TFT-LCD面板DCS不良定位及维修改善研究

于凡凡 乔律华 王彬 黄助兵 王贺卫

（合肥京东方显示技术有限公司 安徽省合肥市 230012）

TFT-LCD面板是当前大尺寸液晶面板中使用的主流产品，随着8K、120Hz以及BD Cell等高端产品相继量产，证明LCD技术仍保持核心竞争力。TFT-LCD面板工艺成熟，但在实际生产中，各工艺都可能会产生不良，不良表现在显示画面上有点不良，线不良，Mura不良，画面不良等。

其中，点不良和线不良发生率较Mura不良和画面不良高。点不良中的亮点及异物均可精准定位，且维修工艺成熟，维修提级率高。线不良产生的原因复杂， DO（Date Open）是线路断开造成的不良、DGS（Date Gate Short）、DCS（Data Common Short）是线路交叉处短路造成的不良。线不良在工艺过程中显示的现象也有差异， DO Cell点灯现象为带端点的竖向线，DGS点灯现象为十字交叉线，DCS点灯现象竖向渐变线，无端点，无十字交叉点。

Data线与Com线之间有一层绝缘层，当有金属等可导电的异物破坏绝缘层后，Data线与Com线短路，形成DCS不良。此不良是TFT-LCD面板显示中常出现的不良，无法根本消除，发生率约0.2%。在高端产品中此不良发生率约0.4%。以京东方科技集团为例，仅此不良品给公司带来年损失超过1亿元。

最初，DCS不良定位的解决方案是人员巡线，已知不良Data线坐标，维修人员手动移动显微镜镜头，沿着X向的Data线找寻不良，维修一张面板约需2h，在寻找不良的过程中，人员需要高度集中注意力，但仍会错失不良，该方法维修提级率仅约2.8%。为了改善人员巡线耗时长，维修提级率低的状况，部分LCD工厂引入AOI自动巡线设备，维修一张面板的时间可缩短至1h，但是AOI自动巡线在低倍镜下不良检出率低，在高倍镜下误检率高，维修提级率仅约8.0%。

综上所述，在TFT-LCD行业内，尚未有一种DCS不良维修定位的方法，可以满足量产使用。本论文对DCS不良产生原因及维修方法进行分析讨论，并结合LCD生产工艺提出一种可满足量产使用、提级率高的DCS定位维修方法，以改善行业内DCS不良难定位维修的状况。

1 实验过程

1.1 维修样品介绍

本论文实验样品为某款65 Inch ADS显示模式的液晶显示屏，Data线与Com线膜层材质为Cu，厚度分别为3000Å和5000Å。本次实验从量产的液晶面板中，共计收集到成盒后的DCS不良Panel 2016片，本论文维修数据均来自此样品。

1.2 维修设备介绍

DCS不良维修设备的机构系统包括：激光器及激光聚焦光路组成的光学系统，液晶面板承载基台，相机及相关光学部件组成的成像系统，移动的机械系统，修复效果检测单元，如图1所示。激光器为纳秒脉冲型激光器，工作时以固定频率的单个脉冲进行镭射。激光会按设定频率进入聚焦光路系统，经轴向尺寸被整形至所需求的光斑大小和形状，聚焦后到达液晶面板表面，在控制系统下激光会按特定参数对金属线进行切割维修。

图1：维修设备示意图

1.3 DCS不良维修实验

1.3.1 实验方案

DCS不良维修的难点在于不良的定位，DCS Cell点灯现象为竖向的渐变线，如图2所示，只能确定不良X坐标，无法精准定位不良短路点的位置如图3。为此，我们开发了一种新的DCS不良定位方法：Array与Cell坐标联动维修，简称，AC坐标联动。在液晶面板成盒后的Cell工艺段，DCS不良维修参考Array工艺段的不良坐标，将Cell与Array的坐标进行整合，实现了DCS不良的定位维修。这个方法能够确定不良的Y坐标，从而实现DCS不良的定位维修。

图2：DCS不良Cell AOI点灯图

图3：DCS不良显微镜放大20×图

本实验将收集到的2016片DCS不良Panel分成2组，第一组使用AOI自动巡线的方法对其进行定位维修，第二组使用AC坐标联动方法对其定位维修。为了减少影响实验结果的因子，安排相同的人员操控相同设备进行维修。

1.3.2 AOI巡线维修

AOI巡线是目前DCS维修应用最多的一种方法，Panel在Cell点灯机上传不良X坐标，在Repair设备上，AOI沿X向Data线自动寻找不良，维修过程如图4所示，当不良可见时，对Panel进行维修，当不良不可见时，则无法进行维修。

图4：DCS不良两种维修方式对比

1.3.3 AC坐标联动维修

我们则用手中画笔用心记之，以最详细的记录成丘壑于胸中，因此我们可以做到得心应手，提笔落墨之际即可写出其山水物象的笔墨特征。

液晶面板成盒之前，TFT基板在Array生产过程中会经过多道检测工序，如：AOI光学检、Array Test电学检测等，当有不良检出时，检测设备将不良坐标上传到存储系统，Array Test是通过电磁信号检测不良短路点的位置，虽然不能精准确定不良坐标，但是可以提供不良坐标范围，因此我们可以将Array坐标与Cell坐标进行联动整合，Cell提供不良坐标Xc，Array提供不良坐标范围～Ya，Panel在Cell Repair工序下载整合后的坐标（Xc，～Ya），实现DCS不良的定位如图5所示。

图5：盲修定位坐标

不良Panel在Cell Repair设备上，下载Array坐标信息，与Cell坐标进行匹配，寻找Xc相近的Array的不良坐标（Xa，～Ya），其中Xc≈Xa，对Cell与Array的坐标重新整合，生成不良的新坐标（Xc，～Ya），设备镜头移动到该坐标位置寻找不良，如果不良可见，则对其进行维修，如果不良不可见，则进行盲修。

盲修法如图6所示，通过AC坐标联动方法定位不良坐标（Xc，～Ya），但在不良周边区域未能发现不良，此时以（Xc，～Ya）坐标为中心点，沿着Xc坐标的 Data线，在（Xc，～Ya）前后3个Data线与Com线的交叉点对Com线进行切断。已知Xc为不良的精准坐标，此时对不良模糊坐标Ya多点连续维修切割，可以覆盖不可见不良的位置，实现DCS不可见不良的维修。

图6：DCS不良盲修示意图

3 实验结果分析

3.1 DCS不良种类以及维修方式分析

通过对收集的2016片DCS不良液晶面板进行全面的整理分析，我们发现DCS不良主要发生在Data线与Com线交叉处以及在Data线或是Com线上，主要有以下几种情况。

3.1.1 静电击穿或微小异物

Data线与Com线静电击穿或是有微小金属颗粒导致短路。短路点多为1-2μm的小黑点，AOI自动巡线难以发现。此时只需要将交叉点两端的Com线切断即可，如图7所示。

图7：静电击穿或微小异物

3.1.2 Array工艺金属残留

Array工艺过程中金属残留会导致Data线与Com线、Data线与Com ITO、像素ITO与Com线、像素ITO与Com ITO短路到一起。当金属残留较小,未涉及多个亚像素时，只需要将该像素两端的Com线切断隔离即可，当残留较大时涉及多个像素时，需要将所涉及像素的Com线切断。另需注意，当涉及多个像素时，如果对多个像素的Com线同时切断，会造成像素变亮点，连续亮点无法提级，造成维修失败，此时应该对不良像素做暗点化处理，切断TFT开关，焊接Com线与像素ITO，如图8所示。

图8：Array工艺金属残留

3.1.3 Array维修失败

Array在维修Data断线不良时，要架桥处理，架桥失败导致与Com线连接在一起，造成DCS不良，维修方法同样为切断架桥所涉及的像素的Com线即可，如图9所示。

图9：Array维修失败

3.1.4 金属线腐蚀

金属线腐蚀，Data线与Com线中间绝缘层破坏，导致短路在一起，造成DCS不良。此不良维修方式同样是切割Com线，如图10所示。

图10：金属线腐蚀

3.2 维修数据分析

如图11所示，统计两组样品的维修数据，我们发现用AOI自动巡线方法共计维修液晶面板121片，其中维修成功82片，而使用AC联动维修方法，同样数量的不良面板，用该方法共计维修621片，维修成功数量305片，其维修率从12.0%提升至61.6%，维修提级率从8.1%提升至30.1%。

通过维修数据分析，我们发现坐标整合方法用于液晶面板成盒后的DCS不良维修，可以有效的提高不良维修率，从而提高DCS不良的维修提级率。

图11：实验数据对比分析

4 总结

本文通过收集大量DCS不良样品，对不良进行分析，并结合LCD工艺流程，创造性提出AC坐标联动维修方法，在液晶面板成盒后维修DCS不良时参考Array站点的不良坐标，实现了Cell端对DCS不良的定位，且对于不可见不良，提出纵向连切的方法，从而解决了行业内DCS不良维修的难题。结果表明： AC联动维修DCS不良，维修提级率从8.1%提升至30.1%。

该方法不仅可用于DCS不良的维修，对于其他短路不良如GCS等也同样适用。同时也给其他高端产品不良的维修提供了一种思路，且该方法具有成本低、易推广等特点，可以有效改善行业内DCS不良量产维修状况。