液晶滴下工艺中液晶量及垫层对盒厚影响的研究

吕松+陆建钢+朱建

【摘 要】 本文旨在研究影响液晶滴下工艺中液晶量及液晶盒内的垫层对液晶盒厚的影响。最后得到的将是一个液晶盒厚与液晶滴下量以及垫层厚度之间的关系公式，从而给TFT LCD设计人员提供理论依据和设计参考。

【关键词】 液晶滴下 液晶量 垫层 液晶盒厚

1 引言

自从奥地利学者莱尼茨尔发现了第一种液晶材料——胆甾醇基甲酸，到液晶电视走进千家万户，液晶显示技术已经发展成为主流的平板显示技术，而发展液晶显示技术，液晶盒间隙的厚度控制是必不可少的一项技术。液晶盒厚间隙会受到很多因素的影响，例如PSH（Photo Spacer High）、Sealant特性、液晶量的多少、以及后面的Sealant固化的条件都会影响液晶盒厚。

目前业界对盒厚控制的研究还是只局限在对液晶量以及PSH的定性分析上，目前还没有盒厚与液晶量以及PSH的定量分析以及三者之间的关系公式，本文将从这方面着手进行研究，以期得到液晶盒厚与液晶滴下量以及垫层厚度之间的关系公式，从而给TFT LCD设计人员提供理论依据和设计参考。

2 影响液晶盒厚的因素

液晶盒厚是指TFT基板与彩色滤色膜上ITO膜之间的间隙，间隙的大小会影响液晶显示面板的透过率及液晶反应时间，那影响Cell Gap的因素有哪些呢？首先我们来看一下TFT面板的截面图（如图1）。

从图1可以看出影响到Cell Gap的因素有玻璃基板的重量，PS高度，Sealant，Au Ball以及液晶量。而在生产过程中当TFT、CF、Sealant以及Au Ball确定后，影响到Cell Gap的因素就剩下液晶量以及PSH两个因素，接下来我们就探讨这两个因素对盒厚的影响。

2.1 液晶滴下量对液晶盒厚的影响

液晶滴下制程又称ODF（One Drop Fill），它区别于传统的液晶注入方式是成盒之前液晶按照设计好的图形滴在TFT或者CF上，然后在进行成盒工艺。液晶滴下量由单位面积内液晶的重量乘以盒内面积计算出来的，由于盒内的垫层也会影响到液晶盒的容积，一般来说液晶量会有一定的允许误差范围。由于液晶滴下量的多少直接影响到液晶盒厚，所以液晶滴下量的精度控制尤为重要。目前对于液晶量的控制油两种方式，一种是对液晶每一滴进行精度控制，整个液晶盒的液晶量就是每一滴的滴下量乘以液晶滴下的滴数。还有一种精度控制方式是将一个液晶盒的液晶量提前抽取到一个容器中，然后将这些液晶量按照滴数平均滴到盒内。那么单位面积上的液晶量就影响液晶的高低，也就影响到盒厚的大小。单位面积液晶量=单滴液晶量*滴数/液晶盒内面积另外液晶滴下的位置也会影响到液晶盒厚，由于液晶滴下制程成盒后是通过液晶的扩散来达到盒内盒厚的均一性的。而液晶要与框胶保持一定的距离来避免液晶侵蚀框胶，另外还要保证液晶比较容易能扩散到盒内的所有位置来避免气泡的发生，所以实际生产过程中会根据需求还调整液晶滴下的图形。

2.2 盒内垫层对盒厚的影响

液晶盒内的垫层有两种工艺，一种是通过将Silicon Ball均匀的散布的盒内来达到控制盒厚的目的。还有一种是才CF玻璃上通过沉膜、蚀刻的方式“长出”很多的柱子，这就是“PS”（见图2），由于散布工艺的均一性不是很好，目前主要采用后一种的垫层实现方式。而面内的PS根据产品的需求不同会设计出几种PS，例如Main PS， Sub PS1，Sub PS2。衡量PS的指标有两个PS密度以及PS高度（PS密度是指单位面积上PS所占的面积）。通过它们来控制盒厚。PS的密度和高低以及均一性就直接影响到液晶盒厚。PS的高度直接支撑液晶盒，对盒厚有着直接的影响。而PS的密度的大小影响到盒内空间的大小，与液晶的交互作用也会对液晶盒厚产生一定的影响。假设PS高度为h，PS密度为d.液晶盒内的面积为S，这样PS占的空间V就可以计算出来V=S*d*h。

接下来我们将以昆山龙腾光电有限公司某产品为研究对象，通过改变液晶滴下量以及PSH的高度的实验来找到它们与液晶盒厚之间的关系。（如图3）

3 实验

3.1 确定试验指标

该实验的输出是Cell Gap，对Cell Gap的测量我们采用日本大塚电子的回转检光子法的测定方法测量设备。对于回转检光子法的原理这里就不做赘述。

3.2 确定实验因子

PS高度；单位面积液晶量；该产品已知面内尺寸为259.77mm* 412.56mm，使用的Silicon Ball 3.9um，Au Ball 4.5um。PS密度为 217.74um2/mm2。

3.3 实验条件及结果

我们采用DOE实验2因子2水平设计，单位面积液晶重量（2水平），PSH（7水平），担心曲率状况同时选择3个中心点总共7组实验。通过mini Tab软件的帮助，我们可以得到下面的实验组合方式以及实施的顺序。如图4。

3.4 实验数据分析

7组实验Cell Gap结果如图二最后一列。

标准化柏拉图：（图5）。

从标准化效应柏拉图来看单位面积液晶重量（液晶量）和PSH都与Cell Gap强相关，而交互效应弱相关。

对CellGap的方差分析：

检查残差：（图6）

检查P值、R-Sq值：

4 结论与展望

本文的研究是基于TFT，CF，AU Ball，Silicon Ball因素确定的条件下进行的研究，所以在生产过程中产品的材料固定后根据以上研究就可以很方便的得到Cell Gap与液晶量以及PSH之间的关系。若生产过程中遇到PSH有波动，可以根据研究成果对液晶量进行调整来实现液晶盒厚的均一性。endprint

【摘 要】 本文旨在研究影响液晶滴下工艺中液晶量及液晶盒内的垫层对液晶盒厚的影响。最后得到的将是一个液晶盒厚与液晶滴下量以及垫层厚度之间的关系公式，从而给TFT LCD设计人员提供理论依据和设计参考。

【关键词】 液晶滴下 液晶量 垫层 液晶盒厚

1 引言

自从奥地利学者莱尼茨尔发现了第一种液晶材料——胆甾醇基甲酸，到液晶电视走进千家万户，液晶显示技术已经发展成为主流的平板显示技术，而发展液晶显示技术，液晶盒间隙的厚度控制是必不可少的一项技术。液晶盒厚间隙会受到很多因素的影响，例如PSH（Photo Spacer High）、Sealant特性、液晶量的多少、以及后面的Sealant固化的条件都会影响液晶盒厚。

目前业界对盒厚控制的研究还是只局限在对液晶量以及PSH的定性分析上，目前还没有盒厚与液晶量以及PSH的定量分析以及三者之间的关系公式，本文将从这方面着手进行研究，以期得到液晶盒厚与液晶滴下量以及垫层厚度之间的关系公式，从而给TFT LCD设计人员提供理论依据和设计参考。

2 影响液晶盒厚的因素

液晶盒厚是指TFT基板与彩色滤色膜上ITO膜之间的间隙，间隙的大小会影响液晶显示面板的透过率及液晶反应时间，那影响Cell Gap的因素有哪些呢？首先我们来看一下TFT面板的截面图（如图1）。

从图1可以看出影响到Cell Gap的因素有玻璃基板的重量，PS高度，Sealant，Au Ball以及液晶量。而在生产过程中当TFT、CF、Sealant以及Au Ball确定后，影响到Cell Gap的因素就剩下液晶量以及PSH两个因素，接下来我们就探讨这两个因素对盒厚的影响。

2.1 液晶滴下量对液晶盒厚的影响

液晶滴下制程又称ODF（One Drop Fill），它区别于传统的液晶注入方式是成盒之前液晶按照设计好的图形滴在TFT或者CF上，然后在进行成盒工艺。液晶滴下量由单位面积内液晶的重量乘以盒内面积计算出来的，由于盒内的垫层也会影响到液晶盒的容积，一般来说液晶量会有一定的允许误差范围。由于液晶滴下量的多少直接影响到液晶盒厚，所以液晶滴下量的精度控制尤为重要。目前对于液晶量的控制油两种方式，一种是对液晶每一滴进行精度控制，整个液晶盒的液晶量就是每一滴的滴下量乘以液晶滴下的滴数。还有一种精度控制方式是将一个液晶盒的液晶量提前抽取到一个容器中，然后将这些液晶量按照滴数平均滴到盒内。那么单位面积上的液晶量就影响液晶的高低，也就影响到盒厚的大小。单位面积液晶量=单滴液晶量*滴数/液晶盒内面积另外液晶滴下的位置也会影响到液晶盒厚，由于液晶滴下制程成盒后是通过液晶的扩散来达到盒内盒厚的均一性的。而液晶要与框胶保持一定的距离来避免液晶侵蚀框胶，另外还要保证液晶比较容易能扩散到盒内的所有位置来避免气泡的发生，所以实际生产过程中会根据需求还调整液晶滴下的图形。

2.2 盒内垫层对盒厚的影响

液晶盒内的垫层有两种工艺，一种是通过将Silicon Ball均匀的散布的盒内来达到控制盒厚的目的。还有一种是才CF玻璃上通过沉膜、蚀刻的方式“长出”很多的柱子，这就是“PS”（见图2），由于散布工艺的均一性不是很好，目前主要采用后一种的垫层实现方式。而面内的PS根据产品的需求不同会设计出几种PS，例如Main PS， Sub PS1，Sub PS2。衡量PS的指标有两个PS密度以及PS高度（PS密度是指单位面积上PS所占的面积）。通过它们来控制盒厚。PS的密度和高低以及均一性就直接影响到液晶盒厚。PS的高度直接支撑液晶盒，对盒厚有着直接的影响。而PS的密度的大小影响到盒内空间的大小，与液晶的交互作用也会对液晶盒厚产生一定的影响。假设PS高度为h，PS密度为d.液晶盒内的面积为S，这样PS占的空间V就可以计算出来V=S*d*h。

接下来我们将以昆山龙腾光电有限公司某产品为研究对象，通过改变液晶滴下量以及PSH的高度的实验来找到它们与液晶盒厚之间的关系。（如图3）

3 实验

3.1 确定试验指标

该实验的输出是Cell Gap，对Cell Gap的测量我们采用日本大塚电子的回转检光子法的测定方法测量设备。对于回转检光子法的原理这里就不做赘述。

3.2 确定实验因子

PS高度；单位面积液晶量；该产品已知面内尺寸为259.77mm* 412.56mm，使用的Silicon Ball 3.9um，Au Ball 4.5um。PS密度为 217.74um2/mm2。

3.3 实验条件及结果

我们采用DOE实验2因子2水平设计，单位面积液晶重量（2水平），PSH（7水平），担心曲率状况同时选择3个中心点总共7组实验。通过mini Tab软件的帮助，我们可以得到下面的实验组合方式以及实施的顺序。如图4。

3.4 实验数据分析

7组实验Cell Gap结果如图二最后一列。

标准化柏拉图：（图5）。

从标准化效应柏拉图来看单位面积液晶重量（液晶量）和PSH都与Cell Gap强相关，而交互效应弱相关。

对CellGap的方差分析：

检查残差：（图6）

检查P值、R-Sq值：

4 结论与展望

本文的研究是基于TFT，CF，AU Ball，Silicon Ball因素确定的条件下进行的研究，所以在生产过程中产品的材料固定后根据以上研究就可以很方便的得到Cell Gap与液晶量以及PSH之间的关系。若生产过程中遇到PSH有波动，可以根据研究成果对液晶量进行调整来实现液晶盒厚的均一性。endprint

【摘 要】 本文旨在研究影响液晶滴下工艺中液晶量及液晶盒内的垫层对液晶盒厚的影响。最后得到的将是一个液晶盒厚与液晶滴下量以及垫层厚度之间的关系公式，从而给TFT LCD设计人员提供理论依据和设计参考。

【关键词】 液晶滴下 液晶量 垫层 液晶盒厚

1 引言

自从奥地利学者莱尼茨尔发现了第一种液晶材料——胆甾醇基甲酸，到液晶电视走进千家万户，液晶显示技术已经发展成为主流的平板显示技术，而发展液晶显示技术，液晶盒间隙的厚度控制是必不可少的一项技术。液晶盒厚间隙会受到很多因素的影响，例如PSH（Photo Spacer High）、Sealant特性、液晶量的多少、以及后面的Sealant固化的条件都会影响液晶盒厚。

目前业界对盒厚控制的研究还是只局限在对液晶量以及PSH的定性分析上，目前还没有盒厚与液晶量以及PSH的定量分析以及三者之间的关系公式，本文将从这方面着手进行研究，以期得到液晶盒厚与液晶滴下量以及垫层厚度之间的关系公式，从而给TFT LCD设计人员提供理论依据和设计参考。

2 影响液晶盒厚的因素

液晶盒厚是指TFT基板与彩色滤色膜上ITO膜之间的间隙，间隙的大小会影响液晶显示面板的透过率及液晶反应时间，那影响Cell Gap的因素有哪些呢？首先我们来看一下TFT面板的截面图（如图1）。

从图1可以看出影响到Cell Gap的因素有玻璃基板的重量，PS高度，Sealant，Au Ball以及液晶量。而在生产过程中当TFT、CF、Sealant以及Au Ball确定后，影响到Cell Gap的因素就剩下液晶量以及PSH两个因素，接下来我们就探讨这两个因素对盒厚的影响。

2.1 液晶滴下量对液晶盒厚的影响

液晶滴下制程又称ODF（One Drop Fill），它区别于传统的液晶注入方式是成盒之前液晶按照设计好的图形滴在TFT或者CF上，然后在进行成盒工艺。液晶滴下量由单位面积内液晶的重量乘以盒内面积计算出来的，由于盒内的垫层也会影响到液晶盒的容积，一般来说液晶量会有一定的允许误差范围。由于液晶滴下量的多少直接影响到液晶盒厚，所以液晶滴下量的精度控制尤为重要。目前对于液晶量的控制油两种方式，一种是对液晶每一滴进行精度控制，整个液晶盒的液晶量就是每一滴的滴下量乘以液晶滴下的滴数。还有一种精度控制方式是将一个液晶盒的液晶量提前抽取到一个容器中，然后将这些液晶量按照滴数平均滴到盒内。那么单位面积上的液晶量就影响液晶的高低，也就影响到盒厚的大小。单位面积液晶量=单滴液晶量*滴数/液晶盒内面积另外液晶滴下的位置也会影响到液晶盒厚，由于液晶滴下制程成盒后是通过液晶的扩散来达到盒内盒厚的均一性的。而液晶要与框胶保持一定的距离来避免液晶侵蚀框胶，另外还要保证液晶比较容易能扩散到盒内的所有位置来避免气泡的发生，所以实际生产过程中会根据需求还调整液晶滴下的图形。

2.2 盒内垫层对盒厚的影响

液晶盒内的垫层有两种工艺，一种是通过将Silicon Ball均匀的散布的盒内来达到控制盒厚的目的。还有一种是才CF玻璃上通过沉膜、蚀刻的方式“长出”很多的柱子，这就是“PS”（见图2），由于散布工艺的均一性不是很好，目前主要采用后一种的垫层实现方式。而面内的PS根据产品的需求不同会设计出几种PS，例如Main PS， Sub PS1，Sub PS2。衡量PS的指标有两个PS密度以及PS高度（PS密度是指单位面积上PS所占的面积）。通过它们来控制盒厚。PS的密度和高低以及均一性就直接影响到液晶盒厚。PS的高度直接支撑液晶盒，对盒厚有着直接的影响。而PS的密度的大小影响到盒内空间的大小，与液晶的交互作用也会对液晶盒厚产生一定的影响。假设PS高度为h，PS密度为d.液晶盒内的面积为S，这样PS占的空间V就可以计算出来V=S*d*h。

接下来我们将以昆山龙腾光电有限公司某产品为研究对象，通过改变液晶滴下量以及PSH的高度的实验来找到它们与液晶盒厚之间的关系。（如图3）

3 实验

3.1 确定试验指标

该实验的输出是Cell Gap，对Cell Gap的测量我们采用日本大塚电子的回转检光子法的测定方法测量设备。对于回转检光子法的原理这里就不做赘述。

3.2 确定实验因子

PS高度；单位面积液晶量；该产品已知面内尺寸为259.77mm* 412.56mm，使用的Silicon Ball 3.9um，Au Ball 4.5um。PS密度为 217.74um2/mm2。

3.3 实验条件及结果

我们采用DOE实验2因子2水平设计，单位面积液晶重量（2水平），PSH（7水平），担心曲率状况同时选择3个中心点总共7组实验。通过mini Tab软件的帮助，我们可以得到下面的实验组合方式以及实施的顺序。如图4。

3.4 实验数据分析

7组实验Cell Gap结果如图二最后一列。

标准化柏拉图：（图5）。

从标准化效应柏拉图来看单位面积液晶重量（液晶量）和PSH都与Cell Gap强相关，而交互效应弱相关。

对CellGap的方差分析：

检查残差：（图6）

检查P值、R-Sq值：

4 结论与展望

本文的研究是基于TFT，CF，AU Ball，Silicon Ball因素确定的条件下进行的研究，所以在生产过程中产品的材料固定后根据以上研究就可以很方便的得到Cell Gap与液晶量以及PSH之间的关系。若生产过程中遇到PSH有波动，可以根据研究成果对液晶量进行调整来实现液晶盒厚的均一性。endprint