GOA型TFT LCD產品ShortingBar Testing工序燒傷現象研究

劉志軍

（廣州航海學院 船舶工程系，廣東 廣州510725）

1 引 言

GOA TFT LCD（GOA：Gate Drive IC on Array）是近年TFT LCD 的一種新類型，其把驅動液晶Gate信號的IC 直接刻蝕在液晶面板上，省去了Gate Drive IC的成本和把IC綁定在液晶面板上的工序，更重要的是由于Gate Drive IC與液晶面板為一個整體，使得產品更薄、分辨率更高、穩定性和抗振性更好。目前，GOA TFT LCD已經成為移動終端業的主流，智能手機幾乎都使用這種液晶面板。Shorting Bar Testing是GOA TFT LCD 生產過程中的一道重要的測試工序，Shorting Bar Testing原理是從面板上專門的測試線路注入測試信號把面板點亮，通過控制測試程序產生一些簡單的測試畫面［1－3］，如果面板存在缺陷（如黑點、彩點、劃線和灰度不均等），缺陷就會在這些畫面顯示出來，再由人工或者缺陷自動檢測系統把不良面板檢測出來，保證不合格的產品不進入下道工序——IC 綁定［4－6］，避免不必要的IC、FPC 和ACF 等材料的浪費，提高GOA TFT LCD 產品的合格率、降低物耗成本。GOA TFT LCD 產品由于高分辨率，超薄的特征，使得面板上線路間的空間距離非常小［7］，線路間的絕緣層很容易被電擊穿，而出現“燒傷”現象。有廠家把問題歸結為Shorting Bar Testing測試參數電壓過高；有廠家把問題歸結為Shorting Bar Testing 測試時驅動程序啟動瞬間的沖擊；有廠家把問題歸結為靜電擊傷。究竟是什么原因導致該問題，一直困擾著業界，只有找到問題的根源，才可能找到應對的策略。

本文針對把根源歸結為Shorting Bar Testing工序測試參數電壓過高的假設，設計一個Source電壓遠高于理論測試電壓的測試波形，分別以高壓值參數和理論值參數對樣品進行測試，結果發現兩種情況下燒傷概率一樣；針對把根源歸結為Shorting Bar testing工序驅動程序啟動瞬間沖擊燒傷的假設，在測試驅動板上每個測試信號輸入口加一個限流器，用加限流器和沒加限流器的測試治具分別對樣品進行測試，結果發現兩者燒傷概率一樣；針對把根源歸結為靜電擊傷的假設，在Shorting Bar testing工序增加防靜電措，分別在改進前后的測試環境對樣品進行測試，發現改進后未出現燒傷現象。

2 燒傷現象

圖1 GOA TFT LCD 的總制程Fig.1 Total process of GOA TFT LCD

圖1為GOA TFT LCD 的總制程［3］，模組制程最后工序為模組電性能測試，GOA TFT LCD產品的缺陷基本在該工序被檢測出來。圖2為某GOA TFT LCD 產品模組電性能測試檢測出燒傷現象后進行鏡檢的顯微圖像，從圖2可以發現燒傷把GOA TFT LCD 基板上相鄰電路間的絕緣層燒掉而導致線路間短路，這兩根線路一根是Source線；另一根是Vcom 線。鏡檢結果表明燒傷現象都集中在一點。既然是燒傷，很顯然需要熱能量（電能），然而在模組測試之前，除“Shorting Bar testing”工序，其他工序未上電（目前線代的面板產品顯示區的斷、短路defect概率較低，面板原廠省去Array testing工序，而以“Shorting Bar testing”工序替代），因此各個廠家都把責任歸結為“Shorting Bar testing”工序。有廠家把問題歸結為Shorting Bar Testing測試參數電壓過高；有廠家把問題歸結為Shorting Bar testing測試時驅動程序啟動瞬間沖擊燒傷；有廠家把問題歸結為靜電擊傷。

這里提出幾個疑問：（1）確實是Shorting Bar testing導致的嗎？（2）如果是Shorting Bar testing導致的，究竟是Shorting Bar testing的什么原因導致的？對此，需要通過實驗一一驗證／排除。

圖2 GOA TFT LCD 產品燒傷現象顯微圖像Fig.2 GOA TFT LCD product die burn phenomenon microscopic image

3 實驗設計

因為整個GOA TFT LCD 制程涉及工序很多，先假定燒傷現象就是Shorting Bar Testing導致的，問題就簡化為如果是Shorting Bar Testing導致的，究竟是Shorting Bar Testing什么原因導致的？是Shorting Bar Testing測試參數電壓過高燒傷，還是Shorting Bar Testing測試時驅動程序啟動瞬間沖擊燒傷，或是靜電擊傷。對此分別設計實驗進行驗證。實驗環境一致，相對濕度：30%；溫度：25 ℃。以下設計的3 個實驗的變量集中在Shorting Bar Testing測試治具。

3.1 Shorting Bar Testing測試參數電壓過高燒傷驗證實驗

板的理論測試波形源自SO8OA3 型產品的Shorting Bar規格書，OLED 面板樣件源于模組產品電性能測試工序檢測出的不良品，再卸掉IC、FPC 和ACF等，由于實驗樣本源自成品模組電性能測試工序的不良品，其缺陷的類型和位置都已經標定，對樣品進行鏡檢，把出現燒傷現象的樣品去除，確保測試樣品100%未燒傷；數量：2 749片；檢測儀器：OLED 電性能測試波形發生儀器，為本研究團隊開發的TFT LCD電性能測試波形自動發生儀（專利號：ZL200920052079.7）。圖3為測試過程測試對象在測試治具上測試的實物圖。

實驗結果：表1為鏡檢結果，由表1可見增加Source與Vcom 壓差沒有提高燒傷概率。因此可以判定燒傷現象產生的根源不在于測試參數電壓過高而燒壞玻璃。

表1 兩種測試參數對產品影響燒傷鏡檢結果Tab.1 Product die burn microscopic examination result of two kinds of testing parameters

圖3 Shorting Bar Testing具體參數設定Fig.3 Detailed parameter setting of shorting bar testing process

3.2 Shorting Bar Testing驅動程序啟動瞬間電流沖擊燒傷驗證實驗

實驗原理：如果問題的根源在于測試驅動程序啟動瞬間電流沖擊導致線路間絕緣層擊穿，則如果在測試驅動板上每個測試信號輸入口加一個限流器，必然不存在測試信號在測試驅動程序啟動瞬間電流過大而導致燒傷現象，以此Shorting Bar Testing測試驅動板進行Shorting Bar Testing工序，測試對象將不出現燒傷現象，或者燒傷概率降低。因此，設定兩套Shorting Bar Testing驅動板，一套在測試驅動板上每個測試信號輸入口加一個限流器，一套不加限流器。分別用兩套測試驅動板對實驗樣品（各500片）進行Shorting Bar Testing，再對測試過的樣品進行鏡檢，如果加限流器后進行Shorting Bar Testing能避免或降低燒傷率，則認為問題的根源之一在于測試驅動程序啟動瞬間電流過大的沖擊，否則認為與測試驅動程序啟動瞬間電流沖擊無關。

實驗樣品：與Shorting Bar Testing測試參數電壓過高燒傷驗證實驗一致。

測試參數見圖3（a）。

實驗結果：表2為Shorting Bar Testing工序后的實驗樣品的鏡檢結果，由表2可見增加限流器沒有降低燒傷概率。因此可以判定燒傷現象產生 的 根 源 不 在 于Shorting Bar testing 驅 動 程 序啟動瞬間電流沖擊而燒壞玻璃。

表2 加限流器前后產品燒傷現象鏡檢結果Tab.2 Results of product die burn microscopic examination with current limiter or no

3.3 Shorting Bar Testing靜電燒傷驗證實驗

實驗原理：從圖2 可以發現燒傷現象在于Source線和Vcom 線間的絕緣層，如果問題的根源在于Shorting Bar testing工序時，測試環境的靜電在測試過程通過測試探針進入液晶面板而燒傷絕緣層。則通過消除測試環境靜電的方法（包括：把測試環境的濕度提高到70%、用防靜電離子風機的風對準測試機器探針部位吹、在測試治具殼體表面加離子棒、測試治具接地）能減低或消除燒傷現象。因此，設定相同的Shorting Bar Testing參數，在不同的測試環境下進行Shorting Bar testing，一種測試環境沒有考慮消除靜電，一種考慮消除靜電。分別在兩種測試環境下用同一臺測試機對實驗樣品（各500片）進行Shorting Bar Testing，再對測試過的樣品進行鏡檢，如果增加防靜電措施能降低燒傷率，則認為問題的根源之一在于測試過程的靜電燒傷，否則認為與靜電無關。

實驗樣品：與Shorting Bar Testing測試參數電壓過高燒傷驗證實驗一致。

測試參數見圖3（a）。

實驗結果：表3為測試工序后的樣品燒傷現象的鏡檢結果，由表3可見采取防靜電措施靜電燒傷現象幾乎消失，可見燒傷現象的根源在于測試環境的靜電擊傷。

表3 兩種測試環境對產品燒傷現象的影響鏡檢結果Tab.3 Results of product die burn microscopic examination in the anti－static electrostatic and in normal environments

4 結 論

（1）增加Source與Vcom 壓差沒有提高燒傷概率，可見燒傷現象的根源不在于測試參數電壓過高而燒壞玻璃；

（2）增加限流器沒有降低燒傷概率，可見燒傷現 象 產 生 的 根 源 不 在 于Shorting Bar testing 測試驅動程序啟動瞬間電流沖擊而燒壞玻璃；

（3）采取防靜電措施燒傷現象幾乎消失，可見燒傷現象的根源在于測試環境的靜電擊傷。采取相應的防止靜措施能消除靜電擊傷現象。

［1］ Meinstein K，Ludden C，Hagge M.et al.A low－voltage source driver for column inversion applications［C］／／SID’96 Digest，San Diego，USA：SID，1996：255－258.

［2］ 唐惠玲，劉志軍，何紅宇.三階驅動原理在TFT LCD 電測波形設計中的應用［J］.液晶與顯示，2009，24（4）：606－609.Tang H L，Liu Z J，He H Y.Application of three－stage driver principle in electromotive waveform design of TFT LCD［J］.Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays，2009，24（4）：606－609.（in Chinese）

［3］ International Electro technical Commission.IEC61747－6－2004.Liquid crystal and solid－state display devices，Part 6：Measuring methods for liquid crystal modules－Transmissive type［S］.IEC，2004.

［4］ 劉毅，鄭學仁，王亞南，等.MATLAB在TFT－LCD屏顯示MURA 缺陷檢測的應用［J］.液晶與顯示，2007，22（6）：725－731.Liu Y，Zheng X R，Wang Y N，et al.Application of MATLAB in TFT－LCD’s Mura defect detection［J］.Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays，2007，22（6）：725－731.（in Chinese）

［5］ 王搖麗，吳曉明，華玉林，等.插入電荷控制層對藍色OLED 發光性能的提高［J］.發光學報，2014，35（1）：84－89.Wang Y L，Wu X M，Hua Y L，et al.Improvement of performance of a blue organic light－emitting diode by inserting charge control layers［J］.Chinese Journal of Luninescence，2014，35（1）：84－89.

［6］ 劉士奎，王超，楊雪，等.液晶顯示領域之GOA 技術專利分析［J］.中國發明與專利，2013（6）：21－28.Liu S K，Wang C，Yang X.Analysis of LCD technology patents in the field of GOA［J］.Chinese Journal of Chinese Inventions and Patents，2013（6）：21－28.（in Chinese）

［7］ 唐惠玲，劉漢瑞，劉志軍.一種TFT LCD 可編程綜合性能電測儀：中國，ZL200920052079.7［P］.Tang H L，Liu H R，Liu Z J.A kind of TFT LCD electric performance testing instruments：CN，ZL200920052079.7［P］.（in Chinese）