顆粒疊加圖在液晶基板玻璃工藝對(duì)策中的應(yīng)用

李 青，高俊杰，李赫然，劉文泰

（1.東旭集團(tuán)有限公司，石家莊 050021；2.平板顯示玻璃技術(shù)和裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050035；3.北京大學(xué) 光華管理學(xué)院，北京 100871）

數(shù)字信號(hào)處理

顆粒疊加圖在液晶基板玻璃工藝對(duì)策中的應(yīng)用

李 青1,2，高俊杰1,2，李赫然3，劉文泰1,2

（1.東旭集團(tuán)有限公司，石家莊 050021；2.平板顯示玻璃技術(shù)和裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050035；3.北京大學(xué) 光華管理學(xué)院，北京 100871）

介紹了在TFT-LCD液晶基板玻璃半成品加工時(shí)容易產(chǎn)生顆粒的工序和設(shè)備情況，顆粒度超標(biāo)時(shí)對(duì)下游LCD面板生產(chǎn)造成的影響。為了對(duì)策顆粒度超標(biāo)的問題，在MES系統(tǒng)中引入了顆粒疊加圖數(shù)據(jù)圖形分析功能，并應(yīng)成功用于實(shí)際生產(chǎn)線中，效果顯著。

TFT-LCD；顆粒；顆粒度；MES；顆粒疊加圖

0 引言

在液晶基板玻璃生產(chǎn)線中，需要對(duì)前段工序生產(chǎn)的半成品進(jìn)行劃線切割、邊部研磨及倒角、清洗和缺陷檢查等環(huán)節(jié)，最終生產(chǎn)出符合要求的成品，達(dá)到客戶要求的基本尺寸和品質(zhì)。然而在加工過程中，因?yàn)橥獠凯h(huán)境、加工工藝和設(shè)備材質(zhì)等因素，會(huì)出現(xiàn)基板玻璃表面顆粒度超標(biāo)的問題。在正常情況下，基板玻璃的整版顆粒數(shù)控制在100個(gè)以下，即大、中、小顆粒數(shù)的總和，如果顆粒度超標(biāo)，會(huì)在LCD面板生產(chǎn)過程中產(chǎn)生膜破、黑缺及亮度不均等缺陷。所以，要對(duì)顆粒度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)顆粒度異常情況并對(duì)策處理，降低顆粒度，提高良品率，降低生產(chǎn)成本。

查看基板玻璃的顆粒情況，需要在顆粒檢查機(jī)的客戶端計(jì)算機(jī)上通過專用軟件進(jìn)行查看，鑒于檢查機(jī)設(shè)備及軟件運(yùn)行的穩(wěn)定和效率，每次只能查看存儲(chǔ)在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的單版顆粒數(shù)量及分布情況，不能對(duì)一段時(shí)間內(nèi)多張玻璃的顆粒情況進(jìn)行分析，無法快速的分析判斷顆粒聚集的趨勢(shì)，對(duì)顆粒度超標(biāo)的問題不能及時(shí)預(yù)警，延遲了對(duì)策的時(shí)機(jī)，加大了對(duì)策的難度，耗時(shí)長(zhǎng)，效果不佳。

1 產(chǎn)生顆粒的工序

1.1 產(chǎn)生顆粒的工序

在液晶基板玻璃半成品加工過程中，容易產(chǎn)生顆粒的工序有劃線切割、邊部研磨倒角、清洗和缺陷檢查，以及進(jìn)行基板玻璃搬運(yùn)的上片機(jī)器人手臂、上片接收傳送帶、劃線機(jī)搬出傳送帶、上片緩存?zhèn)魉蛶?、研磨機(jī)搬入搬出傳送帶和顆粒檢查機(jī)氣浮傳送帶等。各工序由前至后的順序如圖1所示。

1.2 產(chǎn)生顆粒的位置

在容易產(chǎn)生顆粒的工序中，具體位置體現(xiàn)在與基板玻璃表面接觸的機(jī)器人手臂上的吸盤，從上片機(jī)器人手臂中接收基板玻璃的支架，輸送基板玻璃的皮帶、滾輪和氣浮條，劃線機(jī)劃線割刀，還有對(duì)基板玻璃邊部進(jìn)行研磨的研磨輪等等，這些裝置都是在固定的位置接觸基板玻璃，因此，可以將這些位置映射到顆粒疊加圖的直角坐標(biāo)系中，進(jìn)而可以根據(jù)這些信息，很快就能查出顆粒分布和聚集情況，展開及時(shí)對(duì)策方案和調(diào)整工藝工作，同時(shí)加強(qiáng)平時(shí)的點(diǎn)檢與擦拭，防止顆粒粘附到基板玻璃表面。

圖1 基板玻璃半成品加工順序

2 MES系統(tǒng)中的顆粒疊加圖

為了解決上述難題，在MES系統(tǒng)中，利用先進(jìn)的GDI+（Graphics Device Interface plus）技術(shù)，繪制顆粒疊加圖，所謂顆粒疊加圖，就是將多張基板玻璃中的顆粒數(shù)、大小、坐標(biāo)根據(jù)規(guī)定的大、中、小規(guī)格尺寸按不同顏色顯示在同一畫面的直角坐標(biāo)系中（如圖2所示），形成一張完整的顆粒分布圖。在顆粒疊加圖中，可以靈活設(shè)置時(shí)間區(qū)段和基板玻璃數(shù)量，按選擇的大、中、小規(guī)格，從顆粒檢查機(jī)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取基板玻璃的顆粒信息，在畫面的坐標(biāo)系中畫出代表顆粒的規(guī)定圖形。在顆粒疊加圖中，可以只繪制大、中、小三種規(guī)格中的一種顆粒情況，也可以同時(shí)繪制三種顆粒情況；可以繪制一張玻璃的顆粒情況，也可以繪制多張玻璃的顆粒情況。

圖2 直角坐標(biāo)系

顆粒疊加圖為對(duì)策顆粒偏高提供了很好的分析工具和對(duì)策方向，減少了查找時(shí)間，降低了對(duì)策的難度?？梢院苤庇^的查看顆粒分布情況和聚集趨勢(shì)，節(jié)省大量的查找和對(duì)策顆粒超標(biāo)的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本。

為了在顆粒疊加圖中實(shí)際反映基板玻璃表面的顆粒分布情況，需要對(duì)笛卡爾直角坐標(biāo)系和GDI+直角坐標(biāo)系進(jìn)行變換，同時(shí)將基板玻璃的長(zhǎng)寬尺寸顯示在直角坐標(biāo)系中，將顆粒按存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的坐標(biāo)位置繪制在基板玻璃的長(zhǎng)寬組成的矩形區(qū)域內(nèi)，再根據(jù)顆粒的大小、數(shù)量和坐標(biāo)等信息，設(shè)置篩選條件，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。MES系統(tǒng)中的實(shí)際顆粒疊加圖坐標(biāo)如圖3所示。

圖3 顆粒疊加圖的直角坐標(biāo)系

3 顆粒疊加圖的應(yīng)用

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用和總結(jié)，整理出顆粒疊加圖中顆粒分布的幾種常見的情況，分別有正常情況、邊部聚集、縱向聚集、橫向聚集、縱橫聚集、局部聚集和大范圍聚集等情況。具體聚集情況可以參考圖4。

圖4 顆粒疊加圖的顆粒分布情況

3.1 正常情況

在正常情況下，顆粒數(shù)＜100且零散分布在基板玻璃表面的屬于良品范圍，如果有聚集現(xiàn)象，需要引起足夠重視，此時(shí)有可能出現(xiàn)下述情況中的一種，需要仔細(xì)查找原因，予以消除。

3.2 邊部聚集

當(dāng)顆粒數(shù)偏高時(shí)，有一種情況是顆粒聚集在基板玻璃的長(zhǎng)邊或短邊的整條邊部或一段上，有時(shí)聚集在一條很窄的區(qū)域，有時(shí)聚集在較寬的區(qū)域中，根據(jù)這些情況，可以初步判斷是邊部研磨時(shí)接觸的區(qū)域。

根據(jù)顆粒聚集在縱向還是橫向邊部情況，采取不同的對(duì)策方法。如果是縱向情況，說明是短邊研磨時(shí)產(chǎn)生的顆粒，調(diào)整短邊研磨工藝及設(shè)備，可以消除縱向顆粒偏高的問題；如果是橫向情況，說明是長(zhǎng)邊研磨是產(chǎn)生的顆粒，調(diào)整長(zhǎng)邊研磨工藝及設(shè)備，可以消除橫向顆粒度偏高的問題。

3.3 縱向聚集

當(dāng)顆粒聚集在基板玻璃非邊部的縱向軸上，即X坐標(biāo)基本相同，Y坐標(biāo)上聚集在一條很窄或較寬的區(qū)域中，依此可以初步判斷是研磨轉(zhuǎn)向之前的工序產(chǎn)生的顆粒，集中精力在上片、劃線掰斷、緩存和短邊研磨等工序，縮小范圍，及時(shí)查找出產(chǎn)生顆粒的具體位置和原因。

3.4 橫向聚集

當(dāng)顆粒聚集在基板玻璃非邊部的縱向軸上，即Y坐標(biāo)基本相同，X坐標(biāo)上聚集在一條很窄或較寬的區(qū)域中，依此可以初步判斷是研磨轉(zhuǎn)向之后的工序產(chǎn)生的顆粒，集中精力在長(zhǎng)邊研磨、研磨倒角、清洗和顆粒檢查機(jī)氣浮等工序，縮小范圍，及時(shí)查找出產(chǎn)生顆粒的具體位置和原因。

3.5 縱橫聚集

當(dāng)顆粒聚集在基板玻璃的縱向軸和橫向軸上，是縱向聚集和橫向聚集的綜合情況。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，可以先處理橫向聚集情況，再處理縱向聚集情況。處理方法參考縱向聚集和橫向聚集。

3.6 局部聚集

當(dāng)顆粒聚集在基板玻璃的某一個(gè)區(qū)域內(nèi)，有時(shí)規(guī)律的分布在X或Y軸，有時(shí)沒有規(guī)律。

針對(duì)有規(guī)律的情況，可以參考縱橫聚集情況進(jìn)行查找和對(duì)策。針對(duì)無規(guī)律的情況，可以采用逆向逐級(jí)查找和對(duì)策顆粒偏高的方式，即從距離顆粒檢查機(jī)最近的氣浮傳送帶開始查找原因并對(duì)策，再查找清洗機(jī)傳送帶的運(yùn)行情況，逐級(jí)查找到上片機(jī)器人的搬運(yùn)手臂吸盤處。這樣既可以節(jié)省時(shí)間，又避免在對(duì)策過程中產(chǎn)生更多的顆粒，將影響將至最低。

3.7 大面積聚集

當(dāng)顆粒聚集在基板玻璃的大片區(qū)域內(nèi)，在有規(guī)律的情況下，可以參考邊部聚集、縱向聚集和橫向聚集情況進(jìn)行查找和對(duì)策；當(dāng)出現(xiàn)不規(guī)律的情況時(shí)，可以參考局部聚集的對(duì)策方式進(jìn)行對(duì)策。

4 結(jié)束語(yǔ)

MES系統(tǒng)的顆粒疊加圖成功應(yīng)用于液晶基板玻璃顆粒的對(duì)策過程中，效果顯著。在沒有采用顆粒疊加圖時(shí)，對(duì)策顆粒度偏高問題所花費(fèi)的時(shí)間少則幾個(gè)小時(shí)，多則幾天，甚至更多；采用顆粒疊加圖后，幾秒鐘就可以將顆粒的分布和趨勢(shì)繪制出來，幾分鐘就可以分析出顆粒產(chǎn)生的區(qū)域和工序，對(duì)策處理時(shí)間降低至1～2小時(shí)之內(nèi)。由此可以看出，大大提高了對(duì)策顆粒的效率和質(zhì)量，進(jìn)而提高了設(shè)備開機(jī)率，提升良品產(chǎn)出，節(jié)省大量的生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的效益。

伴隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，對(duì)策顆粒的技術(shù)和手段也在不斷升級(jí)和完善，解決問題的能力會(huì)越來越強(qiáng)，查找顆粒產(chǎn)生的原因和位置會(huì)越來越快，越來越準(zhǔn)確，顆粒度的可控性會(huì)越來越強(qiáng)，為良品率的穩(wěn)定提供了可靠的技術(shù)保障。

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李青（1965 -），女，河北石家莊人，教授級(jí)高工，碩士研究生，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)方面研究。