一種高世代的新型自動宏觀檢查方案的研究

作者/陳輝，南京中電熊貓平板顯示科技有限公司

平板顯示（FPD）技術(shù)自20世紀90年代開始迅速發(fā)展，并逐步走向成熟[1]。UHD(4K2K)產(chǎn)品，自 2012年成為熱點產(chǎn)品，2013年開始大量上市，同時G8.5（2200mm×2500mm）以上產(chǎn)線開始在中國大陸全面開花，此前的依靠人工進行檢查的手動宏觀檢查裝置，已經(jīng)難以滿足越來越快的生產(chǎn)節(jié)拍，在此前提下，我們對現(xiàn)有的技術(shù)方案進行總結(jié)優(yōu)化，以滿足生產(chǎn)需要。

1.背景技術(shù)方案

傳統(tǒng)液晶面板成盒后的檢出方法主要分為四個步驟：

① 進片時基板旋轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)，人員裸視檢查表面缺陷；

② 透過背燈箱和下偏光片，檢查人員手持上偏光片旋轉(zhuǎn)檢查；

③ 使用強光燈（綠/白）對表面進行檢查；

④ 使用手持式工具檢查微觀缺陷。

由于檢查作業(yè)的繁瑣，考慮產(chǎn)能的壓力，G8.5世代產(chǎn)線業(yè)內(nèi)絕大部分都只是進行第二項手持旋轉(zhuǎn)偏光片檢查，并且由于第二項檢查的平均耗時約10min/sheet，業(yè)界普遍采用抽檢的形式，檢查頻率約1/10sheet。但是隨著母板尺寸的增加，母板內(nèi)Panel的小型化，此項檢查的耗時在成倍的增加，抽檢的頻率進一步放低，不良的檢出的頻率越來越低，易造成不良產(chǎn)品無法及時檢出和反饋，造成巨大的經(jīng)濟損失。

2.背景技術(shù)的缺點

缺點一：檢查耗時無法達到線體產(chǎn)能要求。

缺點二：檢查人員判定標準不一致。

缺點三：人員作業(yè)需要登高、俯視、微觀目視、偏光板微觀目視、強光近距離目視等，涉及作業(yè)的流程較多，不易掌握。

缺點四：部分檢查人員與基板接觸，產(chǎn)生額外不良。

缺點五：前后檢查站點無聯(lián)動，異常反饋速度慢。

3.自動宏觀檢查方案

本文章提出了一種液晶面板成盒工藝中可以對面板不良自動檢查并反饋的方案。

該方案具體是通過高清鏡頭透過上下偏光板逐行掃描，通過設(shè)定周期記錄不同周期掃描的圖片，對比周期與周期之間圖片的差異檢出成盒工藝中產(chǎn)生的缺陷。此發(fā)明對比傳統(tǒng)人眼透過偏光片檢查缺陷提高了檢出有效率，并對于缺陷的管控做到自動化、精細化、合理化。由于是Auto狀態(tài)下檢出，對于設(shè)備的報警機制以及異常的攔截起到轉(zhuǎn)折性的突破，從根本上改善了傳統(tǒng)檢出方式中由人員判斷異常導致的誤判以及漏檢（見圖1）。這樣設(shè)計的優(yōu)點在于：

① 整體通過鏡頭掃描來進行檢查，產(chǎn)能上可以做到全部檢測，對比傳統(tǒng)抽測頻率1/10sheet提高明顯，檢查頻率達到理想狀態(tài)；

② 設(shè)置固定參數(shù)檢出缺陷特征明顯，易于區(qū)分；

③ 人員手動檢查被忽略的檢查項目，此裝置可以同步完成；

④ 缺陷的上傳以及下載全部由軟件自動完成，無需人員手動進行作業(yè)，避免誤操作；

⑤ 對比檢出缺陷位置，專門設(shè)計高清鏡頭復判，提高準確性和檢查效率；

⑥ 前/后制程中檢查機數(shù)據(jù)共享，提高異常反饋的時間，便于準確查找異常；

⑦ 檢查過程中全自動掃描、檢查、反饋基板信息，不存在人員接觸的可能性，從根本上避免的人員接觸基板帶來的靜電和異物類不良。

圖1 宏觀自動化檢查設(shè)備

4.具體技術(shù)方案檢討

4.1 本方案所要解決的技術(shù)問題

當前TFT–LCD產(chǎn)業(yè)，面板制作朝著大尺寸發(fā)展，而線體也隨著發(fā)展做的越來越大，目前8.5代線生產(chǎn)的玻璃寬度已達2500mm，而業(yè)內(nèi)高規(guī)格產(chǎn)品的畫素要求也是越來越高，對于缺陷的容忍度也更加苛刻，因此對作業(yè)人員的目視檢查能力的提高對于整體的檢出率幫助有限。

如何確保檢出的效率與頻率已經(jīng)變得越來越難以處理，業(yè)內(nèi)從人員的培訓，作業(yè)的規(guī)范，設(shè)備的動作流程，甚至系統(tǒng)的上報等等各個方面來改善，最終結(jié)果均不夠理想。

怎樣在產(chǎn)能能夠滿足的前提下盡可能多的進行基板的檢查，且能夠確保檢查的準確性與穩(wěn)定性，這個課題在近年來已經(jīng)備受關(guān)注。此專利在綜合以上考量的前提下，完美實現(xiàn)了傳統(tǒng)手動檢查中遇到的上述瓶頸。

4.2 具體技術(shù)方案說明

為了實現(xiàn)宏觀自動化檢查產(chǎn)品缺陷，本方案考慮使用高精度掃描對比的方式，并加入二次更高精度的鏡頭掃描來復判，從而確保檢查的準確與穩(wěn)定。此外本發(fā)明考慮前制程中檢查站點檢出缺陷的同步，加入以太網(wǎng)反饋，實現(xiàn)在線上傳與下載，確保前制程中檢出的不良不會因為人員手動操作導致漏放或誤判。

4.3 具體實施方法

首先完成設(shè)備對缺陷的識別。如上圖1所示①②③⑧⑨⑩為一組檢查單元，光源通過散光板均勻照射在基板背面，透過上/下偏光片調(diào)試后的角度差異，在CCD下逐行掃描基板。在通過⑦完成基板來回的移動，確保掃描的次數(shù)與周期。設(shè)置②可以調(diào)試偏光片角度，讀取到不同色澤的圖片信息，設(shè)置⑧可以調(diào)試光照強度，讀取到不同亮度的圖片信息。并且裝置內(nèi)可以設(shè)定檢查次數(shù)，通過多次掃描提高檢出率。裝置有專門的超精度鏡頭③可以切換不同倍率來確認異常形態(tài)，并自動讀取之前掃描的異常缺陷進行復判。

圖2 宏觀自動化檢查設(shè)備—掃描鏡頭橫切圖&上下偏光片俯視圖

第二步，如圖2所示，基板進入后，掃面鏡頭通過⑥⑦上下偏光板形成一個θ角度，光源在不同θ角度偏光片下所對應缺陷的對比率不同，根據(jù)此θ角度調(diào)試進行周期性掃描對比。

第三步，掃描鏡頭把缺陷位置通過周期對比確定后，高清鏡頭（如圖1中③）單獨對于異常位置進行高清掃描，此過程相當于高清3D顯微鏡對基板的解析過程，此過程可以通過不同倍率鏡頭的切換，來看到不同倍率的異常圖片，并對異常位置所掃描的高清彩色圖片進行存檔。

第四步，構(gòu)建宏觀自動化檢查設(shè)備以及前/后制程檢查設(shè)備的自動反饋系統(tǒng)，構(gòu)建其他檢查設(shè)備通過以太網(wǎng)設(shè)置文件共享，確保信息的上傳與下載。例如圖3所示，自動化檢查設(shè)備對于缺陷檢出后上傳以太網(wǎng)進行信息共享，手動檢查設(shè)備下載此信息后對比缺陷信息，找到坐標點位一致的缺陷位置進行目視檢查，同時也可以對比高清鏡頭下的檢出圖片，這也間接提升了手動檢查判定的準確性；此實例也可以同步應用在其他檢查站點的對比反饋，確保信息及時的、有效的共享與反饋。

圖3 宏觀自動化檢查設(shè)備與手動檢查設(shè)備信息共享簡圖

5.本技術(shù)方案總結(jié)

本技術(shù)方案具有下述優(yōu)勢：

（1）手動檢查頻率為1/10sheet，按照自動檢查設(shè)備檢查頻率可以達到理想的1/1sheet；

（2）對應自動檢查設(shè)備都是自動檢查，無需人力檢查；

（3）因為漏檢與誤檢導致的產(chǎn)品損失由于為突發(fā)性異常，屬于隱形效益；

（4）提高檢查機對于缺陷信息的共享與反饋速度，確保及時性與有效性；

（5）檢查過程全自動，避免了人員復雜作業(yè)帶來的安全隱患。

* [1] 高鴻錦等.新型顯示技術(shù)（上冊）[M].北京：北京郵電大學出版社，2014∶7

* [2] 高鴻錦等.新型顯示技術(shù)（下冊）[M].北京：北京郵電大學出版社，2014-116