有源矩陣液晶顯示器的缺陷檢測

彭亮亮　江濤

摘要：近年來，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人電腦顯示器和大屏幕彩色液晶電視的發(fā)展過程。視覺設(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。開發(fā)了有源矩陣液晶顯示器的開路測試板，短路測試板和全板顯示測試板。

關(guān)鍵詞：有源矩陣液晶顯示器；缺陷；檢測；測試板

1、有源矩陣液晶顯示器缺陷分析

近年來，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)十萬至數(shù)百萬個微小的TFT開關(guān)元件和數(shù)千微米寬的掃描線和信號線比大規(guī)模集成電路更難以制造，并且這個問題不能只有通過提高潔凈室水平和制造過程的自動化才能解決問題。針對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路缺陷。如果顯示它們，可將其分為點缺陷和線缺陷。目前，成品的一般定義是：無線缺陷，允許2～3點缺陷。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陣列的缺陷主要來自涂布工藝和光刻工藝。通過改進潔凈室水平和過程的自動化，并通過嚴格的過程監(jiān)控和管理，可以避免上述一些缺陷。有些可以通過改進工藝方法和優(yōu)化工藝參數(shù)來避免，但是大量TFT陣列的短路/斷路應(yīng)該通過冗余技術(shù)和修復(fù)來消除。無論如何解決這些缺陷，我們都必須首先檢測它們，這就需要相應(yīng)的缺陷檢測設(shè)備和檢測方法。

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率，提高有源矩陣液晶顯示器的開口率。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)百萬個微小的TFT開關(guān)元件和一千個微小的線電極。缺陷是不可避免的。缺陷的檢測和修復(fù)是大面積高分辨率有源矩陣液晶顯示器發(fā)展中的一個重要課題。目前全屏高亮法主要用于TFT-LCD屏幕的缺陷檢測，即檢測TFT-LCD屏幕引線的整個屏幕。但是，這種方法不能準(zhǔn)確地確定缺陷的具體位置和類型。它只能用來判斷屏幕的優(yōu)缺點和一般缺陷，不能用于缺陷的統(tǒng)計分析和缺陷修復(fù)，這種方法需要不同驅(qū)動電路的檢測裝置和連接件的引線。

常見的TFT-LCD顯示缺陷包括點缺陷，線缺陷和MURA缺陷。點缺陷主要由單個TFT故障引起。主要原因是驅(qū)動IC和屏幕之間的連接不良。MURA是一種完全不同類型的缺陷，具有點和線的兩個缺陷。它沒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方式

TFT-LCD屏幕的缺陷檢測有四個主要目的。首先是對缺陷進行統(tǒng)計分析，找出常見缺陷和成因，分析設(shè)計和生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)過程；然后是過程的監(jiān)控與管理，問題的發(fā)現(xiàn)，過程參數(shù)的及時調(diào)整，缺陷的產(chǎn)生；之后是消除不合格的產(chǎn)品，以免在啟動電路上安裝不合格的TFT-LCD屏幕，造成不必要的浪費，從而降低成本；最后是用于缺陷修復(fù)。目前，對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陣列的檢測摩擦定向的檢測，公共電極板的檢測，LCD密封工藝的檢測以及TFT-LCD模塊組裝過程的檢測。在上述檢查中，TFT陣列的檢測和LCD密封過程的檢測是最重要的。主要包括短路測試和全板顯示測試。它們檢測有源矩陣液晶顯示器的主要缺陷，以下重點介紹這些檢測技術(shù)。

3.1短路測試技術(shù)

從我們大量的測試結(jié)果來看，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。下面我們將詳細介紹短路測試。短路測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)時間內(nèi)，信號線通過多模擬開關(guān)順序連接到脈沖高度分析儀。如果掃描線和信號線相互絕緣，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。

對于640×480TFT-LCD，總共有數(shù)十萬個點被檢測到，不僅要確定該點的“泄漏”，還要記錄該點的“坐標(biāo)”，這需要大量的工作，需要一臺微電腦進行合作。短路測試板電路可分為兩部分：檢測脈沖發(fā)生部分和數(shù)據(jù)采集部分。由微型計算機產(chǎn)生的控制脈沖被輸入到左側(cè)柵極驅(qū)動器（OK15282芯片）和右側(cè)柵極驅(qū)動器（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）。微型計算機記錄控制脈沖的數(shù)量，然后知道哪個線路在特定時間發(fā)出檢測脈沖，因此它決定了橫坐標(biāo)。在每個檢測脈沖的持續(xù)時間內(nèi)，從微機到上下兩組模擬開關(guān)的輸出可尋址信號，每根垂直線（如信號線）順序連接到放大器的輸入端。如果“泄漏”是“泄漏”，則“檢測脈沖”移動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)可以由微型計算機發(fā)出的地址信號確定。因此，整個短路測試板還應(yīng)該包括微型計算機的輸入輸出接口和一套控制整個測試過程的軟件。

3.2 LCD封盒過程檢測

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

4、結(jié)語

根據(jù)TFT-LCD驅(qū)動測試原理，設(shè)計并實現(xiàn)了一種測試信號源，用于快速檢測中小尺寸TFT屏幕的線條缺陷和點缺陷。信號源的主要信號是由單片機產(chǎn)生的。測試信號的頻率、占空比、幅度、延遲和可變灰度級完全滿足中小尺寸TFT模塊。測試要求和產(chǎn)生信號的程序是高度便攜的，并且可以稍加修改應(yīng)用于其他TFT測試。目前，有源矩陣液晶顯示器的缺陷檢測具有高精度、高檢測能力、高輸出和全自動檢測方向，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)成本和價格將不斷降低，并且快速發(fā)展的LCD產(chǎn)業(yè)最終將會得到推廣。