1 北京理工大学 材料学院，北京 100081
2 TCL电子有限公司 研发中心，广东 深圳 518000
液晶显示是目前广泛应用的显示技术，然而常用的LED背光荧光粉的宽光谱特点限制了其色彩显示能力和总流明效率的进一步提升。量子点具有窄发射光谱和高荧光效率等优势，为提高液晶显示色彩品质和感知亮度提供了新技术路线。本文介绍了量子点液晶显示（QD-LCD）应用的结构设计和材料体系，探讨了量子点应用存在的材料稳定性、背光设计难度和制备成本等问题。针对液晶显示应用的低成本、低毒性和易集成需求，讨论了钙钛矿量子点的应用前景，特别是进一步扩展量子点适用性的解决方案，如彩膜透过率光谱交叉、偏振片的能量损失等问题。
液晶显示 背光 量子点 钙钛矿量子点 彩膜 LCD backlights quantum dots perovskite quantum dots color filter
1 浙江众凌科技有限公司, 浙江 海宁 314400
2 重庆京东方光电科技有限公司, 重庆 400715
薄膜晶体管-液晶显示行业(TFT-LCD)高精细产品需求越来越多, 尤其当8.5代及以上大世代线生产手机等小尺寸产品时, 彩膜曝光机的曝光均一性及叠层(Overlay)精度难以保证的问题突出, 影响大世代线高精细产品的开发及生产。通过对彩膜曝光机自动补偿功能的研究, 发现使用曝光机的间距(Gap)自动补偿, 将差值自动补正到每个区域(Shot)中, 使每个区域曝光间距更接近实际间距, 使区域间间距差异变小, 可以保证曝光均一性; 另外, 通过使用曝光机的新型光路自动补偿系统, 根据每枚基板整体形变和黑矩阵(BM)工艺的区域形变的实际形变量进行更有效的补偿, 得到更匹配BM的区域形状, 可以提高叠层精度。当彩膜曝光机可以保证曝光均一性和叠层精度, 则可为大世代线开发和生产更多小尺寸高精细产品提供支持。
高精细 彩膜曝光机 曝光均一性 叠层精度 自动补偿 high precision CF EXPO exposure uniformity overlay accuracy automatic compensation
随着彩膜产线几年的运营, 预烘烤工艺升华物带来严重的设备和玻璃基板污染, 容易造成曝光工序失败, 导致成本浪费。为解决该问题, 本文针对8.5世代线红、绿、蓝三条生产线, 进行了预烘烤工艺升华物成分分析和改善。经分析, 升华物来源于光刻胶中单体和光引发剂, 通过将分子量在190~300之间的小分子结构的单体和光引发剂替换成分子量在380~600之间的大分子结构, 得到改善型光刻胶, 成功将红、绿、蓝3种光刻胶热升华物降低了91.8%,98.5%,931%。改善型光刻胶制成的产品光学、信赖性均满足要求, 导入量产后, 预烘烤升华物导致的玻璃基板曝光工序失败率由3 500×10-6降低为1 600×10-6。在此研究过程中, 提出了一种红绿蓝光刻胶材料预烘烤升华物量化评价指标, 可应用于后续光刻胶的开发和选用, 对产线长期稳定运营具有参考借鉴意义。
彩膜 预烘烤 升华物 光刻胶 color filter pre-bake sublimation photoresist
1 北京大学 深圳研究生院, 广东 深圳 518055
2 深圳市华星光电技术有限公司, 广东 深圳 518132
彩膜滤光片主要采用有机纳米颜料体系为主, 是因为颜料具有良好的热稳定性、耐光性和耐化学性, 可以满足LCD的工艺制程。而颜料的颗粒属性, 是影响彩膜滤光片穿透率和对比度的主要因素。在三原色中, 绿色的亮度最高, 对对比度的影响也最大。因此, 本文主要研究一种具有广色域的绿色滤光片, 其由3种有机纳米颜料组成: 颜料绿58 (G58)、颜料黄138 (Y138)、颜料黄185 (Y185)。其中Y185的加入是基于其高的着色率, 可以有效降低滤光片的膜厚; 然而, 即使少量Y185的加入(5%颜料比例)也会使得整体的对比度呈现明显下降(20%)。为解析Y185造成对比度偏低的原因, 本文主要采用同步对比来分析两种颜料的粒径、n值(折射率)、晶型及形貌和荧光特性之间的差异。研究结果表明, Y185造成对比度偏低的主要原因是在成膜或者干燥过程中有机纳米颜料粒子的团聚。本文通过系统地研究有机纳米颜料造成对比度偏低的原因, 为提升有机纳米颜料的对比度和制备高对比度的彩膜滤光片提供了理论依据和设计方向。
有机纳米颜料 彩膜滤光片 对比度 organic nano-pigments color filter contrast ratio
针对彩膜小尺寸高分辨率平板电脑产品的曝光基台色斑(Stage Mura)不良, 对异常区域各项特性进行分析, 发现Mura区域的黑矩阵(BM)的关键线宽(CD)和坡度角形貌与正常区存在异常。推测原因为曝光时,不良区域与正常区域曝光温度和曝光间隙存在差异, 并进行试验验证。将曝光温度和曝光间隙进行调整试验后, 使用扫描电子显微镜(SEM)分析黑矩阵关键线宽(BM CD)和坡度角, 确认改善措施能减少正常区域和Mura区域BM CD和坡度角差异, 不良发生率由72%降低为1.4%。进一步调整BM膜厚, 从整体上弱化正常区域和Mura区域的透过率差异, 最终基台色斑不良率降低至0.7%。
彩膜 曝光 色斑 线宽 坡度角 color filter exposure Mura CD tape angle
对盒精度提升是高世代TFT-LCD面板生产线产品小型化、薄型化、高PPI（300+）与高开口率升级的必备核心技术。通过阵列（Array）与彩膜（CF）关键位置/尺寸匹配性优化与离散性优化, 首次尝试阵列关键位置精度（TP）非线性补正功能, 并钻研成盒（Cell）过程中基板翻转稳定化、封框胶设计与涂布工艺优化, 实现电视机、显示器、笔记本、平板电脑等产品对盒精度由7.5 μm降低至5.5 μm; 在解决显示器产品按压 Mura与平板电脑产品像素漏光的同时, 对产品开口率的贡献也随着产品PPI的升高而增加, PPI 300+产品的开口率余量提高14.8%, 有效提升了高世代TFT-LCD面板生产线小尺寸/高PPI产品核心竞争力、收益性和产品群组合。另外, 本文建立高世代TFT-LCD面板生产线对盒精度分析方法、对策检讨及改善的标准流程, 形成新产品阵列TP非线性补正和对盒 辅助封框胶的设计基准。
TFT-LCD面板 对盒精度 阵列 彩膜 成盒 真空对盒 关键位置精度非线性补证 封框胶 TFT-LCD panel Ass’y margin array CF cell vacuum assembly system(VAS) total pitch non-linear offset sealant
福州大学 物理与信息工程学院, 平板显示技术国家地方联合工程实验室, 福建 福州 350116
通过研究量子点彩膜的转换效率、结构对出光强度和色域的影响, 提出了基于分布式布拉格反射器的量子点彩膜新结构。首先通过光学仿真软件导入红/绿量子点参数并构建量子点彩膜光色转换模型, 设置分布式布拉格反射器和传统滤光片的膜层属性; 再以蓝光背光源激发量子点彩膜, 研究膜层在不同膜厚和量子点比重的情况下蓝光利用率; 最后, 比较了传统彩色滤光片和分布式布拉格反射器两种结构对量子点彩膜光学性能的影响。设计结果表明: 新结构比传统彩色滤光片结构红、绿子像素光强分别提升了2.19和2.26倍, 在CIE1931-NTSC标准下可实现色域为128%。
量子点 彩膜 光色转换 分布式布拉格反射器 quantum dots color filter light color conversion distributed Bragg reflector
量子点是一种宽吸收、窄发射、荧光量子产率高的新型荧光材料, 是优秀的显示用发光材料, 研究量子点材料在显示技术上的应用有助于实现显示屏幕的高画质和轻薄化。随着人们对高色域显示的追求, 量子点材料不仅会在液晶显示屏上大量应用, 同时也将是有机发光材料的有力替代者, 未来AMQLED将与AMOLED实现归一化发展。文章详细介绍量子点光致发光以及电致发光在显示技术上的多种应用, 阐述量子点背光、量子点彩膜以及AMQLED等不同量子点显示技术的原理, 并分析不同技术的特点及其发展趋势。
量子点背光 量子点彩膜 量子点发光二极管 高色域 QD backlight QD-CF QLED High color gamut
天马微电子股份有限公司 先进技术研究院, 上海 201201
为了实现高透过率液晶显示拼接墙, 提高对外界光源的透过率, 同时减少拼接缝隙, 进行了透明液晶显示模组的设计和开发。为增加透过率, 首先, 在像素设计方面, 优化走线设计提高开口率; 其次, 在彩膜特性方面, 采用减薄色阻方法优化透过谱, 搭配高透率偏光片; 最后, 在像素排布方面, 选择了RGBW的像素设计, 其中W像素数量占总像素数量的50%, 实验得到透过率为19.4%, NTSC为30%的模组。为减少显示拼接墙的拼接缝隙, 单个显示模组的栅极电路驱动, 采用栅集成电路(GOA)设计, 实现了2.5 mm窄边框。由于透过率和窄边框的要求, 模组需要实现RGBW和GOA的显示驱动, 在FPGA上编写控制程序, 进行驱动时序控制和算法处理, 最终制作了16×2排布的高透过率液晶显示拼接墙。
透明液晶显示 彩膜 transparent TFT-LCD RGBW RGBW color filter FPGA FPGA
