TFT-LCD表面缺陷检测方法PPT课件

TFT-LCD显示屏缺陷判定摘要：本文介绍了薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)产品的基础知识，LCD液晶屏工作原理，质检过程中屏缺陷专业术语，及相关标准。

1 TFT-LCD产品基础知识1.1 三基色原理大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光，这是色度学的最基本原理，即三基色原理。

三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能有其它两种颜色合成。

红、绿、蓝是三基色，这三种颜色合成的颜色范围最为广泛。

1.2 LCD液晶屏LCD一般代指薄膜液晶显示器，是利用液晶的特性“主动的”对屏幕上的各个独立的象素进行控制，以达到成像目的一种终端显示设备。

图像产生的基本原理很简单：显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的点组成，只要控制各个点显示相应的颜色就能达到目的了。

在TFT-LCD中一般采用背光技术，为了能精确地控制每一个象素的颜色和亮度就需要在每一个象素之后安装一个类似百叶窗的开关，当“百叶窗”打开时光线可以透过来，而“百叶窗”关上后光线就无法透过来。

当外界环境变化它的分子结构也会变化，液晶从而具有不同的物理特性——就能够达到让光线通过或者阻挡光线的目的。

2 TFT-LCD工作原理简介一个成品TFT显示屏，一般由一个夹层组成，组成这个夹层的每一层大致是偏光板、彩色滤光片组成，这两层之间就是液晶层。

偏光板、彩色滤光片决定了多少光可以通过以及生成何种颜色的光。

这个夹层位于两层玻璃基板之间，在上层玻璃基板上有FED晶体管，而下层共同电极，他们共同作用可以生成能精确控制的电场，电场决定了液晶的排列方式和透光多少。

大家知道三基色，所以构成显示屏上的每个象素需上面介绍的三个类似的基本组件来构成，分别控制红、绿、蓝三种颜色，目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶显示器（Twisted Nematic TFT-LCD）工作原理如图1所示：图1 TFT-LCD工作原理3 常见缺陷分类在TFT-LCD 的后工序生产中，经常会遇到一些缺陷。

Contents1. TFT-LCD特性及專有名詞介紹 (2)1.1 Optical Design Rule (2)1.2 Electrical Design Rule (2)1.3 名詞說明 (3)1.4 Structure diagram (8)2.產品問題相關 (11)2.1特性與產品問題 (11)2.1.1 Different Regimes of Operation (11)2.1.2 Temperature effects on a-Si TFTs (13)2.1.3 C/F相關 (14)2.1.4 Cell Process 相關 (15)2.2 典型不良及成因 (20)2.2.1 亮線( Line Defect ) (20)2.2.2 G亮線( Gate Line Defect ) (21)2.2.3 亮點( Dot Defect ) (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)4.6 Cell Issue (35)4.7 CF Issue (35)4.8畫面異常 (37)4.9 Mura 類缺陷說明 (38)1. TFT-LCD特性及專有名詞介紹1.1 Optical Design Rule(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Life Time) 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Power Consumption 則會增加, 但不會影響Life Time).(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Color Filter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(Color Saturation) :為LCD CIE 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, NB LCD之色彩飽和度約為45%, Monitor LCD之色彩飽和度約為65%(4).對比(Contrast Ratio) :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, or QXGA), 對比就顯得異常重要了.(5).視角(Viewing Angle):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NB LCD 而言, 一般規格為(上/下/左/右: 20/30/40/40), Monitor LCD (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MV A, IPS, 或SWV (Super Wide Viewing) film. 1.2 Electrical Design Rule(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50 cm). 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 2 m), 但缺點是成本較高(須LVDS ChipUSD$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20 m). TMDS 的缺點也是成本較高(須TMDS Chip USD$5/Chip)(2).輸入電壓(Vdd):LCD 須要系統商提供電壓來驅動. 以NB LCD 而言, 一般皆是+3.3V. Monitor LCD, 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(Power Consumption):隨著可攜式的應用越來越普遍, 省電已是NB LCD 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( Active Area)LCD Panel 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。

摘要：当前薄膜晶体管液晶显示器(TFT—LCD)应用范围较广，但其面板缺陷问题对于整体显示质量影响较为突出，甚至对于面板生产效率产生负面影响，因此面板缺陷检测已成为当前TFT—LCD生产重要检测指标之一。

本文首先阐述TFT—LCD结构及表面缺陷，然后解析TFT—LCD表面缺陷检测方法，以期为减少TFT—LCD表面缺陷提供一定参考。

关键词：TFT—LCD；面板结构；表面缺陷；基板一、TFT—LCD结构及表面缺陷1.1TFT—LCD结构通常TFT—LCD面板结构具体包括上下两个基板，其中上基板主要安装彩色滤光片，这样会形成一定颜色，而下基板具体设有薄膜电晶体矩阵，其能够有效控制像素矩阵的灰阶显示，这两个基板之间具体是液晶层。

TFT—LCD面板具体显示区域具体包括大量独立性TFT元件控制的像素矩阵，而单一像素矩阵由水平栅极线以及垂直信号线构成，其内部区域包括薄膜晶体管、连接栅极线以及信号线。

根据CCD获取的低分辨率TFT—LCD面板表面图像可知，低分辨率面板图像表面存在栅极线及数据线，而高分辨率面板图像不仅具有栅极线、数据线，并有公共线，这样会大幅度增加高分辨率面板表面图像结构复杂程度[1]。

1.2TFT—LCD表面缺陷基于TFT—LCD生产工艺复杂程度，工艺环节多达300个，各个环节都极有可能出现缺陷，这些缺陷种类不同，这样致使面板生产效率遭受严重负面影响。

同时TFT—LCD表面缺陷大体包括宏观缺陷以及微观缺陷，其中宏观缺陷能够利用肉眼观察到，而微观缺陷要求采用电化学方法检测获得。

根据聚集状态不同，TFT—LCD面板缺陷具体细分为点缺陷、线缺陷以及Mura缺陷[2]。

二、TFT—LCD表面缺陷检测方法2.1图像识别法这种方法能够确认TFT—LCD面板存在缺陷，也可区分缺陷类别或缺陷等级，其面板图像数据主要利用降维方法或面板缺陷特征提取，控制整体缺陷识别速度及精确度，要求采用适当分类器，这样能够提升缺陷分类精度和速度[3]。

TFt-LCD面板缺陷分类方法探索摘要：从面积、位置、聚集状态等角度尝试将TFt-LCD面板常见缺陷进行归类。

说明TFt-LCD面板缺陷的特点，即纹理背景呈现重复性特点、背光模组光照不均匀、缺陷的发现需要特定条件要求、缺陷具有不确定性等。

介绍TFt-LCD面板缺陷分类的基本方法，即缺陷检测，特征选择和特征抽取、分类器的设计等。

关键词：TFt-LCD面板；缺陷；分类方法前言：TFt-LCD技术是一种将微电子技术和液晶显示技术进行结合的技术。

TFt-LCD是对新材料和新工艺的巧妙运用，是一种大规模的半导体全集成电路的制造技术。

LC（液晶）、OEL （有机薄膜电致发光）以及EL（无机薄膜电致发光）都是以TFt-LCD技术为基础。

但是TFt-LCD面板自身也会出现各种缺陷。

一、TFt-LCD面板常见缺陷TFt-LCD面板常见缺陷包括点缺陷、线缺陷、画面缺陷以及出现色差和外观不良等，其中点缺陷和线缺陷是TFt-LCD面板缺陷问题中出现频率最高的问题，但是可以使用激光技术，对点缺陷和线缺陷进行必要的修补，修补后TFt-LCD面板一般可以正常使用。

（一）以面积为划分标准因为TFt-LCD面板缺陷本身具有不确定性，所以想要对其进行精确的划分，目前是不可能达成的目标。

如果从TFt-LCD面板缺陷的面积大小方面来对其进行划分，大致可分为宏观和微观两种缺陷。

如果TFt-LCD面板缺陷表现为颜色参差不统一，或者通过污点状态呈现出来，那么按此种分类方法，我们就可以把它称为宏观缺陷。

如果TFt-LCD面板缺陷是由于遭到刮擦、出现针孔或者是表现为粒子状态，那么按照这种分类方法，我们就可以称这种缺陷为微观上的缺陷。

（二）以位置为划分标准如果对TFt-LCD面板缺陷发生的位置来进行划分，可以将缺陷分为灌注口和角缺陷两种缺陷。

如果TFt-LCD面板缺陷发生在灌注口的位置，就是我们所说的灌注口缺陷。

如果TFt-LCD面板缺陷发生在角落中，我们就可以称其为角缺陷。

TFT-LCD微米级显示缺陷的自动检测算法的研究目前绝大多数的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)缺陷检测是针对肉眼看得到的比一个像素大的大缺陷(Macro defects)，但是对于远远小于一个像素的小缺陷(Micro defects，通常是微米级的)，这些方法是无法检测的。

本文主要是研究A rray工艺后玻璃基板TFT电路上肉眼无法观测到的微米级缺陷的检测算法。

通过分析TFT-LCD面板上电路的分布特点以及缺陷特征，提出了一种简单快速的适用于微米级缺陷的自动检测算法。

该方法针对TFT-LCD玻璃面板的缺陷特征，使用TDI-CCD ( Time Delay and Integration-Charge Coupled Devices)采集待检测图像，采用动态阈值技术，使用改进的差影法快速检测TFT-LCD玻璃基板上的缺陷。

1 TFT-LCD面板缺陷特征分析虽然TFT-LCD玻璃基板的大部分生产过程都是在无尘室里完成的，但仍不可避免地出现一些微小的缺陷。

造成这种缺陷的主要因素包括电气因素和非电气因素。

例如，在装配过程中，落在驱动芯片焊接面上的灰尘或异物，TFT的信号电极、扫描电极的短路或断路等.根据缺陷的形状和面积，可以分为点缺陷、线缺陷及面缺陷(块缺陷。

可根据缺陷位置像素比背景亮还是暗，分为亮点缺陷和暗点缺陷。

虽然TFT-LCD玻璃基板上的这种微米级缺陷是肉眼无法观测到的，但因每个像素的RGB分量分别是由一个TFT控制开关来控制的，而某些缺陷点会造成一个TFT控制开关失灵，因此，会导致相关像素的显示异常。

2 基于差影法的缺陷检测算法缺陷的基本特征是其与背景的灰度值不同。

差影法本质上就是图像的相减运算(又称减影技术)，是指把相似景物的拍摄图像或者同一景物在不同时间拍摄的图像相减。

图像的相减运算是指对两幅输入图像进行点对点的减法而得到输出图像的运算。

有了采集图像与模板图像的差影后，只要得到固定T就可以做缺陷检测。

TFT―LCD表面缺陷及其检测方法液晶显示面板总括来说主要由TFT和CF两基板组成，其中ODF工艺是在TFT面板上滴注液晶和在CF基板涂覆Seal胶，通过真空贴合形成Cell。

LCD产品的显示主要是通过TFT电路来控制Cell内液晶的偏转，利用其对光线的各向异性选择光线通过，经过CF彩色滤光作用从而形成我们所看到的彩色画面。

1 TFT-LCD 表面缺陷由于TFT-LCD生产工艺复杂，涉及到300多个工，每个环节都有可能产生缺陷。

且主要为各种各样的表面缺陷，使面板生产效率受到了严重影响。

TFT-LCD表面缺陷粗略地分为两大类：宏观缺陷和微观缺陷。

其中宏观缺陷用肉眼能够识别，如Mura缺陷等；而微观缺陷难以用肉眼或电化学方法检测出来。

从聚集状态来看，TFT-LCD面板常见的缺陷又可以分为点缺陷、线缺陷和Mura缺陷。

点缺陷，一般是单个薄膜晶体管在生产制造过程中失效引起的；线缺陷，一般是有源器件与驱动IC连接不良造成的；导致产生Mura缺陷的原因很多，如背光源均匀性、TFT漏电均匀性以及液晶配向性等。

根据LCD产品显示特性，一般地，我们将显示区域简称为AA（Active Area）区，目前盛行的ADS（Address Display System）驱动产品在正常状态下为暗黑模式，不加信号的时候显示屏呈全黑的暗态，光线无法透过液晶显示屏。

这种暗黑状态下漏光的存在会严重降低整个显示屏的视觉效果，尤其是漏光区域越大，视觉效果越差，使消费者没有较好的视觉体验感。

因此漏光不良的消除和改善以提高LCD产品的视觉效果成为高品质显示屏的主流趋势。

从近年的LCD边角漏光研究文献来看漏光不良改善尚未提出较为详细和系统的文章，研究者大都对此寥寥数笔带过？一般情况下LCD 产品漏光风险，许多面板厂家通过后段Aging或是Sorting 出货来避免不良屏流入到市场，而这种改善措施不能从根本上有效的避免边角漏光的发生，同时也大大增加了生产成本。