液晶滴下制程IJP、MPP工艺差异及工艺难点分析

叶宁 戴明鑫 李广圣

摘要：文章分析了ODF液晶滴下制程中IJP及MPP两种常用工艺的差异，阐述了IJP工艺液晶挥发性问题以及MPP工艺液晶扩散问题，并提出相应应对措施。

关键词：LCD；；ODF；IJP；MPP；液晶挥发；液晶扩散

近年来，随着ODF工艺的广泛应用，发展出了多种液晶滴下方式，IJP和MPP便是目前运用最为广泛的两种滴下工艺。本研究首先分析两种工艺的技术差异，然后阐述各自在实际生产运用中面临的技术难题以及相应措施。

1 IJP与MPPI艺差异

1.1 IJP、MPP工艺概述

喷墨印刷（Ink Jet Printing，IJP）工艺，喷涂Head中集成上千个微型Nozzle，以电压控制各Nozzle压电陶瓷的开闭，以挤压的方式实现每个Nozzle液晶喷出，如图1所示。该方式单Shot滴下量可小至0.00003～0.00012mg，因此，理论上可实现任意Pattern的喷涂，如图2所示。

微型活塞泵（Micro Plunger Pump，MPP）通过马达驱动Plunger进行吸引吐出动作，实现Dot滴下，如图3所示。采用MPP Dot滴下，单Shot最小滴下量约为0.15mg，如图4所示。

1.2设备性能差异

如表1所示，IJP与MPP工艺所用设备在设备性能方面存在差异。

在滴下精度方面，IJP工艺设备在总滴下量为100mg时可保证±0.2%的滴下精度，而MPP工艺设备在总滴下量为4mg时即可保证，可见，MPP工艺在单Head的滴下精度管控上更易实现。

IJP工艺在滴下位置精度的管控上优于MPP工艺。如前文所述，IJP所用Head由众多微型Nozzle组合而成，实行面状喷涂，相对于MPP的Dot状滴下，IJP工艺可对滴下位置进行更加精确的调整、管控。

IJP与MPP工艺对液晶粘度的要求也有差异。IJP设备所用Nozzle口径极小，因此对液晶的粘度要求也更为严格，为保证液晶的正常喷涂，需将物料液晶粘度控制在40 mPa.s以下，同时在Head部还安装有加热环，对进入Nozzle部的液晶进行加热，加热温度30～60℃，可将液晶的粘度降至10mPa.s左右。

在Miss Shot（漏滴）检知方面，MPP工艺的检知方式更为可靠。MPP工艺可通过设置在Nozzle处的滴下Sensor实时监控液晶滴下状态。IJP工艺由于Head由众多Nozzle集成，难以实时检知滴下状态，通常是以喷涂前堵塞检和喷涂后状态检结合的方式检知喷涂状态。

1.3生产能力差异

IJP与MPP工艺设備在生产能力及适用面板尺寸也存在差异，IJP多运用于高世代面板生产，故本研究只对大尺寸机种做设备生产能力对比。选取50inchX8面取基板进行TactTime对比分析，选取3种业内运用最为广泛的设备进行对比：A工厂为IJP工艺，如表2所示；B、C工厂为MPP工艺，如表3-4所示。

通过对比可以看出，在大尺寸LCD面板的生产中，采用IJP工艺的设备生产能力明显优于采用MPP工艺的设备。

1.4产品品质差异

IJP工艺与MPP工艺在产品品质上存在较大差异，本文摘取量产中液晶滴下（喷涂）制程三大常见异常进行对比，结果如表5所示。

在Head部发尘导致异物不良方面，IJP工艺因Head部无摩擦结构，基本可做到无异物不良，MPP工艺Plunger摩擦部发尘可能会导致异物不良。在实际生产中，优化MPP工艺Plunger部结构以减少异物产生也是一个较为重要的课题。

IJP工艺真空气泡及Mura不良率明显低于MPP工艺，这得益于IJP工艺液晶实行液滴微小化喷涂，液晶扩散更为均匀、充分。MPP工艺由于是Dot形滴下，液晶液滴较大，液晶扩散不均易导致真空气泡、周边Mura、棋盘格等贴合后不良，如图5所示。针对MPP工艺易产生真空气泡及Mura不良，本研究将在第2.2节作进一步说明。

2 IJP及MPPI艺难点

2.1 IJP工艺液晶挥发性

采用IJP工艺进行液晶喷涂，由于液滴极小，进入真空贴合装置后液晶的真空暴露面积更大，因此液晶组分的挥发也就更为严重。为验证IJP工艺液晶挥发性与MPP工艺的差异，我们进行了对比实验。实验选取10 cmXlO cm的基板，以MPP方式滴下6X6滴液晶，单滴滴下量为0.782 mg，以IJP方式喷涂28.16 mg液晶，两种方式液晶滴下区域均为8 cmX8 cm。然后将基板送入真空贴合机进行抽真空并保持真空，真空保持压力设置有1 Pa和1.5 Pa两个条件，真空保持时间设置有Os、60 s和180 s 3个条件。将真空处理后的液晶取样进行GC分析，分析结果如图6所示。可看出，IJP工艺液晶挥发性远大于MPP工艺，同时，真空压力以及真空保持时间均与液晶的挥发程度有关。

液晶组分的挥发，往往会影响产品的信赖性及相关显示性能。若想保证产品性能及可靠性，需解决IJP工艺液晶易挥发的问题。目前可采取的有效措施可归纳为如下3点：（1）调整合适的真空压力。从表6可看出，液晶的挥发程度与真空保持时的真空压力有关，真空压力越低，液晶挥发性越强。（2）缩短真空保持时间。真空贴合时的真空保持，很大一方面便是为了液晶充分扩散，采用IJP工艺，液晶喷涂到基板上时已经达到很高的扩散程度，过长的真空保持时间对液晶扩散并无作用。（3）选取不易挥发的液晶材料作为替代。从液晶选型上考量，将液晶的挥发性作为一项评价指标进行选型。针对液晶型号的挥发性差异，我们也做了实验进行验证。共选取4种型号液晶进行，测定不同型号液晶最易挥发组分在1 Pa的真空保持压力下剩余保有量的变化，实验结果如图7所示。

实验选取的B、C型液晶挥发性明显小于A、D型液晶，在保证光学性能的前提下，可优先选择。

在实际产品生产中，可综合考量以上3点措施，制定最优生产方案。

2.2 MPP工艺液晶扩散性

如第1.4节所述，MPP工艺由于实行Dot滴下，液晶液滴较大，液晶扩散不均易导致四角真空气泡、周边Mura以及滴下痕（俗称棋盘格）等不良。为验证MPP工艺真空气泡及Mura不良的产生原因，同时寻求降低其不良率的有效措施，我们做了一系列验证实验。由于大尺寸产品更易因液晶扩散导致不良，故选取55inch产品作为验证对象，主要从液晶滴下Pattern和真空贴合装置真空保持时间上进行条件变更验证，实验结果如图8所示。

由图8实验结果可总结出Bubble、Mura与贴合真空保持时间及滴下Pattern的关系如下：（l）贴合真空保持时间越长，Bubble越少、Mura越多；（2） LC距Seal越近，Bubble越少、Mura越多；（3） LC滴数越多，液滴越小，Bubble和Mura越少。

因此，为减少MPP工艺液晶扩散问题导致真空气泡、周边Mura等不良，需综合考虑以上3点因素进行生产方案优化。实验采用贴合真空保持时间80 s、Seal距离30 mmX30 mm、LC滴数34X74作为对策，Bubble及Mura不良率均可控制在相对较低的范围内。

3 结语

分析了IJP及MPP两种液晶滴下制程主流工艺的差异。通过液晶挥发实验，验证了IJP工艺液晶易挥发的工艺难点，并提出几种可行方案改善该问题。通过生产条件变更实验，验证了MPP工艺液晶扩散不良引起的真空气泡及周边Mura不良与相关制程条件的关系，并根据实验结果提出可行的改善方案。