一種高世代的新型自動宏觀檢查方案的研究

作者/陳輝，南京中電熊貓平板顯示科技有限公司

平板顯示（FPD）技術自20世紀90年代開始迅速發展，并逐步走向成熟[1]。UHD(4K2K)產品，自 2012年成為熱點產品，2013年開始大量上市，同時G8.5（2200mm×2500mm）以上產線開始在中國大陸全面開花，此前的依靠人工進行檢查的手動宏觀檢查裝置，已經難以滿足越來越快的生產節拍，在此前提下，我們對現有的技術方案進行總結優化，以滿足生產需要。

1.背景技術方案

傳統液晶面板成盒后的檢出方法主要分為四個步驟：

① 進片時基板旋轉至垂直狀態，人員裸視檢查表面缺陷；

② 透過背燈箱和下偏光片，檢查人員手持上偏光片旋轉檢查；

③ 使用強光燈（綠/白）對表面進行檢查；

④ 使用手持式工具檢查微觀缺陷。

由于檢查作業的繁瑣，考慮產能的壓力，G8.5世代產線業內絕大部分都只是進行第二項手持旋轉偏光片檢查，并且由于第二項檢查的平均耗時約10min/sheet，業界普遍采用抽檢的形式，檢查頻率約1/10sheet。但是隨著母板尺寸的增加，母板內Panel的小型化，此項檢查的耗時在成倍的增加，抽檢的頻率進一步放低，不良的檢出的頻率越來越低，易造成不良產品無法及時檢出和反饋，造成巨大的經濟損失。

2.背景技術的缺點

缺點一：檢查耗時無法達到線體產能要求。

缺點二：檢查人員判定標準不一致。

缺點三：人員作業需要登高、俯視、微觀目視、偏光板微觀目視、強光近距離目視等，涉及作業的流程較多，不易掌握。

缺點四：部分檢查人員與基板接觸，產生額外不良。

缺點五：前后檢查站點無聯動，異常反饋速度慢。

3.自動宏觀檢查方案

本文章提出了一種液晶面板成盒工藝中可以對面板不良自動檢查并反饋的方案。

該方案具體是通過高清鏡頭透過上下偏光板逐行掃描，通過設定周期記錄不同周期掃描的圖片，對比周期與周期之間圖片的差異檢出成盒工藝中產生的缺陷。此發明對比傳統人眼透過偏光片檢查缺陷提高了檢出有效率，并對于缺陷的管控做到自動化、精細化、合理化。由于是Auto狀態下檢出，對于設備的報警機制以及異常的攔截起到轉折性的突破，從根本上改善了傳統檢出方式中由人員判斷異常導致的誤判以及漏檢（見圖1）。這樣設計的優點在于：

① 整體通過鏡頭掃描來進行檢查，產能上可以做到全部檢測，對比傳統抽測頻率1/10sheet提高明顯，檢查頻率達到理想狀態；

② 設置固定參數檢出缺陷特征明顯，易于區分；

③ 人員手動檢查被忽略的檢查項目，此裝置可以同步完成；

④ 缺陷的上傳以及下載全部由軟件自動完成，無需人員手動進行作業，避免誤操作；

⑤ 對比檢出缺陷位置，專門設計高清鏡頭復判，提高準確性和檢查效率；

⑥ 前/后制程中檢查機數據共享，提高異常反饋的時間，便于準確查找異常；

⑦ 檢查過程中全自動掃描、檢查、反饋基板信息，不存在人員接觸的可能性，從根本上避免的人員接觸基板帶來的靜電和異物類不良。

圖1 宏觀自動化檢查設備

4.具體技術方案檢討

4.1 本方案所要解決的技術問題

當前TFT–LCD產業，面板制作朝著大尺寸發展，而線體也隨著發展做的越來越大，目前8.5代線生產的玻璃寬度已達2500mm，而業內高規格產品的畫素要求也是越來越高，對于缺陷的容忍度也更加苛刻，因此對作業人員的目視檢查能力的提高對于整體的檢出率幫助有限。

如何確保檢出的效率與頻率已經變得越來越難以處理，業內從人員的培訓，作業的規范，設備的動作流程，甚至系統的上報等等各個方面來改善，最終結果均不夠理想。

怎樣在產能能夠滿足的前提下盡可能多的進行基板的檢查，且能夠確保檢查的準確性與穩定性，這個課題在近年來已經備受關注。此專利在綜合以上考量的前提下，完美實現了傳統手動檢查中遇到的上述瓶頸。

4.2 具體技術方案說明

為了實現宏觀自動化檢查產品缺陷，本方案考慮使用高精度掃描對比的方式，并加入二次更高精度的鏡頭掃描來復判，從而確保檢查的準確與穩定。此外本發明考慮前制程中檢查站點檢出缺陷的同步，加入以太網反饋，實現在線上傳與下載，確保前制程中檢出的不良不會因為人員手動操作導致漏放或誤判。

4.3 具體實施方法

首先完成設備對缺陷的識別。如上圖1所示①②③⑧⑨⑩為一組檢查單元，光源通過散光板均勻照射在基板背面，透過上/下偏光片調試后的角度差異，在CCD下逐行掃描基板。在通過⑦完成基板來回的移動，確保掃描的次數與周期。設置②可以調試偏光片角度，讀取到不同色澤的圖片信息，設置⑧可以調試光照強度，讀取到不同亮度的圖片信息。并且裝置內可以設定檢查次數，通過多次掃描提高檢出率。裝置有專門的超精度鏡頭③可以切換不同倍率來確認異常形態，并自動讀取之前掃描的異常缺陷進行復判。

圖2 宏觀自動化檢查設備—掃描鏡頭橫切圖&上下偏光片俯視圖

第二步，如圖2所示，基板進入后，掃面鏡頭通過⑥⑦上下偏光板形成一個θ角度，光源在不同θ角度偏光片下所對應缺陷的對比率不同，根據此θ角度調試進行周期性掃描對比。

第三步，掃描鏡頭把缺陷位置通過周期對比確定后，高清鏡頭（如圖1中③）單獨對于異常位置進行高清掃描，此過程相當于高清3D顯微鏡對基板的解析過程，此過程可以通過不同倍率鏡頭的切換，來看到不同倍率的異常圖片，并對異常位置所掃描的高清彩色圖片進行存檔。

第四步，構建宏觀自動化檢查設備以及前/后制程檢查設備的自動反饋系統，構建其他檢查設備通過以太網設置文件共享，確保信息的上傳與下載。例如圖3所示，自動化檢查設備對于缺陷檢出后上傳以太網進行信息共享，手動檢查設備下載此信息后對比缺陷信息，找到坐標點位一致的缺陷位置進行目視檢查，同時也可以對比高清鏡頭下的檢出圖片，這也間接提升了手動檢查判定的準確性；此實例也可以同步應用在其他檢查站點的對比反饋，確保信息及時的、有效的共享與反饋。

圖3 宏觀自動化檢查設備與手動檢查設備信息共享簡圖

5.本技術方案總結

本技術方案具有下述優勢：

（1）手動檢查頻率為1/10sheet，按照自動檢查設備檢查頻率可以達到理想的1/1sheet；

（2）對應自動檢查設備都是自動檢查，無需人力檢查；

（3）因為漏檢與誤檢導致的產品損失由于為突發性異常，屬于隱形效益；

（4）提高檢查機對于缺陷信息的共享與反饋速度，確保及時性與有效性；

（5）檢查過程全自動，避免了人員復雜作業帶來的安全隱患。

* [1] 高鴻錦等.新型顯示技術（上冊）[M].北京：北京郵電大學出版社，2014∶7

* [2] 高鴻錦等.新型顯示技術（下冊）[M].北京：北京郵電大學出版社，2014-116