论文部分内容阅读
摘 要：因液晶显示面板在生产过程中有制程异物落入面板内，落于特定位置时将造成压力线，需通过Laser维修将异物隔离，并通过外围预留线路将讯号传导进面内，达到显示正常的效果。
Laser维修前需精确找到异物点位置，方可进行隔离。通常手法为肉眼查找或灌电压按压查找，如未找到异物点，无法维修，面板则需报废。为提高面板出货良率，降低产品报废率，研究出来的一种新的找点方法：通过异物造成显示异常时，异物位置温度较正常区域高原理，使用IR Scan 将热源位置找出，进而于显微镜下找到面内异物后进行维修。
关键词：液晶面板；IR Scan ；Laser ；找点
1、 液晶面板架构及显示原理
液晶面板架构为TFT-LCD（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display），其组成结构为：上/下偏光片，TFT玻璃基板，CF（Color Filter） 玻璃基板，基板中间由Spacer隔开，周围使用框胶封口，中间填充入液晶材料，结构图如图1。
因为液晶材料本身并不发光，所以必须依靠背光灯管作为光源，本文不做特别介绍。
在TFT玻璃基板上镀上行、列电极，一个行列交叉点构成一个子像素，并在行和列的交叉点上镀上TFT开关（Gate），这个开关有行讯号控制电压通断，列电极由外部驱动IC传入Data讯号，行列电极之间通过Timing Control IC控制Sub-Pixel（子像素）充放电和电压大小，面内结构如图2。除电极外，每个子像素内还镀有一层导电膜（ITO），最外层为印刷配向膜。
CF玻璃基板上镀上R/G/B三原色色阻、一层整面性导电膜（ITO）、配向膜。R/G/B 三原色组合混光使得显示屏可产生多种颜色；整面性导电膜点亮时，使CF侧带基准电压（V Com）。
LCD玻璃两侧会贴上偏光片，两片偏光片的偏振方向互相垂直；液晶通过配向膜提供预倾角。点亮时，光自TFT偏光片穿入，经过液晶的旋转从CF偏光片穿出，CF与TFT侧压差产生电场，使液晶分子做规则的旋转，在不同的电流电场作用下，液晶的旋转角度不同，进而控制出射光亮度的目的。依此原理控制每个像素的明暗变化，构成所需显示的图像。
2、异物造成缺陷现象及原理
2.1 异物造成缺陷现象
在TFT与CF基板封装前，Cell厂制程过程中导电异物掉落于线路上，不同位置造成不同类型短路，从而造成不同现象缺陷，具体异物掉落造成缺陷位置如图3，不同位置现象如下：
位置1：Data与com短路，形成贯穿直线
位置2：Gate与com短路，形成贯穿横线
位置3：Data与Gate同时与com短路，形成十字交叉线
位置4：Data、周围ITO与com短路，形成贯穿直线带点
位置5：Gate、周围ITO与com短路，形成贯穿横线带点
位置6：仅ITO与com短路，形成压力点
2.2 异物造成缺陷原理
液晶面板TFT Gate电压通常为27V～32V，控制子像素开关打开，Data电压范围为0～17V，控制子像素ITO上所带电压，CF侧基准电压通常为7V。
当单条Data 线路所输入电压与旁边Data线路不一致时，与CF侧形成之压差就不一样大，对应子像素电场就不一样大，对应位置液晶旋转角度就与周边其它子像素不同，造成透光量不同，肉眼观察时为对应位置与旁边出现色差，为线缺陷。
以电视产品为例，无讯号输入时为常黑模式，如Data与CF com短路，点亮时，对应子像素TFT侧所带电压为7V，CF侧所带电压亦为7V，压差为0，液晶不翻转，对应列坐标在所有画面下均显示为黑色，即可看见屏幕对应对置有条垂直黑线。因TFT与CF之前有液晶，存在一定的Cell Gap，异物高度如小于Cell Gap，Cell无形变时并不会造成短路；当施压外力时（如按压），Cell产生形变，对应位置Cell Gap变小，异物将TFT侧线路与CF侧Com连接在一起，造成短路，此现象即为压力线.
2.3异物造成缺陷维修方法
为减少因cell厂制程不良造成产品报废，大尺寸Cell外围线路设计有预留1～2条线路（急救线）供维修使用。
维修原理方法：将异物点对应Data Line上下位置使用激光Laser 隔离，使短路位置子像素独立，短路仅影响单颗子像素，不影响整条Data line 显示；隔离后因Data 讯号被中断，对应Data Line自隔离点至Cell 最下方无讯号，线路下半截显示为黑线；此时将Data Line 与急救线连通，使Data 讯号通过急救线自Panel下方传入，下半截线路有讯号可正常点亮.
3、异物找点方法
3.1.传统找点方法
传统压力线找点方法为按压出线后肉眼确认Defect点（部分点NG处会因异物发亮或发暗），或走急救线后灌电压确认。灌电压为将急救线与地短路，此时对应位置液晶翻转角度最大，显示为亮线，异常点此时可能被强化后显示为暗点，易找出。
压力线传统找点方法成功率为80%，20%未找到点后无法维修需报废，
3.2 IR Scan找点方法理论及应用
根据焦耳第一定律 ： 电流I流过电阻R经过时间t所产生的热Q=I2*R*t ，异物短路后，对应位置R变小，I变大，单位时间内产生的热Q变大，固造成压力线之异常位置温度较周围其它子像素高。利用此特性，如传统方式无法找到异常点之Cell，可通过高精度测量仪器测量缺陷位置，找到温度最高处范围，再搭配显微镜进行小范围目检，进而找出异常点。
代入欧姆定律V=IR，推出热Q与电压、时间成正比。
测量仪器需求：高精度、可手持、可近距离操作，确认目前市场中相关产品较适用类型为红外测温仪（即IR Scan）。通过对各品牌各型号IR Scan性能参数与试用对比（表一），得出FLIR E8 最适用于此方法找点。
异常点温度差异加强方向：通过上述公式推导，提高电压或增加时间可使异常点温度升高，增加可量测性。根据现有产品特性及电压值，筛选出以下手法做为增强热源手法，逐一确认其适用性。
3.3. IR Scan找点步骤、技巧及注意事项
3.3.3 IR Scan使用步骤如下（以缺陷为R颜色Data Line異常为例）：
（1）于L48压出Com Short ，切至R画面，IR Scan 下无热点；
（2）画面切至L255， Data 与Vcom 压差加大IR Scan 出现热点；
（3）以clean用竹签在IR Scan对准热点再于面板上标示该处坐标；
（4）取得较精确认的Y坐标
（5）于Laser机台找到异常点
（6）进行Laser 维修 如图5
3.4 IR Scan使用技巧及注意事项
3.4.1 IR Scan CCD 与IR画面不同步， 须先以热源定位再标示坐标（图7）：首先先制作人工缺陷，确认本台IR Scan热源影像偏离位置（图示以影像偏上为例），标识缺陷位置时，可先用重工区清洁用小竹签以IR呈像对准热点，定位异常区域，再将IR 移除，以竹签对应位置标识异常点坐标。
Laser维修前需精确找到异物点位置，方可进行隔离。通常手法为肉眼查找或灌电压按压查找，如未找到异物点，无法维修，面板则需报废。为提高面板出货良率，降低产品报废率，研究出来的一种新的找点方法：通过异物造成显示异常时，异物位置温度较正常区域高原理，使用IR Scan 将热源位置找出，进而于显微镜下找到面内异物后进行维修。
关键词：液晶面板；IR Scan ；Laser ；找点
1、 液晶面板架构及显示原理
液晶面板架构为TFT-LCD（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display），其组成结构为：上/下偏光片，TFT玻璃基板，CF（Color Filter） 玻璃基板，基板中间由Spacer隔开，周围使用框胶封口，中间填充入液晶材料，结构图如图1。
因为液晶材料本身并不发光，所以必须依靠背光灯管作为光源，本文不做特别介绍。
在TFT玻璃基板上镀上行、列电极，一个行列交叉点构成一个子像素，并在行和列的交叉点上镀上TFT开关（Gate），这个开关有行讯号控制电压通断，列电极由外部驱动IC传入Data讯号，行列电极之间通过Timing Control IC控制Sub-Pixel（子像素）充放电和电压大小，面内结构如图2。除电极外，每个子像素内还镀有一层导电膜（ITO），最外层为印刷配向膜。
CF玻璃基板上镀上R/G/B三原色色阻、一层整面性导电膜（ITO）、配向膜。R/G/B 三原色组合混光使得显示屏可产生多种颜色；整面性导电膜点亮时，使CF侧带基准电压（V Com）。
LCD玻璃两侧会贴上偏光片，两片偏光片的偏振方向互相垂直；液晶通过配向膜提供预倾角。点亮时，光自TFT偏光片穿入，经过液晶的旋转从CF偏光片穿出，CF与TFT侧压差产生电场，使液晶分子做规则的旋转，在不同的电流电场作用下，液晶的旋转角度不同，进而控制出射光亮度的目的。依此原理控制每个像素的明暗变化，构成所需显示的图像。
2、异物造成缺陷现象及原理
2.1 异物造成缺陷现象
在TFT与CF基板封装前，Cell厂制程过程中导电异物掉落于线路上，不同位置造成不同类型短路，从而造成不同现象缺陷，具体异物掉落造成缺陷位置如图3，不同位置现象如下：
位置1：Data与com短路，形成贯穿直线
位置2：Gate与com短路，形成贯穿横线
位置3：Data与Gate同时与com短路，形成十字交叉线
位置4：Data、周围ITO与com短路，形成贯穿直线带点
位置5：Gate、周围ITO与com短路，形成贯穿横线带点
位置6：仅ITO与com短路，形成压力点
2.2 异物造成缺陷原理
液晶面板TFT Gate电压通常为27V～32V，控制子像素开关打开，Data电压范围为0～17V，控制子像素ITO上所带电压，CF侧基准电压通常为7V。
当单条Data 线路所输入电压与旁边Data线路不一致时，与CF侧形成之压差就不一样大，对应子像素电场就不一样大，对应位置液晶旋转角度就与周边其它子像素不同，造成透光量不同，肉眼观察时为对应位置与旁边出现色差，为线缺陷。
以电视产品为例，无讯号输入时为常黑模式，如Data与CF com短路，点亮时，对应子像素TFT侧所带电压为7V，CF侧所带电压亦为7V，压差为0，液晶不翻转，对应列坐标在所有画面下均显示为黑色，即可看见屏幕对应对置有条垂直黑线。因TFT与CF之前有液晶，存在一定的Cell Gap，异物高度如小于Cell Gap，Cell无形变时并不会造成短路；当施压外力时（如按压），Cell产生形变，对应位置Cell Gap变小，异物将TFT侧线路与CF侧Com连接在一起，造成短路，此现象即为压力线.
2.3异物造成缺陷维修方法
为减少因cell厂制程不良造成产品报废，大尺寸Cell外围线路设计有预留1～2条线路（急救线）供维修使用。
维修原理方法：将异物点对应Data Line上下位置使用激光Laser 隔离，使短路位置子像素独立，短路仅影响单颗子像素，不影响整条Data line 显示；隔离后因Data 讯号被中断，对应Data Line自隔离点至Cell 最下方无讯号，线路下半截显示为黑线；此时将Data Line 与急救线连通，使Data 讯号通过急救线自Panel下方传入，下半截线路有讯号可正常点亮.
3、异物找点方法
3.1.传统找点方法
传统压力线找点方法为按压出线后肉眼确认Defect点（部分点NG处会因异物发亮或发暗），或走急救线后灌电压确认。灌电压为将急救线与地短路，此时对应位置液晶翻转角度最大，显示为亮线，异常点此时可能被强化后显示为暗点，易找出。
压力线传统找点方法成功率为80%，20%未找到点后无法维修需报废，
3.2 IR Scan找点方法理论及应用
根据焦耳第一定律 ： 电流I流过电阻R经过时间t所产生的热Q=I2*R*t ，异物短路后，对应位置R变小，I变大，单位时间内产生的热Q变大，固造成压力线之异常位置温度较周围其它子像素高。利用此特性，如传统方式无法找到异常点之Cell，可通过高精度测量仪器测量缺陷位置，找到温度最高处范围，再搭配显微镜进行小范围目检，进而找出异常点。
代入欧姆定律V=IR，推出热Q与电压、时间成正比。
测量仪器需求：高精度、可手持、可近距离操作，确认目前市场中相关产品较适用类型为红外测温仪（即IR Scan）。通过对各品牌各型号IR Scan性能参数与试用对比（表一），得出FLIR E8 最适用于此方法找点。
异常点温度差异加强方向：通过上述公式推导，提高电压或增加时间可使异常点温度升高，增加可量测性。根据现有产品特性及电压值，筛选出以下手法做为增强热源手法，逐一确认其适用性。
3.3. IR Scan找点步骤、技巧及注意事项
3.3.3 IR Scan使用步骤如下（以缺陷为R颜色Data Line異常为例）：
（1）于L48压出Com Short ，切至R画面，IR Scan 下无热点；
（2）画面切至L255， Data 与Vcom 压差加大IR Scan 出现热点；
（3）以clean用竹签在IR Scan对准热点再于面板上标示该处坐标；
（4）取得较精确认的Y坐标
（5）于Laser机台找到异常点
（6）进行Laser 维修 如图5
3.4 IR Scan使用技巧及注意事项
3.4.1 IR Scan CCD 与IR画面不同步， 须先以热源定位再标示坐标（图7）：首先先制作人工缺陷，确认本台IR Scan热源影像偏离位置（图示以影像偏上为例），标识缺陷位置时，可先用重工区清洁用小竹签以IR呈像对准热点，定位异常区域，再将IR 移除，以竹签对应位置标识异常点坐标。