TFT-LCD特性与检测及常见不良定义

TFT-LCD特性与检测及常见不良定义Contents1.TFT-LCD特性及專有名詞介紹(2)1.1OpticalDesignRule(2)1.2ElectricalDesignRule(2)1.3名詞說明(3)1.4Structurediagram(8)2.產品問題相關(11)2.1特性與產品問題(11)2.1.1DifferentRegimesofOperation(11)2.1.2Temperatureeffectsona-SiTFTs(13)2.1.3C/F相關(14)2.1.4CellProcess相關(15)2.2典型不良及成因(20)2.2.1亮線(LineDefect)(20)2.2.2G亮線(GateLineDefect)(21)2.2.3亮點(DotDefect)(21)3.F/V測試(22)4.畫面Defect之簡介(25)4.1亮點(25)4.2點距(29)4.3亮線(29)4.4暗線(33)4.5漏光(33)4.6CellIssue(35)4.7CFIssue(35)4.8畫面異常(37)4.9Mura類缺陷說明(38)1.TFT-LCD特性及專有名詞介紹1.1OpticalDesignRule(1).亮度(Brightness):現有規格多以五點平均亮度為主.影響亮度的因素有:a.Inverter之電流(電流越大,亮度越亮,但若是超過燈管之上限值,則會影響LifeTime)b.Inverter之頻率(頻率越大,亮度越亮,但若是超過燈管之上限值,則PowerConsumption則會增加,但不會影響LifeTime).(2).色座標(CIE):尤其是白光(Wx,Wy).由於不同人種對顏色的感應不同.根據瞭解,D65(色溫6500,Wx=0.313;Wy=0.329)是一般客戶較能接受的白光.LCD色座標的產生主要來自背光之燈管及ColorFilter混合而成.欲改變色座標,一般皆以調整燈管內之螢光粉成份來達成(3).色飽和度(ColorSaturation):為LCDCIE對NTSC色彩面積之百分比.面積越大,表示色彩越飽和.一般而言,NBLCD之色彩飽和度約為45%,MonitorLCD之色彩飽和度約為65%(4).對比(ContrastRatio):公式為(亮度最亮值/亮度最暗值).對比值越高,表示Display越能顯示清析的影像.尤其以文字為例,對比不好,則會使得文字有模糊現象.一般而言,LCD之對比約為300.但對高解析度LCD(如SXGA+,UXGA,orQXGA),對比就顯得異常重要了.(5).視角(ViewingAngle):由於液晶的物理現象,視角先天上就成為LCD顯示器的重大缺點之一.以NBLCD而言,一般規格為(上/下/左/右:20/30/40/40),MonitorLCD(上/下/左/右:40/40/60/60).隨著材料及製程技術的發展,目前已有多種廣視角的產品上市,例如MVA,IPS,或SWV(SuperWideViewing)film.1.2ElectricalDesignRule(1).介面(Interface):目前的產品中,介面主要有TTL,LVDS及TMDS(全是數位信號).TTL的優點是成本較低,缺點則是EMI較強,訊號傳輸距離不可過長(約小於50cm).以NB而言,LVDS是主流,其優點是抗干擾能力強,EMI效果好,及傳輸距離長(約至2m),但缺點是成本較高(須LVDSChipUSD$3/Chip).TMDS則是新一代之數位傳輸標準.其優點與LVDS相似,但傳輸距離更長(約至20m).TMDS的缺點也是成本較高(須TMDSChipUSD$5/Chip)(2).輸入電壓(Vdd):LCD須要系統商提供電壓來驅動.以NBLCD而言,一般皆是+3.3V.MonitorLCD,則可能是+3.3V或+5V或+12V.隨著我們電路板設計的不同而不同.(3).耗電量(PowerConsumption):隨著可攜式的應用越來越普遍,省電已是NBLCD的重要指標之一.而LCD耗電量又以燈管為主(75%左右).1.3名詞說明a.有效顯示區域(ActiveArea)LCDPanel的有效顯示區域，即可顯示文字圖形的總面積，參考下圖，白色區域即此片Panel的有效顯示區域。b.Spacer〈間隔粒子〉於兩片玻璃基板間,所均勻灑上的球狀樹脂粒子,用來撐出一個間隙,以灌入液晶,其作用類似我們蓋房子時的柱子。c.B/M(BlackMatrix):於ColorFilter上，用來遮住R、G、B各Pixel間之空隙，可大幅減少LCD光點間彼此干擾所產生的光害，呈現更穩定且清晰的影像品質，提昇了閱讀上的舒適度，同時也減輕了長期使用所造成的眼部壓力及疲累感。d.C/F(彩色濾光片/ColorFilter):彩色濾光片上有排列整齊之RGB(三原色)畫素，射入的光可經由濾光片轉變混合成各種顏色。e.開口率(ApertureRatio)開口率即是每個畫素可透光的有效區域除以畫素的總面積，開口率越高，整體畫面越亮。f.ResponseTime〈反應時間〉螢幕畫素接收到信號後，由白轉黑(Tr)及由黑轉白(Tf)所需轉變時間。所需轉變時間是越短越好。較短的反應時間使畫面轉換更為順暢。一般而言，其都低於60ms.Responsetime=Tr+Tfg.亮度顏色液晶站立的角度越垂直,越多的光不會被液晶導引，不同角度的液晶站立角度會導引不同數量的光線，以下圖的例子來看，液晶站立角度越大，則可以穿透的光線越弱。(上、下偏光片排列的方向會決定穿透光的強弱，因此只要了解液晶站立的角度會導光的強弱即可)。不受導引的光線會被上偏光片所吸收掉。自然界的光，其極性是任意方向的，使用偏光片的功能就是過濾掉大部分的不同方向震盪的光，只讓某一特定方向的光通過。h.TAB&COGCOG技術將驅動IC直接架置於玻璃基板上﹐此技術之優點包含有:提高包裝密度及減輕重量使得面板更為輕薄減少使用材料﹐降低生產成本提高面板解析度i.畫面比率(AspectRatio)AspectRatio為畫面寬與高之比率。電腦畫面及一般影像畫面比率為4:3HDTV則可提供16:9的寬平面螢幕畫面。j.Luminance〈明亮度〉明亮度指一物件之可見亮度。其取決於可反射光之多寡並由一平方公尺(cd/m2)內之多少燭光來衡量其亮度。因表面物之反射屬性之多樣化，類似的照明度因物件表面反射屬性之不同而造成不同的明視度。例如，同樣的光源照射於一黑一白的房間，黑色房間之明視度相較於白色房間的明視度是非常低而且昏暗。k.Moire一種因LCD面板與背光模組刻痕方向不能匹配所造成的光干涉現象。L.Mura水波紋：指在顯示影像時，所產生的畫面局部或全面的不均勻現象。M.Uniformity〈均勻度〉畫面的均勻度；將一Panel分為數等份，分別測量其中心點的亮度，所測得的最小值除以最大值即是此Panel均勻度，均勻度越高表示1.4StructurediagramTFTLCDStructureTFT/ArrayStructureDiagram2.產品問題相關2.1特性與產品問題2.1.1DifferentRegimesofOperation產品問題:Ioff尾巴翹太高,同一Vgl對應不同的Ioff,processwindow很小(如下圖﹕每條線代表一個Sub-pixel的TFT特性)產品問題:漏電1.Ioff太高,TFT關不緊,低頻會有亮點2.高溫下Ioff變大,所以會有高溫亮點3.若面板內有一區域電性特性不同,則會有類似低頻泛白(高溫會變嚴重)充電不足1.高頻下會有亮點2.高溫時比較不嚴重2.1.2Temperatureeffectsona-SiTFTsT↑Vt↓μ↑→Ion↑Ioff↑2.1.3C/F相關R,G,B是分開的製程,G製程有問題,嚴重的在綠畫面看到,輕微的在R,G,B畫面看不到,但灰階下看到顏色異常.產品問題:a.R,G,B畫面下只有一個畫面看的到→CF的問題b.灰階下看到mura,R,G,B畫面看不到→還是可能是CF的問題,因為R,G,B是全亮,就像64階看不到mura一樣,此時要到R,G,B畫面降階去確認StructureofColorFilterc.ResinBMProcessIssue:產品問題:牛角過高→壓力點d.OpticalDensity(O.D.)Measurement產品問題:OD值不夠,暗態不夠暗,對比差BM太小,易有C13或pushmuraBM太大,開口率變小,亮態不夠亮2.1.4CellProcess相關產品問題:a.PI印刷膜厚不均→黑白點黑白點特性:下視角比正視角清楚.目視看得到,透過lupe看不到.b.產品問題:Rubbingmura,滿天星(星沙)計算murapitch:rubbing條件:stagespeed=amm/secrollerspeed=brpmrubbinggap=cmmrubbingangle=d°murapitch=a/(b/60)mm/roundc.Spacer一般spacer灑佈原理是利用SPACER本身帶電與管壁,內槽帶相同的電荷,利用同性相斥的原理來避免SPACER聚集的現象。產品問題:space聚集→space聚集spacer移動造成PI刮傷→spacer破裂Photospacer製程還有spacer破裂或spacer聚集?現象是一樣,事實上是PI刮傷d.TransferTransfer的目的是將Vcom電壓傳到CF上。TN和MVA均須使用transfer但IPSmode其電場方向非垂直方向,所以不須使用transfer。Transfer的材料可以選擇銀膠或金膠銀膠:阻值低,可靠度佳,但易有aroundgapmura。金膠:良率高,但阻值較高易有可靠度的問題。產品問題:漏點transfer將造成CF上Vcom阻抗過大1.Graywatt畫面偏綠2.完全沒點到,將造成flicker畫面非常閃,G9產品上常看到e.LCDispenser產品問題:LC太多→Gravitymura(尤其當panel在高溫狀態下)LC太少→Vacuumbubble(尤其當panel在低溫狀態下)f.CF/ArrayAssembly產品問題:當CF和array對位不良可看到漏光→組合對位不良(C13)C13通常是單邊明顯,為什麼?g.TransmissionofTNLCDs---NWmode產品問題:d↑→△nd↑→T↑→偏白→白點(如cell異物造成的白點小太陽)d↓→△nd↓→T↓→偏黑→黑點(如17”V4padmura)h.V-TCurvesofOff-AxisViewingAngle產品問題:灰階是暗點,黑畫面上視角會發亮上圖為不同視角時的V-T圖,由圖中即可知非正視角時加大電壓並不一定會使穿透率下降,而非常有可能會上升,這是TN-modeLCD所有的特性,縱使加了補償膜亦只能盡量把非正視的V-Tcurve拉到與正視類似而已.一般Vcom為5V的panelL0為10V&0V,但作亮點修滅點的過程中,是把pixelshort至GateLine,gateline上有VGH及VGL但因VGH為pulse而不考慮.單純考慮VGL-7V與Vcom夾壓增加至12V,遠比一般正常夾壓來的大,故斜視時必定會微發亮.現在的規格在視角內無論修補前後均會被判為亮點,只是一個是正視亮點,一個是斜視亮點.2.2典型不良及成因2.2.1亮線(LineDefect)a.金屬Particle掉入使DataLine與Vcom線路shortb.Bump高度不足，導致該Pin訊號無法壓到ACF粒子，訊號無法輸出c.IC輸出Pin訊號不良2.2.2G亮線(GateLineDefect)成因﹕Panel做functiontest時刮傷2.2.3亮點(DotDefect)成因﹕金屬Particle、髒污及Spacer污染造成3.F/V測試4.畫面Defect之簡介4.1亮點4.2點距4.3亮線4.5漏光DefectCode現象說明M07漏光定義：於灰階畫面