TFT-LCD面板DCS不良定位及維修改善研究

于凡凡 喬律華 王彬 黃助兵 王賀衛(wèi)

（合肥京東方顯示技術(shù)有限公司 安徽省合肥市 230012）

TFT-LCD面板是當(dāng)前大尺寸液晶面板中使用的主流產(chǎn)品，隨著8K、120Hz以及BD Cell等高端產(chǎn)品相繼量產(chǎn)，證明LCD技術(shù)仍保持核心競(jìng)爭(zhēng)力。TFT-LCD面板工藝成熟，但在實(shí)際生產(chǎn)中，各工藝都可能會(huì)產(chǎn)生不良，不良表現(xiàn)在顯示畫面上有點(diǎn)不良，線不良，Mura不良，畫面不良等。

其中，點(diǎn)不良和線不良發(fā)生率較Mura不良和畫面不良高。點(diǎn)不良中的亮點(diǎn)及異物均可精準(zhǔn)定位，且維修工藝成熟，維修提級(jí)率高。線不良產(chǎn)生的原因復(fù)雜， DO（Date Open）是線路斷開(kāi)造成的不良、DGS（Date Gate Short）、DCS（Data Common Short）是線路交叉處短路造成的不良。線不良在工藝過(guò)程中顯示的現(xiàn)象也有差異， DO Cell點(diǎn)燈現(xiàn)象為帶端點(diǎn)的豎向線，DGS點(diǎn)燈現(xiàn)象為十字交叉線，DCS點(diǎn)燈現(xiàn)象豎向漸變線，無(wú)端點(diǎn)，無(wú)十字交叉點(diǎn)。

Data線與Com線之間有一層絕緣層，當(dāng)有金屬等可導(dǎo)電的異物破壞絕緣層后，Data線與Com線短路，形成DCS不良。此不良是TFT-LCD面板顯示中常出現(xiàn)的不良，無(wú)法根本消除，發(fā)生率約0.2%。在高端產(chǎn)品中此不良發(fā)生率約0.4%。以京東方科技集團(tuán)為例，僅此不良品給公司帶來(lái)年損失超過(guò)1億元。

最初，DCS不良定位的解決方案是人員巡線，已知不良Data線坐標(biāo)，維修人員手動(dòng)移動(dòng)顯微鏡鏡頭，沿著X向的Data線找尋不良，維修一張面板約需2h，在尋找不良的過(guò)程中，人員需要高度集中注意力，但仍會(huì)錯(cuò)失不良，該方法維修提級(jí)率僅約2.8%。為了改善人員巡線耗時(shí)長(zhǎng)，維修提級(jí)率低的狀況，部分LCD工廠引入AOI自動(dòng)巡線設(shè)備，維修一張面板的時(shí)間可縮短至1h，但是AOI自動(dòng)巡線在低倍鏡下不良檢出率低，在高倍鏡下誤檢率高，維修提級(jí)率僅約8.0%。

綜上所述，在TFT-LCD行業(yè)內(nèi)，尚未有一種DCS不良維修定位的方法，可以滿足量產(chǎn)使用。本論文對(duì)DCS不良產(chǎn)生原因及維修方法進(jìn)行分析討論，并結(jié)合LCD生產(chǎn)工藝提出一種可滿足量產(chǎn)使用、提級(jí)率高的DCS定位維修方法，以改善行業(yè)內(nèi)DCS不良難定位維修的狀況。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.1 維修樣品介紹

本論文實(shí)驗(yàn)樣品為某款65 Inch ADS顯示模式的液晶顯示屏，Data線與Com線膜層材質(zhì)為Cu，厚度分別為3000?和5000?。本次實(shí)驗(yàn)從量產(chǎn)的液晶面板中，共計(jì)收集到成盒后的DCS不良Panel 2016片，本論文維修數(shù)據(jù)均來(lái)自此樣品。

1.2 維修設(shè)備介紹

DCS不良維修設(shè)備的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)包括：激光器及激光聚焦光路組成的光學(xué)系統(tǒng)，液晶面板承載基臺(tái)，相機(jī)及相關(guān)光學(xué)部件組成的成像系統(tǒng)，移動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)，修復(fù)效果檢測(cè)單元，如圖1所示。激光器為納秒脈沖型激光器，工作時(shí)以固定頻率的單個(gè)脈沖進(jìn)行鐳射。激光會(huì)按設(shè)定頻率進(jìn)入聚焦光路系統(tǒng)，經(jīng)軸向尺寸被整形至所需求的光斑大小和形狀，聚焦后到達(dá)液晶面板表面，在控制系統(tǒng)下激光會(huì)按特定參數(shù)對(duì)金屬線進(jìn)行切割維修。

圖1：維修設(shè)備示意圖

1.3 DCS不良維修實(shí)驗(yàn)

1.3.1 實(shí)驗(yàn)方案

DCS不良維修的難點(diǎn)在于不良的定位，DCS Cell點(diǎn)燈現(xiàn)象為豎向的漸變線，如圖2所示，只能確定不良X坐標(biāo)，無(wú)法精準(zhǔn)定位不良短路點(diǎn)的位置如圖3。為此，我們開(kāi)發(fā)了一種新的DCS不良定位方法：Array與Cell坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)維修，簡(jiǎn)稱，AC坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。在液晶面板成盒后的Cell工藝段，DCS不良維修參考Array工藝段的不良坐標(biāo)，將Cell與Array的坐標(biāo)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)了DCS不良的定位維修。這個(gè)方法能夠確定不良的Y坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)DCS不良的定位維修。

圖2：DCS不良Cell AOI點(diǎn)燈圖

圖3：DCS不良顯微鏡放大20×圖

本實(shí)驗(yàn)將收集到的2016片DCS不良Panel分成2組，第一組使用AOI自動(dòng)巡線的方法對(duì)其進(jìn)行定位維修，第二組使用AC坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)方法對(duì)其定位維修。為了減少影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因子，安排相同的人員操控相同設(shè)備進(jìn)行維修。

1.3.2 AOI巡線維修

AOI巡線是目前DCS維修應(yīng)用最多的一種方法，Panel在Cell點(diǎn)燈機(jī)上傳不良X坐標(biāo)，在Repair設(shè)備上，AOI沿X向Data線自動(dòng)尋找不良，維修過(guò)程如圖4所示，當(dāng)不良可見(jiàn)時(shí)，對(duì)Panel進(jìn)行維修，當(dāng)不良不可見(jiàn)時(shí)，則無(wú)法進(jìn)行維修。

圖4：DCS不良兩種維修方式對(duì)比

1.3.3 AC坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)維修

我們則用手中畫筆用心記之，以最詳細(xì)的記錄成丘壑于胸中，因此我們可以做到得心應(yīng)手，提筆落墨之際即可寫出其山水物象的筆墨特征。

液晶面板成盒之前，TFT基板在Array生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)經(jīng)過(guò)多道檢測(cè)工序，如：AOI光學(xué)檢、Array Test電學(xué)檢測(cè)等，當(dāng)有不良檢出時(shí)，檢測(cè)設(shè)備將不良坐標(biāo)上傳到存儲(chǔ)系統(tǒng)，Array Test是通過(guò)電磁信號(hào)檢測(cè)不良短路點(diǎn)的位置，雖然不能精準(zhǔn)確定不良坐標(biāo)，但是可以提供不良坐標(biāo)范圍，因此我們可以將Array坐標(biāo)與Cell坐標(biāo)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)整合，Cell提供不良坐標(biāo)Xc，Array提供不良坐標(biāo)范圍～Ya，Panel在Cell Repair工序下載整合后的坐標(biāo)（Xc，～Ya），實(shí)現(xiàn)DCS不良的定位如圖5所示。

圖5：盲修定位坐標(biāo)

不良Panel在Cell Repair設(shè)備上，下載Array坐標(biāo)信息，與Cell坐標(biāo)進(jìn)行匹配，尋找Xc相近的Array的不良坐標(biāo)（Xa，～Ya），其中Xc≈Xa，對(duì)Cell與Array的坐標(biāo)重新整合，生成不良的新坐標(biāo)（Xc，～Ya），設(shè)備鏡頭移動(dòng)到該坐標(biāo)位置尋找不良，如果不良可見(jiàn)，則對(duì)其進(jìn)行維修，如果不良不可見(jiàn)，則進(jìn)行盲修。

盲修法如圖6所示，通過(guò)AC坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)方法定位不良坐標(biāo)（Xc，～Ya），但在不良周邊區(qū)域未能發(fā)現(xiàn)不良，此時(shí)以（Xc，～Ya）坐標(biāo)為中心點(diǎn)，沿著Xc坐標(biāo)的 Data線，在（Xc，～Ya）前后3個(gè)Data線與Com線的交叉點(diǎn)對(duì)Com線進(jìn)行切斷。已知Xc為不良的精準(zhǔn)坐標(biāo)，此時(shí)對(duì)不良模糊坐標(biāo)Ya多點(diǎn)連續(xù)維修切割，可以覆蓋不可見(jiàn)不良的位置，實(shí)現(xiàn)DCS不可見(jiàn)不良的維修。

圖6：DCS不良盲修示意圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 DCS不良種類以及維修方式分析

通過(guò)對(duì)收集的2016片DCS不良液晶面板進(jìn)行全面的整理分析，我們發(fā)現(xiàn)DCS不良主要發(fā)生在Data線與Com線交叉處以及在Data線或是Com線上，主要有以下幾種情況。

3.1.1 靜電擊穿或微小異物

Data線與Com線靜電擊穿或是有微小金屬顆粒導(dǎo)致短路。短路點(diǎn)多為1-2μm的小黑點(diǎn)，AOI自動(dòng)巡線難以發(fā)現(xiàn)。此時(shí)只需要將交叉點(diǎn)兩端的Com線切斷即可，如圖7所示。

圖7：靜電擊穿或微小異物

3.1.2 Array工藝金屬殘留

Array工藝過(guò)程中金屬殘留會(huì)導(dǎo)致Data線與Com線、Data線與Com ITO、像素ITO與Com線、像素ITO與Com ITO短路到一起。當(dāng)金屬殘留較小,未涉及多個(gè)亞像素時(shí)，只需要將該像素兩端的Com線切斷隔離即可，當(dāng)殘留較大時(shí)涉及多個(gè)像素時(shí)，需要將所涉及像素的Com線切斷。另需注意，當(dāng)涉及多個(gè)像素時(shí)，如果對(duì)多個(gè)像素的Com線同時(shí)切斷，會(huì)造成像素變亮點(diǎn)，連續(xù)亮點(diǎn)無(wú)法提級(jí)，造成維修失敗，此時(shí)應(yīng)該對(duì)不良像素做暗點(diǎn)化處理，切斷TFT開(kāi)關(guān)，焊接Com線與像素ITO，如圖8所示。

圖8：Array工藝金屬殘留

3.1.3 Array維修失敗

Array在維修D(zhuǎn)ata斷線不良時(shí)，要架橋處理，架橋失敗導(dǎo)致與Com線連接在一起，造成DCS不良，維修方法同樣為切斷架橋所涉及的像素的Com線即可，如圖9所示。

圖9：Array維修失敗

3.1.4 金屬線腐蝕

金屬線腐蝕，Data線與Com線中間絕緣層破壞，導(dǎo)致短路在一起，造成DCS不良。此不良維修方式同樣是切割Com線，如圖10所示。

圖10：金屬線腐蝕

3.2 維修數(shù)據(jù)分析

如圖11所示，統(tǒng)計(jì)兩組樣品的維修數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)用AOI自動(dòng)巡線方法共計(jì)維修液晶面板121片，其中維修成功82片，而使用AC聯(lián)動(dòng)維修方法，同樣數(shù)量的不良面板，用該方法共計(jì)維修621片，維修成功數(shù)量305片，其維修率從12.0%提升至61.6%，維修提級(jí)率從8.1%提升至30.1%。

通過(guò)維修數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)整合方法用于液晶面板成盒后的DCS不良維修，可以有效的提高不良維修率，從而提高DCS不良的維修提級(jí)率。

圖11：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

4 總結(jié)

本文通過(guò)收集大量DCS不良樣品，對(duì)不良進(jìn)行分析，并結(jié)合LCD工藝流程，創(chuàng)造性提出AC坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)維修方法，在液晶面板成盒后維修D(zhuǎn)CS不良時(shí)參考Array站點(diǎn)的不良坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了Cell端對(duì)DCS不良的定位，且對(duì)于不可見(jiàn)不良，提出縱向連切的方法，從而解決了行業(yè)內(nèi)DCS不良維修的難題。結(jié)果表明： AC聯(lián)動(dòng)維修D(zhuǎn)CS不良，維修提級(jí)率從8.1%提升至30.1%。

該方法不僅可用于DCS不良的維修，對(duì)于其他短路不良如GCS等也同樣適用。同時(shí)也給其他高端產(chǎn)品不良的維修提供了一種思路，且該方法具有成本低、易推廣等特點(diǎn)，可以有效改善行業(yè)內(nèi)DCS不良量產(chǎn)維修狀況。