TFT-LCD发绿的研究及改善

2019-05-29杨宗顺朱建华张加勤李祖亮杨德波樊明雷

液晶与显示 2019年4期

杨宗顺，朱建华，张加勤，李伟，李祖亮，钟野，杨德波，樊明雷

(重庆京东方光电科技有限公司，重庆 400714)

1 引言

随着信息技术的高速发展，人们对视觉感官的要求越来越高。这对以TFT-LCD为主流的显示行业来说，也是充满了挑战和期待[1]。目前，国内各屏企业将目光逐渐投向了有着下一代显示产品之称的OLED[2-5](Organic Light-Emitting Diode)，但OLED暂无大量客户端运用，主流产品仍然是TFT-LCD，而TFT-LCD也在竞争激烈的市场上不断改进和推陈出新。其中，本公司开发的ADSDS(Advanced Super Dimension Switch)技术是业内领先的超硬屏技术之一，可让屏幕拥有更高透过率、亮度和对比度，接近180°的视角可实现更为逼真的图像显示效果。且ADSDS屏兼具功耗低，更环保等优势，目前广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本、显示器及电视等全系列显示产品[6-7]。

本公司一款TFT-LCD产品在量产过程中，存在L0发绿不良，严重影响了产品显示品质，也造成了良率及收益的损失。L0发绿为在点灯测试过程中L0画面下异常发绿显示不良。通常，屏满屏发绿与内部电场受干扰相关，可能存在静电影响或非正常干扰电场存在。

本文就某款产品发生的L0发绿进行了深入研究，找到了不良产生的原因，对不良的现象、发生机理进行了合理解释。在此过程中，进行了工艺改善验证；对不良进行了复活、挽救措施验证；就防止再发生，结合产线工艺情况和产品自身设计，分别提出了两种可彻底改善的设计变更方案。通过验证，挽救措施切实可行；而设计变更导入后，L0发绿不良得到了根本改善。

2 发绿概述及机理分析

2.1 现象及分析概述

发绿为点灯画面L0灰阶下满屏泛绿，如图1。通常，发绿可由静电或屏存在异常电场引起。ADSDS产品相对于TN(Twisted Nematic)产品，彩膜(Color filter)侧背面存在ITO(Indium tin oxide)，ITO为屏导静电作用。通过银胶点，ITO与屏GND(Ground)线相连。宏观检查背ITO无损伤，测试ITO电阻率无异常。显微镜下观察，发现银胶位置彩膜内侧存在微小破损。微观下，银胶通过破损口进入与黑矩阵发生接触。发现异常后，正常屏模拟黑矩阵与银胶点接触实验，点灯L0发绿可复现。

2.2 不良机理分析

如上所述，背 ITO为彩膜侧表面涂覆的导电层，其作用是将屏表面的静电通过银胶接GND线排除[8-9]，避免屏表面静电聚集，形成表面电场，干扰内部正常液晶偏转造成异常显示[10-11]。ITO、银胶、GND等连接如图2所示。

图2 屏结构图示Fig.2 Structure of the panel

通过显微观察和模拟实验基本确定，银胶与黑矩阵接触是造成发绿的原因。而破损怀疑是切割、搬运过程产生[12-13]，破损发生位置刚好位于银胶点位，银胶经破损缝隙处进入，并与黑矩阵接触，造成不良。正常银胶点与本次存在破损的银胶点位侧视图对比，如图3、图4所示。

图3 正常银胶点Fig.3 Normal silver glue point

图4 异常银胶点Fig.4 Abnormal silver glue point

图5 正常电场图Fig.5 Normal electric field

实验发现，对失效(Not Good)银胶点位施加1～3 V(相对GND电压)电压过程中，发绿现象逐渐减轻。当加至3 V时，发绿现象完全消失。Panel设计中背 ITO 通过银胶连接至GND，GND为屏相对接地端。黑矩阵本身不带电，可近似认为正常黑矩阵为0 V。而实验中对失效银胶点施加正向电压至3 V时发绿消失，可认为黑矩阵连接银胶后带负电，当施加相对GND正向电压后，黑矩阵恢复理论0 V时发绿消失。

在无外界电场干扰时，TFT侧两层ITO间形成电场，液晶分子在水平方向有序排列，根据不同压差进行偏转，如图5所示。

当银胶与黑矩阵接触，使黑矩阵带电(相对负电)，黑矩阵与TFT侧ITO形成电场，如图6所示。正常屏无黑矩阵-ITO电场，L0画面下，液晶分子水平排列，像素无漏光，为灰阶显示。而存在黑矩阵-ITO电场时，像素边缘液晶偏转异常，继而产生像素边缘漏光，形成发绿不良。

图6 异常电场图Fig.6 Abnormal electric field

2.3 发绿现象分析

以上分析，像素边缘液晶分子偏转异常时，会整体影响红/绿/蓝(Red/Green/Blue)色阻的漏光，而实际宏观现象表现为发绿。对此，我们进行了色阻透光率对比分析，在同等背光照度情况下，测试各色阻材料的透光率。结果表明，色阻透光率强度依次为绿色、红色、蓝色，测试结果如表1所示。

表1 色阻透光率对比Tab.1 Transmition of Color filter

透光率测试结果表明，绿色色阻透光率60，大于红色色阻(17)、蓝色色阻(10)。在BM-ITO电场干扰下，红/绿/蓝像素边缘均产生漏光，但绿色像素透光率远远大于R、B色阻，因此，宏观观察为发绿现象。

为进一步验证试验结果，在目镜下观察不同画面下像素漏光情况，结果如图7。在L0/R/G/B画面下，异常(发绿)屏较OK屏，红/绿/蓝色阻边缘漏光均严重；异常屏中红/绿/蓝色阻漏光程度对比，绿色像素边缘漏光最明显，与绿色色阻透光率最大结论一致。

图7 微观观察现象Fig.7 Phenomenon of micro observations

3 发绿的相关验证及改善

3.1 单侧点银胶验证

银胶通常为屏左右两端各一点设计,如图2所示。实物分析过程中，我们发现导致屏发绿的破损均集中于屏左侧，右侧屏银胶点无破损发生。而银胶作用为连接彩膜侧背 ITO与接地线GND，导走屏表面静电，所以只存在左侧点银胶、只存在右侧或两侧同时存在，理论来说，不会根本影响银胶的作用。

为验证猜想，对只存在左侧破损的屏进行了右侧单点银胶测试，点灯测试屏无发绿发生。同时对右侧单点银胶屏进行了信赖性测试，如表2所示，无信赖性风险，单侧银胶改善措施可导入。

表2 信赖性测试结果Tab.2 Results of reliability test

3.2 辅胶涂覆变更验证

破损发生位置具有屏左侧集中性，将屏还原于Q-屏上时，发现不良屏均为B行屏，如图8所示。

图8 Q-Panel示意图Fig.8 Phenomenon of Q-Panel

由Q-屏可知，破损发生位置集中Q中间位置。抽取切割后B行屏，由屏左侧易发破损位置起，对左→中→右3位置切割面进行SEM观察。发现中间位置切割最佳，优于右侧切割入刀位置；而左侧为疑似撕扯、缺损状，如图9所示。

图9 切割断面SEM观察Fig.9 SEM of cutting section

左侧非切割起始端，断面却是最差，且断面呈撕扯、缺损状，由此分析非切割工艺直接导致。观察图8中，Q-屏横向切割两刀后，中间空白条就会留存下来。而辅胶涂覆为分段式，切割、裂片、搬送过程中缺少辅胶的部分，上下两层容易分离、翘起。在分散、翘起的空白条接触到B行屏左侧时，容易造成屏左侧的边划伤、边缘破损等。

为了验证分析，在进行辅胶涂覆时，将A行、B行中间Seal进行连贯涂覆，这样可增加空白条的稳定性，如图10。由此发绿不良由5.6%下降至1.5%，辅胶涂覆变更对发绿不良有明显改善。

图10 辅胶涂覆涂覆图示Fig.10 Structure of dummy Seal

3.3 银胶点的设计检讨

对比其他几款尺寸相近，与Q-屏设计相似的产品，在经过同样的切割线体后，并无发绿不良产生。通过对比银胶点位设计，发现发绿产品银胶点设计最靠近屏边缘，如图11(单位/mm)所示。可见银胶点位设计与发绿不良发生相关性大，当银胶点位与屏边缘有一定距离时，可避开屏边缘破损点。

图11 银胶点位图Fig.11 Structure of silver glue point

结合各产品不良发生情况及银胶点位设计对比，为探究当前切割工艺下，银胶点位设计的合理范围，我们对发绿屏左侧1 cm距离内破损进行了统计。对破损的统计标尺分为长度、深度，长度为沿屏边破损距离，深度为屏边往显示区方向延伸距离。统计发现，破损主要集中于1～3 mm范围内，如图12(Spc：长度≤0.5 mm，宽度≤0.5 mm)。4～10 mm范围超规破损基本不发生，≥4 mm是点银胶的安全起始范围。由于量产品银胶点变更涉及电路设计问题，本产品并未做银胶点变更验证，但可为后续产品设计开发提供参考。