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異物顆粒進行切割裂變，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際生產(chǎn)中的修復(fù)效果，需嚴格控制工藝參數(shù)。本文將對按壓形變法修復(fù)異物暈不良存在的影響因素進行闡述與分析，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)定成盒的標準盒厚。在生產(chǎn)過程中，很難避免異物顆粒的產(chǎn)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F(xiàn)ig.1 Images on test equipment

2.2 修復(fù)設(shè)備簡介

在本次試驗中采用按壓修復(fù)設(shè)備對異物暈不良進行修復(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、上偏光片、下偏光片、相機、基臺、背光源等[7]。生產(chǎn)過程如下：基板放置基臺，背光源產(chǎn)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(fù)所需的壓力，進行按壓修復(fù)。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?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(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(chǎn)工藝中根據(jù)不同型號的產(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產(chǎn)品，從中挑選出點燈現(xiàn)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(shè)備及點燈設(shè)備進行修復(fù)及效果驗證。

將生產(chǎn)過程中修復(fù)成功率最高的工藝參數(shù)作為實驗按壓力度值。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也并不相同。為驗證壓力計壓頭直徑是否為不良修復(fù)影響因素，針對同尺寸同型號產(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(fù)成功率，驗證按壓形變法壓頭直徑對于異物顆粒形變修復(fù)效果的影響。

4 實驗結(jié)果與分析

4.1 修復(fù)效果驗證

通過對修復(fù)前后光暈消散效果對比，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)備的相機鏡頭下暈消失，點燈設(shè)備下無暈不良則表示修復(fù)成功，提升產(chǎn)品等級，修復(fù)前后對比如圖5、圖6所示。若修復(fù)設(shè)備鏡頭下暈仍未消散，點燈設(shè)備下仍可見暈不良，則表示修復(fù)失敗，修復(fù)前后對比如圖7、圖8所示，不可提升產(chǎn)品等級。

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異物的按壓進行修復(fù)，而修復(fù)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(fù)為正常盒厚，因為選取的暈不良樣品生產(chǎn)時間集中在同一時段內(nèi)，而同一車間同時產(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(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間進行修復(fù)，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(shù)下均修復(fù)100片，統(tǒng)計出不同型號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，實驗結(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

通過實驗發(fā)現(xiàn)，修復(fù)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(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(fù)作用，同時壓力值過大造成受按壓處光阻損傷，出現(xiàn)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(dǎo)致修復(fù)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(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(shù)(1)，可以看出不同盒厚樣品達到最佳修復(fù)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(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，故受到較小壓力時異物顆粒可塑形變能力表現(xiàn)更強，達到最佳修復(fù)成功率所需用壓力更小。在后續(xù)實際生產(chǎn)中我們在得到產(chǎn)品盒厚時，可以利用該擬合函數(shù)較快找到合適的壓力參數(shù)范圍，再進行精準工藝調(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(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

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

圖14 壓強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(fù)成功率先增后減；在壓強為2.6～3.18 MPa時，修復(fù)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(fù)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(fù)成功率降低。

5 結(jié) 論

本文首次針對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壓頭直徑大小兩個影響因素進行實驗與研究，結(jié)果表明盒厚與壓頭直徑兩種因素均會對按壓修復(fù)成功率造成影響。

同尺寸不同盒厚產(chǎn)品對應(yīng)的修復(fù)最佳壓力值大小不同，面板盒厚越小達到最佳修復(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。通過實驗中壓強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)破片的壓強最適范圍在2.6～3.18 MPa。

在實際生產(chǎn)中可以借鑒上述實驗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，再通過壓強的最適范圍確定合適的壓頭直徑，為實際生產(chǎn)中不良修復(fù)工藝調(diào)試起到指導(dǎo)作用。