01平板显示行业测量介绍
02平板显示行业的量测意义
03平板显示行业的测量解决方案
01 平板显示行业测量介绍
平板显示器件于20世纪60年代出现,主要包括液晶显示器、发光二极管、等离子显示板、电致发光显示器等。目前液晶显示LCD(Liquid Crystal Display)与有机电致发光显示OLED(Organic Light-Emitting Diode)为平板显示行业主要显示技术,占据行业绝大部分产值。
检测是面板生产过程的必要环节。面板显示检测的作用是在面板显示器件的生产过程中进行光学、信号、电气性能等各种功能检测,发现制程中的缺陷,避免产品流片至后段造成更大损失。以市占率最大的LCD为例,平板显示器件主要分为彩膜Color Filter(CF)、阵列 (Array)、成盒(Cell)和模组(Module)四个制程,生产制程中均需要相应的检测。
02平板显示行业的量测意义
在CF和Array制程中,成膜质量的好坏直接关系到产品性能和合格率。以CF制程为例,主要由黑色矩阵(Black Matrix)、彩色光阻(RGB)、平坦层(Overcoat)、支撑柱(Photo Spacer)、配向膜(Polyimide Film)组成,结构示意图如图1所示。
图1 CF侧结构示意图
CF制程各膜层的光学性能和膜厚,与TFT-LCD的亮度(出光效率)、对比度等产品光学性能与直接相关。黑色矩阵BM(Black Matrix),其主要作用是隔绝RGB色阻防止混色,以及防止漏光,因此BM材料要求透过率低。制作BM的材料一般有Cr、CrOx及黑色树脂等。RGB是显示的三原色,RGB色阻用于组成和显示所有其他颜色,如图2所示。当白光照射时,色阻会反射单色光(RGB),色阻材料会吸收其余波段的光,形成所需颜色。PI配向膜是TFT-LCD显示屏的关键材料,该材料在成盒(Cell)工段被涂覆在基板与彩膜上,通过摩擦配向或光配向后,用以协助液晶分子按特定方向排列。这种结构一般具有多轴光学性质,因此表征需要考虑到光学各向异性。对这些膜层的光学参数和厚度进行快速、非破坏、准确的量测能有效提高平板显示器件的产品性能和合格率,具有重要的意义。
图2 RGB三原色
03平板显示行业的测量解决方案
实物展示 |
椭圆偏振光谱法是一种物理测量方法,即使用椭偏仪(SE)来获取薄膜的厚度和光学常数。具有无损伤样件、灵敏度高和量测速度快等优点,可精确地表征介质膜(如SiOx、SiNx等)、优异光电性能的氧化铟锡(ITO)、聚酰亚胺(PI)以及非晶硅(a-Si)等单层或多层薄膜的膜厚及材料的光学特性(如折射率、组分、各向异性和均匀性),是一种可以满足以上量测需求的解决方案。
型号 | ME-Mapping |
光斑大小 | 大光斑:2-4mm |
测量光谱 | 16*16阶穆勒矩阵 |
波段 | 380-1000nm(支持扩展至210-2500nm) |
单次测量时间 | 1-8s |
入射角 | 65° |
找焦方式 | 自动找焦 |
Mapping行程 | XY: 200*200mm XY: 300*300mm |
支持样件尺寸 | 2寸-8寸(可扩展至12寸) |
产品优势 | 集成激光测距仪找焦、多尺寸自动Mapping,最佳探测光强自动变档切换,图像识别与定位,一键生成报告等功能,极大的提升设备智能便利化程度。 |
型号 | SE-VM-L |
光斑大小 | 微光斑:200μm |
测量光谱 | 16*16阶穆勒矩阵 |
波段 | 380-1000nm(支持扩展至210-2500nm) |
单次测量时间 | 1-8s |
入射角 | 手动变角45-90°,5度间隔° |
找焦方式 | 手动找焦 |
支持样件尺寸 | 2寸-8寸 |
产品优势 | 高性价比光学椭偏测量解决方案,紧凑集成化,人机交互设计,使用便捷。 |
样件膜层结构和实测数据 |
一、黑色矩阵BM
对玻璃基底单层BM膜层进行建模测量,其结构示意图见图3。
图3 单层BM膜层结构 |
黑色矩阵BM的椭偏光谱拟合结果如图4所示,使用椭偏建模软件仿真得到的透过率如图5所示,满足工艺预期。
图4 Glass-BM椭偏光谱拟合图 |
图5 仿真BM透过率曲线 |
二、色阻层RGB
对玻璃基底单层R色阻进行建模测量,其结构示意图见图6。
图6 单层R色阻膜层结构 |
R色阻的拟合结果如图7所示,测量椭偏参数与仿真参数匹配度高,GOF>0.95。其透过率拟合结果如图8所示,实测与建模仿真得到的透过率一致。
图7 Glass-R椭偏拟合光谱曲线 |
图8 Glass-R透过率拟合曲线 |
对样品进行多点测量,R色阻的厚度分布如图9所示,与参考一致,满足预期。
图9 Glass-R薄膜wafermap图 |
三、配向膜PI
对Si或者玻璃基底的单层配向膜PI进行建模测量,其结构示意图见图10。
图10 单层PI膜层结构
配向膜PI的椭偏光谱拟合结果如图11所示,测量椭偏参数与仿真参数匹配度高,GOF>0.95,其nk各项异性表征如图12所示。
图11 配向膜椭偏光谱拟合曲线 |
图12 PI膜nk各项异性曲线 |