GOA型TFT LCD产品ShortingBar Testing工序烧伤现象研究

刘志军

（广州航海学院 船舶工程系，广东 广州510725）

1 引 言

GOA TFT LCD（GOA：Gate Drive IC on Array）是近年TFT LCD 的一种新类型，其把驱动液晶Gate信号的IC 直接刻蚀在液晶面板上，省去了Gate Drive IC的成本和把IC绑定在液晶面板上的工序，更重要的是由于Gate Drive IC与液晶面板为一个整体，使得产品更薄、分辨率更高、稳定性和抗振性更好。目前，GOA TFT LCD已经成为移动终端业的主流，智能手机几乎都使用这种液晶面板。Shorting Bar Testing是GOA TFT LCD 生产过程中的一道重要的测试工序，Shorting Bar Testing原理是从面板上专门的测试线路注入测试信号把面板点亮，通过控制测试程序产生一些简单的测试画面［1－3］，如果面板存在缺陷（如黑点、彩点、划线和灰度不均等），缺陷就会在这些画面显示出来，再由人工或者缺陷自动检测系统把不良面板检测出来，保证不合格的产品不进入下道工序——IC 绑定［4－6］，避免不必要的IC、FPC 和ACF 等材料的浪费，提高GOA TFT LCD 产品的合格率、降低物耗成本。GOA TFT LCD 产品由于高分辨率，超薄的特征，使得面板上线路间的空间距离非常小［7］，线路间的绝缘层很容易被电击穿，而出现“烧伤”现象。有厂家把问题归结为Shorting Bar Testing测试参数电压过高；有厂家把问题归结为Shorting Bar Testing 测试时驱动程序启动瞬间的冲击；有厂家把问题归结为静电击伤。究竟是什么原因导致该问题，一直困扰着业界，只有找到问题的根源，才可能找到应对的策略。

本文针对把根源归结为Shorting Bar Testing工序测试参数电压过高的假设，设计一个Source电压远高于理论测试电压的测试波形，分别以高压值参数和理论值参数对样品进行测试，结果发现两种情况下烧伤概率一样；针对把根源归结为Shorting Bar testing工序驱动程序启动瞬间冲击烧伤的假设，在测试驱动板上每个测试信号输入口加一个限流器，用加限流器和没加限流器的测试治具分别对样品进行测试，结果发现两者烧伤概率一样；针对把根源归结为静电击伤的假设，在Shorting Bar testing工序增加防静电措，分别在改进前后的测试环境对样品进行测试，发现改进后未出现烧伤现象。

2 烧伤现象

图1 GOA TFT LCD 的总制程Fig.1 Total process of GOA TFT LCD

图1为GOA TFT LCD 的总制程［3］，模组制程最后工序为模组电性能测试，GOA TFT LCD产品的缺陷基本在该工序被检测出来。图2为某GOA TFT LCD 产品模组电性能测试检测出烧伤现象后进行镜检的显微图像，从图2可以发现烧伤把GOA TFT LCD 基板上相邻电路间的绝缘层烧掉而导致线路间短路，这两根线路一根是Source线；另一根是Vcom 线。镜检结果表明烧伤现象都集中在一点。既然是烧伤，很显然需要热能量（电能），然而在模组测试之前，除“Shorting Bar testing”工序，其他工序未上电（目前线代的面板产品显示区的断、短路defect概率较低，面板原厂省去Array testing工序，而以“Shorting Bar testing”工序替代），因此各个厂家都把责任归结为“Shorting Bar testing”工序。有厂家把问题归结为Shorting Bar Testing测试参数电压过高；有厂家把问题归结为Shorting Bar testing测试时驱动程序启动瞬间冲击烧伤；有厂家把问题归结为静电击伤。

这里提出几个疑问：（1）确实是Shorting Bar testing导致的吗？（2）如果是Shorting Bar testing导致的，究竟是Shorting Bar testing的什么原因导致的？对此，需要通过实验一一验证／排除。

图2 GOA TFT LCD 产品烧伤现象显微图像Fig.2 GOA TFT LCD product die burn phenomenon microscopic image

3 实验设计

因为整个GOA TFT LCD 制程涉及工序很多，先假定烧伤现象就是Shorting Bar Testing导致的，问题就简化为如果是Shorting Bar Testing导致的，究竟是Shorting Bar Testing什么原因导致的？是Shorting Bar Testing测试参数电压过高烧伤，还是Shorting Bar Testing测试时驱动程序启动瞬间冲击烧伤，或是静电击伤。对此分别设计实验进行验证。实验环境一致，相对湿度：30%；温度：25 ℃。以下设计的3 个实验的变量集中在Shorting Bar Testing测试治具。

3.1 Shorting Bar Testing测试参数电压过高烧伤验证实验

板的理论测试波形源自SO8OA3 型产品的Shorting Bar规格书，OLED 面板样件源于模组产品电性能测试工序检测出的不良品，再卸掉IC、FPC 和ACF等，由于实验样本源自成品模组电性能测试工序的不良品，其缺陷的类型和位置都已经标定，对样品进行镜检，把出现烧伤现象的样品去除，确保测试样品100%未烧伤；数量：2 749片；检测仪器：OLED 电性能测试波形发生仪器，为本研究团队开发的TFT LCD电性能测试波形自动发生仪（专利号：ZL200920052079.7）。图3为测试过程测试对象在测试治具上测试的实物图。

实验结果：表1为镜检结果，由表1可见增加Source与Vcom 压差没有提高烧伤概率。因此可以判定烧伤现象产生的根源不在于测试参数电压过高而烧坏玻璃。

表1 两种测试参数对产品影响烧伤镜检结果Tab.1 Product die burn microscopic examination result of two kinds of testing parameters

图3 Shorting Bar Testing具体参数设定Fig.3 Detailed parameter setting of shorting bar testing process

3.2 Shorting Bar Testing驱动程序启动瞬间电流冲击烧伤验证实验

实验原理：如果问题的根源在于测试驱动程序启动瞬间电流冲击导致线路间绝缘层击穿，则如果在测试驱动板上每个测试信号输入口加一个限流器，必然不存在测试信号在测试驱动程序启动瞬间电流过大而导致烧伤现象，以此Shorting Bar Testing测试驱动板进行Shorting Bar Testing工序，测试对象将不出现烧伤现象，或者烧伤概率降低。因此，设定两套Shorting Bar Testing驱动板，一套在测试驱动板上每个测试信号输入口加一个限流器，一套不加限流器。分别用两套测试驱动板对实验样品（各500片）进行Shorting Bar Testing，再对测试过的样品进行镜检，如果加限流器后进行Shorting Bar Testing能避免或降低烧伤率，则认为问题的根源之一在于测试驱动程序启动瞬间电流过大的冲击，否则认为与测试驱动程序启动瞬间电流冲击无关。

实验样品：与Shorting Bar Testing测试参数电压过高烧伤验证实验一致。

测试参数见图3（a）。

实验结果：表2为Shorting Bar Testing工序后的实验样品的镜检结果，由表2可见增加限流器没有降低烧伤概率。因此可以判定烧伤现象产生 的 根 源 不 在 于Shorting Bar testing 驱 动 程 序启动瞬间电流冲击而烧坏玻璃。

表2 加限流器前后产品烧伤现象镜检结果Tab.2 Results of product die burn microscopic examination with current limiter or no

3.3 Shorting Bar Testing静电烧伤验证实验

实验原理：从图2 可以发现烧伤现象在于Source线和Vcom 线间的绝缘层，如果问题的根源在于Shorting Bar testing工序时，测试环境的静电在测试过程通过测试探针进入液晶面板而烧伤绝缘层。则通过消除测试环境静电的方法（包括：把测试环境的湿度提高到70%、用防静电离子风机的风对准测试机器探针部位吹、在测试治具壳体表面加离子棒、测试治具接地）能减低或消除烧伤现象。因此，设定相同的Shorting Bar Testing参数，在不同的测试环境下进行Shorting Bar testing，一种测试环境没有考虑消除静电，一种考虑消除静电。分别在两种测试环境下用同一台测试机对实验样品（各500片）进行Shorting Bar Testing，再对测试过的样品进行镜检，如果增加防静电措施能降低烧伤率，则认为问题的根源之一在于测试过程的静电烧伤，否则认为与静电无关。

实验样品：与Shorting Bar Testing测试参数电压过高烧伤验证实验一致。

测试参数见图3（a）。

实验结果：表3为测试工序后的样品烧伤现象的镜检结果，由表3可见采取防静电措施静电烧伤现象几乎消失，可见烧伤现象的根源在于测试环境的静电击伤。

表3 两种测试环境对产品烧伤现象的影响镜检结果Tab.3 Results of product die burn microscopic examination in the anti－static electrostatic and in normal environments

4 结 论

（1）增加Source与Vcom 压差没有提高烧伤概率，可见烧伤现象的根源不在于测试参数电压过高而烧坏玻璃；

（2）增加限流器没有降低烧伤概率，可见烧伤现 象 产 生 的 根 源 不 在 于Shorting Bar testing 测试驱动程序启动瞬间电流冲击而烧坏玻璃；

（3）采取防静电措施烧伤现象几乎消失，可见烧伤现象的根源在于测试环境的静电击伤。采取相应的防止静措施能消除静电击伤现象。

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