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)對下游LCD面板生產(chǎn)造成的影響。為了對策顆粒度超標(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)庫中的單版顆粒數(shù)量及分布情況，不能對一段時(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，對顆粒度超標(biāo)的問題不能及時(shí)預(yù)警，延遲了對策的時(shí)機(jī)，加大了對策的難度，耗時(shí)長，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

顆粒疊加圖為對策顆粒偏高提供了很好的分析工具和對策方向，減少了查找時(shí)間，降低了對策的難度?？梢院苤庇^的查看顆粒分布情況和聚集趨勢，節(jié)省大量的查找和對策顆粒超標(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)庫中的坐標(biāo)位置繪制在基板玻璃的長寬組成的矩形區(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，說明是長邊研磨是產(chǎn)生的顆粒，調(diào)整長邊研磨工藝及設(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。

針對有規(guī)律的情況，可以參考縱橫聚集情況進(jìn)行查找和對策。針對無規(guī)律的情況，可以采用逆向逐級(jí)查找和對策顆粒偏高的方式，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策方式進(jìn)行對策。

4 結(jié)束語

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策過程中，效果顯著。在沒有采用顆粒疊加圖時(shí)，對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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B

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2016-07-29

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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。