按壓修復(fù)異物暈不良的影響因素

尹 磊，陳 平，馮 川，韓海濱，李娜娜，劉 濤，湯 晨

(合肥京東方光電科技有限公司，安徽 合肥 230012)

1 引 言

近年來，隨著TFT-LCD技術(shù)的飛速發(fā)展，TFT-LCD制造工藝日臻完善，能夠更好地滿足人們對(duì)更大尺寸與更高質(zhì)量的液晶面板需求。

TFT-LCD生產(chǎn)工藝主要由陣列基板工藝(Array)、彩膜基板工藝(CF)及成盒工藝(Cell)組成。在各制造工藝過程中均可能產(chǎn)生各種不同類型的不良，如陣列線不良、色不均類不良等[1]。異物暈不良(Particle Gap)作為成盒工藝中發(fā)生率前三的不良，其形成是由于異物顆粒出現(xiàn)在對(duì)盒面板內(nèi)，造成盒厚(Cell Gap,CG)增加，形成以異物為中心的光暈，降低產(chǎn)品良率[2-3]。目前針對(duì)異物暈不良主要有激光裂變法與按壓形變法兩種修復(fù)方式。激光裂變法主要是使用激光照射對(duì)異物顆粒進(jìn)行切割裂變，該修復(fù)方法修復(fù)成功率較低，主要是由于其易造成陣列線損傷、像素漏光等問題[1,4]。按壓形變法是目前主要的修復(fù)方式，通過對(duì)不良位置施加一定的壓力，使異物形變，使盒厚恢復(fù)正常值。

為保證按壓形變法在實(shí)際生產(chǎn)中的修復(fù)效果，需嚴(yán)格控制工藝參數(shù)。本文將對(duì)按壓形變法修復(fù)異物暈不良存在的影響因素進(jìn)行闡述與分析，并找到修復(fù)的最優(yōu)參數(shù)，為后續(xù)生產(chǎn)中異物暈不良修復(fù)提供理論實(shí)踐依據(jù)。

續(xù) 表

2 按壓修復(fù)設(shè)備

2.1 修復(fù)原理

TFT-LCD在開發(fā)設(shè)計(jì)階段根據(jù)其光學(xué)特性的一系列參數(shù)設(shè)定成盒的標(biāo)準(zhǔn)盒厚。在生產(chǎn)過程中，很難避免異物顆粒的產(chǎn)生，當(dāng)異物頂起基板高度大于標(biāo)準(zhǔn)盒厚時(shí)，就會(huì)在異物周邊形成光暈[5-6]，點(diǎn)燈畫面如圖1所示。

圖1 點(diǎn)燈圖片F(xiàn)ig.1 Images on test equipment

2.2 修復(fù)設(shè)備簡(jiǎn)介

在本次試驗(yàn)中采用按壓修復(fù)設(shè)備對(duì)異物暈不良進(jìn)行修復(fù)，設(shè)備中含有按壓維修單元。

按壓維修單元結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包含壓力計(jì)、上偏光片、下偏光片、相機(jī)、基臺(tái)、背光源等[7]。生產(chǎn)過程如下：基板放置基臺(tái)，背光源產(chǎn)生光照，相機(jī)借助上下偏光片可找到暈，再通過圖3所示壓力計(jì)上下運(yùn)動(dòng)達(dá)到修復(fù)所需的壓力，進(jìn)行按壓修復(fù)。在維修過程中，壓力計(jì)以高速降至面板上方，中速降至與面板接觸位置，慢速下降至所需壓力位置，對(duì)暈不良處進(jìn)行外力按壓，將異物顆粒按壓至變形如圖4所示，從而改變盒厚以達(dá)到消除暈?zāi)康摹?/p>

圖2 按壓維修單元結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of pressing maintenance unit

圖3 壓力計(jì)運(yùn)動(dòng)過程示意圖Fig.3 Schematic diagram of pressing movement unit

圖4 按壓異物顆粒形變示意圖Fig.4 Schematic diagram of pressing particle gap

2.3 修復(fù)影響因素

本文通過修復(fù)單元改變異物顆粒高度，從而達(dá)到降低異常盒厚目的，使異物周圍一圈發(fā)亮的暈消失，將該不良修復(fù)成為暗點(diǎn)類不良[8-9]。為達(dá)到上述目的，本文針對(duì)面板盒厚因素及壓力計(jì)壓頭直徑因素對(duì)按壓形變法進(jìn)行分析。

3 影響因素實(shí)驗(yàn)

3.1 面板盒厚

面板生產(chǎn)工藝中根據(jù)不同型號(hào)的產(chǎn)品的需求，玻璃間隔墊物的厚度并不相同，造成同尺寸產(chǎn)品面板盒厚存在差異[8]。為驗(yàn)證面板盒厚是否為不良修復(fù)影響因素，找到相同尺寸盒厚存在差異的不同型號(hào)產(chǎn)品，從中挑選出點(diǎn)燈現(xiàn)象下暈不良大小在同一等級(jí)7 ～10 μm的面板作為實(shí)驗(yàn)樣品，最終用同一按壓設(shè)備及點(diǎn)燈設(shè)備進(jìn)行修復(fù)及效果驗(yàn)證。

將生產(chǎn)過程中修復(fù)成功率最高的工藝參數(shù)作為實(shí)驗(yàn)按壓力度值。觀察相同壓力參數(shù)下不同面板盒厚產(chǎn)品的異物形變能力及修復(fù)成功率，分析面板盒厚是否為按壓形變法修復(fù)影響因素，呈現(xiàn)何種關(guān)系。

3.2 壓頭直徑

在生產(chǎn)過程中，修復(fù)設(shè)備壓力計(jì)的壓頭直徑并不統(tǒng)一。在相同壓力下，按壓頭直徑不同，異物顆粒承受的壓強(qiáng)也并不相同。為驗(yàn)證壓力計(jì)壓頭直徑是否為不良修復(fù)影響因素，針對(duì)同尺寸同型號(hào)產(chǎn)品，選取異物類型相同暈不良大小相等的面板作為樣品。通過統(tǒng)計(jì)相同的按壓壓力與按壓時(shí)間時(shí)使用不同大小按壓頭情況下的修復(fù)成功率，驗(yàn)證按壓形變法壓頭直徑對(duì)于異物顆粒形變修復(fù)效果的影響。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 修復(fù)效果驗(yàn)證

通過對(duì)修復(fù)前后光暈消散效果對(duì)比，判定修復(fù)成功與否。不良修復(fù)前，在修復(fù)設(shè)備和點(diǎn)燈設(shè)備下，可見明顯暈不良。若修復(fù)后在修復(fù)設(shè)備的相機(jī)鏡頭下暈消失，點(diǎn)燈設(shè)備下無暈不良則表示修復(fù)成功，提升產(chǎn)品等級(jí)，修復(fù)前后對(duì)比如圖5、圖6所示。若修復(fù)設(shè)備鏡頭下暈仍未消散，點(diǎn)燈設(shè)備下仍可見暈不良，則表示修復(fù)失敗，修復(fù)前后對(duì)比如圖7、圖8所示，不可提升產(chǎn)品等級(jí)。

圖5 修復(fù)成功圖片(修復(fù)前(a)后(b))Fig.5 Images of repairing successfully on repair equipment (Before (a) and after (b) repair)

圖6 修復(fù)成功點(diǎn)燈圖片(修復(fù)前(a)后(b))Fig.6 Images of repairing successfully on test equipment(Before (a) and after (b) repair)

圖7 修復(fù)失敗圖片(修復(fù)前(a)后(b))Fig.7 Images of repairing failure on repair equipment (Before (a) and after (b) repair)

圖8 修復(fù)失敗點(diǎn)燈圖片(修復(fù)前(a)后(b))Fig.8 Images of repairing failure on test equipment (Before (a) and after (b) repair)

4.2 修復(fù)影響因素

按壓變形法通過壓力對(duì)異物的按壓進(jìn)行修復(fù)，而修復(fù)是否成功的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是異物將玻璃頂起的盒厚高度在按壓后是否恢復(fù)為正常盒厚，因?yàn)檫x取的暈不良樣品生產(chǎn)時(shí)間集中在同一時(shí)段內(nèi)，而同一車間同時(shí)產(chǎn)生不良的異物顆粒大小成分基本相同，所以樣品暈不良大小基本一致[5]。

4.2.1 面板盒厚

我們選取了目前市場(chǎng)上主流的165.1 cm(65 in)不同型號(hào)的面板作為樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中控制樣品修復(fù)工藝條件均保持一致，每張面板使用相同的壓力與按壓時(shí)間進(jìn)行修復(fù)，實(shí)驗(yàn)共分4組，每組樣品壓力值為70 ～ 120 N，每款型號(hào)樣品在不同壓力參數(shù)下均修復(fù)100片，統(tǒng)計(jì)出不同型號(hào)樣品在各壓力值下的修復(fù)成功片數(shù)，而修復(fù)成功片數(shù)與修復(fù)片數(shù)之比為相應(yīng)的修復(fù)成功率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

圖9 不同盒厚的壓力與成功率的關(guān)系Fig.9 Relationship between pressure and success rate with different cell gap

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，修復(fù)成功率前期會(huì)隨壓力值增加而增加，之后成功率會(huì)在一定范圍內(nèi)穩(wěn)定，到一定值后隨著壓力增大成功率降低。這主要是因?yàn)樘岣邏毫χ等匀徊荒軐?duì)部分暈不良較嚴(yán)重的面板起到修復(fù)作用，同時(shí)壓力值過大造成受按壓處光阻損傷，出現(xiàn)碎亮點(diǎn)類不良以及壓力值過大對(duì)面板造成按壓破損，碎屏率增加，導(dǎo)致修復(fù)成功率下降。

通過實(shí)驗(yàn)可以看出，盒厚較大的樣品在壓力較小時(shí)即可到達(dá)最佳修復(fù)成功率，而盒厚較小樣品在較小壓力參數(shù)下修復(fù)成功率較低，直到增大壓力參數(shù)后才可達(dá)到最佳修復(fù)成功率。選取各盒厚樣品最高成功率區(qū)間的中間值，找出不同盒厚產(chǎn)品最高成功率所對(duì)應(yīng)的壓力值，數(shù)據(jù)如表1所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)做出圖10。

表1 不同盒厚最高成功率時(shí)的壓力值Tab.1 Pressure at the highest success rate for different cell gap

圖10 壓力與盒厚的關(guān)系Fig.10 Relationship between cell gap and pressure

根據(jù)圖10對(duì)壓力與盒厚進(jìn)行公式擬合[10]。所得公式如下：

F=-1761.6x3+17962x2-61038x+69230，

(1)

其中，x為CG值。通過擬合函數(shù)(1)，可以看出不同盒厚樣品達(dá)到最佳修復(fù)成功率時(shí)，盒厚大的樣品所需壓力值更小，盒厚較小的樣品所需壓力值較大。主要原因是異物顆粒受到擠壓時(shí)除自身形變外還會(huì)受力后向面內(nèi)擠壓，而盒厚較大產(chǎn)品比盒厚較小產(chǎn)品的異物顆粒受擠壓時(shí)向面內(nèi)可塑形變的空間更大，如圖11所示，膜層隔墊物間距離較大受力緩沖空間較足，故受到較小壓力時(shí)異物顆?？伤苄巫兡芰Ρ憩F(xiàn)更強(qiáng)，達(dá)到最佳修復(fù)成功率所需用壓力更小。在后續(xù)實(shí)際生產(chǎn)中我們?cè)诘玫疆a(chǎn)品盒厚時(shí)，可以利用該擬合函數(shù)較快找到合適的壓力參數(shù)范圍，再進(jìn)行精準(zhǔn)工藝調(diào)試。

圖11 不同盒厚內(nèi)異物可塑形變空間Fig.11 Deformation space for different cell gap

4.2.2 按壓頭直徑

采用盒厚3.61 mm 的165.1 cm(65 in)產(chǎn)品，分別使用5,6,7 mm的壓頭，按壓壓力為70～120 N，使用不同直徑壓頭在各壓力參數(shù)下均修復(fù)100片，統(tǒng)計(jì)出不同壓頭直徑在各壓力值下的破片數(shù)與修復(fù)成功片數(shù)，得到相應(yīng)的破片率與修復(fù)成功率。測(cè)試結(jié)果如圖12、13所示。從圖12可見，隨著壓力增加，破片率增加，當(dāng)壓頭直徑小于7 mm時(shí)，破片率顯著提升。從圖13可見，隨著壓力增加，成功率先增后減；隨著壓頭直徑增加達(dá)到越優(yōu)修復(fù)效果所需的壓力越大。

圖12 壓頭直徑與破片率的關(guān)系Fig.12 Relationship between the head diameter and fragment rate

圖13 壓頭直徑與成功率的關(guān)系Fig.13 Relationship between the head diameter and success rate

通過以上實(shí)驗(yàn)，根據(jù)不同直徑壓頭的受力面積與壓力計(jì)算出相應(yīng)的壓強(qiáng)。壓強(qiáng)與修復(fù)成功率及破片率的關(guān)系如圖14所示。

圖14 壓強(qiáng)與成功率及破片率的關(guān)系Fig.14 Relationship between the intensity of pressure and success rate or fragment rate

從圖14可見，隨著按壓壓強(qiáng)增加，破片率增加，在壓強(qiáng)小于3.54 MPa時(shí)，破片率為0%。隨著按壓壓強(qiáng)增加，修復(fù)成功率先增后減；在壓強(qiáng)為2.6～3.18 MPa時(shí)，修復(fù)成功率最高。這是由于隨著壓強(qiáng)增加，在異物大小一定時(shí)，作用在異物上的力越大，異物越易恢復(fù)正常盒厚。但是當(dāng)壓強(qiáng)過大，超過面板所能承受的最大壓力時(shí)，易造成面板破損或者黑色暈不良等不良，從而破片率增加，修復(fù)成功率降低。

5 結(jié) 論

本文首次針對(duì)異物暈不良按壓形變法修復(fù)中產(chǎn)品面板盒厚與壓力計(jì)壓頭直徑大小兩個(gè)影響因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與研究，結(jié)果表明盒厚與壓頭直徑兩種因素均會(huì)對(duì)按壓修復(fù)成功率造成影響。

同尺寸不同盒厚產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的修復(fù)最佳壓力值大小不同，面板盒厚越小達(dá)到最佳修復(fù)效果所需的壓力值越大，反之亦然。不同壓頭直徑在相同壓力條件下，修復(fù)效果并不相同。通過實(shí)驗(yàn)中壓強(qiáng)與成功率及破片率關(guān)系得出修復(fù)成功率最高且未出現(xiàn)破片的壓強(qiáng)最適范圍在2.6～3.18 MPa。

在實(shí)際生產(chǎn)中可以借鑒上述實(shí)驗(yàn)中盒厚與壓力的擬合函數(shù)，較快找到不同盒厚產(chǎn)品合適的壓力參數(shù)范圍，再通過壓強(qiáng)的最適范圍確定合適的壓頭直徑，為實(shí)際生產(chǎn)中不良修復(fù)工藝調(diào)試起到指導(dǎo)作用。