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行業痛點‖TFT-LCD面板碎亮點問題

 
           隨著減薄的液晶面板基板越來越薄(現在薄化要求在≤0.2t以下時),在薄化企業中經常發現在對已蝕刻TFT-LCD面板進行拋光處理后,減薄廠商卻時常被客訴拋光的TFT-LCD面板有碎亮點(Zara Particle)不良。由于該不良問題在普通日光燈的檢驗下是無法檢測出來,因此如何改善和控制減薄拋光后液晶面板的碎亮點不良,也成為減薄工廠對面板拋光品質管控的很重要要求之一。以下通過匯總對Zara Particle的微觀形貌和成因分析等資料,闡述在面板Zara Particle的改善處理,希望能給我們眾多的薄化企業在后續處理類似不良問題有更多的參考。
ZaraParticle源于日語,用于表示液晶顯示畫面的不良,常指液晶面板在暗態畫面下顯示區域出現的微小細密亮點。產生Zara Particle不良的原因很多,與液晶盒(Panel)的結構設計、制造工藝、面板顯示模式等都有關系。這里主要分析的是在面板制成過程中如受拋光、鍍膜等過程中壓力導致的碎亮點。
液晶面板碎亮點(Zara Particle)
相關資料了解,受壓力導致的碎亮點不良,表現形式有線性碎亮點(指線性排列的碎亮點形式,Line Zara)和邊角碎亮點(指細密碎亮點不良集中在面板邊角)。經分析,它們主要都是表現在液晶面板的彩膜(Color Filter)受外力對盒內支撐柱狀隔墊物(Photo Spacer,PS)與TFT摩擦導致PS表面聚酰亞胺(Polyimide,PI)層破損,在液晶屏通電過程中,顯示碎亮點不良。

邊角碎亮點不良:一般檢測出Zara Particle不良工位是在面板模組COG(Chip On Glass)產線后段。
邊角碎亮點(Zara Particle)微觀形貌和檢測分析
去除電學信號后不良仍然可見,可以排除電學性成因。按壓細密碎亮點位置可移動,說明不良由Panel 盒內浮游 Particle 造成。
發生不良的邊角位置彩膜CF側柱狀隔墊物PS頂端受到明顯破壞,且TFT側碎屑的成分分析進一步確認Particle 碎屑為 PS 受損脫落物。據此,推測不良是 Panel 流通過程中 PS 受到破壞產生碎屑,這些碎屑形成 Zara Particle 不良。

線性碎亮點不良(Line Zara)
通過顯微鏡照片發現:其主PS表面有些平滑度比正常區的要差,并且表面有類似壓痕的跡象。

通過FIB Check(聚焦離子束檢測)
通過顯微鏡和FIB 以及正常區域和異常區域對比推斷:Line Zara是由主PS表面上PI膜層由于壓力和磨損導致破損,破損的碎屑在后續加工過程中,擴散而影響液晶在盒內的取向,在液晶中電學檢測(electrics Test,ET)顯示為碎亮點(Zara)不良,傳統生產工藝取向(Rubbing,RB)不會造成PI層破損,與傳統意義上的Zara相比,該不良以主PS為中心散開,分布規律性較強,表現在:位置固定,顯示屏的長邊邊緣;形狀固定,宏觀成直線性。        

  
壓力是導致Zara Particle問題的重要原因,拋光壓力和時間與碎亮點不良增加成正向關系,問題較為明顯。
根據對盒工序到模組完成,需要經歷一次切割(1st Cutting)、減薄(Slimming)、拋光(Polishing)、鍍ITO膜、二次切割(2nd Cutting)、ET偏光片貼附(Polarizer Attachment,POL)、外部引線封裝(Out Lead Bonding,OLB)、模組初步檢查(Panel Inspection)、背光源組裝(Assemble)、老化(Aging)、模組終檢(Final Inspection)。
在對工藝過程分析,其有主要受力過程在:拋光過程、鍍膜過程和POL貼附過程。受力角度分析:拋光壓力居中,但受力時間較長;偏光片貼附受力較大,受力時間較短;ITO鍍膜受外界大氣壓變化的壓力,受力時間居中。
造成碎亮點不良影響比率:拋光>POL貼附>ITO鍍膜
通過對線性碎亮點不良(Line Zara)研究分析數據,相應優化參考數據如下:
Polarizer貼附壓力和速度優化
偏光片貼附壓力
貼附壓力為CF/TFT(0.26×106Pa/0.20×106MPa)為該工藝最優化條件;
該不良與壓力非簡單的線性關系,貼附壓力并非Line Zara的唯一成因;

偏光片貼附速度
貼附速度和該不良基本呈線性關系;
貼附速度主要是影響兩張玻璃之間的剪切力,因此,剪切力是造成該不良的重要影響因素;
僅貼POL附壓力和速度調整無法完全改善不良;

ITO鍍膜工藝優化測試
鍍膜工藝存在對Panel直接壓力,主要集中在鍍膜完成后的真空條件與大氣壓條件的轉換。

數據顯示:ITO鍍膜工藝中真空度釋放時間越長,Line Zara越低。
拋光條件測試
拋光環節是液晶盒(Panel)后期的一個重要的受力環節
調整拋光不同參數,測試產生不良比率。

    經分析拋光時間和拋光壓力對于LineZara的增加都是正向的作用。在較輕的壓力測試下,Line Zara的發生數量和嚴重程度明顯有所下降,但目前正常600s的拋光時間不能保證拋光質量(表面光滑平整性、減少凹凸點和劃傷等的工藝要求)。測試分析,壓力值較輕的情況下,拋光時間在900~1200s,可以實現控制碎亮點不良在較低范圍內。
(注:在減薄廠為減輕壓力通常出拋光盤自重壓力外,還對機器施加一定附加來減少對拋光的壓力)
 
另外,通過對設備運作要求的改善測試,發現增加拋光設備穩定性而進行拋光對與不良影響較小;增加拋光設備轉動頻率,也不利于Line Zara比率的降低。
邊角碎亮點不良(Zara Particle)分析
根據測試數據,除類同線性碎亮點不良的拋光影響因素外,還發現在實際減薄拋光中導致碎亮點不良時,還經常伴隨著拋光產品厚度不均勻的情況。雖不能根本排除厚度不均的直接影響,但據相關數據分析,拋光厚度不均可能會是拋光壓力分布不均等原因所致,故此拋光厚度不均也可認為是該不良誘因之一。所以在減薄拋光加強對拋光中產品厚度的監控和處理是很有必要的。
綜合以上分析,減薄拋光過程對面板碎亮點不良的產生影響最大,主要原因是:Panel進行蝕刻減薄(Slimming)后,組成Panel Glass基板抗彎曲程度降低,在拋光過程中PS與PI層表面剪切作用的結果。
面板碎亮點不良的改善總結:
偏光片貼附壓力控制在CF/TFT(0.26×106Pa/0.20×106MPa)為最佳,偏光片貼附速度根據實際作業需要,盡量保證較慢的速率為好。
ITO鍍膜過程適當延長真空度釋放時間。
在減薄拋光過程中:(1)加強拋光工藝的管控,嚴格控制拋光時間和壓力(建議:拋光壓力應用較輕壓力,拋光時間控制在900s~1200s以上)。同時需要返拋作業時,規定返拋次數應≤2次;(2)返拋品需增加厚度的測量位置數;(3)出貨檢查時厚度全檢;
增加PS強度。參考建議:(1)在現有工藝基礎上提高后烘(Post Bake)溫度(230℃→240℃),提高PS 強度;(2)降低 Main PS 與 Sub PS 之間的段差,以提高 Panel受壓時 PS 與 TFT 的接觸面積。
改善PS材料特性,研究開發新型PS應用材料,提高 PS 材料的彈性恢復率和外壓形變承受能力。(有資料獲知,國內科研機構與顯示制造企業合作開發一種新型丙烯酸酯 PS 材料,具有良好的彈性恢復率、熱穩定性以及機械性能,具有潛在的應用價值)。
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