常成祥

（東莞康佳電子有限公司 廣東 東莞 523685）

現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)達(dá)的信息時(shí)代，信息顯示技術(shù)在人們社會(huì)活動(dòng)和日常生活中的作用日益劇增。信息處理、接受及發(fā)送等操作均借助于信息系統(tǒng)終端設(shè)備與人之間的界面——顯示器來完成，因而顯示技術(shù)的發(fā)展越來越受到人們的重視，經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，目前以液晶顯示器[1]為主導(dǎo)技術(shù)的平板顯示器已成為這個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的主流產(chǎn)品。 本文就是從液晶顯示器中不可或缺的背光系統(tǒng)出發(fā)介紹模組部分的結(jié)構(gòu)與作用，并對(duì)一些制程中常見問題進(jìn)行一定的分析。

1 液晶顯示器模組的構(gòu)造與原理

說到液晶顯示器背光模組[1]的構(gòu)造必須結(jié)合液晶屏的構(gòu)造與原理來闡述和理解，下面簡(jiǎn)單介紹液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)。

如圖1所示的為TFT-LCD主要部件LCM的結(jié)構(gòu)示意圖[2]，可以清楚地從中看出LCM是由Panel板和背光源（Back Light）組成。Panel板是整個(gè)液晶顯示器的核心部分，它的制造工藝也是最復(fù)雜的。此顯示技術(shù)的核心技術(shù)是在panel板的制造過程中發(fā)生的。由于液晶不會(huì)發(fā)光，因此需要借助其他光源來照亮，背光系統(tǒng)的作用就在于此，背光源的好壞能直接影響顯示效果，它通常也是影響液晶顯示器的壽命的關(guān)鍵所在。

圖1 LCM結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 LCM structure diagram

1.1 Panel板的結(jié)構(gòu)及其工作原理

薄膜晶體管（TFT）液晶顯示器是在扭曲向列（TN）液晶顯示器中[3]引入薄膜晶體管開關(guān)而形成的有源矩陣顯示，從而克服無源矩陣顯示中交叉干擾、信息量少、寫入速度慢等缺點(diǎn)，大大改善了顯示品質(zhì)，使它可應(yīng)用到計(jì)算機(jī)高分辨率全色顯示等領(lǐng)域。

如圖2所示，在下層玻璃基板上建有TFT陣列，每個(gè)像素的ITO電極與TFT漏電極聯(lián)結(jié)，柵極與掃描總線連結(jié)，原源電源與信號(hào)總線連結(jié)。施加掃描信號(hào)電壓時(shí)，原源電極導(dǎo)通使信號(hào)電壓施加到存儲(chǔ)電容器上并充電，在幀頻內(nèi)存儲(chǔ)電容器的信號(hào)電壓施加到液晶像素上，使之處于選通態(tài)。再一次尋址時(shí)，由信號(hào)電壓大小來充電或放電。這樣各像素之間被薄膜晶體管開關(guān)元件隔離，既防止了交叉干擾又保證了液晶響應(yīng)速度滿足于幀頻速度，同時(shí)以存儲(chǔ)信息大小來得到灰度級(jí)，目前灰度已可達(dá)到256級(jí)，可得到1 670萬種顏色，幾乎可獲得全色顯示。薄膜晶體管（TFT）液晶顯示器的另一種發(fā)展趨勢(shì)是薄型化、輕量化、低功耗化?；谛滦筒牧系拈_發(fā)、制造工藝技術(shù)的革新、設(shè)備精度和自動(dòng)化程度的提高及軟件技術(shù)的進(jìn)步，使得薄膜晶體管（TFT）液晶顯示器產(chǎn)品的更新?lián)Q代的速度非?？臁?/p>

圖2 TFT-LCD Panel板的結(jié)構(gòu)Fig.2 TFT-LCD Panel board structure

1.2 背光源（Backlight）的結(jié)構(gòu)及原理

作為液晶顯示器背光源目前主要有兩種：一為陰極熒光燈（CFL）：自外部供應(yīng)一定的電壓，在陰極上放出電子，掃描熒光體而作出可視光線的光源。CFL的構(gòu)造大體由玻璃板、電極、密封氣體、熒光體構(gòu)成，CFL是將自密封的水銀發(fā)生的紫外線掃描在玻璃管內(nèi)壁涂的熒光體而發(fā)生可視光。CFL的種類按放出電子的機(jī)構(gòu)有CCFL和HCFL區(qū)分；二為發(fā)光二極管（LED），相比較CCFL背光源發(fā)光更均勻，壽命更高且環(huán)保性更好。LED的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界面就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)具有特殊導(dǎo)電性能的薄層——PN結(jié)。PN結(jié)可以對(duì)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻力，當(dāng)對(duì)PN結(jié)施加正向電壓時(shí)，電流從LED的陽極流向陰極，而在PN結(jié)中少數(shù)載流子與多數(shù)載流子進(jìn)行復(fù)合，多余的能量就會(huì)轉(zhuǎn)變成光釋放出來。LED正是根據(jù)這樣的原理實(shí)現(xiàn)電光的轉(zhuǎn)換。采用LED背光源，LCD的厚度就能做到更薄，同時(shí)還具有更高的可靠性和穩(wěn)定性。目前從行業(yè)主流發(fā)展情況看LED背光則是用于替代CCFL的一個(gè)新型背光源。

2 液晶顯示器模組的構(gòu)成

液晶顯示器模組主要由背板、背光源、導(dǎo)光板、各光學(xué)膜片、PCBI和中框前殼等構(gòu)件構(gòu)成，相關(guān)細(xì)節(jié)部分如圖3所示。

3 模組背光部分的構(gòu)成和作用

背光構(gòu)成[4]如圖4所示，其中主要部分的作用如下：

反射片（Reflector）：主要是聚醚（PET）器材上為減少導(dǎo)光板入射的光源損失，具有反射功能。

導(dǎo)光板（Light guide Panel）：主要使用丙烯（PMMA）以 Injection Molding或Casting的方法而制作的，導(dǎo)光入射的光源，并具有均勻分布光源的作用。透明的導(dǎo)光板上，點(diǎn)狀印刷可遮擋一部分光線，側(cè)置的LED背光將光線從擴(kuò)散板側(cè)面打入，光線在擴(kuò)散板內(nèi)來回反射折射，將光線均勻分散到整個(gè)面，點(diǎn)狀印刷遮擋住部分光線，將光線如篩子般，均勻的篩出。

圖3 液晶顯示器模組構(gòu)成Fig.3 Liquid crystal display module structure

圖4 模組背光部分構(gòu)成Fig.4 Module backlight part

下擴(kuò)散片（Diffuser Down）：主要是聚醚（PET）器材上以丙烯類樹脂形成球形的形狀，均勻擴(kuò)散自導(dǎo)光板出光的光源，同時(shí)起集光的作用。

下增亮片（Bottom Prism）：主要是聚醚（PET）器材上以丙烯類樹脂起規(guī)則地形成棱柱形狀而集光的作用。輝度增加率為user表面的1.55倍。

上增亮片（Top Prism）：具有與下增亮片同樣的功能，以下增亮片表面的1.33倍增加輝度。棱鏡以相互十字交叉布置，收集X軸和Y軸方向的光源。

上擴(kuò)散片（Diffuser Up）：具有與Diffuser Down同樣的構(gòu)造，以保護(hù)Prism的作用為主要目的，亦稱為保護(hù)膜。要使用透過性的Diffuser，由此，多少帶來Top Prism集光的光源損失，但為減少Prism特性的不良而使用。

4 液晶顯示器常見不良的分析

4.1 殘影

不良現(xiàn)象：用黑白窗口的畫面顯示10 s后，再切換到全黑畫面之下，仍可見到黑白窗口畫面的殘影稱之。殘影保持時(shí)間必須超過 5 s以上，如圖5所示。

推測(cè)原因：液晶配向能力較弱。

4.2 G line或S line

不良現(xiàn)象：沒有特定原因所產(chǎn)生的 S或 G線欠陷，亦即

圖5 殘影不良示意圖Fig.5 Afterimage adverse diagram

非斷路或shift等所產(chǎn)生的線欠陷稱之，如圖6所示。

推測(cè)原因：IC故障、TCP接續(xù)不良等。

圖6 G line或S line不良示意圖Fig.6 G line or S line bad sketch map

4.3 IC動(dòng)作不良

不良現(xiàn)象：Gate側(cè)或Source側(cè)特定范圍的IC動(dòng)作不良，如圖7所示。

推測(cè)原因：1）IC故障；2）PWB和 TCP輸入部接續(xù)不良或斷線。

圖7 IC動(dòng)作不良示意圖Fig.7 Schematic diagram of IC malfunction

4.4 BL白點(diǎn)/黑點(diǎn)

不良現(xiàn)象：位于 BL和面板間的異物，為模糊黑色狀[5]。有的異物會(huì)因震動(dòng)移動(dòng)位置，如圖8所示。

推測(cè)原因：在模塊組立時(shí)混入或BL部材不良。

圖8 BL白點(diǎn)/黑點(diǎn)不良示意圖Fig.8 BL white/Black bad sketch map

4.5 BL不勻

不良內(nèi)容：BL擴(kuò)散片或增亮片等有松弛或歪曲的現(xiàn)象，造成立體狀的顯示不均，嚴(yán)重者在正視的情況下即可判別，如圖9所示。

推測(cè)原因：鐵框和面板間空間不足以容納擴(kuò)散片或增亮片因受熱膨脹的變形。

圖9 BL不勻不良示意圖Fig.9 BL unevenness adverse diagram

4.6 水波紋不良

不良內(nèi)容：將模塊組裝到 PC后，因面板受震動(dòng)的影響使得畫面上出現(xiàn)水波紋狀的顯示不均[5]，如圖10所示。

推測(cè)原因：因面板和BL接觸造成導(dǎo)光板的變形或彎曲。

圖10 水波紋不良示意圖Fig.10 Water ripple adverse diagram

5 結(jié)束語

TFT-LCD是科技含量、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益都很高的技術(shù)，是現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)等信息產(chǎn)業(yè)最重要的基礎(chǔ)之一。電子計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，對(duì)21世紀(jì)信息化社會(huì)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，而TFT-LCD是電子計(jì)算機(jī)重要的人機(jī)接口。通過發(fā)展TFT-LCD產(chǎn)業(yè)[6]不僅可縮短與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在信息產(chǎn)業(yè)上的技術(shù)差距，同時(shí)還可帶動(dòng)一大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文從液晶顯示器模組結(jié)構(gòu)入手，側(cè)重背光系統(tǒng)模組部分構(gòu)造與原理[6]，隨著新技術(shù)、新材料、新工藝的逐步成熟應(yīng)用，液晶顯示器將在性能方面實(shí)現(xiàn)一定的突破和提升，更廣泛的應(yīng)用在各個(gè)顯示領(lǐng)域。

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