TFT-LCD行業(yè)中涂膠設(shè)備參數(shù)對膠寬波動的影響

張顯 陳帥 王文強 陳卓 魏永輝

（鄂爾多斯市源盛光電有限責任公司 內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市 017020）

1 引言

TFT-LCD 具有低電壓、小功耗、重量輕、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特性，傳統(tǒng)的真空灌注工藝是先進行框膠固化，后通過毛細效應進行液晶滴注，該工藝具有生產(chǎn)效率低、不良發(fā)生率高等特點，制約了其大規(guī)模應用于量產(chǎn)。目前，采用的是ODF 工藝，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。顯然，ODF 工藝相比于傳統(tǒng)的灌注工藝在生產(chǎn)效率，液晶和框膠的Loss 方面有極大的優(yōu)勢。

近年來，隨著技術(shù)發(fā)展和市場需求，智能機機逐漸向更高解析度和更窄的手機邊框發(fā)展。窄邊框，意味著在同樣尺寸的顯示屏上，能得到更大可視面積，要實現(xiàn)窄邊框技術(shù)，對封框膠的涂覆提出了更高的要求。

2 框膠涂布原理

目前，ODF 涂膠工藝，主要通過壓力大小、噴嘴直徑、基臺的移動來控制框膠落到基板上的膠量。涂膠過程類似與消防車沿操場一周灑水，灑水的均勻程度類似于涂膠一周的均一性，框膠涂布原理如圖1所示。

圖1：框膠涂布原理

3 實驗方法

3.1 樣品制備-直線區(qū)域

采用1300mm&1500mm 的玻璃基板進行成盒，該制程的主要步驟包括CF 涂膠、TFT 液晶滴注，真空對盒，UV Cure，Heat Cure，切割，顯微鏡確認膠寬。膠寬分區(qū)域進行調(diào)整，分別是直線部分、進出拐角與拐角、始終端。直線部分框膠在基板上積累的量與基臺移動速度、針頭距離基板的高度（Gap）、針頭出膠的速度有關(guān)，設(shè)計了以上三個因子的全因子實驗，設(shè)計實驗如表1，其中基臺移動速度為150mm/s、160mm/s、170mm/s，Gap 設(shè)定 為30μm、35μm、40μm，針頭出膠速度3000pps、4000pps、5000pps、針頭出膠加減速固定為30000pps。

表1：基臺移動速度、針頭距離基板的高度（Gap）、針頭出膠的速度全因子實驗

3.2 樣品制備-R角區(qū)域

因為在涂布時，進拐角需要把基臺移動速度降下來，同時針頭出膠速度也要同時變化，所以進拐角時，兩個量同時發(fā)生改變，導致進拐角框膠的均一性較難控制。根據(jù)基臺移動速度、Gap、針頭出膠速度的實驗結(jié)果，采用控制變量法驗證針頭出膠加速度對膠量均一性的影響，針頭出膠加速度分別設(shè)20000pps,30000pps,4000 0pps,50000pps,60000pps，基臺速度設(shè)定為170mm/s，Gap 設(shè)定為35μm，針頭出膠速度設(shè)定為4000pps。如表2所示。

表2：針頭出膠加速度單因子實驗

3.3 樣品制備-始終端區(qū)域

在涂布始終端時，始點和終點重合成一個閉合的圖形，重合部分的膠寬是較難控制的，回吸時間對Panel 的出膠和Panel 的收膠起關(guān)鍵性作用，采用控制變量法驗證回吸時間對膠寬均一性的影響，回吸時間分別設(shè)定為300ms、400ms、500ms、600ms、700ms，如表3所示。

表3：回吸時間單因子實驗

4 實驗結(jié)果

4.1 數(shù)據(jù)收集

采用光學顯微鏡對成盒后的產(chǎn)品進行顯微鏡確認，分為直線部分、拐角部分、始終端部分三個區(qū)域，如圖2所示。直線部分測量3 個點，拐角4 個點，始終端3 個點，測量完成后，統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析膠寬的均一性。膠寬的顯微鏡圖片如圖3所示

圖2：測量點位

圖3：膠寬照片

4.2 基臺移動速度、（Gap）、針頭出膠速度對直線區(qū)域膠寬均一性的影響

控制變量，當其它參數(shù)固定時，只改變基臺移動速度、Gap，針頭出膠速度的某一個參數(shù)，研究膠寬的變化?；_移動速度增加，膠寬減??；Gap 增加，膠寬增加；針頭出膠速度增加，膠寬增加。三個參數(shù)的組合，都能達到要求的膠寬，但是不同的組合，直線位置膠寬的均一性不同，由表4可看出當基臺移動速度170mm/s、Gap35μm、針頭出膠3000pps 時，對應膠寬均一性最好，波動為8%（均一性指同一Panel 內(nèi)膠寬與目標膠寬相差的百分比）。

表4：均一性測試結(jié)果1

4.3 針頭出膠加減速對拐角均一性的影響

找出最優(yōu)的基臺移動速度、Gap、針頭出膠速度后，進一步研究拐角的涂布。在涂布拐角時，基臺移動速度降低，針頭出膠速度降低，兩個參數(shù)同時變化，均一性較難控制，采用控制變量法，針頭出膠加速度分別設(shè)定20000pps, 30000pps, 40000pps, 50000pps,60000pps，對應的膠寬均一性見表5，由表5可得出當針頭出膠減速度為40000pps 時，進出拐角的均一性最好，達到5%。

表5：均一性測試結(jié)果2

理想狀態(tài)下，基臺移動速度與針頭出膠速度在進拐角時同時降下來，可以達到進拐角均勻，根據(jù)公式V=VO-at，基臺速度從170mm/s 降到20mm/s 需要的時間0.125s（基臺減速的減速度固定為1200m/s2），針頭出膠減速度在0.125s 降到規(guī)定的速度，可以達到進拐角時基臺移動速度與出膠速度的匹配，根據(jù)V=VO-at 算出來針頭出膠的減速度為30000pps，但是實際進拐角膠寬的波動達到11%，原因是框膠從針頭出來到達基板上需要一定的時間，由于框膠具有粘性，從針頭出來，聚集在針頭上，當向下的重力大于粘力時，框膠從針頭脫離，(框膠的粘度為45 萬mPas,水的粘度為1mPas，蜂蜜的粘度為1 萬mPas）框膠的粘度是比較大的。近似于自由落體，根據(jù)算出框膠滯后的時間基臺減速時間與框膠在空中下落的時間總和為實際減速時間，這樣可以達到進拐角均一性較好的目的，得到進拐角針頭減速度的計算公式：(A 為針頭出膠加減速、V1 為針頭出膠的初速度、V2 為針頭出膠的末速度、Vt 為基臺的初速度、Vo 為基臺的末速度、H 為針頭距離基板的高度)，實際生產(chǎn)中，按照公式計算進拐角針頭出膠的減速度，膠寬的均一性控制最好，如表5所示。

4.4 回吸時間對始終端重合區(qū)域均一性的影響

回吸時間對Panel 始點的出膠和終點的收膠至關(guān)重要，當回吸時間太小，會導致終點收膠收的太慢，膠寬變大，當回吸時間太大，始點出膠延遲，導致始點膠寬偏細。由表6可以看出，當回吸時間為500ms 時，始終端膠寬的均一性最好，達到6%，如表6所示。

表6：回吸時間對均一性的影響結(jié)果3

5 結(jié)論

基臺移動速度、Gap、針頭出膠速度、針頭出膠加減速、回吸時間影響膠寬的均一性，為了獲得最佳的工藝條件，先通過全因子實驗找到基臺移動速度、Gap、針頭出膠速度的最佳組合參數(shù)，分別為170mm/s、35μm、4000pps；然后對較難控制位置進出拐角，進行理論與實驗分析，得出針頭出膠加減速的計算公式：并應用于量產(chǎn)中，可以實現(xiàn)進拐角均一性達到5%；最后研究回吸時間對始終端的影響，找到當回吸時間為500ms 時，始終端重合部分膠寬的均一性最好，達到6%。本文通過對涂膠設(shè)備參數(shù)的研究，提出了簡單有效的研究方法，并且找到了關(guān)鍵參數(shù)的公式關(guān)系，為后續(xù)的窄邊框技術(shù)開發(fā)提供技術(shù)儲備。