TFT-LCD面板高温Cell Gap预警重力Mura

李汝乐 陈正弟 廖贻柱 高鹤鸣 程亮

摘 要：重力Mura是TFT-LCD行业顽固不良，其形成原因为Cell Gap均匀性差导致透光率不均，在视觉上呈现出色不均现象。为解决传统监控方式重力Mura不易拦截的缺陷，基于重力Mura形成原理，本文通过探究液晶量对Cell Gap的影响，Cell Gap变化的敏感区间，不同液晶量面板在高温条件下其Cell Gap随加热时间的变化趋势以及不同位置Cell Gap差异性，总结出通过高温Cell Gap变化趋势预警重力Mura的模型，为行业内预防重力Mura提供了一种全新思路。

关键词：高温Cell Gap；重力Mura；预警模型

1 引言

随着TFT-LCD（Thin fi lm transistor liquid crystal display，薄膜晶体管液晶显示器）面板市场竞争的日益激烈，用户对产品画质的要求也越来越高，因此改善画面质量成为企业取得客户信任及用户认可的关键。其中Mura类不良为一种常见不良，且很难避免，成为业内需要攻克的难题。重力Mura为其中一种顽固不良，在常温下很难拦截，但是在加热或长时间通电条件下会在面板底部呈现出色不均现象，严重影响显示效果。

传统监控重力Mura方法大致分为三种：第一种方法是在产线生产过程中，常温条件下抽测Cell Gap值，判断是否满足设计规范；第二种方法是在产线生产过程中，抽取一定数量Glass进行高温重力Mura测试；第三种方法是抽取一定数量的TFT-LCD面板，在实验室进行高温重力Mura测试；但这几种方法都存在一定局限性，第一种方法受产线条件限制，只能在大板Glass上选取相应点位进行测试，每个面板只能测到个别点，无法观测变化趋势，只有当测得Cell Gap值超过设计规范时才能发现，此时再评估出现重力Mura的风险性大小，无法做到提前预警。第二种和第三种方法同样是在出现重力Mura时才可被发现，无法做到提前预警，且由于重力Mura对比度低，边缘模糊等特点，人眼观察易造成漏检，不利于不良的识别与改善。

基于以上对重力Mura监控的局限性，本文创新性提出一种通过高温Cell Gap预警重力Mura的方法，此方法可以根据竖直放置的TFT-LCD面板其Cell Gap在高温条件下的变化趋势，判断出现重力Mura的可能性，并探索出针对重力Mura的预警模型，可做到提前预警重力Mura。

2 实验方法

本文使用高温Cell Gap测试系统，选取一款ADS产品进行探究，包括液晶量和加热时间对Cell Gap的影响、Cell Gap变化的敏感区间及不同位置Cell Gap的差异性。本文选取的TFT-LCD面板其LC Margin上限液晶量为4.5%，通过对比接近中心液晶量（1.5%）与LC Margin上限（4.5%）TFT-LCD面板Cell Gap变化趋势，探究出重力Mura的预警模型。Cell Gap测试原理在此不再赘述，其计算公式为d = Re/△n，其中d为Cell Gap，Re为双折射相位差，△n为双折射NeNo，此为液晶特性值。

根据先前研究及探讨，选择测试方法如下：将TFT-LCD面板竖直放置（如图1所示），横向X轴选取坐标原则为面左右边缘10 mm，及中间区域每隔200 mm各一条线，根据不同尺寸面板适当增减；纵向Y轴选取坐标分别为1 mm、3 mm、5 mm、7 mm、9 mm、11 mm、13 mm、15 mm、17 mm、21 mm、23 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40 mm、45 mm、50 mm。測试温度选取60 ℃，测试时间分别为5 min、30 min、60 min、120 min。

3 实验结果

3.1 液晶量对Cell Gap的影响及Cell Gap敏感区间

根据重力Mura形成原理，当液晶量超过LC Margin时，在高温条件下液晶因重力作用下沉会在Panel底部形成色不均现象[6]，因此探究不同液晶量时Cell Gap的变化趋势对预防重力Mura具有重要指导意义。本文选取液晶量分别为0%、1.5%、3.0%、4.5%、6.0%（设定中心液晶量为0%）TFT-LCD面板探究了在60℃条件下加热120 min后的Cell Gap变化趋势，测试结果如图2所示。

根据测试结果，高温下Cell Gap随液晶量增加呈现增大趋势，当液晶量接近中心液晶量时（≤3%），Cell Gap平稳增加，面板底部Cell Gap无明显上升趋势；但当液晶量接近LC Margin上限时（≥4.5%），面板底部纵向Y <10 mm范围内Cell Gap呈现出明显增大趋势，这归结为液晶下沉的结果，另外在此区间内，纵向Y≤3mm范围内Cell Gap值略小于Y≤5 mm处，我们归结为受Seal胶束缚影响造成。

3.2 加热时间对Cell Gap影响

根据重力Mura形成原理，当液晶量较少时，在高温加热条件下液晶不会下沉，此时Cell Gap较稳定；但当液晶量超过LC Margin上限时，液晶会因重力作用逐渐下沉，最终在Panel底部呈现出色不均现象。

为探究不同液晶量TFT-LCD面板随加热时间的变化趋势，本文选取液晶量分别为1.5%（接近中心液晶量）和4.5%（LC Margin上限）进行测试，测试温度为60 C°，测试结果如图3所示。根据测试结果，当液晶量为1.5%时，随加热时间的延长，Cell Gap无明显变化趋势，此时液晶较稳定，未发生下沉现象；但当液晶量为4.5%时，在纵向Y <10 mm范围内随加热时间延长Cell Gap呈现出明显增大趋势，此区域变化可归结为在高温（60 C°）加热条件下，面板内液晶因重力作用逐渐下沉造成的，这与Cell Gap的形成原理是一致的。

3.3 不同位置Cell Gap差异性探讨

根据重力Mura现象，产生重力Mura的TFT-LCD面板，局部区域会出现色不均现象，说明在面板的不同区域其液晶量是不同的，因此呈现的Cell Gap也会有所不同。相反，接近中心液晶量的面板在不同位置其Cell Gap理论上是无较大差异的。为探究同一面板不同位置Cell Gap的差异性，本文选取液晶量分别为1.5%（接近中心液晶量）和4.5%（LC Margin上限）进行测试，测试温度为60 C°，测试结果如图4所示。根据测试结果，当液晶量为1.5%时，不同测试区域Cell Gap值无明显差异，说明液晶较稳定，在高温加热条件下未发生下沉现象；但当液晶量为4.5%时，在纵向Y <10 mm范围内，横向X轴Cell Gap表现出明显差异，这是因为在此区域内液晶的流动造成的。在此指出一点，液晶量为4.5%面板 ，在横向X=800处Cell Gap与其他区域相差较大，此为边缘区域的特殊偶发性，只能表征边缘区域由于某些特殊因素与其他区域可能存在差异，并非所有面板均有此现象，在对其他系列面板的测试中也证明了这一结论。

4 预警模型建立

根据第三部分的探讨，我们提出对量产阶段TFTLCD面板重力Mura监控的预警模型如下。

预警模型1：根据Cell Gap随液晶量的变化趋势：取不同时期的面板按照3.1条件进行测试，若其Cell Gap值呈连续上升趋势时即可预警重力Mura。

预警模型2：根据Cell Gap变化的敏感区间：按照3.1条件测试，若在纵向Y <10 mm范围内，Cell Gap呈明显上升趋势时即可预警重力Mura。

预警模型3：根据Cell Gap随加热时间的变化趋势：按照3.2条件测试，若随加热时间延长Cell Gap呈明显上升趋势时即可预警重力Mura。

预警模型4：根据不同位置Cell Gap的差异性：按照3.3条件测试，当不同位置Cell Gap值波动较大时即可预警重力Mura。

以上四种模型可相互佐证，共同判定TFT-LCD面板是否存在重力Mura风险。采用上述预警模型，我们已对多款量产TFT-LCD面板进行测试验证，证明其准确性，包含ADS和TN产品。

5 结语

针对传统监控重力Mura方法只有当重力Mura出现或Cell Gap超出设计规范时才可被发现这一痛点，本文创新性提出通过TFT-LCD面板高温Cell Gap变化趋势预警重力Mura这一思路。通过探究液晶量和加

热时间对Cell Gap的影响、Cell Gap变化的敏感区间及不同位置Cell Gap的差异性，得出以下规律：

（1）随液晶量增加，Cell Gap呈上升趋势；

（2）在纵向Y <10 mm范围内，Cell Gap变化较为敏感，易出现重力Mura；

（3）液晶量接近中心值时，Cell Gap随加热时间延长无明显变化，但当液晶量接近LC Margin时，Cell Gap随加热时间延长呈现出明显增大趋势；

（4）液晶量接近中心值时，同一面板不同位置Cell Gap无差异，但当液晶量接近LC Margin时，同一面板不同位置Cell Gap呈现出较大差异性。

通过以上规律，本文提出通过高温Cell Gap预警重力Mura的四种模型，并取多款量产TFT-LCD面板（包含ADS和TN产品）验证了预警模型的准确性，为业内预防重力Mura提供了一种新思路。

参考文献：

[1] 罗丽平，贠向南，金基用.TFT-LCD生产及发展概况[J].现代显 示，2012，（3）：31-38.

[2] 石天雷，杨国波，刘亮等.ODF工艺用封框胶的研究[J].光电子技术，2011，31（3）：211-214.

[3] 陈宏宇. 液晶面板中Cell Gap不匀称性的建模分析[J].通信与广播电视，2014，（3）：47-52.

[4] 王健，王超.TFT-LCD重力Mura的影响因素[J].液晶与显示， 2019，34（5）：496-500.

[5] 李汝樂，陈正弟等. TFT-LCD_Panel...ell_Gap变化趋势探究[J].电子世界，2022，（1）：76-78.

[6] 季春玲，吴添德. 一种消除液晶屏高温Mura的工艺研究[J].工业技术，2017，（20）：34-35.