鄭先鋒，祝迎花，金相旭，左長云，劉志強，張建政，陳 力

（合肥京東方光電科技有限公司Cell技術部，安徽 合肥 230012）

1 引 言

近年來新型顯示器件，特別是以液晶顯示器（LCD）為首的各種新型平板顯示器件（Flat Panel Display，F(xiàn)PD）得到了迅速發(fā)展，液晶顯示器作為重要的信息電子產(chǎn)品，變得舉足輕重。隨著液晶產(chǎn)品擁有量的增大和使用的深入，人們對液晶產(chǎn)品的各種特性也提出了更高的要求，輕薄成為IT設備的大趨勢。同時窄邊框潮流也在興起，具體邊框寬度是指AA（Active Area）區(qū)到Panel邊緣距離，從手機、平板到筆記本、顯示器，“窄邊框”、“超窄邊框”、“無邊框”等詞在近幾年不斷被提起。窄邊框設計的興起，除滿足消費者對視覺美的追求外，更兼顧了握持、便攜等多方面因素。窄邊框的流行，可以看作設備便攜性的進一步細分，其中更側重對用戶使用體驗的滿足［1］。

在近年的平板顯示展會上，部分廠商展出了移動顯示窄邊框技術產(chǎn)品。2010年以前，友達（AUO）和日立（Hitachi）分別展示過0.9mm 和1.0mm邊框的顯示屏，但量產(chǎn)的顯示屏的邊框只做到1.5～2.0mm。2010～2011年間，AUO和LGD展示的研發(fā)屏的邊框可達到0.7～0.8 mm，TMD研發(fā)屏邊框可做到0.5mm，正常量產(chǎn)保持在1.2mm 左右［2－5］。

友達光電于2012年8月29日至31日的Touch Taiwan 2012觸控面板暨光學膜制程、設備、材料展覽會上，展示了全系列各尺寸的顯示器先進技術及產(chǎn)品解決方案。本次展出的重點包括由全球最窄的高分辨率超窄邊框46in（1in＝2.54cm）液晶面板組成的大屏幕顯示墻、創(chuàng)新應用于智能型自動販賣機的50in透明液晶面板、全球首款量產(chǎn)的55in 4K×2K超高分辨率裸眼3D電視面板、新尺寸應用的50in超窄邊框3D液晶電視面板，以及4.7in至27in全系列采用單片玻璃觸控結構（One Glass Solution Touch）的整合式觸控解決方案［6－7］。

在筆記本電腦越來越普及的今天，消費者的需求已不僅僅是性能和外觀，而是希望在同質化嚴重的市場中發(fā)現(xiàn)更易用、更適合自己的產(chǎn)品。三星300V和305V最大的亮點是窄邊框設計，屏幕看起來更大，機身更加纖巧精致，大大地提高了產(chǎn)品的便攜性。仿金屬拉絲工藝令筆記本看起來更有質感，特殊防劃痕表面使用戶不必擔心機器被劃傷［8－10］。

為了達到窄邊框的技術要求，就需要盡可能的縮小Seal Area（AA（Active Area）區(qū)到 Panel邊緣距離），能實現(xiàn)的主要方法為：

（1）降低PI Edge Margin（取向膜印刷精度，簡稱EM：AA區(qū)到PI印刷邊緣的距離）；

（2）減小Sealant Width（封框膠寬度）；

（3）PI與Sealant重疊。

對取向膜印刷工程來說，能夠降低PI EM即可有效的降低Seal Area，從而實現(xiàn)窄邊框的效果。而PI印刷是通過印刷機將PI轉印到玻璃基板上的過程，首先轉印輥將PI轉印到APR版（取向膜轉印版）上，再由APR版轉印到玻璃基板上。而PI EM的精度主要取決于以下3個方面：

（1）印刷機的設備精度：包括印刷機的印刷精度和對位精度；

（2）APR版的制作精度：主要為APR版制作設備的精度；

（3）APR版的設計屬性：包括版的Offset，收縮率，開口率等參數(shù)。正因為印刷機和APR版制作設備的使用壽命較長，在實際使用過程中可變更空間較少，所以APR版設計屬性在提高取向膜印刷精度的過程中起到了巨大的作用。

本文就是從APR版的設計屬性出發(fā)，進行大量實驗設計并付諸實驗，采集了多組數(shù)據(jù)，從而找到了PI EM的管控方法。

2 PI印刷的介紹

如引言所述，為了達到窄邊框的技術要求，就需要盡可能的縮小Seal Area（圖1），從圖1可見降低了PI EM即降低了Seal Area，下面介紹什么是PI印刷。

圖1 周邊設計圖Fig.1 Design of seal area

PI通過PI下吐出系統(tǒng)均勻滴到刮刀和轉印輥之間，通過刮刀刮勻后，轉印輥將PI均勻的轉印到APR版（轉印版）上，APR版再將PI均勻地轉移到玻璃基板上完成印刷過程。而PI EM即是在擠壓轉印過程中產(chǎn)生的，其定義為AA區(qū)到PI邊緣的距離，而在靠近邊緣部分由于擠壓出現(xiàn)的突起部分稱之為Halo區(qū)（圖2）。

圖2 PI印刷示意圖Fig.2 Schematic diagram of PI coating

從圖3可以看出，APR版及轉印輥都是有微細的凸起（稱之為網(wǎng)點，采用目數(shù)表示網(wǎng)點的疏密情況），在幾個微細的凸起間形成溝槽，用于儲存PI液，同時達到控制藥液量及藥液均勻性的效果，通過對APR版擠壓可以將溝槽中的PI藥液擠出轉印到玻璃上：因此，網(wǎng)點大小、網(wǎng)點間溝槽深度及網(wǎng)點的分布均勻性會對印刷的精度及均勻效果產(chǎn)生影響。一般網(wǎng)紋輥上的網(wǎng)點成倒金字塔型，目數(shù)為400目，角度為45°；印刷版上的網(wǎng)點一般為圓形或正六角形，目數(shù)為300或400目，角度為45°或75°。

圖3 APR版和轉印輥結構Fig.3 Structure of APR plate ＆anilox roll

3 PI EM管控的方法

為了實現(xiàn)管控PI EM 的目的，進行以下實驗。

3.1 APR版Offset ＆收縮率優(yōu)化

APR版的每個Panel稱之為一個Pattern，每個Pattern的Panel Size是一定的，由于APR版是樹脂材料，所以其具有一定的收縮率，而這個收縮率是與安裝APR版的印刷輥的輥徑相關的。

以下以某尺寸產(chǎn)品為例簡單介紹APR版Offset ＆收縮率調整方法：

安裝APR版的印刷輥的收縮率是固定的（選取1種6G產(chǎn)線0.99256為例），選取某種產(chǎn)品的理論Pattern Size為300μm，Pattern左邊緣離中心距離為1000μm，Pattern右邊緣離中心距離為700μm，Pattern的Offset為左右各0.5，選取中心為基準：

實際pattern size＝（理論pattern size－Offset）×收縮率，圖4為例，實際pattern size＝（300－0.5－0.5）×0.99256＝296.78μm。

實際Pitch＝理論各Pattern中心距離×收縮率，圖4為例，實際Pitch＝850×0.99256＝843.68μm。

如果實際印刷數(shù)據(jù)的各邊PI EM達不到EM設計值，需變更Pattern Size，如果一側偏大，一側偏小，則需調整Pitch。

以V3到V4版本優(yōu)化為例，由于其印刷數(shù)據(jù)之和達到設計值大小之和，即只需要將圖5中最左邊3個Panel的中心位置向右移50μm即可，其他優(yōu)化方法以此類推。

圖4 APR版收縮率介紹Fig.4 Offset of APR plate

本文固定設備和作業(yè)方法，選取某種生產(chǎn)型號對其APR版Offset ＆收縮率進行優(yōu)化，觀察PI EM的變化（定義APR版Offset初版本為Version 1（簡寫V1），優(yōu)化后以此類推為V2，3，4）：

圖5 APR版收縮率調整Fig.5 Offset adjustment of APR plate

圖6 過程能力提升趨勢Fig.6 Trend of process capability

PI EM的控制能力以過程能力指數(shù)（過程能力指數(shù)是指過程能力滿足產(chǎn)品質量標準要求（規(guī)格范圍等）的程度）來表征，在PI EM印刷上就是PI EM滿足設計值的程度，而該程度通常通過涉及長期過程能力的兩大指數(shù)Pp和Ppk來衡量。分析：從圖6可見，隨著對APR版Offset ＆收縮率進行優(yōu)化，可以明顯提高PI EM的過程能力（產(chǎn)品Type 1），同時為后續(xù)新尺寸設計積累經(jīng)驗，在產(chǎn)品Type 2的首版數(shù)據(jù)即可大幅提高過程能力，完善工程管控。

3.2 EM邊緣波動改善1—新夾具＋IPA（異丙醇）測試

固定設備和作業(yè)方法，對固定APR版夾具進行優(yōu)化，觀察PI EM的變化：

原先APR版夾具通過螺絲固定，易發(fā)生拉伸導致EM無法使用，新優(yōu)化的夾具通過咬合方式固定，并通過IPA噴霧版晍與樹脂版背面之間形成真空，強化附著力［11］，從而達到管控EM的目的。

圖7 夾具變更Fig.7 APR Jig change

圖8 夾具變更及APR版掛版方式優(yōu)化效果Fig.8 Optimization result of APR jig change

分析：從圖7可見針對由于夾具受力不均勻引起的EM邊緣波動（弧形），通過改變夾具設計和掛版方式邊緣弧形得到明顯改善（邊緣與中間Panel EM波動范圍477μm→138μm）。

3.3 EM邊緣波動改善2—APR版邊緣角度變更

固定設備和作業(yè)方法，對APR版邊緣角度進行優(yōu)化，觀察PI EM的變化（以PI EM最大和最小位置間的距離表征邊緣波動，至少采集25張數(shù)據(jù)，且每張基板100個數(shù)據(jù)）：

分析：原先APR版全部位置都為75°排列（受限于與轉印輥參數(shù)匹配），在Panel邊緣切割成型時，出現(xiàn)75°的角度，從而導致邊緣波動較大，EM較難管控。

圖9 APR版邊緣角度變更Fig.9 Edge angle change of APR plate

現(xiàn)通過對Panel邊緣300μm的角度進行調整75°→45°（圖9，DP：Data Pad，DPO：Data pad opposite；GP：Gate Pad，GPO：Gate pad opposite），根據(jù)印刷方式，印刷的結束端易出現(xiàn)較大波動，從圖10數(shù)據(jù)看，邊緣角度變更對波動改善明顯。

圖10 APR版邊緣角度優(yōu)化效果Fig.10 Optimization result of APR plate edge angle change

3.4 EM邊緣波動改善3—APR版邊緣開口率變更

固定設備和作業(yè)方法，對APR版邊緣開口率進行優(yōu)化（圖11），觀察PI EM的變化。

圖11 APR版邊緣開口率優(yōu)化Fig.11 Aperture ratio optimization of APR plate edge

分析：由圖12數(shù)據(jù)可見，針對Panel邊緣300 μm的角度進行調整75°→45°后波動改善明顯，進一步調整開口率30%→35%，降低載液量，邊緣波動得到進一步優(yōu)化。

圖12 APR版邊緣開口率優(yōu)化結果Fig.12 Aperture ratio optimization result of APR plate edge

4 PIEM管控探討

由于6G產(chǎn)線基板較大（1850mm×1500 mm），APR版制作過程中需要涉及到拼接工藝，鑒于APR版的制作精度為150μm，拼接工藝的精度為100μm，目前能達到6GAPR版的精度為最大400μm，通過加強管控，實際制作公差可以管理到250μm，而通過設備升級，將拼接版升級為單張版對應話，APR版制作精度可以提高到150μm，為管控EM進一步增加Margin（圖13）。

圖13 拼接版→單張版Fig.13 Splice APR→Integrate APR

圖14 不同Pattern設計的EM效果Fig.14 EM effect of different pattern design

隨著Mobile產(chǎn)品的導入，Pattern的設計變得越來越重要，如圖14，在常規(guī)設計1時，容易出現(xiàn)下述EM中間偏大問題，通過Pattern 2的設計方式，可以實現(xiàn)對EM的管控。

5 結 論

本文根據(jù)現(xiàn)代TFT LCD窄邊框發(fā)展的要求，通過對APR版收縮率、APR版固定夾具、APR邊緣角度、APR邊緣開口率進行優(yōu)化測試，提出了多種PI EM的管控和改進方法，為實現(xiàn)窄邊框找到了方向。

（1）通過對APR版收縮率進行優(yōu)化后，可以明顯改善PI EM 的過程能力（Ppk0.66→1.31）；

（2）通過對APR版的夾具固定方式和掛版方式進行改善，邊緣波動可以明顯改善（邊緣與中間Panel EM波動范圍477→138μm）；

（3）通過對APR版邊緣300μm的角度變更（75°→45°），邊緣波動改善明顯（63→43μm）；

（4）通過對APR版邊緣300μm的開口率優(yōu)化（30%→35%），降低載液量，邊緣波動得到進一步優(yōu)化（43→22μm）。

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