第３３卷㊀第７期
２０１８年７月㊀㊀
㊀㊀㊀
㊀㊀液晶与显示
㊀㊀㊀C h i n e s e J o u r n a l o fL i q u i dC r y s t a l s a n dD i s p l a y
s ㊀㊀㊀㊀㊀
V o l ．３３㊀N o ．７㊀J u l ．２０１８
㊀㊀收稿日期:２０１８Ｇ０２Ｇ２６；修订日期:２０１８Ｇ０４Ｇ２３．㊀㊀∗通信联系人,E Ｇm a i l :x i o n g q
i ＠b o e ．c o m．c n 文章编号:１００７Ｇ２７８０(２０１８)０７Ｇ０５６８Ｇ０７
T F T ＧL C D 黑G a p 分析及改善研究
熊㊀奇∗，毕㊀芳，王耀杰，钟㊀野，罗㊀春，张志聪，王云志
(重庆京东方光电科技有限公司，重庆４００７１４)
摘要：黑G a p 是大尺寸T F T ＧL C D 产品常见的一种不良，它直接影响产品品质，降低产品竞争力.本文分析了黑G a p 的发生原因及机理，指出面板放在卡夹中受到与卡夹接触点较强外力挤压后发生形变，柱状隔垫物受损，不能及时恢复导致黑G a p 的发生.实验表明管控面板在卡夹中的存放时间，限制面板进行加热或降低加热温度，减少加热时间；增加面板与卡夹接触面积，减小面板与卡夹的接触角；增加柱状隔垫物与面板接触密度及辅助柱状隔垫物顶面柱径大小均可有效改善黑G a p .通过导入以上措施，使得黑G a p 发生率由改善前的８．５８％降低至０．１％，大大提高了产品品质.关㊀键㊀词：黑G a p
；卡夹；接触面积；柱状隔垫物中图分类号:T N １４１．９㊀㊀文献标识码:A㊀㊀d o i :１０．３７８８/Y J Y X S ２０１８３３０７．０５６８
R e s e a r c ha n d i m p r o v e m e n t o fT F T ＧL C Db l a c k g a p
X I O N G Q i ∗
,B IF a n g ,WA N G Y a o Ｇj
i e ,Z HO N G Y e ,L U O C h u n ,Z H A N GZ h i Ｇc o n g
,WA N G Y u n Ｇz h i (C h o n g q i n g B O EO p t o e l e c t r o n i sT e c h n o l o g y C O ．,L T D ,C h o n g q i n g ４
００７１４,C h i n a )A b s t r a c t :B l a c kG a p i sac o mm o nd e f e c t i nt h e p r o d u c t i o no f l a r g
es i z eT F T ＧL C D (T h i nF i l m T r a n Ｇs i s t o r ＧL i q u i dC r y s t a l D i s p l a y )．I t d i r e c t l y d e t e r i o r a t e s t h e q u a l i t y o f p r o d u c t s a n d r e d u c e s t h e c o m p
e t i Ｇt i o no
f p r o d u c t s ．T h e s t u d y s h o w s t h a t p a n e l i s e x t r u d e dd e f o r m a t i o nb y l o n
g t
i m ee x t e r n a l f o r c e i n c a s s e t t e a n d t h e p o s t s p a c e r i nc e l l i sd a m a g e da n dc a n  t r e s t o r e i nt i m e t or e s u l t i nb l a c k g a p
．T o s o l v e t h i s i s s u e ,w e c a n c o n t r o l t h e t i m eo f t h e p a n e l i n t h e c a s s e t t e ,c o n f i n eo v e n p r o c e s so r r e d u c e t e m p e r a t u r e a n d t i m e p r o p e r l y ,i n c r e a s e t
h e c o n t a c t a r e aa n dd e c r e a s e t h e c o n t a c t a n g l eb e t w e e nt h e c a s s e t t e a n d p a n e l ,i n c r e a s e t h e c o n t a c t d e n s i t y b e t w e e n p o s t s p a c e r a n d p a n e l ,a n d i n c r e a s e s u b p o s t s p a c e r t o p C Dr e s p e c t i v e l y ．A l l t h o s ea c t i o n sd e c r e a s e t h eb l a c k g a p r
a t i o f r o m８．５８％t o０．１％,t h e q u a l i t y o f p r o d u c t s h a s
b e e n g r e a t l y i m p
r o v e d ．K e y w
o r d s :b l a c kG a p ;c a s s e t t e ;c o n t a c t a r e a ;p o s t s p a c e r １㊀引㊀㊀言
㊀㊀随着消费者对大尺寸㊁
高清晰度电视的青睐，市场主流电视尺寸已逐渐从３２i n 向４５i n
以上发展[１]
，电视的平均尺寸越做越大，作为电
视主要组成部分的液晶面板也越来越大.由于面板尺寸大，质量也相应增加，面板放在卡夹
. All Rights Reserved.
(装载液晶面板的设备)中需要承受的重量也相应增大.在生产中为改善T F TＧL C D(T h i nF i l m T r a n s i s t o rＧL i q u i d C r y s t a l D i s p l a y)制程中的
C o r n e r B u b b l e(１mm左右)㊁M u r a类㊁Z a r a
D o m a i n(配向相关)等不良，需要把面板放在卡夹中在一定的温度和时间下进行加热处理，以便消除或减轻不良的影响，提升产品品质，但加热后发现在固定位置出现黑G a p不良，反而降低了产品品质.同时发现未进行加热的产品由于生产工序多㊁生产周期长，面板放在卡夹中存放时间太长(一般大于３d左右)，也会出现黑G a p不良.
造成液晶面板产生黑G a p的原因较多[２Ｇ３]，本文结合生产实际，主要探讨了大尺寸液晶面板放在卡夹中产生黑G a p的机理，结合发生机理，通过在生产过程中管控面板在卡夹中的存放时间，限制面板进行加热或降低加热温度，减少加热时间；改变卡夹与面板的接触方式和面板内部柱状隔垫物设计使得黑G a p发生率大大降低，有效地提高了产品品质.
２㊀黑G a p不良原因分析及机理研究２．１㊀不良现象确认
液晶面板制成O C后在模组点灯，出现了固定点位的黑G a p，发生率８．５８％.不良在面板四角现象较重，距D P O侧９．５c m左右，距G P R侧８c m左右,G P L侧４．５c m左右，其他位置现象较轻.不良在灰阶(L６３㊁L１２７)下发蓝，单如红/绿画面下发黑，不良现象如图１．
图１㊀黑G a p点灯现象
F i g．１㊀P h e n o m e n o no f b l a c k g a p ２．２㊀不良原因分析
通过盒厚测试仪分别测试不良区域和正常区域液晶面板盒厚，沿X轴和Y轴方向经过不良区域进行测试，测试位置示意图及测试结果见图２和图３.结果表明不良区域盒厚均值较正常区域
偏低０．０８μm，由于产品是A D S常黑显示模式，当盒厚减小时，此区域显示发暗，与不良现象吻合.
对液晶面板而言，引起液晶盒厚变化的因素大致有液晶量㊁面板周边硅球大小㊁柱状隔垫物高度等因素[４].液晶量的多少是决定液晶屏盒厚的主要因素，液晶量多时，盒厚整体偏大，反之，盒厚整体偏小[５]；而黑G a p仅仅在不良区域液晶盒厚偏小，中心区域无明显差异，因此排除液晶量对不良的影响
.
图２㊀盒厚测试位置示意图
F i g．２㊀T e s t a r e a o fC e l l
G a p
液晶面板周边硅球粒径大小对周边盒厚影响较大，硅球粒径增大时，周边盒厚偏高，而硅球粒径减小时，周边盒厚偏小.黑G a p不良距离面板周边较远(至少４．５c m)，故硅球粒径大小也不是黑G a p形成的原因.
图３㊀液晶面板盒厚测试结果
F i g．３㊀R e s u l t o f c e l l g a p
９６５
第７期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀熊㊀奇，等:T F TＧL C D黑G a p分析及改善研究. All Rights Reserved.
柱状隔垫物广泛用于液晶面板的制造中，是液晶面板的重要辅助材料，它在很大程度上控制调节液晶面板的盒厚，进而左右面板的显示品
质[６Ｇ８]
.pane
柱状隔垫物材料的压缩率㊁弹性回复率等
是控制液晶盒厚的关键因素，当面板受到外力挤压时，隔垫物被压缩，在弹性恢复限度内若外力撤销，则会恢复初始状态，柱状隔垫物高度等未受影响；若外力较大且持续时间较长，超出回复限度，则会受到损伤，柱状隔垫物高度会受到影响，进而影响液晶盒厚，造成不良.通过３D 成像显微镜分别观测正常区域和异常区域柱状隔垫物顶部形貌并测试柱状隔垫物的高度.结果表明不良区域柱状隔垫物顶部受损，顶部被T F T 基板的P i l l o w
(金属小块)顶出了凹痕，具体形貌如图４，而正常区域则没有受到损伤，如图５.
图４㊀不良区域柱状隔垫物３D 成像显微镜
F i g
．４㊀３D&P r o f i l em e a s u r e m e n t o f P S i nd e f e c t a r e
a 图５㊀正常区域柱状隔垫物３D 成像显微镜
F i g
．５㊀３D&P r o f i l em e a s u r e m e n t o f P S i nn o r m a l a r Ｇe a
通过测试正常和异常区域柱状隔垫物高度，发现异常区域隔垫物高度比正常区域低０ ０７１
μ
m ，推测不良是由于面板受到挤压，柱状隔垫物表１㊀正常区域和异常区域面板柱状隔垫物高度T a b ．１㊀O K p a n e l 和N G p a n e l P Sh e i g
h t I t e m (μ
m )１
２
３
４
５
A v e
N G p a n e l ２．３３７２．３４８２．３５６２．３４２２．３５１２．３４７
O KP a n e l ２．４１２２．４１１２．４２８２．４１６２．４２４２．４１８
受损导致.
同时数据履历分析发现黑G a p 有明显的卡
夹集中性，在加热改善C o r n e r B u b b l e (
温度１２０ħ，时间２h )的卡夹中不良发生率高达１０％以上，而未进行加热的卡夹中发生率约在１．４％左右，通过对不良点位进行对比，发现不良点位与卡夹和面板接触点位位置完全匹配，因此得出黑G a p 是由于受到面板与卡夹接触位置挤压导致.
图６为面板放在卡夹中示意图，不良与卡夹和面板的接触位置吻合
.
图６㊀面板放在卡夹中示意图
F i g ．６㊀S c h e m a t i c d i a g
r a mo f p a n e l i n t h e c a s s e t t e ２．３㊀黑G a p 产生机理分析
面板尺寸越大，相应的质量也越大；玻璃基板
厚度越薄(如０．５mm )，放在卡夹中越易发生形变，面板向中间凹陷，边缘翘起.图７为面板单个支撑点受力示意图，假设液晶面板与卡夹支撑杆夹角设为θ，面板受到重力为M g ，支撑点对面板的支持力F N ，沿水平方向(X 轴)和竖直方向(Y
轴)对F N 进行分解.根据力学平衡原理，竖直方向上受力平衡，可得到:
０
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第３３卷㊀
. All Rights Reserved.
F N ＝
M g
C o s θ
．(１
)根据牛顿第三定律，力的作用是相互的，卡夹
支撑点对面板的支持力和面板对卡夹支撑点的压力相等.设面板对卡夹支撑点的压力为F y ，可得到:
F y ＝F N ．(２)为进一步分析面板支撑点位与卡夹之间压强
变化，假设压强为P ，面板与卡夹之间接触面积为
S ,
可得到:P ＝F y
S
．
(３)由公式(１)㊁(２)㊁(３
)可得到:P ＝
M g
S ∗C o s θ()
．
(４
)由式(４)
分析可知，压强P 与面板重力M g 和θ成正比，与接触面积S 成反比.压强越大，面板单位面积受到的挤压力越大，越易发生不良.
图７㊀面板放在卡夹中受力示意图
F i g ．７㊀F o r c es c h e m a t i cd i a g
r a m o f p a n e l i nt h ec a s Ｇs e t t
e
图８㊀面板受力前后形变示意图
F i g ．８㊀D e f o r m a t i o n s c h e m a t i c d i a g
r a m o f p a n e l u n d e r s t r e s s
根据上述分析可知，面板放在卡夹中，中间凹陷，边缘翘起，接触角θ增大，同时面板与卡夹接触面积S 减小，压强P 增大，盒内柱状隔垫物压缩较大，不易恢复.同时温度升高后，面板与卡夹接触位置与其他区域受热膨胀程度不同，若卡夹接触点长时间顶在面板处会导致盒内柱状隔垫物受损，受压区域液晶盒厚变小，因而出现黑g a p
.图８是面板挤压前后形变示意图.
３㊀改善措施及效果
从上述分析得知，黑G a p 产生的主要原因是
液晶面板放在卡夹中发生形变，受到外力挤压，盒
内柱状隔垫物受损，不能及时恢复导致.因此降低面板受到的压强，减少卡夹支撑点对面板的持续作用时间㊁增强盒内柱状隔垫物的支撑强度是改善的总体方向.为此本文主要探讨加热时间&温度㊁
卡夹设计㊁改变面板内部柱状隔垫物设计对黑G a p 的影响.
３．１㊀不同温度和时间对黑G a p 的影响
㊀㊀在液晶面板制程中，以改善C o r n e rB u b b l e (在一定的温度和时间下加热液晶面板)为例,
分别探讨不同温度和时间对黑G a p 的影响,
结果见表２.
表２㊀不同温度和时间对黑g a p 的影响
T a b ．２㊀I n f l u e n c eo fd i f f e r e n tt e m p
e r a t u r ea n dt i m eo n b l a c k g a p
温度/ħ时间/m i n
黑G a p 发生率/％C o r n e rB u b b l e 不良是否消失
１２０５
１．０未消失１２０１０３．０消失１２０１５４．０消失１２０２０７．０
消失１２０３０１５．０消失８０１０３．０消失８０
２０
５．０消失
从表中可以看出，升高温度㊁延长时间均使得
黑G a p 发生率升高.温度升高，推测一方面由于面板受热发生微小形变，使得面板与卡夹的接触角θ增大，另一方面，液晶面板与卡夹接触位置处由于受到挤压，受热膨胀程度与其他区域不一样,
１
７５第７期
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀熊㊀奇，等:T F T ＧL C D 黑G a p 分析及改善研究
. All Rights Reserved.
受热不均匀也会促使黑G a p 的产生.而加热时间延长，面板与卡夹接触时间增加，长时间挤压作用使得盒内柱状隔垫物形变不能及时恢复，所以黑G a p 发生率增加.
但总体来说进行加热后黑G a p 的发生率仍
然有１％以上，因此除了N G 等级的面板经过加
热改善不良外(N G 等级的面板加热后可提成Q 级)，其他等级(N G 以外的)的面板禁止进行加热，以此来避免黑G a p 的高发.
３．２㊀面板放在卡夹中存放时间的影响
在实际生产中，切割整张玻璃后会把面板放在卡夹中运送至下一工序，直到投入到模组，一般大尺寸未进行打包，易破损.在这过程中我们发现未进行加热的面板，切割后放在卡夹中的时间越长，黑G a p 发生比例越高，面板在卡夹中存放时间与黑G a p 发生率的关系见图９.
从图中看出，面板放在卡夹中的时间在３d 以内发生率相对较低，发生率０．３％左右,
而超过３d 后发生率大大提高,
甚至达到２％左右.因此在实际生产中控制面板在卡夹中的存放时间就显得十分重要.一般应按照先进先出的原则进行管控卡夹周转，合理安排产品生产时间，确保面板在卡夹中的存放时间小于３d ，这样可以避免黑G a p
高发，降低品质损失
.
图９㊀面板放在卡夹中存放时间对黑g a p 发生率的
影响
F i g
．９㊀I n f l u e n c eo f p a n e l i nt h ec a s s e t t eo nb l a c k g a p r
a t i o ３．３㊀改变卡夹结构对黑G a p 的影响
由黑G a p 产生的机理可知，面板放在卡夹中的作用效果与接触面积S 和P a n e l 与卡夹支撑杆之间的夹角大小θ有关，因此在未加热及管控面板在卡夹中存放时间基础上，从改变卡夹结构上探讨对黑G a p 的影响.具体更改的卡夹结构
如下:
(１
)增加面板与卡夹支撑点接触面积，新的卡夹命名为卡夹A ，卡夹变更示意图如图１０.
图１０㊀接触面积变更示意图
F i g ．１０㊀S c h e m a t i c d i a g
r a mo f c o n t a c t a r e a (２
)在卡夹中部添加一条支撑杆，防止面板向中间凹陷，更改后的卡夹命名为卡夹B ;(３)在分析不良时发现黑G a p 高发的卡夹中面板与卡夹接触位置凸起，只接触一条棱或一个角，实际的接触面积很小.因此改变面板与卡夹接触点方式，由可动方形改为固定式圆柱形，可防止手动抽屏时接触点转动，能确保接触面积，同时接触点位置距离卡夹支撑杆的垂直距离变小(h ２＜h １)
，改后的卡夹命名为卡夹C ，卡夹接触点变更示意图如图１１
.
图１１㊀接触点变更示意图
F i g ．１１㊀S c h e m a t i c d i a g
r a mo f c o n t a c t p o i n t 从图１２中可以看出,
相对于原卡夹，更改后的卡夹黑G a p 发生率均有降低.对改善效果而言，卡夹B 最好，卡夹C 和卡夹A 次之.对卡夹
A ,
接触面积S 增加可降低面板与卡夹接触点之间的压强；对于卡夹B ，通过在卡夹中部添加一条支撑B a r ，在一定程度上能减轻P a n e l 形变，减小P a n e l 与卡夹支撑杆之间的夹角θ，同时卡夹支撑点处受到的压力减小，大大降低了面板与卡夹接触点之间的压强，改善效果最好，但在实际生产中卡夹改造难度较大，改造周期长；对于卡夹C ，接２
７５㊀㊀㊀㊀液晶与显示㊀㊀㊀㊀㊀㊀
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