配向膜印刷过程研究

配向膜印刷过程研究【摘要】此文摘深入分析了TFT-LCD产品在配向膜印刷过程中的问题点。我们研究了PI制程参数和APR版设计之间的相互配合联系，及其对配向膜印刷结果的影响。由此改善配向膜的印刷效果。可证，使用对APR版边缘进行技术处理，可以有效改善配向膜成膜后边缘突起的现象。另外，对于印刷时由于APR版pattern造成的震动mura进一步分析并有效解决此问题。【关键词】配向膜印刷PI震动mura一、简介配向膜成膜方式有PI浸泡方式、凸版印刷方式、喷墨方式。其中，凸版印刷方式由于印刷的准确性及印刷表面相对均匀性等优点得到广泛的使用。具体来说，就是将PI液喷涂在刮刀上，再由刮刀均匀地将PI液转印到网纹轮上，结果网纹轮的转动把PI液再转印到APR版上，APR版上的圆形网孔将PI液挤压出来并带走，最后均匀地转印到TFT及CF基板上。配向膜印刷（PI）在LCD制程中占主要作用。因此，配向膜的均匀性是非常必要的。这主要是由于我们的眼睛天生对于低亮度下的灰阶变化特别敏感。配向膜不均会造成产品显示时出现色差。因此，高均匀度是非常必要的。图1.普通APR版印刷后边缘边缘突起区域图2.摩擦配向后产生碎屑其中一种印刷不均匀的现象是印刷边缘区域突起，如图1所示。配向膜印刷时由于PI液会往印刷方向流动，会造成印刷版模块边缘PI液过于饱和状态，印刷到基板上表现即为边缘的突起区域，这样的突起会会引起CellGap的不良。另外，在后续配向制程中容易将边缘突起区域由于断差较大，会影响到摩擦配向的效果，在配向过程中引起其他不良。如图2所示，使用SE-7492PI液的玻璃，在经过摩擦配向时（配向条件：玻璃移动速度：40mm/s，滚轮转速：1000rpm）在玻璃的后rubbing端出现密集的点状物质这些碎屑在SEM照片下颜色深度与PI接近，分析碎屑的图谱，碎屑主要成分为Na，K，Si等，与PI液主要组成成分吻合，判断碎屑即为PI磨屑图3.配向后碎屑电子图像图4.边缘突起图示PI边缘突起造成PI边缘状况不稳定，长期生产会在突起部分产生PI结晶，造成PI边缘区域漏光等问题。另外边缘突起区域断差越高，在配向过程中越容易产生PI碎屑，造成产品小亮点的问题。我们分析边缘突起区域的改善方向主要有以下几个方面：首先，我们研究了PIcoater本身参数对边缘突起区域的影响，考虑到PIcoater参数调整影响到的仅仅是膜面本身的厚度，对膜面均一性及边缘突起区域没有明显的改善。实际调整PI各项参数，对边缘突起区域改善也均无明显变化。相对PIcoater本身参数，APR版可以针对不同区域做出不同的设计，由于ARP版为网孔设计，版表面有排列均匀的网点，PI液先是保存在网点的间隙内，再通过印刷转印到玻璃上，通过改变网点的大小及深度，PI液的保留量可以得到改变，从而改变产品膜厚。图5.APR版开口率与膜厚的关系综上，本论文对配向膜印刷不均进行了彻底地分析，对其发生机理进行了定义。可以证明，通过使用更改APR版设计可以显著改善印刷不均的状况。另外，边缘突起部分的改善，小亮点等问题可得到有效的改善。二、实验过程实验条件：TFT&CF分别涂PI，Pre-cure120°C、76sec，Main-cure220°C、20min，随后使用光学膜厚测量仪器测量膜厚变化趋势。首先在制作APR版时，将APR版分成4个区域测试4组网点线数搭配深度的条件：300L+25um，400L+15um，500L+10um，600um+8um，得到膜厚的对应关系如下表：网点线数深度膜厚300L25um1000～1200?400L15um600～800?500L10um450～600?600L8um350～500?从以上实验看出，膜厚与网点线数成反比，而与APR版网点深度成反比，另外从图4膜厚趋势中可以看出，边缘突起部分最高膜厚可到达1500?，而面内平均膜厚仅为600?左右（目前APR版条件为网点线数：400L，深度15um），依据以上测试结果，将APR版panel边缘区域改为网点线数：600L，深度8um。图6.APR版修改后效果减少了油墨的转印量、可以降低边缘突起部分。膜厚的厚度变化状况使用膜厚光学测量机台进行观察研究。三、实验结果根据上文分析，将APR版改善后：面内网点线数：400L，深度15um，边缘区域改为网点线数：600L，深度8um。得到新APR版进行印刷，边缘突起区域膜厚降到700?。对ARP版边缘处理后，产品边缘突起区域有所下降，产品整体膜厚均一性有所改善（图8）。图7.边缘突起版实际生产效果图8.边缘突起区域改善前后PI膜厚均一性整体对比将边缘突起区域改善前后的玻璃在相同rubbing条件下进行配向（配向条件：玻璃移动速度：40mm/s，滚轮转速：1000rpm），再将配向后的产品在OM下观察其PI碎屑情况，可发现边缘突起改善后PI碎屑明显减少（图9），这得益于PI边缘断差的减小，导致摩擦配向时rubbing布经过玻璃边缘不会对突起部分造成明显损伤，实际结果与预计情况相符。图9边缘突起区域改善前后PI碎屑对比基于我们的研究，将以上改善用于大批量生产。结果与预计相同，大批量生产中的PI结晶问题有明显改善。四、结论在本论文中，对不均匀的PI膜面也被称为边缘突起区域突起造成的问题进行了彻底地分析，对其的发生机理也进行了详细的阐述。根据实验结果得出结论：减少APR版边缘的网点线数和深度可有效改善PI边缘突起区域突起的问题，得益于PI边缘突起状况的改善，大量生产时的PI结晶问题及后续摩擦配向时PI磨屑也明显减少，小亮点问题得到改善。以上实验结果用于实际生产后可有效提升良率，改善产品品质参考文献：[1]TFT-LCD面板的驱动与设计，戴亚翔著，台湾五南文化事业出版公司，2006-04-01[2]液晶化学，高鸿锦著，清华大学出版社，2001[3]TFT-LCD原理与设计，马群刚著，电子工业出版社，2011[4]TFT-LCD结构、原理及制造技术，申智源、董承远著，电子工业出版社，2012[5]液晶显示器取向膜性能的影响因素分析，王永、孙士祥、陈羽、谢莉著，现代显示，2009[6]第五代TFT-LCD生产线的工艺设备和材料，郑圣德著，电子工艺技术，2005