IPS模式液晶顯示器件中COG Mura的改善

尹剛李成龍陸建鋼

1 上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，上海，200000

2 昆山龍騰光電有限公司，江蘇昆山，215300

IPS模式液晶顯示器件中COG Mura的改善

尹剛1、2李成龍2陸建鋼1

1 上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院，上海，200000

2 昆山龍騰光電有限公司，江蘇昆山，215300

COG mura作為液晶顯示器件中經(jīng)常出現(xiàn)的不良現(xiàn)象，現(xiàn)階段通過采用相對溫度較低的ACF材料得到改進(jìn)，在TN液晶顯示模式中，由于其為常亮顯示模式，可自然弱化COG mura的現(xiàn)象。但是當(dāng)采用IPS的常黑模式時，COG mura的現(xiàn)象就顯得尤為明顯，同時IPS產(chǎn)品的對比度對溫度的敏感度也相對較高，COG mura就成為了其大規(guī)模量產(chǎn)所必須解決的工藝問題。本文采用新型熱平衡法，通過調(diào)節(jié)COG 壓著區(qū)溫度平衡率，解決COG mura的問題，為提高IPS液晶顯示的量產(chǎn)良率，降低器件的制備成本，做出了有益的嘗試。

COG mura；壓著區(qū)；溫度平衡

1 引言

IPS模式的液晶顯示器件目前是LCD 的主流產(chǎn)品，因其具有較大的視角以及豐富的色彩和良好的相應(yīng)速度得到很多用戶的青睞。實(shí)際模塊生產(chǎn)過程中，COG 制程后，出現(xiàn)大量的mura現(xiàn)象，嚴(yán)重影響顯示效果，在客戶端以及終端客戶中反饋品味效果及體驗(yàn)度下降。

當(dāng)前傳統(tǒng)的生產(chǎn)中，大量采用降低COG制程壓著溫度的方法，減弱COG Mura的影響，而這種方法帶來的影響是，需要采用低溫參數(shù)的異方性導(dǎo)電膠（ACF）材料，而就現(xiàn)有的ACF生產(chǎn)技術(shù)而言，門檻很高。

本次課題的研究是通過調(diào)整COG 制程中本壓著的加熱方式，擺脫ACF材料本身的溫度限制，減弱COG mura的程度，提升顯示效果。

2 模塊生產(chǎn)過程工藝流程

2.1 COG 制程原理

COG（Chip on Glass）制程是將LCD 的驅(qū)動IC利用異方性導(dǎo)電膠（ACF）與LCD 驅(qū)動線路聯(lián)通，通過壓著頭(Hot head)高溫使ACF固化，從而將驅(qū)動IC固定在LCD 玻璃基板表面。

COG工藝流程是先將ACF貼附于LCD玻璃基板表面，再將驅(qū)動IC預(yù)定位在ACF表面上，再通過熱壓頭，對驅(qū)動IC表面進(jìn)行壓著及加溫。壓力將迫使ACF內(nèi)含有的導(dǎo)電粒子將IC引腳與LCD基板上的線路導(dǎo)通；溫度將使ACF的膠材由膠狀轉(zhuǎn)化為固態(tài)，從而將驅(qū)動IC固定在LCD基板表面。COG 制程工藝原理如圖1所示。

圖1 COG 制程原理

圖2 Bonding前后翹曲示意圖

圖3 COG mura現(xiàn)象圖

2.2 COG mura 產(chǎn)生原理

2.1 中提到的COG 制程中的高溫參數(shù)，使異方性導(dǎo)電膠（ACF）固化，同時也使驅(qū)動IC和LCD 玻璃基板發(fā)生脹縮。這兩種材料的膨脹量不同導(dǎo)致壓著后的形變量不同（圖2 所示），引起靠近驅(qū)動IC部分的LCD 液晶盒厚度(Cell Gap)局部不均勻（如圖3所示），進(jìn)而在顯示時出現(xiàn)對比度差異——即Mura現(xiàn)象。

Cell Glass與Drive IC受熱膨脹差異>Cell Gap局部不均勻>COG mura，因此解決Cell Glass與Drive IC之間膨脹量的差異，即可改善COG mura現(xiàn)象。

3 改善方案

首先我們用以下公式模擬膨脹過程：

XIC膨脹量=L*ΔD * △Ta

XGlass膨脹量=L*ΔC * △Tb

其中：L為IC與Cell Glass重疊區(qū)域長度 ΔTa:上壓頭溫度變化，ΔTb:下支撐頭溫度變化，ΔC：Cell Glass膨脹系數(shù)，ΔD：Drive IC 膨脹系數(shù)要使XIC膨脹量≈XGlass膨脹量，也就是Driver IC 膨脹量與玻璃基板膨脹量相當(dāng)，

那么L *ΔD * △Ta≈ L *ΔC * △Tb，同項(xiàng)相約掉后

調(diào)整公式為：△Ta/△Tb=ΔC/ΔD

可以描述為IC受熱后的溫度變化量與CELL Glass受熱后的溫度變化量的比值，與玻璃基板膨脹系數(shù)和IC膨脹系數(shù)比，大致相等時，可抵消材料膨脹量，從而改善COG mura，這種方法可稱之為熱平衡法。

從公式中可以看到ΔC和ΔD兩個材料的膨脹系數(shù)，在材料選定時其比值就已經(jīng)確定了，也不再變更，在相關(guān)材料的參數(shù)說明中都會提供。因此我們只能通過調(diào)整IC溫度變化量和CELL Glass的溫度變化量（△Ta/△Tb）使兩種材料的膨脹量可達(dá)到一定平衡狀態(tài)，使兩種材料形變量大致相當(dāng)，從而減弱COG mura現(xiàn)象。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

基于上述3的分析設(shè)計(jì)DOE實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)條件：

CELL實(shí)驗(yàn)材料的膨脹系數(shù)（ΔC）為 4.7 ；

IC實(shí)驗(yàn)材料的膨脹系數(shù)（ΔD）為3.4 ；

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件如表1所示。

表1 DOE實(shí)驗(yàn)條件

采用Minitabel工程實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行隨機(jī)排序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果如下表2：

表2 溫度變化與COG mura驗(yàn)證關(guān)系結(jié)果

依據(jù)實(shí)驗(yàn)條件中可以得出IC 和 Cell Glass的膨脹系數(shù)比例為ΔC / ΔD=4.7/3.4=1.38

實(shí)驗(yàn)結(jié)果中最佳參數(shù)組為 NO.10組實(shí)驗(yàn)條件，△Ta=155℃△Tb =110℃，△Ta/△Tb =155/110=1.4，基本與ΔC /ΔD的比值相等，此實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了我們所推導(dǎo)的理論公式，說明了熱平衡方法的可用性。

5 結(jié)語

采用熱平衡的方法對COG mura具有良好的改善效果，其優(yōu)點(diǎn)是避免了頻繁更換低溫的ACF 而帶來的生產(chǎn)成本的上漲，能夠在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，使COG mura得到良好的改善。更重要的是熱平衡法能夠在實(shí)際中對于不同材料所使用的工藝參數(shù)提供參考值，避免頻繁的參數(shù)調(diào)整，從而節(jié)省大量的實(shí)驗(yàn)調(diào)整時間，提高生產(chǎn)效率。

[1]張麥麗,王秀峰,牟強(qiáng),等.ITO玻璃光刻工藝的研究[J].液晶與顯示.2005(01):22-26.

[2]方省眾,李青璇,王震,等.異構(gòu)化聚酰亞胺取向膜預(yù)傾角的研究[J].液晶與顯示.2003(01):18-20.

[3]周艷瓊,白木.液晶顯示技術(shù)綜述[J].影像技術(shù).2002(04):10-15.

尹剛/1981年生/男/吉林吉林人/本科/研究方向?yàn)槠桨迮c顯示專業(yè)