FDV Mura改善研究

张勇 李林 彭林 王志刚 神户诚

摘  要：为提升产品品质，满足市场需求。B19采用光配向工艺（UV2A）对PI膜进行配向，其具有透过率高及广视角等优点，但其又有明显缺陷──拼接Mura（FDV曝光机名称，统称FDV Mura）。通过调整Mask位置、改变PI液种类、调整照度等方法进行Mura改善研究，结果表明：通过优化Mask Y方向offset（将中心暗线调至子像素中心）、选择更为稳定的PI液（或加强曝光能量波动控制）、提升TFT侧照度或降低CF侧照度，对改善Mura效果具有较好效果。

关键词：Mask offset;暗线;照度;方位角

中图分类号：TP394.1;TH691.9               文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）19-0034-04

Research on Improvement of the FDV Mura

ZHANG Yong， LI Lin， PENG Lin， WANG Zhigang， MAKOTO Kambe

（Display Business B19 Cell Department， BOE Technology Group Co.， Ltd.， Chengdu  610207， China）

Abstract： In order to improve product quality and meet market demand. B19 uses the optical alignment process （UV2A） for PI film alignment， which has the advantages of high transmittance and wide viewing angle. But it also has an obvious defect—splicing Mura （FDV exposure machine name， collectively known as FDV Mura）. Mura improvement research is carried out by adjusting the position of Mask， changing the type of PI liquid and adjusting the illumination and other methods. And the results show that the Mura effect can be improved by optimizing Mask Y direction offset （adjusting the center dark line to the center of sub-pixel）， selecting more stable PI liquid （or strengthening exposure energy fluctuation control）， increasing TFT side illuminance or decreasing CF side illuminance.

Keywords： Mask offset; dark line; illuminance; azimuth angle

0  引  言

近年，随着LCD液晶面板行业的不断发展，大尺寸、高分辨率、广视角、高透过率等液晶面板越来越受到市场追捧[1]。品质要求的不断提升，对面板制造行业提出了更为严峻的挑战[2]，也促进了其工艺、材料等不断改进与创新。

为提高产品性能（光视角、高透过率），B19 Cell部采取UV2A技术（Photo-alignment technology），对PI配向膜进行光配向工艺。UV2A技术即通过紫外光照射使基板表面的PI液中的趋光分子定向排列，进而诱导液晶分子定向排列[3]。其具有广视角、高透过率、高良率等优点[4-6]，但也有其明显的缺陷──区块Mura（FDV为设备名称，后统称FDV Mura）。FDV Mura产生对产品性能及产线良率等都产生了严重影响，因此改善Mura刻不容缓。

在对FDV Mura改善的过程中发现，其形成受曝光能量、曝光精度、材料及像素大小等诸多因素影响，因此，加大了Mura改善难度。本文特对其重要的影响因子──Mask offset值、PI配向膜类型、曝光照度等，进行了相应探究及分析。为改善光配向Mura（Panel点灯时的区块Mura）提供解决方案及工艺参考。

1  Mura形成原理

FDV Mura的形成：基板曝光过程中受曝光精度、曝光能量变化等影响，曝光后，导致相邻Mask曝光区域透过率、预倾角有所差异。当panel点灯时，宏观表现出：不同视角亮度不均一，且亮度变化宽度与Mask宽度一致，从而导致Mura的形成，如图1所示。

而透过率&预倾角易受暗线、曝光能量的影响。其中，暗线为UV2A工艺所特有缺陷（T、C侧子像素2个配向方向）。暗线形成可分为中心十字暗线、边缘暗线，如图2所示。中心十字暗线→1/2子像素配向方向相反，液晶倒向相逆所引起。边缘暗线→边缘电场与各畴液晶分子倒向相逆所引起（当液晶旋转方向>90°时，形成暗线）[7]。

2  暗线对Mura的影响

2.1  Mask Y方向Offset值对暗线的影响

調整Mask Y方向offset调整，改变中心暗线位置。 通过镭射机台拍摄像素照片，对比1/2子像素宽度变化，如3所示。

由图4可发现：Mask Y方向Offset值调整后，a与b宽度之差有所减小。通过实际测量a、b宽度值发现，调整后，a与b宽度差减小（3.35→1.74）。Mask Y方向offset值优化：（1）中心暗线位置调整，可改变1/2子像素a与b区域亮区的宽度;（2）可改变边缘暗线裸露的宽度。

当a、b差异变大或边缘暗线裸露宽度变大，就会造成整个区域透过率与相邻Head区域有差异，宏观表现为明暗程度不同，从而形成Mura。因此，在改善Mura时，可将Mask曝光区域a与b宽度之差减小，即：将中心暗线调整至子像素中心。

2.2  预倾角对暗线的影响

预倾角为液晶分子初始状态下，长轴与配向层表面保持的角度。VA模式，透过率与预倾角关系如下[8]：

θ为两偏光片偏光轴夹角，α为偏光片偏光軸与液晶分子夹角，即预倾角。当θ=90°时，α=90°时，T最小（不透光），当α=45°时，T最大。因此，VA模式，当预倾角增大时，透过率降低，从而变暗。

预倾角的波动不仅影响透过率还影响暗线宽度。测试预倾角变化对中心暗线、边缘暗线宽度的影响。

通过模拟分析：暗线宽度（边缘暗线、中心暗线）随预倾角角度增大而变宽，如图5所示。说明预倾角的变化可影响暗线宽度。而预倾角增大，透过率降低，暗线宽度也变宽，Mura现象也越明显。因此，在曝光过程中，不仅需控制Mask曝光精度，各Mask曝光区域还需得到更为稳定的预倾角。

2.3  像素大小对暗线的影响

选取3款产品（同PI液，同曝光能量），测其中心暗线宽度对比（中心暗线=暗线宽度/子像素宽度）。

通过对比发现：50寸中心暗线宽度占子像素宽度比最大，达到5.89%，如图6所示。说明像素越小，暗线占比越大。对于小像素产品，当暗线受Mask Y方向offset、预倾角影响时，Mura越易受到波动。因此，追求高分辨率产品时（像素尺寸减小），为提升产品品味，需对其制程参数（照度、Mask offset）应更为严格的管控。

3  曝光能量对Mura影响

3.1  曝光能量对预倾角的影响

选择3款PI液（PI-1、PI-2、PI-3），对其进行预倾角随曝光能量变化测量。

通过测量发现：随着曝光能量的增加，预倾角呈降低趋势，如图7所示。这是由于曝光能量的增加，PI分子对液晶分子的作用力加强，致使液晶分子预倾角减小（VA模式：Off状态趋近于90°）[9]。且不同PI分子对曝光能量稳定性不同。通过线性模拟：PI-3斜率最大（-0.045），说明该款PI液对曝光能量变化最为敏感，预倾角变化影响透过率，从而导致该区域明暗程度变化，最终形成FDV Mura。

因此，为提升Mura水准：（1）需要加强照度波动管控，（2）需选择对曝光能量变化更为稳定的PI液。

3.2  曝光能量对方位角的影响

曝光能量=照度×曝光时间。对Mura区域及OK区域进行方位角测量。如表1所示。

通过测量：OK区域方位角差a-b、c-d相对较小（方位角a、c大，b、d小），但Mura区域方位角差较大（理想状态a、b、c、d为90°）。说明Mura区域方位角存在较大差异。

为改善Mura区域方位角，特对Mura区域进行预倾角变化模拟验证。条件1：理想状态T/C预倾角角度;条件2-3：TFT预倾角角度增大，CF角度不变（理想状态），条件5：TFT角度不变（理想状态），CF预倾角角度增大。如表2所示。

模拟结果，如表3所示。

通过模拟结果发现：（1）条件2方位角与OK方位角最为接近，即TFT预倾角角度降低;（2）条件5可提升方位角b、d角度，即CF预倾角角度增大。说明降低TFT侧预倾角或提升CF侧预倾角角度，可改善Mura区域的方位角。而对通过预倾角与曝光能量的关系可知：TFT侧提升照度可降低预倾角&CF侧照度降低可升高预倾角。

4  结  论

暗线及曝光能量影响Mura水准。通过优化Mask Y方向offset（中心暗线至子像素中心）、选择更为稳定的PI液（或加强照度波动管控）、调整TFT或CF照度，可改善预倾角、方位角等，从而改善FDV Mura。

今后，针对不同尺寸的产品，为提升产品品质，需考虑加强制程参数管控及相应参数调整，以及选择更为稳定性的PI液。

参考文献：

[1] PARK B，MOON H S，JUN B J，et al. Enhanced oblique viewing angle color performance for S-PVA panels [J].SID International Symposium，2008，39（1）：204-207.

[2] 王丹，马国靖，任锦宇，等.配向膜对LCD对比度的影响 [J].液晶与显示，2015，30（1）：47-50.

[3] 马国靖，王丹，陆顺沙，等.光配向技术在TFT-LCD中的应用 [J].液晶与显示，2021，36（5）：694-698.

[4] 周刘飞，王杰，王鸣昕.光配向技术在液晶电视面板中的应用 [J].液晶与显示，2016，31（1）：87-92.

[5] 李淑君，王海宏，王杰，等.基于UV2A技术研制249cm8K4K氧化物TFT液晶面板 [J].光电子技术，2021，41（2）：122-124+131.

[6] MIYACHI K，KOBAYA SHI K，YAMADA Y，et al.  The word fist photo alignment LCD technology applied to generation ten factory [J].jouranal of the SID，2010，41（1）：579-582.

[7] 李淑君，李卓，黄秋蓉，等.高分辨率UV2A面板光学特性改善研究 [J].光电子技术，2017，37（1）：52-56.

[8] 许晓冰，金小莉，吴仕强.无源垂直配向液晶显示技术简述及其应用 [J].轻工科技，2015，31（7）：82-83.

[9] 储周硕，薛彦鹏，王清娟，等.液晶面板暗态大视角漏光改善 [J].光电子技术，2021，41（1）：61-64+77.

作者简介：张勇（1981—）男，汉族，吉林吉林人，工程师，本科，研究方向：TFT-LCD显示器开发与工艺改善研究。