有源矩陣液晶顯示器的缺陷檢測(cè)

彭亮亮　江濤

摘要：近年來(lái)，有源矩陣液晶顯示技術(shù)的發(fā)展取得了質(zhì)的飛躍。有源矩陣液晶顯示器經(jīng)歷了從中小型便攜式電視到大尺寸便攜式個(gè)人電腦顯示器和大屏幕彩色液晶電視的發(fā)展過(guò)程。視覺(jué)設(shè)備和高分辨率、高亮度、大屏幕彩色液晶投影電視等方向發(fā)展迅速。這種大型，彩色和高度精制的有源矩陣液晶顯示器的發(fā)展將不可避免地導(dǎo)致更高的成本，并且產(chǎn)品良率的提高是成本下降的關(guān)鍵。本文主要分析了VGA有源矩陣液晶顯示器的缺陷分類和成因。開(kāi)發(fā)了有源矩陣液晶顯示器的開(kāi)路測(cè)試板，短路測(cè)試板和全板顯示測(cè)試板。

關(guān)鍵詞：有源矩陣液晶顯示器；缺陷；檢測(cè)；測(cè)試板

1、有源矩陣液晶顯示器缺陷分析

近年來(lái)，液晶顯示技術(shù)的發(fā)展取得了質(zhì)的飛躍。在微米精度的大面積玻璃基板上制造數(shù)十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)個(gè)微小的TFT開(kāi)關(guān)元件和數(shù)千微米寬的掃描線和信號(hào)線比大規(guī)模集成電路更難以制造，并且這個(gè)問(wèn)題不能只有通過(guò)提高潔凈室水平和制造過(guò)程的自動(dòng)化才能解決問(wèn)題。針對(duì)TFT-AMLCD屏的缺陷，采用激光修復(fù)和冗余技術(shù)提高成品率是一種重要手段。為了修復(fù)缺陷，必須首先確定缺陷的類型和確切位置，這需要相應(yīng)的缺陷檢測(cè)技術(shù)。

有源矩陣液晶顯示器的缺陷主要包括圖像顯示質(zhì)量的軟缺陷和TFT陣列的硬缺陷。TFT陣列中的缺陷可根據(jù)其原因分為短路缺陷和開(kāi)路缺陷。如果顯示它們，可將其分為點(diǎn)缺陷和線缺陷。目前，成品的一般定義是：無(wú)線缺陷，允許2～3點(diǎn)缺陷。有源矩陣液晶顯示器的缺陷是多種多樣的，原因是不同的。TFT陣列的缺陷主要來(lái)自涂布工藝和光刻工藝。通過(guò)改進(jìn)潔凈室水平和過(guò)程的自動(dòng)化，并通過(guò)嚴(yán)格的過(guò)程監(jiān)控和管理，可以避免上述一些缺陷。有些可以通過(guò)改進(jìn)工藝方法和優(yōu)化工藝參數(shù)來(lái)避免，但是大量TFT陣列的短路/斷路應(yīng)該通過(guò)冗余技術(shù)和修復(fù)來(lái)消除。無(wú)論如何解決這些缺陷，我們都必須首先檢測(cè)它們，這就需要相應(yīng)的缺陷檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法。

2、TFT-LCD屏顯示缺陷分類及成因

TFT（ThinFilmTransistor）顯示器也被稱為薄膜LCD管顯示器。為了提高背光源的利用率，為了提高背光源的利用率，有必要提高材料的透過(guò)率，提高有源矩陣液晶顯示器的開(kāi)口率。這樣，在大面積的玻璃基板上以高精度生產(chǎn)數(shù)十甚至數(shù)百萬(wàn)個(gè)微小的TFT開(kāi)關(guān)元件和一千個(gè)微小的線電極。缺陷是不可避免的。缺陷的檢測(cè)和修復(fù)是大面積高分辨率有源矩陣液晶顯示器發(fā)展中的一個(gè)重要課題。目前全屏高亮法主要用于TFT-LCD屏幕的缺陷檢測(cè)，即檢測(cè)TFT-LCD屏幕引線的整個(gè)屏幕。但是，這種方法不能準(zhǔn)確地確定缺陷的具體位置和類型。它只能用來(lái)判斷屏幕的優(yōu)缺點(diǎn)和一般缺陷，不能用于缺陷的統(tǒng)計(jì)分析和缺陷修復(fù)，這種方法需要不同驅(qū)動(dòng)電路的檢測(cè)裝置和連接件的引線。

常見(jiàn)的TFT-LCD顯示缺陷包括點(diǎn)缺陷，線缺陷和MURA缺陷。點(diǎn)缺陷主要由單個(gè)TFT故障引起。主要原因是驅(qū)動(dòng)IC和屏幕之間的連接不良。MURA是一種完全不同類型的缺陷，具有點(diǎn)和線的兩個(gè)缺陷。它沒(méi)有固定的形狀和大小。有必要確定暗室下TFT-LCD的特定背景亮度。產(chǎn)生MURA的原因是：液晶分子分布不均勻，TFT漏電不均勻以及背光源發(fā)光不均勻。

3、有源矩陣液晶顯示器缺陷檢測(cè)方式

TFT-LCD屏幕的缺陷檢測(cè)有四個(gè)主要目的。首先是對(duì)缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出常見(jiàn)缺陷和成因，分析設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程；然后是過(guò)程的監(jiān)控與管理，問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)，過(guò)程參數(shù)的及時(shí)調(diào)整，缺陷的產(chǎn)生；之后是消除不合格的產(chǎn)品，以免在啟動(dòng)電路上安裝不合格的TFT-LCD屏幕，造成不必要的浪費(fèi)，從而降低成本；最后是用于缺陷修復(fù)。目前，對(duì)TFT-LCD制造工藝缺陷的檢查主要包括玻璃基板的檢查，清洗效果的檢查，導(dǎo)電膜的檢查，非晶膜的檢查，TFT陣列的檢測(cè)摩擦定向的檢測(cè)，公共電極板的檢測(cè)，LCD密封工藝的檢測(cè)以及TFT-LCD模塊組裝過(guò)程的檢測(cè)。在上述檢查中，TFT陣列的檢測(cè)和LCD密封過(guò)程的檢測(cè)是最重要的。主要包括短路測(cè)試和全板顯示測(cè)試。它們檢測(cè)有源矩陣液晶顯示器的主要缺陷，以下重點(diǎn)介紹這些檢測(cè)技術(shù)。

3.1短路測(cè)試技術(shù)

從我們大量的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，在使用冗余技術(shù)的基礎(chǔ)上，很少有斷路缺陷，主要是短路故障。下面我們將詳細(xì)介紹短路測(cè)試。短路測(cè)試方案的基本配置是從掃描線發(fā)送一定寬度的方形脈沖。在脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)，信號(hào)線通過(guò)多模擬開(kāi)關(guān)順序連接到脈沖高度分析儀。如果掃描線和信號(hào)線相互絕緣，則脈沖高度分析儀的讀數(shù)為0；如果彼此“泄漏”，則線路和信號(hào)線彼此分離。電量，脈沖高度分析儀的讀數(shù)大于0，讀數(shù)大小反映“泄漏”，“泄漏”表示短路類型。

對(duì)于640×480TFT-LCD，總共有數(shù)十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)被檢測(cè)到，不僅要確定該點(diǎn)的“泄漏”，還要記錄該點(diǎn)的“坐標(biāo)”，這需要大量的工作，需要一臺(tái)微電腦進(jìn)行合作。短路測(cè)試板電路可分為兩部分：檢測(cè)脈沖發(fā)生部分和數(shù)據(jù)采集部分。由微型計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的控制脈沖被輸入到左側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器（OK15282芯片）和右側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器（OK15283芯片）的相應(yīng)輸入端子。由它們產(chǎn)生的隔行掃描脈沖通過(guò)導(dǎo)電帶被發(fā)送到TFT陣列的相應(yīng)水平線（即，左右掃描線，Aux線，修復(fù)線）。微型計(jì)算機(jī)記錄控制脈沖的數(shù)量，然后知道哪個(gè)線路在特定時(shí)間發(fā)出檢測(cè)脈沖，因此它決定了橫坐標(biāo)。在每個(gè)檢測(cè)脈沖的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，從微機(jī)到上下兩組模擬開(kāi)關(guān)的輸出可尋址信號(hào)，每根垂直線（如信號(hào)線）順序連接到放大器的輸入端。如果“泄漏”是“泄漏”，則“檢測(cè)脈沖”移動(dòng)到垂直線并且由放大裝置放大以分析其幅度。確定“泄漏”的大小并確定短路的類型。垂直坐標(biāo)可以由微型計(jì)算機(jī)發(fā)出的地址信號(hào)確定。因此，整個(gè)短路測(cè)試板還應(yīng)該包括微型計(jì)算機(jī)的輸入輸出接口和一套控制整個(gè)測(cè)試過(guò)程的軟件。

3.2 LCD封盒過(guò)程檢測(cè)

液晶密封的檢測(cè)包括檢測(cè)液晶填充前的短路/斷路和密封后的全面板顯示。修復(fù)后的TFT陣列板在密封過(guò)程中最脆弱的過(guò)程是摩擦取向和前后板對(duì)位（ma-ting）技術(shù)，并且它們經(jīng)常引起線路缺陷。在這兩個(gè)過(guò)程之后，需要使用短路/斷路器來(lái)檢測(cè)短路/斷路器并及時(shí)修復(fù)。為了檢測(cè)缺陷并避免驅(qū)動(dòng)電路的浪費(fèi)，密封過(guò)程完成后需要進(jìn)行全屏顯示檢測(cè)。所謂全板顯示檢測(cè)是將液晶盒連接到配備有外圍電路的測(cè)試板上，以顯示視頻并測(cè)量顯示器的顯示性能參數(shù)和缺陷。測(cè)試板實(shí)際上是外圍驅(qū)動(dòng)電路和接口電路板。

4、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)TFT-LCD驅(qū)動(dòng)測(cè)試原理，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種測(cè)試信號(hào)源，用于快速檢測(cè)中小尺寸TFT屏幕的線條缺陷和點(diǎn)缺陷。信號(hào)源的主要信號(hào)是由單片機(jī)產(chǎn)生的。測(cè)試信號(hào)的頻率、占空比、幅度、延遲和可變灰度級(jí)完全滿足中小尺寸TFT模塊。測(cè)試要求和產(chǎn)生信號(hào)的程序是高度便攜的，并且可以稍加修改應(yīng)用于其他TFT測(cè)試。目前，有源矩陣液晶顯示器的缺陷檢測(cè)具有高精度、高檢測(cè)能力、高輸出和全自動(dòng)檢測(cè)方向，采用RS-232C數(shù)據(jù)串行數(shù)字接口技術(shù)，使缺陷檢測(cè)板與激光修復(fù)裝置，以便整合這兩者。隨著有源矩陣液晶顯示器缺陷檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，有源矩陣液晶顯示器的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率將不斷提高，生產(chǎn)成本和價(jià)格將不斷降低，并且快速發(fā)展的LCD產(chǎn)業(yè)最終將會(huì)得到推廣。