液晶面板壓力線找點新方法研究

許金浩

摘 要：因液晶顯示面板在生產過程中有制程異物落入面板內，落于特定位置時將造成壓力線，需通過Laser維修將異物隔離，并通過外圍預留線路將訊號傳導進面內，達到顯示正常的效果。

Laser維修前需精確找到異物點位置，方可進行隔離。通常手法為肉眼查找或灌電壓按壓查找，如未找到異物點，無法維修，面板則需報廢。為提高面板出貨良率，降低產品報廢率，研究出來的一種新的找點方法：通過異物造成顯示異常時，異物位置溫度較正常區域高原理，使用IR Scan 將熱源位置找出，進而于顯微鏡下找到面內異物后進行維修。

關鍵詞：液晶面板；IR Scan ；Laser ；找點

1、 液晶面板架構及顯示原理

液晶面板架構為TFT-LCD（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display），其組成結構為：上/下偏光片，TFT玻璃基板，CF（Color Filter） 玻璃基板，基板中間由Spacer隔開，周圍使用框膠封口，中間填充入液晶材料，結構圖如圖1。

因為液晶材料本身并不發光，所以必須依靠背光燈管作為光源，本文不做特別介紹。

在TFT玻璃基板上鍍上行、列電極，一個行列交叉點構成一個子像素，并在行和列的交叉點上鍍上TFT開關（Gate），這個開關有行訊號控制電壓通斷，列電極由外部驅動IC傳入Data訊號，行列電極之間通過Timing Control IC控制Sub-Pixel（子像素）充放電和電壓大小，面內結構如圖2。除電極外，每個子像素內還鍍有一層導電膜（ITO），最外層為印刷配向膜。

CF玻璃基板上鍍上R/G/B三原色色阻、一層整面性導電膜（ITO）、配向膜。R/G/B 三原色組合混光使得顯示屏可產生多種顏色；整面性導電膜點亮時，使CF側帶基準電壓（V Com）。

LCD玻璃兩側會貼上偏光片，兩片偏光片的偏振方向互相垂直；液晶通過配向膜提供預傾角。點亮時，光自TFT偏光片穿入，經過液晶的旋轉從CF偏光片穿出，CF與TFT側壓差產生電場，使液晶分子做規則的旋轉，在不同的電流電場作用下，液晶的旋轉角度不同，進而控制出射光亮度的目的。依此原理控制每個像素的明暗變化，構成所需顯示的圖像。

2、異物造成缺陷現象及原理

2.1 異物造成缺陷現象

在TFT與CF基板封裝前，Cell廠制程過程中導電異物掉落于線路上，不同位置造成不同類型短路，從而造成不同現象缺陷，具體異物掉落造成缺陷位置如圖3，不同位置現象如下：

位置1：Data與com短路，形成貫穿直線

位置2：Gate與com短路，形成貫穿橫線

位置3：Data與Gate同時與com短路，形成十字交叉線

位置4：Data、周圍ITO與com短路，形成貫穿直線帶點

位置5：Gate、周圍ITO與com短路，形成貫穿橫線帶點

位置6：僅ITO與com短路，形成壓力點

2.2 異物造成缺陷原理

液晶面板TFT Gate電壓通常為27V～32V，控制子像素開關打開，Data電壓范圍為0～17V，控制子像素ITO上所帶電壓，CF側基準電壓通常為7V。

當單條Data 線路所輸入電壓與旁邊Data線路不一致時，與CF側形成之壓差就不一樣大，對應子像素電場就不一樣大，對應位置液晶旋轉角度就與周邊其它子像素不同，造成透光量不同，肉眼觀察時為對應位置與旁邊出現色差，為線缺陷。

以電視產品為例，無訊號輸入時為常黑模式，如Data與CF com短路，點亮時，對應子像素TFT側所帶電壓為7V，CF側所帶電壓亦為7V，壓差為0，液晶不翻轉，對應列坐標在所有畫面下均顯示為黑色，即可看見屏幕對應對置有條垂直黑線。因TFT與CF之前有液晶，存在一定的Cell Gap，異物高度如小于Cell Gap，Cell無形變時并不會造成短路；當施壓外力時（如按壓），Cell產生形變，對應位置Cell Gap變小，異物將TFT側線路與CF側Com連接在一起，造成短路，此現象即為壓力線.

2.3異物造成缺陷維修方法

為減少因cell廠制程不良造成產品報廢，大尺寸Cell外圍線路設計有預留1～2條線路（急救線）供維修使用。

維修原理方法：將異物點對應Data Line上下位置使用激光Laser 隔離，使短路位置子像素獨立，短路僅影響單顆子像素，不影響整條Data line 顯示；隔離后因Data 訊號被中斷，對應Data Line自隔離點至Cell 最下方無訊號，線路下半截顯示為黑線；此時將Data Line 與急救線連通，使Data 訊號通過急救線自Panel下方傳入，下半截線路有訊號可正常點亮.

3、異物找點方法

3.1.傳統找點方法

傳統壓力線找點方法為按壓出線后肉眼確認Defect點（部分點NG處會因異物發亮或發暗），或走急救線后灌電壓確認。灌電壓為將急救線與地短路，此時對應位置液晶翻轉角度最大，顯示為亮線，異常點此時可能被強化后顯示為暗點，易找出。

壓力線傳統找點方法成功率為80%，20%未找到點后無法維修需報廢，

3.2 IR Scan找點方法理論及應用

根據焦耳第一定律 ： 電流I流過電阻R經過時間t所產生的熱Q=I2*R*t ，異物短路后，對應位置R變小，I變大，單位時間內產生的熱Q變大，固造成壓力線之異常位置溫度較周圍其它子像素高。利用此特性，如傳統方式無法找到異常點之Cell，可通過高精度測量儀器測量缺陷位置，找到溫度最高處范圍，再搭配顯微鏡進行小范圍目檢，進而找出異常點。

代入歐姆定律V=IR，推出熱Q與電壓、時間成正比。

測量儀器需求：高精度、可手持、可近距離操作，確認目前市場中相關產品較適用類型為紅外測溫儀（即IR Scan）。通過對各品牌各型號IR Scan性能參數與試用對比（表一），得出FLIR E8 最適用于此方法找點。

異常點溫度差異加強方向：通過上述公式推導，提高電壓或增加時間可使異常點溫度升高，增加可量測性。根據現有產品特性及電壓值，篩選出以下手法做為增強熱源手法，逐一確認其適用性。

3.3. IR Scan找點步驟、技巧及注意事項

3.3.3 IR Scan使用步驟如下（以缺陷為R顏色Data Line異常為例）：

（1）于L48壓出Com Short ，切至R畫面，IR Scan 下無熱點；

（2）畫面切至L255， Data 與Vcom 壓差加大IR Scan 出現熱點；

（3）以clean用竹簽在IR Scan對準熱點再于面板上標示該處坐標；

（4）取得較精確認的Y坐標

（5）于Laser機臺找到異常點

（6）進行Laser 維修 如圖5

3.4 IR Scan使用技巧及注意事項

3.4.1 IR Scan CCD 與IR畫面不同步， 須先以熱源定位再標示坐標（圖7）：首先先制作人工缺陷，確認本臺IR Scan熱源影像偏離位置（圖示以影像偏上為例），標識缺陷位置時，可先用重工區清潔用小竹簽以IR呈像對準熱點，定位異常區域，再將IR 移除，以竹簽對應位置標識異常點坐標。