（机械电子工程专业论文）液晶显示屏故障诊断与维护的研究.pdf

液晶显示屏故障诊断与维护的研究 中文摘要 液晶显示屏故障诊断与维护的研究 中文摘要 平板显示中的液晶显示，用途非常广泛，使用量很大。而且根据搭载设备的用途 不同显示画面的大小与画素数有很大的不同。从手用型到电视用数十种，根据各种用 途的要求不同，液晶面板的性能也有所不同。而随着液晶显示器的大量应用，其主要 元器件液晶显示屏的故障也逐渐被人们所关注，本论文丛液晶显示屏的常见故障现象 出发，并结合制造流程，探讨不良的发生原理，呈像及检测方法。着重于各种不良的 修复技术，并对先进的修复方法进行了深入研究。以达到降低制造成本，提升生产力 的目的。 对液晶显示屏的结构、显示原理及印刷电路板的电路部分进行分析。对液晶显示 屏各种各样的不良现象进行了分类，可归纳为三大类缺陷：功能性缺陷、背光源中产 生的各种缺陷、阵列工艺a r r a y 及成盒工艺c e l l 的流程中产生的各种缺陷。 并在组成结构、电路设计、制造流程的基础上，对各种不良现象的产生原因进行 了详细分析。产生上述三大类缺陷的原因可归纳为六种：( 1 ) 产品a r r a y c e l l 设计问 题造成的影像残留、可动式m u r a 等缺陷；( 2 ) 驱动电压问题导致的部分影像残留 缺陷；( 3 ) 在液晶显示屏的所有制造过程中，由于制程参数( 时间、温度、压力) 设 计不当导致的部分m u r a 缺陷。( 4 ) 在制造过程中，由于环境因素导致的不洁净，无 尘等级不达标，环境中的异物过多造成的亮点、异物等缺陷；( 5 ) 在制程中由于人为 因素导致背光板异物、背光板刮伤、焊接不良引起的部分功能性缺陷；( 6 ) 可靠性问 题造成灯管不良及印刷电路板上元器件不良导致的功能性缺陷。 针对各种缺陷，对复杂的维修流程进行了阐述。液晶显示屏故障的维修技术，除 了普通的方法( 重新压著i c ，以新材料试验) 之外，还自行设计了比较简易，但可 提高效率的小工具，此工具没有成本支出，简单易用，解决了人员不易分辨垂直线成 因的问题。并且针对目前正面镭射修复亮点的方法进行了深入研究，对正面镭射与反 面镭射分别从维修后的成像、维修流程进行比较，以新的镭射方法，维修亮点的成功 率为9 4 8 5 。 中文摘要 液晶显示屏故障诊断与维护的研究 通过以上研究，可以得到液晶显示屏各种缺陷的成因，并对其维修技术进行改良， 达到了节省维修人力负荷，提高生产力的目的。 关键词：液晶显示屏；制程；缺陷；检测；背光源；修复技术 i l 作者：康跃君 指导老师：陈再良 l i q u i dc r y s t a ld i s p l a yd e p o ta n a l y s i sa n dr e p a i rm e t h o dr e s e a r c h a b s t r a c t l i q u i dc r y s t a l d i s p l a yd e f e c ta n a l y s i sa n dr e p a i r m e t h o dr e s e a r c h a b s t r a c t i nt h ep a n e ld i s p l a yl i q u i dc r y s t a ld i s p l a y , t h eu s ei se x t r e m e l yw i d e s p r e a d ，t h e a m o u n to fu s ei sv e r yb i g m o r e o v e ra c t sa c c o r d i n gt oe m b a r k st h ee q u i p m e n tt h eu s e d i f f e r e n td e m o n s t r a t i o np i c t u r es i z ea n dt h ep i c t u r ep r i m en u m b e rh a st h ev e r yb i g d i f f e r e n c e f r o mt h eh a n dw i t ht ot h et e l e v i s i o nw i t ht h ed o z e n so fk i n d s ，i sd i f f e r e n t a c c o r d i n gt oe a c hu s er e q u e s t ，t h el i q u i dc r y s t a lb o a r dp e r f o r m a n c ea l s od i f f e r sf r o m b u t a l o n gw i t ht h el i q u i d - c r y s t a ld i s p l a ym a s s i v ea p p l i c a t i o n s ，i t sm a i np r i m a r yd e v i c e - l i q u i d c r y s t a ld i s p l a ym o n i t o rb r e a k d o w ng r a d u a l l yi sa l s op a i da t t e n t i o nb yt h ep e o p l e ，t h e p r e s e n tp a p e rc l u m po fl i q u i dc r y s t a ld i s p l a ym o n i t o rc o m m o nb r e a k d o w np h e n o m e n o n e m b a r k s ，a n du n i f i e st h em a n u f a c t u r ef l o w , d i s c u s s e st h ed e f e c to c c u r r e n c ep r i n c i p l e ， p h e n o m e n o na n dt h ee x a m i n a t i o nm e t h o d e m p h a t i c a l l yi ne a c hk i n do fn o tg o o dr e p a i r t e c h n o l o g y , a n dh a sc o n d u c t e dt h et h o r o u g hr e s e a r c ht ot h ea d v a n c e dr e p a i rm e t h o d a c h i e v e dr e d u c e st h ep r o d u c t i o nc o s t ，t h ep r o m o t i o np r o d u c t i v ef o r c e sg o a l t ot h el i q u i dc r y s t a ld i s p l a ym o n i t o rs t r u c t u r e ，t h ed e m o n s t r a t i o np r i n c i p l ea n dt h e p c bb o a r de l e c t r i cc i r c u i tp a r tc a r r i e so nt h ea n a l y s i s h a sc a r r i e do nt h ec l a s s i f i c a t i o nt o l i q u i dc r y s t a ld i s p l a ym o n i t o rv a r i o u su n d e s i r a b l et e n d e n c nm a yi n d u c ei st h r e eb i gk i n do f f l a w s ：i nt h ef u n c t i o n a l i t yf l a w , t h eb a c kl i g h ts o u r c ep r o d u c e se a c hk i n dn o tg o o d ，a r r a y c r a f ta r r a ya n db e c o m e se a c hk i n dw h i c hb o xc r a f tc e l li nt h ef l o wp r o d u c e sn o tt ob e g o o d a n di nt h ec o m p o s i t i o ns t r u c t u r e ，t h ec i r c u i td e s i g n ，i nt h em a n u f a c t u r ef l o w f o u n d a t i o n ，h a sc a r r i e do nt h ed e t a i la n a l y s i st oe a c hk i n do fd e f e c t s h a st h ea b o v ed e f e c t p h e n o m e n o nr e a s o nt ob ep o s s i b l et oi n d u c ei s s i xk i n d s ：( 1 ) p r o d u c ta r r a y c e l ld e s i g n i s s u ec r e a t e st h ep h a n t o mr e m a i n s ，d e f e c ta n ds oo nm o v a b l e l i k em u r a ；( 2 ) s l a v i n g v o l t a g eq u e s t i o nc a u s e sp a r t i a li m a g es t i c k i n gd e f e c t ；( 3 ) i nl i q u i dc r y s t a ld i s p l a ym o n i t o r a l lm a n u f a c t u r ep r o c e s s ，b e c a u s et h es y s t e mr e g u l a t i o np a r a m e t e r ( t i m e ，t e m p e r a t u r e ， p r e s s u r e ) d on o td e s i g nw h e nc a u s e sp a r tm u r a ( 4 ) i nm a n u f a c t u r ep r o c e s s ，b e c a u s et h e e n v i r o n m e n t a lf a c t o rc a u s e sn o tt ob ei m p u r e ，d u s t l e s s n e s sr a n k d o e sn o ta t t a i na d e s i g n a t e ds t a n d a r d ，i nt h ee n v i r o n m e n tf o r e i g nm a t t e re x c e s s i v e l yc r e a t e sf l a w sa n ds oo n i i i a b s t r a c t l i q u i dc r y s v a d i s p l a yd e f e c ta n a l y s i sa n dr e p 堕丛些型墅! 唧c h l u m i n e s c e n ts p o t ，f o r e i g nm a t t e i ；( 5 ) i ns y s t e mr e g u l a t i o nb e c a u s et h eh u m a nf a c t o rc a u s e s t h ep a r t i a lf u n c t i o r m l i t yf l a ww h i c ht h eb a c kw o i e to u tf u rw o r i 3 a 1 1w i t hn op u b i ch a i r f o r e i g nm a t t e r , t h eb a c kw o f l lo u tf u rw o m a nw i t hn op u b i ch a i ra b r a s i o n ，t h ef a u k y s o l d e r e dj o i n tc a u s e ；( 6 ) r e l i a b l eq u e s t i o nc l ：e a t e st h ef u n c t i o n a l i t yf l a ww h i c ht h et u b en o t g o o da n d t h ep c bp a n e lp r i m a r yd e v i c ec a u s e sn o tg o o d ， i nv i e wo fe a c hk i n do fu n d e s i r a b l et e n d e n c y _ h a sc a r r i e do nt h ee l a b o r a t i o nt ot h e c o m p l e xr e p a i rf l o w t h el i q u idc r y s t a ld is p l a ym e n i t o rb r e a k d o w nr e p a i rt e c h n o l o g y ，( i s b o n d m gi cb e s i d e s t h eo r d i n a r ym e t h o d ，b yn e wm a t e r i a lt e s t i n g ) ，b u ta l s oh a s i n d e p e n d e n t l yd e s i g n e dq u i t es i m p l e ，b u tm a ye n h a n c et h ee f f i c i e n c yt h es m a l lt o o l ，t h i s t o o ld e e sn o th a v et h ec o s td i s b u r s e m e m ，s i m p l ee a s yt ou s e ，t os o l v et h ep e r s o n n e ln o t e a s i l yt od i s t i n g u i s ht h ev e r t i c a ll i n eo r i g i nt h eq u e s t i o n a n dl a s e rt h er e p a i rb r i g h td o ti n v i e wo ft h ep r e s e n tp o s i t i v er a d i u mt h em e t h o dt oc o n d u c tt h et h o r o u g hr e s e a r c h ，l a s e rt h e p o s i t i v ew i t ht h er e v e r s es i d er a d i u ms h o o t ss e p a r a t e l ya f t e rt h es e r v i c ei m a g ef o r m a t i o n ， t h er e p a i rf l o wc a r r i e so nt h ec o m p a r i s o n ，s h o tt h em e t h o dt a k et h en e wr a d i u m ，t h er e p a i r b r i g h td o ts l l c e e s sr a t i oa s9 4 85 t h r o u g ha b o v e1 - e s e a i c i ，w em a yo b t a i nl i q u i dc r y s t a ld i s p l a ym o n i t o re a c hk i n do f n o tg o o do r i g i n ，a n dc a r r i e s o nt h ei m p r o v e m e n tt oi t sr e p a i rt e c h a d o g y , h a da c h i e v e d s a v e st h es e r v i c em a n p o w e rl o a d ，e n h a n c e st h ep r o d u c t i v ef o r c e st h eg o a l k e yw o r d s ：l c d ；p r o c e s s ；d e f e c t ；i n s p e c t i o n ；b a c kl i g mu n i t ；r e p a i rm e t h o d i v w r i t t e nb yy l l e j k a n g s u p e r v i s e db yz a i l i a n gc h e r t 苏州大学学位论文独创t i v e 声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：篚邀屋 日 刀7， 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：庄避歪 昌 导师签名：辛秘虹日 期：击年扣仁 液晶显示屏故障诊断与维护的研究第l 章绪论 1 1 课题背景 第1 章绪论 人类已迈入信息化高速发展的时代，伴随着信息化的浪潮，液晶及平板显示技术 和产业也得到迅猛发展。近年来以薄膜晶体管液晶显示技术( t f t - l c d ) 为主导的平 板显示器产业的迅速发展，给人们的生活和工作带来了革命性的变化。现如今，我们 身边几乎所有的场所都在使用液晶显示器，从个人电脑和移动领域使用到最近的电视 用，液晶电视已经开始逐渐取代c r t 电视。与c r t 电视相比，液晶电视具有对比度 高、功耗低、响应速度快、字形清晰、无闪烁、低辐射、寿命长和轻薄等优点。据国 际调研机构d i s p l a ys e a r c h 统计数据显示，全球平面显示器的市场在2 0 0 6 年达到了 8 5 5 亿美元的市场规模，其中液晶显示器是6 3 1 亿美元，目前占平面显示器产值最大 的一部分，约占7 3 8 的份额【5 】。 随着液晶显示器的普及化，其故障现象也越来越引起人们的关注，本论文主要研 究的是液晶显示屏的故障形成原因及如何修复，具有非常实用的意义。 1 2 课题研究的意义 1 8 9 7 年，阴极射线管c r t 问世；1 9 3 9 年，纽约世界博览会中展出第一台商用黑 白电视机。从c r t 问世算起，已经1 0 0 多年过去了。这1 0 0 多年间，尤其是最近的 2 0 年，花样繁多的平板显示器不断问世，显示器的市场不断扩大，各类显示器之间 为争夺市场而展开的竞争日趋激烈。面对日渐白炽化的市场竞争，如何保持在这个行 业不断的赢利，提升生产力、降低制造成本、提高良率就是非常重要的指标。一家公 司最关键的竞争指标就是生产力，从下图可以看到，目前我公司迫切的需要改进生产 力。 第1 章绪论液晶显示屏故障诊断与维护的研究 图1 1 不同公司生产力对比 而提升生产力，通俗一点讲，除了改善流程，提高速度外，非常重要的一环就是 一次做好，即没有不良品；虽然没有不良品是一个理想的状态，但是我们可以降低不 良率，减少返修品。减少返修品必须从不良现象出发，分析其形成原因，从真因上改 善品质；另一方面，研究快速的修复方法也可对生产力的提升做贡献。 1 3 课题研究的现状 液晶显示市场是在以笔记本电脑、监视器市场为中心成长起来的。进入2 1 世纪 的今天，以大型电视、手机为中心，移动领域的市场不断扩大，液晶显示正在向着更 大产业化飞跃。 新时代的液晶显示，是信息化社会窗口连接的关键性装置，负有重要的使命。它 不再是单纯素子的使用，而是成为人机界面的连接窗口，在人们感叹其超大信息量的 同时，人也成为信息窗口。时代向着多元化方向发展，用于显示的液晶制品也在多样 化，为了使各种产品实现市场化，各自对应的技术是必不可少的。市场上各种各样的 竞争产品已相继登场。在这种竞争与不断的切磋中，液晶显示成为平面显示的领头羊 【l 】 o 人们早在1 8 8 8 年就发现了液晶这一呈液体状的物质，它是一种几乎完全透明的 物质，同时呈现固体与液体的某些特征。液晶从形状和外观上看去都是一种液体，但 它的水晶式分子结构又表现出固体的形态。像磁场中的金属一样，当受到外界电场影 响时，其分子会产生精确的有序排列；如对分子的排列加以适当的控制，液晶分子将 会允许光线穿透；光线穿透液晶的路径可由构成它的分子排列来决定，这又是固体的 一种特征。 2 液晶显示屏故障诊断与维护的研究第1 章绪论 六十年代起，人们发现给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或 折射。经过反复检测，1 9 6 8 年，在美国发明了液晶显示器件，随后l c d 液晶显示器 就正式面世了。然而从第一台l c d 显示器的诞生以来，短短3 0 年，液晶显示器技术 得到了飞速的发展：七十年代初，日本开始生产t n l c d ，并推广应用；八十年代初， t n l c d 产品在计算器上得到广泛应用；在1 9 8 4 年，欧美国家提出t f t - l c d 和 s t n l c d 显示技术之后，从八十年代末起，日本掌握了s t n l c d 的大规模生产技 术，使l c d 产业获得飞速发展【2 1 。 大约1 9 7 1 年，液晶显示设备就在人类的生活中出现。这就是最初的t n l c d ( 扭 曲阵列) 显示器。尽管当时还只是单色显示，但在某些领域已开始加以应用( 例如医 学仪器等) 。到八十年代初期，t n l c d 开始被应用到电脑产品上。1 9 8 4 年，欧美国 家提出s t n l c d ( 超扭曲阵列) ，同时t f t - l c d ( 薄膜式电晶体) 技术也被提出， 但技术和制程仍不够成熟。到八十年代末期，由于日本厂商掌握着s t n l c d 的主要 生产技术，它们开始在生产线上进行大规模的生产，这算得上是l c d 将要普及的信 号。 1 9 9 3 年，在日本掌握t f t - l c d 的生产技术后，液晶显示器开始向两个方向发展： 一方向是朝着价格低、成本低的s t n l c d 显示器方向发展，随后又推出了 d s t n l c d ( 双层超扭曲阵列) ；而另一方向却朝高质量的薄膜式电晶体t f t - l c d 发 展。日本在1 9 9 7 年开发了一批以5 5 0 x 6 7 0 m m 为代表的大基板尺寸第三代t f t - l c d 生产线，并使1 9 9 8 年大尺寸的l c d 显示屏的价格比1 9 9 7 年下降了一半。1 9 9 6 年以 后，韩国和中国台湾都投巨资建立第三代的t f t - l c d 生产线，准备在1 9 9 9 年以后与 日本竞争【3 1 。 由世界调研机构d i s p l a y s e a r c h2 0 0 5 年的预测数据，t f t - l c d 面板产能按地区 分布如图1 2 所示。 第1 章绪论液晶显示屏故障诊断与维护的研究 a u u 青 4 0 o 一d ，：二：? 一一 3 0 o 2 0 o 。一一! ，一一- 一一一：一一一一一一一：一一一一二一一一 1 0 o 一一一3 一一一= 一一一 三一一一二 o 0 2 0 0 4 2 0 0 52 0 0 62 0 0 7 2 0 0 82 0 0 92 0 1 0 + 日本 2 1 7 1 5 8 1 2 o 1 1 8 1 1 9 1 1 7 1 1 4 + 韩国 3 8 8 3 9 8 3 8 7 3 8 o 3 7 8 3 9 0 3 9 7 十中国( 台湾) 3 8 6 4 1 4 4 5 1 4 5 6 4 5 o 4 2 1 4 0 9 十中国( 大陆) o 0 2 4 3 7 4 3 4 9 6 9 7 7 + 其他 o 9 o 6 o 5 0 3 0 3 o 3 0 2 图1 2t f t - l c d 面板产能按地区分布 近几年来，全球超过8 0 的笔记本电脑、桌上型电脑以及近5 0 的手机都在中 国大陆生产。自2 0 0 0 年以来，日、韩、台湾均将后段模组厂移到中国大陆，以直接 面对市场。面对这种形势，大陆的相关企业也迎头赶上，期望可以提升竞争力，良率 品质更是决定了竞争力的关键因素f 5 】。 1 4 液晶显示的特性及动向 l 画面的大型化与显示品质的提高 液晶面板应用于电视的市场正在不断扩大，主要以3 0 寸以上大画面为趋势。作 为放映用的显示器，重要的是能够表示临场感与自然画像。为了获取临场感，重要的 一点就是要有视角( 将显示器放在眼前时画面的广度) 。为了放映出有临场感的画像， 正在向画面扩大即画面的宽屏化方向推进。为达到显示画质鲜明及更精细的显示画 面，有向画素数增加的方向发展的趋势【4 j 。 2 广视角技术显示更自然的画像 为了能看到自然的显示画像，尤其对大型电视，总的趋势是为了使之成为一个画 面的用途变得强烈，视角是非常重要的。 传统的t n 型液晶，在画面的垂直方向上施加电场来驱动液晶，控制光的通过与 否。这种方式，在画面的正方向能看到非常清晰的画面，但是从倾斜方向来看的话， 对比度下降，颜色会出现偏差，作为映像用显示器，这是决不允许的。为了改善这个 缺陷，提高视角，人们想出了很多方法，如i p s ( i np l a i ns w i t c h i n g 面内开关型) ， 4 液晶显示屏故障诊断与维护的研究第1 章绪论 m u l t i d o m a i n ( 多筹型) ，m v a ( m u l t i d o m a i nv e r t i c a la l i g n ) 等方法逐步开始实用化。 面内开关型，在阵列基板上配置电极，给液晶施加横向电场，画面平行方向的特 性得到改善，视角扩大。多筹型，在一个画素中进行分割，通过使用液晶在不同方向 进行配向实现视角的扩大。m v a 型，在液晶盒中设计构造物，通过液晶转向不同的 方向来实现大的视角。各种各样扩大视角方法的实现，要求有各自独立的制造方法， 工艺精度等重要的制造能力。也就是说，制造生产根据所采用的技术不同，工艺条件， 装置等要求的性能也随之变化。 3 自然的动画效果 在动画显示时液晶的缺陷是由于液晶的反应速度慢和显示方式不同而引起的。关 于液晶显示时间的改善，要液晶盒的构造方法与液晶材料及驱动方法一并推进，在画 面l 桢以内的时间( 1 6 毫秒) 内切换。液晶的动作模式与c r t 是完全不同的，c r t 是利用电子束打到幕上的一瞬间发光，而液晶是在1 桢间保持开的状态的保持型，这 就是两者之间的差异【2 7 】。 4 移动用小型轻量化技术 液晶显示的一个优点就是小型、轻薄且耗电量低。最大限度的利用这一优点，使 其作为移动用途得到大大推广。从1 9 9 0 年代用于笔记本电脑开始，各种各样便携式 机器上搭载的液晶模组，其薄型、轻量化、低消费电力化的竞争一直持续不断。为了 实现上述优点进行了各种技术开发，比如，玻璃基板的薄板化与构成模组组件的改善， 低温多晶硅技术的应用，玻璃基板上设置的驱动回路部件数目的减少，利用反射性的 背光源来实现薄型化等等7 1 。 1 5 本文主要研究内容 本论文主要探讨液晶显示屏的缺陷种类，各种缺陷形成原因，以及修复技术，并 对先进的修复方法进行了深入研究，具有非常实用的意义。通过对成因的研究，分析 了液晶显示屏的结构、显示原理。并在成因的基础上，对如何可以提高良率提出了几 点建议。快速修复方法不仅可以提升生产力，还可降低附加成本。面对日渐白炽化的 市场竞争，如何保持在这个行业不断的赢利，提升生产力、降低制造成本就是一个突 破口。 第1 章绪论液晶显示屏故障诊断与维护的研究 1 6 本章小结 本章主要阐述了液晶显示器的历史及发展现状，未来的特性及动向。比较了现阶 段液晶显示屏生产企业间的生产力，结合液晶显示屏的普及化，为提升我公司的竞争 力，提出了本论文的主要研究内容及目的。 踱晶显示屏故障诊断与维护的研究第2 章液晶显示屏的基奉构造& 显示原 第2 章液晶显示屏的基本构造及显示原理 2 1 液晶显示屏的基本构造 液晶显示屏的结构图 t f t - l c d 是薄膜电晶体液晶显示器( t h i n f i l m t r a n s i s t o r l i q u i d c r y s t a l d i s p l a y ) 的缩写。这种显示器面板主要由玻璃基板、背光板和偏光板组成。 图2 1t f t - l c d 结构立体图 上偏光板d dj ar i z e 】t 0 二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二 下恬光 面d l a r i z e 图2 2t f t - l c d 结构侧视图 t f t - l c d 是由两片光刻透明导电电极的基板，夹持一个液晶层，封接成一个扁 第2 章液晶显示屏的基本构造及显示原理 液晶显示屏故障诊断与维护的研究 平盒，将两片光刻好透明导电图形的平板玻璃相对放置在一起，使其间距为6 7 岬。 四周用环氧胶密封，但在- - n 封接边上留有一个开口，该开口称为液晶注入口。液晶 材料即是通过该注入口在真空条件下注入的。注入后，用树脂将开口封堵好，再在此 液晶盒前后表面呈正交地贴上前后偏振片即完成了一个完整的液晶器件。当然，作为 扭曲向列型液晶显示器件，在液晶盒内表面还应制作上一层定向层。该定向层经过定 向处理后，可使液晶分子在液晶盒内，在前后玻璃基板表面都呈现沿凹面平行排列， 而在前后玻璃基板之间液晶分子又呈9 0 度扭曲排列。 2 2 液晶显示屏的显示原理 液晶显示屏是一种光电装置，光可分为不同的极化方向，不同极化方向的光经 过液晶会有不同的光程，光经过此光程差再组合后，会改变其极化的形式，配合偏光 板阻挡某个极化方向的光，即可决定光的穿透率。 以上介绍了光的特性后，那么电是如何与光结合呢? 不同的电压下，液晶会有不 同的排列方式，不同的液晶排列方式造成不同的光程差，因而使得穿透率改变。结合 光与电，就可将电信号( 电) 转换成亮暗显示( 光) 。 图2 3 主动矩阵式l c d 在主动矩阵式l c d 中，t f t 部分相当于m o s 管，为一个三端子组件，在l c d 应 用上相当于一开关。每个画素具有一m o s 管，其闸极连接至水平向的扫描线，基极连 接至垂直向的数据线，而源极连接至液晶电极。显示器同时间一次起动一条水平扫描 线，以将t f t 打开，而垂直数据线送入对应的视讯信号，对液晶电极充电至适当的 电压。接着关闭t f t ，直到下次重新写入信号前，使得电荷保存在电容上；同时起动 一 叱山一芷d z o 。一 液晶显示屏敲障诊断与维护研究 第2 苹液晶i i 屏的基本# 遣担显示原4 一条水平扫描线，送入对应的视讯信号。依序将整个画面的视讯数据写入，再自第一 条重新写八信号，一般此重复的频率为6 0 7 0 h z 。对每个画素而言，液晶上所跨的电 压和穿透度具有一定的关系，因此只要能控制所写入的电压，即可显示想要的画面h 。 另一方面， t t - l c d 使用z 液晶为t n ( t w i s tn e m a t i c ) 型液晶，液晶分子里椭圆 状。t n 型液晶一般是顺着长轴方向串接，长轴间彼此平行方式排列，当接触到槽状 表面时，液晶分子就会顺着槽的方向排列于槽中。当液晶被包含在两个槽状表面中 间，且槽的方向互相垂直，则液晶分子的排列如图25 所示：下表面液晶分子沿着b 方向；上表面液晶分子：沿着a 方向。介于上下表面中间之分子：产生旋转之效应故 液晶分子在两槽状表面问，产生9 0 。的旋转。当线性偏极光射入上层槽状表面时，此 光线随着液晶分子之旋转亦产生旋转，当线性偏极光射出下层槽状表面时，此光线已 产生9 0 0 之旋转，如图26 所示。 揪一- 阉 图2 4 液晶分子排列于沟槽中 0 o 图25 液晶的旋光效应图2 6 偏极光通过液晶分子 当在上下两表面之间加电压时，液晶分子会顺电场方向排列，成为直立排列之现 象，此时入射光线即不受液晶分子影响，直线射出下表面。液晶显示屏的显示原理如 图27 所示，y 方向集成电路s o u r c e i c 传输扫描信号；x 方向集成电路d a m i c 传输 摹 第2 章粮晶显示屏的基车构造及显示原理涟示屏故障诊断与维护研究 显像控制信号，当某一个子画素导通时，该子画素因被施加电压，液晶分子直立排列， 无法透光而呈现黑色。若这个子画素未导通，则因光通过彩色滤光片而显示颜色，经 过光的合成效果，显示器即可产生彩色效果吼 2 3 本章小结 s o u m 面一 图27 液晶显示屏显示原理 本章主要分析液晶显示屏的基本构造、并对显示原理进行介绍，为分析显示屏产 品不良原因奠定基础。 _|臣厦凰盟曩爵燃劁鳓剥删例一吾基壁啊l_厦臣一菩等曼晡i_曩置 嚣孑墨罂日酬吾磐曼爱墨 液晶显示屏故障谚断与蝗护的研究 第3 章液晶显示屏故障的常见现聋丑原因分析 第3 章液晶显示屏故障的常见现象及原因分析 3 1 液晶显示屏故障的常见现象 液晶显示屏常见缺陷我们可咀归类为功能性缺陷、背光源缺陷、显示娄缺陷三 种。其中功能性缺陷是最常见的，它又有五种不同现象。分别是无画面、显示异常、 灰阶不良、线缺陷段区块缺陷l 。下面就分别介绍这五种现象的成像。 无画面现象：除了背光外，没有任何输入信号，呈现白色。 幽3 1 无圆向现象 显示异常现象：无法正常显示，画面杂乱无章 线缺陷现象：一个 图3 3 多条垂直线缺陷 区块缺陷现象：每个画面都可以观察到区块不良。 口 熙l 皇壁舷酝畦壁壁l 面 第3 章液晶显i 屏故障的常见现象丑原因分析 液晶显示屏故障谚断与维护研究 图3 4 垂直区块现象 灰阶不良：是指显示屏总共有2 5 6 个灰阶，有时会出现某些灰阶偏暗的情况。 除了上诉介绍的功能性缺陷外，背光源缺陷也是比较多的一种。而其中最为常见 的要数异物与刮伤了。异物：顾名思义就是指外来的杂质( 非正常生产用材料) ，在 几层薄膜组装过程中掉落下的。刮伤：是指材料被不小心刮到，破坏了原本的表面形 成的不良。 另一类缺陷是显示类缺陷，主要是亮点( 市场端通常称为坏点) ，及m u m ( 日本 语) 意思指面板表面灰度显示不均，产生的类似斑渍的缺陷。我们统计不良产品7 8 5 4 片，结果如表3 1 ，可虬看出，一般而言显示异常及垂直线缺陷占到不良产品的5 0 ， 整体的功能性缺陷高达7 0 ，背光源缺陷1 7 ，另有一特殊缺陷，影像残留48 表3 1 退货不良比例 下，! 簟7 4 数- 1， ，二2 显示异常 垂直线缺陷 无面面 背光板异物 垂直区块缺陷 亮点不良 影像残留 背光板刮伤 灯管不蛊 可动式m i 聃 t o t a l 糠显示屏故障诊断与维护的研究第3 $ 液i 屏故镕见现象胫原目分析 图3 , 5 退货不良分布柏拉图 3 2 液晶显示屏三大类故障产生原因分析 3 2 1 功能性不良现象的产生原因分析 3 2 11 液晶显示屏电路分析 分析功能性不良产生原因前，我们需要对液晶显示屏的驱动部件一印刷电路板详 细分析，一般的分析步骤会从不同信号的电路设计出发，寻找造成功能不良豹原因 印刷电路板电路： 黼睡辫隔热霸嚷j j 罔黑 li 。鑫盏；豢。；墨纛；鬻慕蓦 骓霎甥熙捌醪瑚爹捌i 錾制 图3 6 液晶显示屏电路示意图 1 3 第3 章液晶显示屏故障的常见现象及原因分析液晶显示屏故障诊断与维护的研究 印刷电路板分三大区块：连接器、 生成液晶显示屏需要的所有基本电压， 号和控制信号【10 1 。 d c d c 转换电路及a s i c ，d c d c 电路用于 a s i c 用于生成液晶显示屏需要的所有色彩信 ( _ ) 连接器负责提供三种信号，分别是动力信号即5 v 电压、时钟信号及红、绿、 蓝( r g b ) 色彩信号。 我们先来研究一下时钟信号：连接器提供了奇偶两对时钟信号，见下图。 图3 7 连接器提供时钟信号 连接器还提供奇偶两组r g b 色彩信号，如图3 8 。 图3 8 连接器提供色彩信号 1 4 液晶显示屏故障诊断与维护的研究第3 章液晶显示屏故障的常见现象及原因分析 ( 二) 那么5 v 电压信号有什么功用呢? 5 v 电压是生成d c d c 电路的基础电压。 第一，生成滤波电路，主要是滤除电路中的交流电部分，防止电流突变。第二，经过 稳压元件生成3 3 v 电压，3 3 v 是一个中间电压，经过转换生成x 轴i c 基本工作电 压x v c c ，y 轴i c 基本工作电压y v c c ，a s i c 内部基本工作电压g a v c c 及v c o r e 。 第三，由i c 提供的开关信号l x 与电感作用生成a v d d 电压，a v d d 是一个中间电 压，用于生成g a t e 端的高低电压v g h v g l ，v c o m ，g a m m a 电压。 a v d d 电压的作用：( 1 ) 提供x i c 基本工作电压。 x 剩；j 么罩 国薯d 薏8 | 暑= 怒嚣 | xx 托 品q 琶q 罱掰鼋；味暂萼兽铡每号穹寮 图3 9a v d d 电压作用1 ( 2 ) 由a v d d 生成g a t e 端的高低电压v g h v g l 。 图3 1 0 a v d d 电压作用2 1 5 第3 章液晶显示屏故障的常见现象及原因分析液晶显示屏故障诊断与维护的研究 ( 3 ) 通过分压元件生成c f 彩色滤光片内基本工作电压v c o m ，v c o m 的传输过程 是从x 轴i c 第1 0 颗传送到x 轴i c 第1 颗。 1 2 6 v _ 毒卜卜斜 回几 “g 2 譬 煳 一吝 图3 1 1a v d d 电压作用3 ( 4 ) 生成g a m m a 电压，通过分压电阻生成各路g a m m a 电压，提供i c 基本电压。 一 r 巍啜 一 一 一 童一融 ：_ - ， l ： _ _ 盘譬 = i 一 1静蠡 厶i 宁”l 氧一 审 一 虽 i = - 鼍一：j 牛矿l 氲1 ， 雾 翟k ： 栩 i 矿l 氩一 = ；| t_ 一 i 畦j士一。吨1 i 蠡： 宁”一l - 。日 一。h - 一 毒一一l 也 m j ： 土。一l 匿j ：= - 一 。t 一- 二，一一一 奠l 4 ”l 雹一 蓼 r 文 u 图3 1 2 a v d d 电压作用4 1 6 液晶显示屏故障诊断与维护的研究第3 章液晶显示屏故障的常见现象及原因分析 箩g a m 稀m 提供基本c 基本电压。，驾 缓纛； 墨勃拭。毒；爨弘l 聋害嚣；鞠瓣茹新攫酝毒编商岛幺罐啊r 舻。锐咖盎暖啦撇舷瓣t 忍；# ；溺 鐾宝 妻王2羞孽 摹簟 ，譬罩 譬莓 q) 口】 。(】) (殂) 【i 塞 寒 毒l x 基 【上j 、上j 一 舅拈 ：i ( 苯簧 司景乳a篡弘拳氘 一罄茅镏 笔 一 q 哿爿 崎 鏊i 菇l 菱| l 菱重l 薹塞塞蓦塞| l | i | 菱| 菱基3 善嚣砭l x 1 图3 1 3g a m m a 电压提供i c 基本工作 连接器提供的时钟信号及r g b 色彩信号经过排阻与a s i c 连接，用于控制 a s i c ，产生显示器所需要的所有控制信号：r g b 、c l k 、y o e 、x d i o 、s t b 、p o l 、 y c l k 及y d i o 9 1 。 图3 1 4 a s i c 信号 那么这么多信号，都有什么作用呢? x d i o y d i o 信号：控制x i c y - i c 工作的 起止信号，其中f d i o 控制前半屏i c ，b d i o 控制后半屏i c ；s t b 脉冲信号：对于一 1 7 第3 章液晶显示屏故障的常见现象及原因分析液晶显示屏故障诊断与维护的研究 次d i o 传输后，当一行( 1 0 颗i c ) 全部接受数据后，s t b 达到一个上升脉冲，i c 内部处理后的数据全部抛出给c e l l ；p o l 信号的作用是控制液晶画面的显示模式，其 工作原理如图3 1 5 所示；y o e 信号的作用是产生y 轴i c 两行之间的空隙。 碱黼撼示d o t i n v e r si o n 图3 1 5p o l 信号工作原理 y o e