专利名称：一种tft lcd可编程综合性能电测仪及其检测方法
技术领域：
本发明是一种TFT LCD可编程综合性能电测仪及其检测方法，属于TFT LCD可编程综合性能电测仪的改造技术。
背景技术：
目前，现有TFT LCD在生产过程中不能达到100%的成品率，或多或少 地存在缺陷，比如LCD点不亮、存在亮点或亮线等缺陷，因此，在把LCD贴 上IC制成LCM模组之前，需要对LCD进行加电驱动信号进行检测，减少IC 的浪费及降低成本。
TFTLCD屏主要由背光源、玻璃基板、电路层、液晶层、滤光板及配向 膜等材料构成。而最可能产生缺陷的就在电路层，即TFT阵列层。TFT实际 作用如同一个开关，液晶如同一个电容，当开关闭合的时候，信号写入液晶 电容Q ，断开的时候信号保持在液晶上。存储电容Cs的作用就是让充电电 压保持到下一次更新画面。图1是单一像素单位的TFT等效电路图。扫描线 (Scan line)与该行上所有的TFT栅极相连，决定TFT是否选通，而源信号 线(Data line)与该列所有TFT的源极相连，对液晶电容Clc迸行充电。当 加在G极和S极的电压V。s大于阔值电压Vth时，源极和漏极导通，液晶电容 充电，达到显示效果；当V。s小于阈值电压Vth的时候，TFT开关断开，液晶电 容保持充电电压到下一扫描周期。
由于液晶分子不能长时间固定在某个电压下不变，不然会破坏液晶分子 的旋转特性。但是，当显示要求同一灰阶的时候，可将显示电压相对于Vu)m 分成相同压差的正负极性，这样不管是加在液晶上的电压是正还是负，虽然 液晶分子的旋转方向不同，但显示的灰阶是一样的。这样当要求显示同一灰阶的时候，通过正负电压的交替，达到显示要求，也可以避免对液晶分子的
破坏。目前，为了避免闪烁现象和减少功耗，大多数TFT-LCD釆用点翻转固 定Vcom电压的驱动方式，图2为TFT-LCD釆用的二阶驱动原理示意图。
根据TFT的结构以及驱动原理，只要分时地选通各个行的栅极，使得源 信号对显示电极充电到正确显示电压，就可以达到显示的效果。但是由于生 产工艺或其他各种原因，可能出现连接栅极和源极的所有信号线都短路或断 路，当加驱动电压信号时，整片LCD面板都点不亮，即出现黑屏；也可能出 现某行TFT或连接TFT栅极的驱动信号线有缺陷，不能对栅极加以正确的驱 动信号，造成整个行的栅极不能控制，因而信号加不到显示电极上，就产生 某行的线缺陷。通过偏振片观察的时候会发现某行有亮线，说明该LCD有缺 陷；当存储电容或液晶电容存在缺陷，就可能使某个液晶电容不能充电或充 电后保持的时间不够，造成显示电极上电压信号的误差，观察的时候会发现 某个亮点，也说明该LCD有缺陷。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种结构简单，成本低，显陷率 高的TFT LCD可编程综合性能电测仪。
本发明的另一目的在于提供一种检测方便，检测速度快，提高LCM的成 品率，降低企业成本的TFT LCD可编程综合性能电测仪的检测方法。
本发明的技术方案是包括有控制模块、D/A转换模块、光电耦合开关 模块、电源模块、键盘，其中控制模块分别与D/A转换模块及光电耦合开关 模块、键盘连接，电源模块分别供电至控制模块、D/A转换模块、光电耦合 开关模块、电源模块、键盘。
上述控制模块为单片机U6。
上述单片机U6为单片机Winbond W78E516BP。
上述光电耦合开关模块包括光电耦合器U7及U8。
上述光电耦合器U7及U8为能实现单独输出EVEN或ODD信号、使TFT LCD 显示单双行，能检测TFT LCD的断线问题的TLP521-2。上述D/A转换模块为集成块U9。
上述集成块U9为可编程D/A转换器TLC7225。
上述电源模块包括集成稳压电源Ul、 U2、 U3、 U4、 U5、晶体管T1、 T2, T1集电极的输出端电压信号GG等于输入直流电源电压，由晶体管Tl控制其 通断，作为测试选通功能；V。。m倌号接公共端，由电源模块部分直接输出；输 出端EVEN、 ODD电压信号就是控制栅极的电压信号。
上述集成稳压电源Ul为集成稳压电源W7818、集成稳压电源U2为集成 稳压电源W7815、集成稳压电源U3为集成稳压电源W7805、集成稳压电源U4 为集成稳压电源78L05、集成稳压电源U5为集成稳压电源78L05。
上述与控制模块连接的键盘包括有由控制模块控制的自动/手动功能按 钮及前翻、后翻功能的若干输入按钮。
本发明TFT LCD可编程综合性能电测仪的检测方法，其实现原理是模 拟LCD的驱动原理，利用若干个场效应管把所有液晶矩阵的栅极信号线和源 极信号线分别短路，只要给一栅极信号线和一源极信号线分别加压，就使所 有的栅极信号线和源极信号线分别都加压，也即实现LCD帧驱动。
本发明TFT LCD可编程综合性能电测仪的检测方法的具体实现方法是 利用一个能输出多个时序信号的波形发生器，根据不同型号LCD的综合特性， 输出频率和幅值不同的液晶场效应管总使能信号EN、栅极信号Gl、栅极信 号G2、 VCOM、源极信号S1、源极信号S2、源极信号S3及其它测试信号，EN 信号与控制液晶矩阵的所有栅极信号线短路的若干个场效应管的栅极相连， 同时又与控制液晶矩阵的所有源极信号线分别短路的若干个场效应管的栅 极相连，EN信号高电位时使这些场效应管导通，液晶矩阵的所有栅极信号线 短路，所有源极信号线也都短路；同时栅极信号Gl、 G2分别与控制栅极短 路的若干个场效应管的任一源极信号线相连，当栅极信号Gl或G2到来就使 液晶矩阵的所有TFT像素单元的场效应管都分别导通；此时数据电压信号S1、 S2、 S3分别与控制源极短路的若干个场效应管的任意一源极相连，数据电压 信号S1、 S2、 S3就能写入液晶电容(^,并保持在储存电容Cw上，从而驱动
6TFT工作，通过控制程序控制测试波形发生器的时序和幅值，TFT LCD能显 示各级灰阶、TFT矩阵单行、TFT矩阵双行、TFT矩阵单列、TFT矩阵双列、 红、绿、蓝和其它测试画面，模仿LCD成品的实际应用状态，显露存在缺陷 的LCD的各种缺陷，包括各种制程不良和原料不良导致的缺陷。
本发明电测仪输出能驱动TFT LCD的七种变化的电压信号，包括GG、 0DD、 EVEN、 DATA(R)、 G、 B等电压信号，产生黑、 一级灰阶、二级灰阶、 三级灰阶、白、红、绿、蓝等十个画面，可检测TFT LCD的黑屏、亮点和亮 线等缺陷，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果(1 )能够检测TFT LCD 的各种性能缺陷，包括制程不良和构成材料不良引起的大部分缺陷，通过检 测的TFT LCD再进入LCD模组工序，提高LCM的成品率，降低耗材成本，提 高生产效率；(2)本发明实现简单，可靠性非常高，能降低过去LCD检测的 成本，改变以往检测成本过高的情况；(3)本发明不仅仅可以用于具体的TFT LCD检测，其原理还可以运用于STN/TN型液晶的电路设计，改良以往STN/TN 的制程；(4) TFT LCD行业产值巨大，未来发展空间很大，其经济效益和社 会效益较大；(5)本发明可在硬件电路基本不改变的条件下适用于不同尺寸 不同厂家的TFT LCD,降低企业的设备成本。本发明成本低，显陷率高，并 且检测速度快，提髙LCM的成品率，降低企业成本。本发明是一种设计巧妙， 性能优良，方便实用的TFT LCD可编程综合性能电测仪。
图1是单一像素单位的TFT等效电路图2是TFT LCD的二阶驱动原理示意图3是本发明TFT LCD测试电路的原理框图4是本发明TFT LCD测试电路的原理图。
图5是本发明TFT LCD综合性能电测方法的原理示意图。
具体实施例方式
实施例
本发明的原理框图如附图3所示，包括有控制模块l、 D/A转换模块2、
7光电耦合开关模块3、电源模块4、键盘5，其中控制模块l分别与D/A转换 模块2及光电耦合开关模块3、键盘5连接，电源模块4分别供电至控制模 块l、 D/A转换模块2、光电耦合开关模块3、电源模块4、键盘5。
上述控制模块1为单片机U6。
上述单片机U6为单片机Winbond W78E516BP。
上述光电耦合开关模块3包括光电耦合器U7及U8。
上述光电耦合器U7及U8为能实现单独输出EVEN或0DD信号、使TFT LCD 显示单双行，能检测TFT LCD的断线问题的TLP521-2。
上述D/A转换模块2为集成块U9。
上述集成块U9为可编程D/A转换器TLC7225。
上述电源模块4包括集成稳压电源Ul、 U2、 U3、 U4、 U5、晶体管Tl、 T2， T1集电极的输出端电压信号GG等于输入直流电源电压，由晶体管T1控 制其通断，作为测试选通功能；V，信号接公共端，由电源模块部分直接输 出；输出端EVEN、 ODD电压信号就是控制栅极的电压信号。
上述集成稳压电源Ul为集成稳压电源W7818、集成稳压电源U2为集成 稳压电源W7815、集成稳压电源U3为集成稳压电源W7805、集成稳压电源U4 为集成稳压电源78L05、集成稳压电源U5为集成稳压电源78L05。
上述与控制模块1连接的键盘5包括有由控制模块1控制的自动/手动 功能按钮及前翻、后翻功能的若干输入按钮KEY1、 KEY2、 KEY3、 KEY4。
本发明TFT LCD可编程综合性能电测仪的检测方法，其实现原理是模 拟LCD的驱动原理，利用若千个场效应管把所有液晶矩阵的栅极信号线和源 极信号线分别短路，只要给一栅极信号线和一源极信号线分别加压，就使所 有的栅极信号线和源极信号线分别都加压，也即实现LCD帧驱动。
本发明TFT LCD可编程综合性能电测仪的检测方法的具体实现方法是 利用一个能输出多个时序信号的波形发生器，根据不同型号LCD的综合特性， 输出频率和幅值不同的液晶场效应管总使能信号EN、栅极信号Gl、栅极信 号G2、 VCOM、源极信号S1、源极信号S2、源极信号S3及其它测试信号，EN信号与控制液晶矩阵的所有栅极信号线短路的若干个场效应管的栅极相连， 同时又与控制液晶矩阵的所有源极信号线分别短路的若干个场效应管的栅 极相连，EN信号高电位时使这些场效应管导通，液晶矩阵的所有栅极信号线
短路，所有源极信号线也都短路；同时栅极信号Gl、 G2分别与控制栅极短 路的若干个场效应管的任一源极信号线相连，当栅极信号Gl或G2到来就使 液晶矩阵的所有TFT像素单元的场效应管都分别导通；此时数据电压信号Sl、 S2、 S3分别与控制源极短路的若干个场效应管的任意一源极相连，数据电压 信号S1、 S2、 S3就能写入液晶电容C^，并保持在储存电容Ca.上，从而驱动 TFT工作，通过控制程序控制测试波形发生器的时序和幅值，TFT LCD能显 示各级灰阶、TFT矩阵单行、TFT矩阵双行、TFT矩阵单列、TFT矩阵双列、 红、绿、蓝和其它测试画面，模仿LCD成品的实际应用状态，显露存在缺陷 的LCD的各种缺陷，包括各种制程不良和原料不良导致的缺陷。
当按启动按钮KEY1，微处理器U6的P1.7端口输出高电平，晶体管T1、 T2导通，T1集电极输出+30V的电压作为TFT的选通信号EN,使TFT处于工 作状态。微处理器U6的P2. 4、 P2. 5及P2. 6、 P2. 7输出端口分别控制光电 耦合器U7及U8，使U7及U8输出高电平为+18V，低电平为-5V的TFT奇栅、 偶栅驱动信号Gl及G2。同时，微处器U6通过端口 PO. 0 ~ PO. 7及P2. 0 ~ P2. 3 控制DM转换器U9，使U9输出TFT的公共端控制信号VCOM (固定)及液晶 场效应管总使能信号EN，栅极信号G1、 G2、源极信号S1、 S2、 S3等测试信 号，其中EN高电压时选通场效应管，从而使所有的源极信号线和栅极信号 线分别短路，再分别通过栅极信号Gl和G2分别选通液晶矩阵的奇/偶行场 效应管的栅极，同时源极信号Sl、 S2、 S3再分别施加到液晶矩阵的第N, N+1, N+2 (N为自然数)列的源极，从而实现整块液晶的帧驱动，通过测试波形的 时序变化，可以模拟LCD模组的实际应用画面，如各级灰阶，液晶矩阵奇行、 液晶矩阵偶行、液晶矩阵奇列、液晶矩阵偶列、红、绿、蓝等画面，从而通 过模拟实际应用的画面来显示LCD屏的各种缺陷，包括制程的不良和原材料 不良所导致的诸多缺陷。本发明基于单片机的能够产生变化的驱动电压信号的特点，可在硬件电
路不变的条件下只要修改程序即可达到测试不同尺寸不同厂家的TFT LCD要 求，利用该仪器对TFTLCD进行测试，可依次出现黑、 一级灰阶、二级灰阶、
三级灰阶、白、单行、双行、红、绿、蓝等十个不同的画面，能够把点不亮 以及有亮点亮线或显示颜色不正确等缺陷的TFT LCD挑选出来。
本发明根据不同厂家不同尺寸的TFT LCD,生产制作相应的测试探针， 并加上合适的背光和偏光片，连接电源即可对TFT LCD进行测试。
权利要求
1、一种TFT LCD可编程综合性能电测仪，其特征在于包括有控制模块(1)、D/A转换模块(2)、光电耦合开关模块(3)、电源模块(4)、键盘(5)，其中控制模块(1)分别与D/A转换模块(2)及光电耦合开关模块(3)、键盘(5)连接，电源模块(4)分别供电至控制模块(1)、D/A转换模块(2)、光电耦合开关模块(3)、电源模块(4)、键盘(5)。
2、 根据权利要求1所述的TFT LCD可编程综合性能电测仪，其特征在于 上述控制模块(1)为单片机U6。
3、 根据权利要求2所述的TFT LCD可编程综合性能电测仪，其特征在于 上述单片机U6为单片机Winbond W78E516BP。
4、 根据权利要求3所述的TFT LCD可编程综合性能电测仪，其特征在于 上述光电耦合开关模块(3)包括光电耦合器U7及U8。
5、 根据权利要求4所述的TFT LCD可编程综合性能电测仪，其特征在于 上述光电耦合器U7及U8为能实现单独输出EVEN或ODD信号、使TFT LCD显 示单双行，能检测TFT LCD的断线问题的TLP521-2。
6、 根据权利要求5所述的TFT LCD可编程综合性能电测仪，其特征在于 上述D/A转换模块(2 )为集成块U9,集成块U9为可编程D/A转换器TLC7225。
7、 根据权利要求6所述的TFT LCD可编程综合性能电测仪，其特征在于 上述电源模块(4)包括集成稳压电源U1、 U2、 U3、 U4、 U5、晶体管Tl、 T2, Tl集电极的输出端电压信号GG等于输入直流电源电压，由晶体管Tl控制其通 断，作为测试选通功能；V,信号接公共端，由电源模块部分直接输出；输出 端EVEN、 ODD电压信号就是控制栅极的电压信号。
8、 根据权利要求7所述的TFT LCD可编程综合性能电测仪，其特征在于 上述集成稳压电源U1为集成稳压电源W7818、集成稳压电源U2为集成稳压电 源W7815、集成稳压电源U3为集成稳压电源W7805、集成稳压电源U4为集成稳压电源78L05、集成稳压电源U5为集成稳压电源78L05;上述与控制模块(1) 连接的键盘(5)包括有由控制模块(1)控制的自动/手动功能按钮及前翻、 后翻功能的若干输入按钮(KEY1、 KEY2、 KEY3、 KEY4 )。
9、 一种根据权利要求1所述TFT LCD可编程综合性能电测仪的检测方法， 其特征在于其实现原理是模拟LCD的驱动原理，利用若干个场效应管把所有液 晶矩阵的栅极信号线和源极信号线分别短路，只要给 一 栅极信号线和 一 源极信 号线分别加压，就使所有的栅极信号线和源极信号线分别都加压，也即实现LCD 帧驱动。
10、 根据权利要求9所述TFTLCD可编程综合性能电测仪的检测方法，其特征在于具体实现方法是利用一个能输出多个时序信号的波形发生器，根据不 同型号LCD的综合特性，输出频率和幅值不同的液晶场效应管总使能信号EN、 栅极信号Gl、栅极信号G2、 VC0M、源极信号Sl、源极信号S2、源极信号S3 及其它测试信号，EN信号与控制液晶矩阵的所有栅极信号线短路的若干个场效应管的栅极相连，同时又与控制液晶矩阵的所有源极信号线分别短路的若干个 场效应管的栅极相连，EN信号高电位时使这些场效应管导通，液晶矩阵的所有 栅极信号线短路，所有源极信号线也都短路；同时栅极信号G1、 G2分别与控 制栅极短路的若干个场效应管的任一源极信号线相连，当栅极信号Gl或G2到 来就使液晶矩阵的所有TFT像素单元的场效应管都分别导通；此时数据电压信 号Sl、 S2、 S3分别与控制源极短路的若干个场效应管的任意一源极相连，数 据电压信号S1、 S2、 S3就能写入液晶电容(^,并保持在储存电容Cu:上，从而 驱动TFT工作，通过控制程序控制测试波形发生器的时序和幅值，TFT LCD能 显示各级灰阶、TFT矩阵单行、TFT矩阵双行、TFT矩阵单列、TFT矩阵双列、 红、绿、蓝和其它测试画面，模仿LCD成品的实际应用状态，显露存在缺陷的 LCD的各种缺陷，包括各种制程不良和原料不良导致的缺陷。
全文摘要
本发明是一种TFT LCD可编程综合性能电测仪。包括有控制模块(1)、D/A转换模块(2)、光电耦合开关模块(3)、电源模块(4)、键盘(5)，其中控制模块(1)分别与D/A转换模块(2)及光电耦合开关模块(3)、键盘(5)连接，电源模块(4)分别供电至控制模块(1)、D/A转换模块(2)、光电耦合开关模块(3)、电源模块(4)、键盘(5)。本发明电测仪输出能驱动TFT LCD的七种变化的电压信号，包括GG、ODD、EVEN、DATA(R)、G、B等电压信号，产生黑、一级灰阶、二级灰阶、三级灰阶、白、红、绿、蓝等十个画面，可检测TFT LCD的黑屏、亮点和亮线等缺陷，针对不同厂家不同尺寸的TFT LCD，在硬件电路不变的条件下，只要修改软件即可检测；该电测仪成本低，显陷率高，并且检测速度快，提高LCM的成品率，降低企业成本。本发明TFT LCD可编程综合性能电测仪的检测方法检测方便，检测速度快，提高LCM的成品率，降低企业成本。
文档编号G02F1/13GK101493589SQ20091003758
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者刘志军, 刘汉瑞, 唐惠玲 申请人:广东工业大学