有源矩阵液晶显示器的缺陷检测

彭亮亮　江涛

摘要：近年来，有源矩阵液晶显示技术的发展取得了质的飞跃。有源矩阵液晶显示器经历了从中小型便携式电视到大尺寸便携式个人电脑显示器和大屏幕彩色液晶电视的发展过程。视觉设备和高分辨率、高亮度、大屏幕彩色液晶投影电视等方向发展迅速。这种大型，彩色和高度精制的有源矩阵液晶显示器的发展将不可避免地导致更高的成本，并且产品良率的提高是成本下降的关键。本文主要分析了VGA有源矩阵液晶显示器的缺陷分类和成因。开发了有源矩阵液晶显示器的开路测试板，短路测试板和全板显示测试板。

关键词：有源矩阵液晶显示器；缺陷；检测；测试板

1、有源矩阵液晶显示器缺陷分析

近年来，液晶显示技术的发展取得了质的飞跃。在微米精度的大面积玻璃基板上制造数十万至数百万个微小的TFT开关元件和数千微米宽的扫描线和信号线比大规模集成电路更难以制造，并且这个问题不能只有通过提高洁净室水平和制造过程的自动化才能解决问题。针对TFT-AMLCD屏的缺陷，采用激光修复和冗余技术提高成品率是一种重要手段。为了修复缺陷，必须首先确定缺陷的类型和确切位置，这需要相应的缺陷检测技术。

有源矩阵液晶显示器的缺陷主要包括图像显示质量的软缺陷和TFT阵列的硬缺陷。TFT阵列中的缺陷可根据其原因分为短路缺陷和开路缺陷。如果显示它们，可将其分为点缺陷和线缺陷。目前，成品的一般定义是：无线缺陷，允许2～3点缺陷。有源矩阵液晶显示器的缺陷是多种多样的，原因是不同的。TFT阵列的缺陷主要来自涂布工艺和光刻工艺。通过改进洁净室水平和过程的自动化，并通过严格的过程监控和管理，可以避免上述一些缺陷。有些可以通过改进工艺方法和优化工艺参数来避免，但是大量TFT阵列的短路/断路应该通过冗余技术和修复来消除。无论如何解决这些缺陷，我们都必须首先检测它们，这就需要相应的缺陷检测设备和检测方法。

2、TFT-LCD屏显示缺陷分类及成因

TFT（ThinFilmTransistor）显示器也被称为薄膜LCD管显示器。为了提高背光源的利用率，为了提高背光源的利用率，有必要提高材料的透过率，提高有源矩阵液晶显示器的开口率。这样，在大面积的玻璃基板上以高精度生产数十甚至数百万个微小的TFT开关元件和一千个微小的线电极。缺陷是不可避免的。缺陷的检测和修复是大面积高分辨率有源矩阵液晶显示器发展中的一个重要课题。目前全屏高亮法主要用于TFT-LCD屏幕的缺陷检测，即检测TFT-LCD屏幕引线的整个屏幕。但是，这种方法不能准确地确定缺陷的具体位置和类型。它只能用来判断屏幕的优缺点和一般缺陷，不能用于缺陷的统计分析和缺陷修复，这种方法需要不同驱动电路的检测装置和连接件的引线。

常见的TFT-LCD显示缺陷包括点缺陷，线缺陷和MURA缺陷。点缺陷主要由单个TFT故障引起。主要原因是驱动IC和屏幕之间的连接不良。MURA是一种完全不同类型的缺陷，具有点和线的两个缺陷。它没有固定的形状和大小。有必要确定暗室下TFT-LCD的特定背景亮度。产生MURA的原因是：液晶分子分布不均匀，TFT漏电不均匀以及背光源发光不均匀。

3、有源矩阵液晶显示器缺陷检测方式

TFT-LCD屏幕的缺陷检测有四个主要目的。首先是对缺陷进行统计分析，找出常见缺陷和成因，分析设计和生产中的薄弱环节，以优化结构设计和生产过程；然后是过程的监控与管理，问题的发现，过程参数的及时调整，缺陷的产生；之后是消除不合格的产品，以免在启动电路上安装不合格的TFT-LCD屏幕，造成不必要的浪费，从而降低成本；最后是用于缺陷修复。目前，对TFT-LCD制造工艺缺陷的检查主要包括玻璃基板的检查，清洗效果的检查，导电膜的检查，非晶膜的检查，TFT阵列的检测摩擦定向的检测，公共电极板的检测，LCD密封工艺的检测以及TFT-LCD模块组装过程的检测。在上述检查中，TFT阵列的检测和LCD密封过程的检测是最重要的。主要包括短路测试和全板显示测试。它们检测有源矩阵液晶显示器的主要缺陷，以下重点介绍这些检测技术。

3.1短路测试技术

从我们大量的测试结果来看，在使用冗余技术的基础上，很少有断路缺陷，主要是短路故障。下面我们将详细介绍短路测试。短路测试方案的基本配置是从扫描线发送一定宽度的方形脉冲。在脉冲持续时间内，信号线通过多模拟开关顺序连接到脉冲高度分析仪。如果扫描线和信号线相互绝缘，则脉冲高度分析仪的读数为0；如果彼此“泄漏”，则线路和信号线彼此分离。电量，脉冲高度分析仪的读数大于0，读数大小反映“泄漏”，“泄漏”表示短路类型。

对于640×480TFT-LCD，总共有数十万个点被检测到，不仅要确定该点的“泄漏”，还要记录该点的“坐标”，这需要大量的工作，需要一台微电脑进行合作。短路测试板电路可分为两部分：检测脉冲发生部分和数据采集部分。由微型计算机产生的控制脉冲被输入到左侧栅极驱动器（OK15282芯片）和右侧栅极驱动器（OK15283芯片）的相应输入端子。由它们产生的隔行扫描脉冲通过导电带被发送到TFT阵列的相应水平线（即，左右扫描线，Aux线，修复线）。微型计算机记录控制脉冲的数量，然后知道哪个线路在特定时间发出检测脉冲，因此它决定了横坐标。在每个检测脉冲的持续时间内，从微机到上下两组模拟开关的输出可寻址信号，每根垂直线（如信号线）顺序连接到放大器的输入端。如果“泄漏”是“泄漏”，则“检测脉冲”移动到垂直线并且由放大装置放大以分析其幅度。确定“泄漏”的大小并确定短路的类型。垂直坐标可以由微型计算机发出的地址信号确定。因此，整个短路测试板还应该包括微型计算机的输入输出接口和一套控制整个测试过程的软件。

3.2 LCD封盒过程检测

液晶密封的检测包括检测液晶填充前的短路/断路和密封后的全面板显示。修复后的TFT阵列板在密封过程中最脆弱的过程是摩擦取向和前后板对位（ma-ting）技术，并且它们经常引起线路缺陷。在这两个过程之后，需要使用短路/断路器来检测短路/断路器并及时修复。为了检测缺陷并避免驱动电路的浪费，密封过程完成后需要进行全屏显示检测。所谓全板显示检测是将液晶盒连接到配备有外围电路的测试板上，以显示视频并测量显示器的顯示性能参数和缺陷。测试板实际上是外围驱动电路和接口电路板。

4、结语

根据TFT-LCD驱动测试原理，设计并实现了一种测试信号源，用于快速检测中小尺寸TFT屏幕的线条缺陷和点缺陷。信号源的主要信号是由单片机产生的。测试信号的频率、占空比、幅度、延迟和可变灰度级完全满足中小尺寸TFT模块。测试要求和产生信号的程序是高度便携的，并且可以稍加修改应用于其他TFT测试。目前，有源矩阵液晶显示器的缺陷检测具有高精度、高检测能力、高输出和全自动检测方向，采用RS-232C数据串行数字接口技术，使缺陷检测板与激光修复装置，以便整合这两者。随着有源矩阵液晶显示器缺陷检测技术的不断发展，有源矩阵液晶显示器的产量和生产效率将不断提高，生产成本和价格将不断降低，并且快速发展的LCD产业最终将会得到推广。