顆粒疊加圖在液晶基板玻璃工藝對策中的應用

李 青，高俊杰，李赫然，劉文泰

（1.東旭集團有限公司，石家莊 050021；2.平板顯示玻璃技術和裝備國家工程實驗室，石家莊 050035；3.北京大學 光華管理學院，北京 100871）

數字信號處理

顆粒疊加圖在液晶基板玻璃工藝對策中的應用

李 青1,2，高俊杰1,2，李赫然3，劉文泰1,2

（1.東旭集團有限公司，石家莊 050021；2.平板顯示玻璃技術和裝備國家工程實驗室，石家莊 050035；3.北京大學 光華管理學院，北京 100871）

介紹了在TFT-LCD液晶基板玻璃半成品加工時容易產生顆粒的工序和設備情況，顆粒度超標時對下游LCD面板生產造成的影響。為了對策顆粒度超標的問題，在MES系統中引入了顆粒疊加圖數據圖形分析功能，并應成功用于實際生產線中，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線中，需要對前段工序生產的半成品進行劃線切割、邊部研磨及倒角、清洗和缺陷檢查等環節，最終生產出符合要求的成品，達到客戶要求的基本尺寸和品質。然而在加工過程中，因為外部環境、加工工藝和設備材質等因素，會出現基板玻璃表面顆粒度超標的問題。在正常情況下，基板玻璃的整版顆粒數控制在100個以下，即大、中、小顆粒數的總和，如果顆粒度超標，會在LCD面板生產過程中產生膜破、黑缺及亮度不均等缺陷。所以，要對顆粒度進行實時監控預警，及時發現顆粒度異常情況并對策處理，降低顆粒度，提高良品率，降低生產成本。

查看基板玻璃的顆粒情況，需要在顆粒檢查機的客戶端計算機上通過專用軟件進行查看，鑒于檢查機設備及軟件運行的穩定和效率，每次只能查看存儲在服務器數據庫中的單版顆粒數量及分布情況，不能對一段時間內多張玻璃的顆粒情況進行分析，無法快速的分析判斷顆粒聚集的趨勢，對顆粒度超標的問題不能及時預警，延遲了對策的時機，加大了對策的難度，耗時長，效果不佳。

1 產生顆粒的工序

1.1 產生顆粒的工序

在液晶基板玻璃半成品加工過程中，容易產生顆粒的工序有劃線切割、邊部研磨倒角、清洗和缺陷檢查，以及進行基板玻璃搬運的上片機器人手臂、上片接收傳送帶、劃線機搬出傳送帶、上片緩存傳送帶、研磨機搬入搬出傳送帶和顆粒檢查機氣浮傳送帶等。各工序由前至后的順序如圖1所示。

1.2 產生顆粒的位置

在容易產生顆粒的工序中，具體位置體現在與基板玻璃表面接觸的機器人手臂上的吸盤，從上片機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，劃線機劃線割刀，還有對基板玻璃邊部進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系中，進而可以根據這些信息，很快就能查出顆粒分布和聚集情況，展開及時對策方案和調整工藝工作，同時加強平時的點檢與擦拭，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系統中的顆粒疊加圖

為了解決上述難題，在MES系統中，利用先進的GDI+（Graphics Device Interface plus）技術，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、大小、坐標根據規定的大、中、小規格尺寸按不同顏色顯示在同一畫面的直角坐標系中（如圖2所示），形成一張完整的顆粒分布圖。在顆粒疊加圖中，可以靈活設置時間區段和基板玻璃數量，按選擇的大、中、小規格，從顆粒檢查機服務器的數據庫中讀取基板玻璃的顆粒信息，在畫面的坐標系中畫出代表顆粒的規定圖形。在顆粒疊加圖中，可以只繪制大、中、小三種規格中的一種顆粒情況，也可以同時繪制三種顆粒情況；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，減少了查找時間，降低了對策的難度。可以很直觀的查看顆粒分布情況和聚集趨勢，節省大量的查找和對策顆粒超標的時間，提高生產效率的同時，降低生產成本。

為了在顆粒疊加圖中實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系和GDI+直角坐標系進行變換，同時將基板玻璃的長寬尺寸顯示在直角坐標系中，將顆粒按存儲在數據庫中的坐標位置繪制在基板玻璃的長寬組成的矩形區域內，再根據顆粒的大小、數量和坐標等信息，設置篩選條件，進行數據分析。MES系統中的實際顆粒疊加圖坐標如圖3所示。

圖3 顆粒疊加圖的直角坐標系

3 顆粒疊加圖的應用

經過長時間的應用和總結，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＜100且零散分布在基板玻璃表面的屬于良品范圍，如果有聚集現象，需要引起足夠重視，此時有可能出現下述情況中的一種，需要仔細查找原因，予以消除。

3.2 邊部聚集

當顆粒數偏高時，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，有時聚集在一條很窄的區域，有時聚集在較寬的區域中，根據這些情況，可以初步判斷是邊部研磨時接觸的區域。

根據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，說明是短邊研磨時產生的顆粒，調整短邊研磨工藝及設備，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生的顆粒，調整長邊研磨工藝及設備，可以消除橫向顆粒度偏高的問題。

3.3 縱向聚集

當顆粒聚集在基板玻璃非邊部的縱向軸上，即X坐標基本相同，Y坐標上聚集在一條很窄或較寬的區域中，依此可以初步判斷是研磨轉向之前的工序產生的顆粒，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，及時查找出產生顆粒的具體位置和原因。

3.4 橫向聚集

當顆粒聚集在基板玻璃非邊部的縱向軸上，即Y坐標基本相同，X坐標上聚集在一條很窄或較寬的區域中，依此可以初步判斷是研磨轉向之后的工序產生的顆粒，集中精力在長邊研磨、研磨倒角、清洗和顆粒檢查機氣浮等工序，縮小范圍，及時查找出產生顆粒的具體位置和原因。

3.5 縱橫聚集

當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。當出現這種情況時，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

當顆粒聚集在基板玻璃的某一個區域內，有時規律的分布在X或Y軸，有時沒有規律。

針對有規律的情況，可以參考縱橫聚集情況進行查找和對策。針對無規律的情況，可以采用逆向逐級查找和對策顆粒偏高的方式，即從距離顆粒檢查機最近的氣浮傳送帶開始查找原因并對策，再查找清洗機傳送帶的運行情況，逐級查找到上片機器人的搬運手臂吸盤處。這樣既可以節省時間，又避免在對策過程中產生更多的顆粒，將影響將至最低。

3.7 大面積聚集

當顆粒聚集在基板玻璃的大片區域內，在有規律的情況下，可以參考邊部聚集、縱向聚集和橫向聚集情況進行查找和對策；當出現不規律的情況時，可以參考局部聚集的對策方式進行對策。

4 結束語

MES系統的顆粒疊加圖成功應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，對策顆粒度偏高問題所花費的時間少則幾個小時，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生的區域和工序，對策處理時間降低至1～2小時之內。由此可以看出，大大提高了對策顆粒的效率和質量，進而提高了設備開機率，提升良品產出，節省大量的生產成本，為企業創造更多的效益。

伴隨著新技術的不斷涌現，對策顆粒的技術和手段也在不斷升級和完善，解決問題的能力會越來越強，查找顆粒產生的原因和位置會越來越快，越來越準確，顆粒度的可控性會越來越強，為良品率的穩定提供了可靠的技術保障。

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TP274；TQ171.6

B

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國家科技支撐計劃（項目名稱：典型高性能特種玻璃關鍵技術研發與示范，課題名稱：G8.5液晶玻璃基板生產技術應用開發）（2013BAE03B02-03）

李青（1965 -），女，河北石家莊人，教授級高工，碩士研究生，主要從事機械設計方面研究。