按壓修復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技術的飛速發展，TFT-LCD制造工藝日臻完善，能夠更好地滿足人們對更大尺寸與更高質量的液晶面板需求。

TFT-LCD生產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)作為成盒工藝中發生率前三的不良，其形成是由于異物顆粒出現在對盒面板內，造成盒厚(Cell Gap,CG)增加，形成以異物為中心的光暈，降低產品良率[2-3]。目前針對異物暈不良主要有激光裂變法與按壓形變法兩種修復方式。激光裂變法主要是使用激光照射對異物顆粒進行切割裂變，該修復方法修復成功率較低，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方式，通過對不良位置施加一定的壓力，使異物形變，使盒厚恢復正常值。

為保證按壓形變法在實際生產中的修復效果，需嚴格控制工藝參數。本文將對按壓形變法修復異物暈不良存在的影響因素進行闡述與分析，并找到修復的最優參數，為后續生產中異物暈不良修復提供理論實踐依據。

續 表

2 按壓修復設備

2.1 修復原理

TFT-LCD在開發設計階段根據其光學特性的一系列參數設定成盒的標準盒厚。在生產過程中，很難避免異物顆粒的產生，當異物頂起基板高度大于標準盒厚時，就會在異物周邊形成光暈[5-6]，點燈畫面如圖1所示。

圖1 點燈圖片Fig.1 Images on test equipment

2.2 修復設備簡介

在本次試驗中采用按壓修復設備對異物暈不良進行修復，設備中含有按壓維修單元。

按壓維修單元結構如圖2所示，主要包含壓力計、上偏光片、下偏光片、相機、基臺、背光源等[7]。生產過程如下：基板放置基臺，背光源產生光照，相機借助上下偏光片可找到暈，再通過圖3所示壓力計上下運動達到修復所需的壓力，進行按壓修復。在維修過程中，壓力計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，對暈不良處進行外力按壓，將異物顆粒按壓至變形如圖4所示，從而改變盒厚以達到消除暈目的。

圖2 按壓維修單元結構示意圖Fig.2 Schematic diagram of pressing maintenance unit

圖3 壓力計運動過程示意圖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 修復影響因素

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

3 影響因素實驗

3.1 面板盒厚

面板生產工藝中根據不同型號的產品的需求，玻璃間隔墊物的厚度并不相同，造成同尺寸產品面板盒厚存在差異[8]。為驗證面板盒厚是否為不良修復影響因素，找到相同尺寸盒厚存在差異的不同型號產品，從中挑選出點燈現象下暈不良大小在同一等級7 ～10 μm的面板作為實驗樣品，最終用同一按壓設備及點燈設備進行修復及效果驗證。

將生產過程中修復成功率最高的工藝參數作為實驗按壓力度值。觀察相同壓力參數下不同面板盒厚產品的異物形變能力及修復成功率，分析面板盒厚是否為按壓形變法修復影響因素，呈現何種關系。

3.2 壓頭直徑

在生產過程中，修復設備壓力計的壓頭直徑并不統一。在相同壓力下，按壓頭直徑不同，異物顆粒承受的壓強也并不相同。為驗證壓力計壓頭直徑是否為不良修復影響因素，針對同尺寸同型號產品，選取異物類型相同暈不良大小相等的面板作為樣品。通過統計相同的按壓壓力與按壓時間時使用不同大小按壓頭情況下的修復成功率，驗證按壓形變法壓頭直徑對于異物顆粒形變修復效果的影響。

4 實驗結果與分析

4.1 修復效果驗證

通過對修復前后光暈消散效果對比，判定修復成功與否。不良修復前，在修復設備和點燈設備下，可見明顯暈不良。若修復后在修復設備的相機鏡頭下暈消失，點燈設備下無暈不良則表示修復成功，提升產品等級，修復前后對比如圖5、圖6所示。若修復設備鏡頭下暈仍未消散，點燈設備下仍可見暈不良，則表示修復失敗，修復前后對比如圖7、圖8所示，不可提升產品等級。

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

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

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

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

4.2 修復影響因素

按壓變形法通過壓力對異物的按壓進行修復，而修復是否成功的一個標準是異物將玻璃頂起的盒厚高度在按壓后是否恢復為正常盒厚，因為選取的暈不良樣品生產時間集中在同一時段內，而同一車間同時產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上主流的165.1 cm(65 in)不同型號的面板作為樣品進行實驗，實驗過程中控制樣品修復工藝條件均保持一致，每張面板使用相同的壓力與按壓時間進行修復，實驗共分4組，每組樣品壓力值為70 ～ 120 N，每款型號樣品在不同壓力參數下均修復100片，統計出不同型號樣品在各壓力值下的修復成功片數，而修復成功片數與修復片數之比為相應的修復成功率，實驗結果如圖9所示。

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

通過實驗發現，修復成功率前期會隨壓力值增加而增加，之后成功率會在一定范圍內穩定，到一定值后隨著壓力增大成功率降低。這主要是因為提高壓力值仍然不能對部分暈不良較嚴重的面板起到修復作用，同時壓力值過大造成受按壓處光阻損傷，出現碎亮點類不良以及壓力值過大對面板造成按壓破損，碎屏率增加，導致修復成功率下降。

通過實驗可以看出，盒厚較大的樣品在壓力較小時即可到達最佳修復成功率，而盒厚較小樣品在較小壓力參數下修復成功率較低，直到增大壓力參數后才可達到最佳修復成功率。選取各盒厚樣品最高成功率區間的中間值，找出不同盒厚產品最高成功率所對應的壓力值，數據如表1所示，根據這些數據做出圖10。

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

圖10 壓力與盒厚的關系Fig.10 Relationship between cell gap and pressure

根據圖10對壓力與盒厚進行公式擬合[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(1)，可以看出不同盒厚樣品達到最佳修復成功率時，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除自身形變外還會受力后向面內擠壓，而盒厚較大產品比盒厚較小產品的異物顆粒受擠壓時向面內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，故受到較小壓力時異物顆粒可塑形變能力表現更強，達到最佳修復成功率所需用壓力更小。在后續實際生產中我們在得到產品盒厚時，可以利用該擬合函數較快找到合適的壓力參數范圍，再進行精準工藝調試。

圖11 不同盒厚內異物可塑形變空間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下均修復100片，統計出不同壓頭直徑在各壓力值下的破片數與修復成功片數，得到相應的破片率與修復成功率。測試結果如圖12、13所示。從圖12可見，隨著壓力增加，破片率增加，當壓頭直徑小于7 mm時，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到越優修復效果所需的壓力越大。

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

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

通過以上實驗，根據不同直徑壓頭的受力面積與壓力計算出相應的壓強。壓強與修復成功率及破片率的關系如圖14所示。

圖14 壓強與成功率及破片率的關系Fig.14 Relationship between the intensity of pressure and success rate or fragment rate

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

5 結 論

本文首次針對異物暈不良按壓形變法修復中產品面板盒厚與壓力計壓頭直徑大小兩個影響因素進行實驗與研究，結果表明盒厚與壓頭直徑兩種因素均會對按壓修復成功率造成影響。

同尺寸不同盒厚產品對應的修復最佳壓力值大小不同，面板盒厚越小達到最佳修復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，修復效果并不相同。通過實驗中壓強與成功率及破片率關系得出修復成功率最高且未出現破片的壓強最適范圍在2.6～3.18 MPa。

在實際生產中可以借鑒上述實驗中盒厚與壓力的擬合函數，較快找到不同盒厚產品合適的壓力參數范圍，再通過壓強的最適范圍確定合適的壓頭直徑，為實際生產中不良修復工藝調試起到指導作用。