margin上限）進行測試，測試溫度為60 C°，測試結(jié)果如圖3所示。根據(jù)測試結(jié)果，當液晶量為1.5%時，隨加熱時間的延長，Cell Gap無明顯變化趨勢，此時液晶較穩(wěn)定，未發(fā)生下沉現(xiàn)象；但當液晶量為4.5%時，在縱向Y <10 mm范圍內(nèi)隨加熱時間延長Cell Gap呈現(xiàn)出明顯增大趨勢，此區(qū)域變化可歸結(jié)為在高溫（60 C°）加熱條件下，面板內(nèi)液晶因重力作用逐漸下沉造成的，這與Cell Gap的形成原理是一致的。

3.3 不同位置Cell Gap差異性探討

根據(jù)重力Mura現(xiàn)象，產(chǎn)生重力Mura的TFT-LCD面板，局部區(qū)域會出現(xiàn)色不均現(xiàn)象，說明在面板的不同區(qū)域其液晶量是不同的，因此呈現(xiàn)的Cell Gap也會有所不同。相反，接近中心液晶量的面板在不同位置其Cell Gap理論上是無較大差異的。為探究同一面板不同位置Cell Gap的差異性，本文選取液晶量分別為1.5%（接近中心液晶量）和4.5%（LC Margin上限）進行測試，測試溫度為60 C°，測試結(jié)果如圖4所示。根據(jù)測試結(jié)果，當液晶量為1.5%時，不同測試區(qū)域Cell Gap值無明顯差異，說明液晶較穩(wěn)定，在高溫加熱條件下未發(fā)生下沉現(xiàn)象；但當液晶量為4.5%時，在縱向Y <10 mm范圍內(nèi)，橫向X軸Cell Gap表現(xiàn)出明顯差異，這是因為在此區(qū)域內(nèi)液晶的流動造成的。在此指出一點，液晶量為4.5%面板 ，在橫向X=800處Cell Gap與其他區(qū)域相差較大，此為邊緣區(qū)域的特殊偶發(fā)性，只能表征邊緣區(qū)域由于某些特殊因素與其他區(qū)域可能存在差異，并非所有面板均有此現(xiàn)象，在對其他系列面板的測試中也證明了這一結(jié)論。

4 預警模型建立

根據(jù)第三部分的探討，我們提出對量產(chǎn)階段TFTLCD面板重力Mura監(jiān)控的預警模型如下。

預警模型1：根據(jù)Cell Gap隨液晶量的變化趨勢：取不同時期的面板按照3.1條件進行測試，若其Cell Gap值呈連續(xù)上升趨勢時即可預警重力Mura。

預警模型2：根據(jù)Cell Gap變化的敏感區(qū)間：按照3.1條件測試，若在縱向Y <10 mm范圍內(nèi)，Cell Gap呈明顯上升趨勢時即可預警重力Mura。

預警模型3：根據(jù)Cell Gap隨加熱時間的變化趨勢：按照3.2條件測試，若隨加熱時間延長Cell Gap呈明顯上升趨勢時即可預警重力Mura。

預警模型4：根據(jù)不同位置Cell Gap的差異性：按照3.3條件測試，當不同位置Cell Gap值波動較大時即可預警重力Mura。

以上四種模型可相互佐證，共同判定TFT-LCD面板是否存在重力Mura風險。采用上述預警模型，我們已對多款量產(chǎn)TFT-LCD面板進行測試驗證，證明其準確性，包含ADS和TN產(chǎn)品。

5 結(jié)語

針對傳統(tǒng)監(jiān)控重力Mura方法只有當重力Mura出現(xiàn)或Cell Gap超出設(shè)計規(guī)范時才可被發(fā)現(xiàn)這一痛點，本文創(chuàng)新性提出通過TFT-LCD面板高溫Cell Gap變化趨勢預警重力Mura這一思路。通過探究液晶量和加

熱時間對Cell Gap的影響、Cell Gap變化的敏感區(qū)間及不同位置Cell Gap的差異性，得出以下規(guī)律：

（1）隨液晶量增加，Cell Gap呈上升趨勢；

（2）在縱向Y <10 mm范圍內(nèi)，Cell Gap變化較為敏感，易出現(xiàn)重力Mura；

（3）液晶量接近中心值時，Cell Gap隨加熱時間延長無明顯變化，但當液晶量接近LC Margin時，Cell Gap隨加熱時間延長呈現(xiàn)出明顯增大趨勢；

（4）液晶量接近中心值時，同一面板不同位置Cell Gap無差異，但當液晶量接近LC Margin時，同一面板不同位置Cell Gap呈現(xiàn)出較大差異性。

通過以上規(guī)律，本文提出通過高溫Cell Gap預警重力Mura的四種模型，并取多款量產(chǎn)TFT-LCD面板（包含ADS和TN產(chǎn)品）驗證了預警模型的準確性，為業(yè)內(nèi)預防重力Mura提供了一種新思路。

參考文獻：

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