TFT液晶模组工作原理及常见故障分析

TFT液晶显示模组原理及常见故障分析
— 仙宇电子有限公司研发部
一、TFT LCD
1 、什么叫TFT
TFT-----Thin Film Transistor (薄膜晶体管) 。
TFT LCD------薄膜晶体管液晶显示器
2、TFT LCD 工作原理
在TFT-LCD中，TFT的功能就是一个开关管。常用的TFT是三端器件。利用施加于栅极
的电压来控制源、漏电极间的电流。

对于显示屏来说，每个像素从结构上可以看作为像素电极和共同电极之间夹一层液晶。更重
要的是从电的角度可以把它看作电容。其等效电路为图2所示。要对j行i列的像素P（i,j）
充电，就要把开关T（i,j）导通，对信号线D（i）施加目标电压。当像素电极被充分充电后，
即使开关断开，电容中的电荷也得到保存，电极间的液晶分子继续有电场作用。数据（列）
驱动器的作用是对信号线施加目标电压，而栅极（行）驱动器的作用是起开关的导通和断开。

图1： PANEL 结构示意图
图2 ：1个TFT的结构示意图

图3：整块PANEL 等效电路
显示图像的关键还在于液晶在电场作用下的分子取向。一般通过对基板内側的取向处理，使
液晶分子的排列产生希望的形变来实现不同的显示模式。在电场作用下，液晶分子产生取向
变化，并通过与偏光片的配合，使入射光在通过液晶层后强度发生变化。从而实现图像显示

。
图4：图像显示的实现
TFT-LCD彩色化则一般是通过加一层彩色滤光片（CF），在显示器的前面板上实现。它要
求在每个像素上制作红、绿、蓝三色和遮光用黑矩阵。

3、TFT LCD制造工艺
TFT-LCD的制造工艺有以下几部分：在TFT基板上形成TFT阵列；在彩色滤光片基板上
形成彩色滤光图案及ITO导电层；用两块基板形成液晶盒；安装外围电路、组装背光源等
的模块组装。

4.TFT LCD DRIVER 的作用
产生液晶显示所需各种电压，处理外部CPU送过来的指令。
5. LCD, IC, FPC, POL 的结构关系：
图5：液晶模组结构
6、LCD+IC+FPC+POL 常见不良现象分析
1）白屏：
A. 原理错误，LAYOUT错误。IM0,IM3接错，左右反，其中某一引线错误，电源
线接错，地线没接等。100%不良。
B.测试架接线错误。IM0,IM3接错，数据线接错，电源线接错，地线没接等。100%
不良。

C.程序错误。8/16选择错，高，低8位选择错误（P0,P2口），初始化代码错误，
程序中复位时间不够，某个函数没调用。100%不良。

D 金手指接触不良。焊接的，有夹锡，虚焊。
E. 连接器接触不良。
F. 焊接式FPC, 金手指断。
G FPC上元器件虚焊(倍压电容虚焊, 晶振电阻虚焊)，元器件损坏（二极管断
路），晶振电阻太小。

H. 插拔式连接器，补强处金属走线断（显微镜下可观察到部分走线断）。
I. FPC压接不良。小端金手指某处有异物，ACF导电粒子，压接温度，压接时
的压力等等。 造成某个或几个金手指断线或接触电阻过大。

J . IC压接不良。IC PAD上异污， ACF上导电粒子，压接温度，压力等。造
成某个或几个关键PAD接触不良（断路）或接触电阻过大。

总结：引起白屏原因分软件与硬件两方面原因，软件方面需查找分析程序，硬件部
分说白了就是某个地方发生断线或短接。一般白屏时，VGH,VGL没升压。

2）花屏—显示不规则的花点，如下图。 有升压（VGH,VGL电压正常），不能正
常显示红绿蓝及图片等。 一般是软件原因，常见于方案公司调程序时。

图6：花屏
A. 数据位数不对。16/18位。
B. 送显示数据前没送显示指令。
C. 设置窗口指令有误。
D 显示图片的图片CODE 有误。240*320——》241*320
3）显示颜色淡
A. 初始化代码。部分淡，部分不淡，常见GAMMA代码不对。GAMMA 代码
需LCD供应商提供。初始化代码不要改变GAMMA值。

B. FPC上元器件虚焊（倍压电容，虑波电容），造成VGH,VHL电压过小。
C. 晶振电阻过小。选择的晶振电阻过小。
D. 一般情况下与二极管无关。
E. FPC压接原因。小端金手指某处有异物，ACF导电粒子，ACF上导电粒子
导电性能，压接温度，压接时的压力等等。造成某处接触电阻过大。

F. IC压接原因。IC PAD 上异污， ACF上导电粒子，ACF上导电粒子导电
性能，压接温度，压力等。造成某处接触电阻过大。

H. 偏光片切错，贴反。针对宽视角偏光片（2.4“及以上产品用，厚0.22）
而言，普通视角偏光片（2.2及以下产品用，厚0.12）不存在此问题。

原则：偏光片吸引轴方向与LCD图纸上吸引轴方向一致。
车间：按偏光片图纸切小片及画线，按偏光片图纸贴（上远下靠）
4）屏闪（原因同屏淡差不多，偏光片原因不会造成屏闪）
A. 初始化代码。部分闪，部分不闪，常见GAMMA代码不对。GAMMA 代码
需LCD供应商提供。初始化代码不要改变GAMMA值。帧频设置值过小。

B. FPC上元器件虚焊（倍压电容，虑波电容），造成VGH,VHL电压过小。
C. 晶振电阻过大。选择的晶振电阻过大。
D. 一般情况下与二极管无关。
E. FPC压接原因。小端金手指某处有异物，ACF导电粒子，ACF上导电粒子
导电性能，压接温度，压接时的压力等等。造成某处接触电阻过大。

F. IC压接原因。IC PAD 上异污， ACF上导电粒子，ACF上导电粒子导电
性能，压接温度，压力等。造成某处接触电阻过大。

5）CROSSTALK (多见于黑底白字，白字两侧能见到淡的横条，如下图)
图7：Crosstalk现象
A. 晶振电阻过小。
B. 初始代码问题。帧频设置值过大。
C.元器件（倍压电容）虚焊，VGH,VGL 升压不够。
D. FPC压接问题。
E. IC压接问题。
二、偏光片的构造
偏光片的构造如图2所示，主要由PVA膜，TAC膜，胶，离型膜，保护膜组成。
PVA膜在经过延伸之后，通常机械性质会降低，变得易碎裂。所以在偏光基体(PVA)延伸
完后，要在两侧贴上三醋酸纤维(TAC)所组成的透明基板，一方面可做保护，一方面则可
防止膜的回缩。此外，在基板外层再加一层感压胶、离型膜及保护膜(如图2)。

图8：偏光膜的构造简图

LCD用偏光膜的质量特性
表面处理
表面加工处理可增加偏光膜的光学及机械性能。现今为了满足LCD多样化的要求，具有复
合功能的偏光膜已在市场上销售。
1. 抗反射(AR)处理
当光经过偏光膜的表面时，会有5%左右的反射损失，由于光度的损失及反射光将造成LCD
辨识度的降低。改善的方法是在偏光膜的表面蒸镀上一层金属膜，利用光的干涉原理来降低
反射值，将反射率降至1%以下。
(2) 抗眩(AG)处理
为了避免光线被过度集中，将偏光膜的表面加工做成凹凸状，将光线均匀地分散，
可达到防眩的效果。
二、常用不良分析
1 偏光片没按图纸切片。

图9：偏光片切片图
1) 切片时注意箭头指向大张偏光片标识点。常见错误，45<---->135 。
2) 宽视角偏光片，标识线的画法影响偏光片的贴法，为保证各型号偏光片贴法的一
致法（上远下靠），画线必须保证与图纸一致。常见画线上，下巅倒。

2 偏光片贴错（没按图纸要求贴）
公司常规贴法：上远下靠。
但个别型号：上远下远。（如YL7904POR）与玻璃视角有关。
3. 偏光片图纸设计错误。
1）宽视角偏光片,偏光片吸引轴与LCD吸收轴必须一致，包括箭头方向。
2）普通视角偏光片，保证角度一致。45度与135度不能搞反。贴法中上，下
方向不影响显示效果，所以不用画线。
图10：玻璃视角与吸收轴的关系
三．触摸屏
1.工作原理
模组常用TP为电阻触摸屏，TP本质上就是电阻分压器。它们由两个电阻薄层
组成，这两个薄层被非常薄的绝缘层隔开，绝缘层通常以塑料微粒子的形式存在。
当你触摸屏幕时，会使两个电阻薄层变形到足以使它们之间发生电气连接。然后由
软件通过检测分压器上产生的电压计算出两层的短接位置，并最终确定触摸位置。
检测X坐标：X+,X-间加参考电压，Y+,Y-接一起，测出Y+Y-电压，然后根据
分压原理即可计算出触摸点的X坐标。
检测Y坐标：Y+,Y-间加参考电压，X+,X-接一起，测出X+X-电压，然后根据
分压原理即可计算出触摸点的Y坐标。
上述过程由测试板上的TP驱动IC及程序自动完成。

图到11：触摸屏结构示意图
图12：触摸屏等效电路
2. 常见故障分析：
1）无触摸：触摸无反应
A. TP FPC断线。用万用表检测TP焊盘处电阻值。直接量X+X-间电阻，Y+Y-
间电阻值，其值应该在300~900欧阳间。
B. 焊接虚焊，短接。用万用表检测主屏FPC金手指对应脚间电阻值。
C. 程序问题。100%
2）触摸线性不良。左右，上下有偏位。
A． TP本身问题。
B. 程序问题。没校正程序，或校正程序做得不好。
3）触摸点上下左右巅倒。
A. 程序问题。
B. 设计问题。引线定义错误