液晶盒點(diǎn)燈防護(hù)的研究

鄂爾多斯市源盛光電有限責(zé)任公司 張建平 張 靜 王志強(qiáng) 唐烏力吉白爾 崔辛超 劉 元

隨著顯示面板行業(yè)的快速發(fā)展，模組廠也不斷興起；模組工序直接影響著產(chǎn)品的良率，在液晶盒點(diǎn)燈測(cè)試時(shí)，檢測(cè)人員在檢測(cè)過(guò)程中存在異常下電的行為，導(dǎo)致液晶盒內(nèi)靜電殘留無(wú)法釋放引起抖動(dòng)不良；若輸入液晶盒內(nèi)的信號(hào)有異常雜波，超過(guò)TFT擊穿電壓時(shí)MOS管就會(huì)擊穿，導(dǎo)致顯示異常。本文分別通過(guò)對(duì)點(diǎn)燈治具結(jié)構(gòu)的升級(jí)及點(diǎn)燈程序的優(yōu)化，在點(diǎn)燈治具上合入Source&VCOM短接模塊并加裝TVS管，增加快速放電程序，從而對(duì)液晶盒點(diǎn)燈檢測(cè)過(guò)程中起到防護(hù)作用。

液晶顯示面板主要由薄膜晶體管（Thin Film Transistor，TFT）和彩膜（Color Filter，CF）基板組成，成盒后就會(huì)進(jìn)行點(diǎn)燈檢測(cè)，確認(rèn)液晶盒是否存在不良；在點(diǎn)燈檢測(cè)過(guò)程中，首先通過(guò)點(diǎn)燈治具對(duì)液晶盒輸入信號(hào)，待液晶盒點(diǎn)亮后，分別通過(guò)不同灰階畫(huà)面（L0、L31、L64、L127）、白、紅、綠、藍(lán)畫(huà)面下進(jìn)行檢測(cè)判斷液晶盒在不同的點(diǎn)燈畫(huà)面下是否存在不良。目前的點(diǎn)燈治具只是能夠通過(guò)對(duì)液晶盒輸入信號(hào)判斷是否點(diǎn)亮或存在不良，沒(méi)有對(duì)液晶盒本身有防護(hù)的作用，因此也不會(huì)考慮到在點(diǎn)燈檢測(cè)過(guò)程中可能引起的不良。

本文針對(duì)液晶盒點(diǎn)燈治具導(dǎo)致液晶盒內(nèi)靜電殘留及TFT管子擊穿而引起的不良進(jìn)行優(yōu)化研究。基于抖動(dòng)不良，通過(guò)對(duì)點(diǎn)燈治具結(jié)構(gòu)及程序進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了異常掉電時(shí)對(duì)液晶盒進(jìn)行快速放電的功能，可避免模組后段工序點(diǎn)燈時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象；基于異顯不良，通過(guò)對(duì)點(diǎn)燈治具進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化，在每個(gè)信號(hào)輸出通道與GND之間并聯(lián)一個(gè)雙向TVS管，當(dāng)雜波超過(guò)TVS管的擊穿電壓時(shí)，TVS迅速導(dǎo)通，使電流經(jīng)TVS流到GND，避免大電流流經(jīng)液晶盒擊穿TFT管子，達(dá)到保護(hù)液晶盒的作用。

1 抖動(dòng)不良

1.1 抖動(dòng)不良產(chǎn)生的原因

液晶盒點(diǎn)燈檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)人員在檢測(cè)過(guò)程中液晶盒放置有偏差會(huì)導(dǎo)致其顯示異常，此時(shí)檢測(cè)人員通常會(huì)把點(diǎn)燈機(jī)壓頭直接抬起進(jìn)行重新對(duì)位點(diǎn)燈（正常流程：我們需要將畫(huà)面全部切完或按關(guān)機(jī)鍵然后再抬壓頭更換液晶盒），由于目前使用液晶盒點(diǎn)燈治具都沒(méi)有快速放電功能，點(diǎn)燈中直接抬壓頭會(huì)導(dǎo)致液晶盒內(nèi)靜電殘留，將該液晶盒繼續(xù)制為模組時(shí)點(diǎn)燈檢測(cè)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。

圖1 接地放電

圖2 極化電場(chǎng)形成

圖3 明暗變化

圖4 快速放電程序

圖5 Source&VCOM短接接地

1.2 抖動(dòng)不良產(chǎn)生的機(jī)理

正常下電時(shí)Gate拉高，像素通過(guò)Source、VCOM接地放電（如圖1所示），但由于液晶盒點(diǎn)燈治具異常下電，Gate信號(hào)直接關(guān)閉，像素內(nèi)的電荷無(wú)法釋放產(chǎn)生電荷殘留；液晶中的自由離子在殘留電場(chǎng)作用下聚集在液晶與PI膜界面，導(dǎo)致液晶極化形成極性電場(chǎng)（如圖2所示）；極性電場(chǎng)導(dǎo)致前后兩幀VCOM與Source間壓差不同，產(chǎn)生明暗變化（如圖3所示），即抖動(dòng)不良。

1.3 針對(duì)抖動(dòng)不良點(diǎn)燈治具及程序的改善措施

由于異常下電時(shí)Gate瞬間關(guān)閉像素內(nèi)的電荷無(wú)法釋放，因此增加快速放電的程序，通過(guò)在執(zhí)行Signal_Off前調(diào)用Discharge函數(shù)實(shí)現(xiàn)在下電時(shí)將GOA信號(hào)拉高，MUX也全開(kāi)，所有Gate全部保持打開(kāi)，放電更徹底，實(shí)測(cè)波形如圖4所示；當(dāng)Gate瞬間關(guān)閉，電荷在儲(chǔ)存電容中無(wú)法有效釋放，而儲(chǔ)存電容是由Source與VCOM兩層金屬層構(gòu)成，在下電時(shí)將Source & VCOM通過(guò)治具設(shè)計(jì)Discharge Switch實(shí)現(xiàn)接地放電（如圖5所示）；快速放電程序及Source &VCOM短接模塊均可將殘留電荷徹底釋放，最大程度上規(guī)避了由于液晶盒點(diǎn)燈治具引起的靜電殘留而導(dǎo)致抖動(dòng)不良。

1.4 驗(yàn)證結(jié)果

分別對(duì)60pcs產(chǎn)品進(jìn)行點(diǎn)燈驗(yàn)證，20pcs進(jìn)行抬壓頭異常下電，20pcs使用正常點(diǎn)燈程序下電，20pcs使用合入Source&VCOM短接模塊及快速放電程序下電，點(diǎn)燈完成后將60pcs液晶盒制作為模組并進(jìn)行灰階127畫(huà)面進(jìn)行FLK測(cè)試，F(xiàn)LK值大于2時(shí)肉眼可見(jiàn)抖動(dòng)。對(duì)比三種條件FLK測(cè)試數(shù)據(jù)（如圖6所示），通過(guò)數(shù)據(jù)可以看出合入Source&VCOM短接模塊及快速放電程序點(diǎn)燈下電的20pcs產(chǎn)品FLK值均小于2無(wú)抖動(dòng)現(xiàn)象，使用正常程序點(diǎn)燈下電的20pcs產(chǎn)品中15pcs產(chǎn)品FLK值大于2存在抖動(dòng)現(xiàn)象，使用異常抬壓頭下電的20pcs產(chǎn)品FLK值均大于2抖動(dòng)現(xiàn)象明顯。經(jīng)過(guò)點(diǎn)燈下電驗(yàn)證可以確認(rèn)增加Source&VCOM短接模塊及快速放電程序可預(yù)防抖動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

圖6 液晶盒點(diǎn)燈不同下電方式對(duì)抖動(dòng)的影響

圖7 液晶盒TFT MOS管擊穿

圖8 加裝TVS管后液晶盒點(diǎn)燈機(jī)構(gòu)成

2 異顯不良

2.1 異顯不良產(chǎn)生的原因

目前由液晶盒點(diǎn)燈治具引起的異顯不良大多數(shù)為點(diǎn)燈過(guò)程中引入ESD（作業(yè)環(huán)境、作業(yè)手法、電源選取），導(dǎo)致液晶盒TFT MOS管被擊穿（如圖7所示）從而顯示異常。

2.2 異顯不良產(chǎn)生的機(jī)理

由于窄邊框設(shè)計(jì)深受用戶喜愛(ài)，考慮到布線空間的問(wèn)題，液晶盒兩側(cè)GOA中的TFT也由之前雙柵結(jié)構(gòu)改變?yōu)閱螙沤Y(jié)構(gòu)，但是由于單柵結(jié)構(gòu)的TFT抗靜電的能力差，在對(duì)液晶盒進(jìn)行點(diǎn)燈檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)信號(hào)的雜波及電源的選取會(huì)產(chǎn)生靜電，當(dāng)其電壓大于液晶盒TFT MOS管的擊穿電壓時(shí)，它會(huì)通過(guò)點(diǎn)燈機(jī)的內(nèi)部走線到PIN針傳到液晶盒從而擊傷液晶盒內(nèi)部MOS管未加TVS管的治具進(jìn)行點(diǎn)燈鏡檢驗(yàn)證（如表1所示），使用未加裝TVS管的點(diǎn)燈治具檢測(cè)72pcs產(chǎn)品，未點(diǎn)燈前通過(guò)顯微鏡鏡檢TFT MOS管無(wú)擊傷，經(jīng)過(guò)五次點(diǎn)燈后其中8pcs產(chǎn)品存在線不良（4pcs鏡檢可見(jiàn)MOS管擊傷），另外64pcs產(chǎn)品點(diǎn)燈無(wú)不良鏡檢發(fā)現(xiàn)有19pcs產(chǎn)品存在MOS管擊傷；使用加裝TVS管的點(diǎn)燈治具檢測(cè)77pcs產(chǎn)品，未點(diǎn)燈前通過(guò)顯微鏡鏡檢TFT MOS管無(wú)擊傷，經(jīng)過(guò)五次點(diǎn)燈后均無(wú)不良且MOS管無(wú)擊傷現(xiàn)象發(fā)生。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證液晶盒點(diǎn)燈治具并聯(lián)TVS管可有效規(guī)避ESD引入所造成的不良。

圖9 雙向TVS管對(duì)Panel保護(hù)電路示意圖

結(jié)論：本文基于液晶盒點(diǎn)燈治具引起的抖動(dòng)及異顯不良進(jìn)行優(yōu)化研究，通過(guò)對(duì)點(diǎn)燈等器件導(dǎo)致顯示異常。

表1 加裝TVS管前后點(diǎn)燈驗(yàn)證情況對(duì)比

2.3 針對(duì)抖動(dòng)不良點(diǎn)燈治具的改善措施

通過(guò)將液晶盒點(diǎn)燈治具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，在每個(gè)信號(hào)輸出通道與GND之間并聯(lián)一個(gè)雙向TVS管（如圖8所示），在正常工作狀態(tài)下TVS管呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，不影響線路的正常工作，當(dāng)有異常的過(guò)電壓脈沖超過(guò)其擊穿電壓時(shí)，TVS由高阻狀態(tài)迅速（響應(yīng)時(shí)間幾十納秒）變?yōu)榈妥锠顟B(tài)，使流向被保護(hù)元器件的瞬間電流轉(zhuǎn)而分流到TVS管，同時(shí)把電壓精確的限制到一個(gè)安全的水平，當(dāng)異常過(guò)電壓消失后，TVS立即恢復(fù)到高阻狀態(tài)（如圖9所示）。因此當(dāng)點(diǎn)燈過(guò)程中的雜波超過(guò)TVS管的擊穿電壓時(shí)，TVS迅速導(dǎo)通，使電流經(jīng)TVS流到GND，避免大電流流經(jīng)液晶盒TFT，達(dá)到保護(hù)液晶盒的作用。

2.4 驗(yàn)證效果

選取抗ESD能力較差的產(chǎn)品，對(duì)比加裝TVS管的治具與治具結(jié)構(gòu)及程序進(jìn)行優(yōu)化，程序方面：通過(guò)在執(zhí)行Signal_Off前調(diào)用Discharge函數(shù)實(shí)現(xiàn)在下電時(shí)將所有Gate全部保持打開(kāi)，確保放電更徹底；治具方面：（1）增加Source&VCOM短接模塊，在下電時(shí)將Source & VCOM通過(guò)治具設(shè)計(jì)Discharge Switch實(shí)現(xiàn)接地放電；（2）并聯(lián)雙向TVS管，在每個(gè)信號(hào)輸出通道與GND之間并聯(lián)一個(gè)雙向TVS管，當(dāng)雜波超過(guò)TVS管的擊穿電壓時(shí)，TVS迅速導(dǎo)通，使電流經(jīng)TVS流到GND，避免大電流流經(jīng)液晶盒擊穿TFT管子。通過(guò)驗(yàn)證，以上優(yōu)化措施可對(duì)液晶盒點(diǎn)燈檢測(cè)過(guò)程中起到防護(hù)作用。