信赖性与LCD.docx

1.引言 1.1 LCD与信赖性关系概述世界TFT-LCD产业正处于在中日韩鼎立的“三国”时代，日本最早将TFT-LCD推向产业化，韩国及日本之后成为世界最大的TFT-LCD生产国，现在中国的TFT-LCD产量已跃居世界首位。在中国，台湾地区最先进入TFT-LCD行业，随后上海、北京、江苏、广东、安徽等省市先后建立了4.5代以上的TFT-LCD生产线。中国的TFT-LCD产业格局进入了真正的“战国”时代。于是，LCD开始真正的进入百姓家庭，代替了CRT开始成为主流。在生活中，我总希望可以得到质量较高、可靠、安全的LCD产品。而对于产品而言，无论怎么设计、生产，都无法一次性保证产品本身零缺陷。甚至在设计过程中出现的缺陷是致命的，我们无法一次性发现，如果我们直接用于量产的话，那么等到发现缺陷的时候，便出现了一大批的不合格产品。这样不仅浪费大量的人力、物力、财力，而且甚至会导致公司失去市场。另外，LCD产品从生产到销售的一系列的活动中，你不可能保证意外不会导致LCD可靠性的下降，甚至是缺失。所以进行一系列的可靠性试验是尤为重要的。1.2 LCD原理及结构LCD介绍TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜场效应晶体管LCD，是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种。 液晶平板显示器，特别TFT-LCD，是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件，它的性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉，发展空间广阔，将迅速成为新世纪的主流产品。LCD原理 原理是利用液晶的物理特性：通电时排列变得有序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过，说简单点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。而所谓液晶其实就是一种介乎于液体和晶体之间的物质。他的奇妙之处是可以通过电流来改变分子结构。正因为如此，我们可以为液晶加上不同的工作电压，让他控制光线的通过量。从而显示变化万千的图像。液晶本身并不会发光，因此所有的液晶显示器都需要背光照明。背光灯管在液晶显示器打开的同时就一直被点亮的。为了控制透光率，人们把液晶单元放在了两片偏振玻璃片之间。这样，当液晶单元没有被加上电压的时候，处于初始状态，这样背光在通过时就会被被液晶单元的特殊分子结构所极化，光线被扭曲，从而通过前面的偏振玻璃被人们所感知，即产生“白色”效果。同理，当液晶单元被加上电压之后，他的分子结构会被改变，这样光线的角度并不会被扭曲。于是光被显示器前面的偏振玻璃所阻隔，无法被人们所感知，即产生“黑色”效果。 LCD结构LCD结构依据不同的组合分为三种，一种是没有背光,也有驱动电路的面板叫panel；一种是没有背光,但有驱动电路的面板，叫open-cell；还有一种就是有背光板的面板。我们把open-cell与背光板组合的产品叫模组。 1.3 LCD应用及发展LCD的应用领域广泛；如：TN-LCD用于钟表、计算器、掌上型游戏机、仪表等；STN-LCD用于PDA游戏机、翻译机、电话、传真、摄影机、医疗器械及工业仪器等；TFT-LCD用于电视机、TV电话、计算机等。从CRT到STN到TFT，看到了发展，也看到了优劣。这里介绍一种最新型的显示，即OLED (Organic Light Emitting Display)有机发光显示器，它已经不再属于液晶显示的范畴。OLED因为其自身的多种优越性能，已经被业内公认为下一代的主流显示技术。更有人将OLED称为LCD的杀手。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，它可以做到更薄更轻， 主动发光(既不需要背光源)， 广视角，高清晰，响应快速，能耗低，低温和抗震性能优异，潜在的低制造成本，柔性和环保设计等等。目前全世界共有超过100家公司正在同时投资开发OLED产品，其中不乏柯达（小分子技术的发明者），CDT(大分子技术的拥有者)，三洋，索尼，先锋，夏普，EPSON，菲利普，三星，LG等等这样的业界领袖级的企业，国内目前也有很多企业致力与OLED的研究。相信经过人们的努力，十年之后，OLED将会全面取代LCD成为市场上的绝对主流产品。虽然OLED产品拥有美好的前景,但是现阶段OLED还存在使用寿命短、屏幕大型化难等缺陷。目前只有少数的手机产品采用OLED，例如Samsung X339，X369就都使用了一个256色的OLED作为副屏。而这些副屏的显示寿命都是有限的。 2.信赖性 2.1 信赖性的定义1.1夏普公司对信赖性的定义：产品在使用环境中, 经过一段时间的运行后, 其功能仍能维持正常运作的能力。故障：产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态。失效：产品终止规定功能。1.2信赖性的特点：重要的质量特性，顾客最为关注贯穿于设计、制造、储运、使用、维修的整个过程2.2 信赖性保证体系信赖性保证体系包括设计验证、量产验证、长期性信赖性验证。设计验证产品开发设计、工艺过程设计和材料设计变更以后的质量鉴定试验。经过240、1000hours的测试，验证设计的可行性与稳定性量产验证批量生产时，防止产品（包括材料）的变异，进行Aging测试。定期抽样，168hours/次，验证制造工艺（材料）的波动性。长期信赖性验证验证产品寿命的长期信赖性。（通过MTBF值的测试）MTBF（Mean Time Between Failures）值是产品信赖性指标的最通用表示方法-“平均无故障工作时间” 。例如：若要改变产品寿命周期（寿命期由50000hours 提高到200000hours），可采用如此方法。信赖性保证体系作用： 1、验证开发设计阶段的产品， factor（过去的重要质量问题）和 factor（部材、过程的更改） 在240hours、 1000hours两个时间段内有无问题。2、确定产品在各种环境条件下工作或贮存时的功能信赖性，为设计开发、生产、顾客使用提供有用的信息。3、充分暴露产品的潜在缺陷，为产品的改进、减少维修费用及保障费用提供信息。4、确认是否符合产品出货的信赖性定量要求。5、是一个 发现分析纠正再检查的PDCA循环过程，不断提高产品质量。2.3、信赖性的目的2.3.1设计信赖性1、现在针对panel、open-cell、Module等进行大约35项各种不同条件的试验。2、 大部分环境试验项目，测试时间是以240hours为评价基准，若没有出现异常，则出于公司内确保高度的可靠性的考虑，再继续试验进行到1000hours（公司内更高的标准）。2.3.2量产保证1、产品使用初期，故障容易暴露出来。2、故障率较高，且呈迅速下降趋势。3、由设计和制造缺陷引起。如设计不当、材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等。 4、可以通过加强质量管理及采取环境应力筛选加以减少。2.3.3出货品信赖性从保证出货品质角度出发，公司的量产验证，主要是通过定期抽样，进行aging实验，验证量产品质。aging的条件是53，168hours/次，抽样数量按照AQL抽样标准执行。2.3.4、长期信赖性 1、公司评价panel、open-cell、Module的长期信赖性的关键指标是MTBF。通过实施各种文件约定的基准环境试验条件来实现。例如：计算累积的MTBF 试验条件： High temp. (Ta=60) aging of 10 pcs for 1000hours 结果： Accumulation MTBF70000hours(8years)项目CEC 投入总数目标/结果10pcs评价时间1000h/pcs加速系数（温度加速）r=4MTBF（危险系数CL=2.3）17392hour（使用时间）6h/day累积69568hour(8年)2、公司正在加强长期可靠性的关键指标MTBF的验证。计划2010年底得到MTBF 200000hours以上的数据。方法是通过超加速寿命试验实现（试验条件增加了光，温度和压力等各种应力水平）年20122014目标MTBF目标50000hour200000hour投入总数目标/结果10pcs40pcs评价时间1000h/pcs加速系数（温度加速）r=4r=6MTBF（危险系数CL=2.3）17392hour104348hour（使用时间）6h/day12h/day累积69568hour(8年)208696hour(24年) 注： 可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。 可靠度R(t)、产品总数N0、 工作到t时刻产品发生的故障数r（t） R（t）= 1- r（t）/ N0如果在累积MTBF=261454hours时，有一台module出了故障，则可靠度： (1-1/6)*100% = 83.3%4、信赖性试验4.1信赖性试验介绍1、公司现在针对panel、open-cell、Module等进行大约35项各种不同条件的试验。2、大部分环境试验项目，测试时间是以240hours为评价基准，若没有出现异常，则出于公司内确保高度的可靠性的考虑，再继续试验进行到1000hours（公司内更高的标准）。3、240hours的选择是公司设计开发时，在与客户沟通的资料中明示的基本条件之一。4.2信赖性试验与设计审查(DR)信赖性实验几乎全程参与DR工作：从企划构想DR，基本设计DR，0次DR，1次DR，最终DR再到总括DR。整个过程中不仅要求以全面详实的数据来描述实验结果，而且要求站在客户的角度去做出客观公正的评价。4.3信赖性试验 4.3.1试验样品：样品抽取原则：随机抽取开发设计合格样品或量产的合格品。试验后留样:根据需要部分试验样品需长期保留；没有特别要求的试验后保留三个月再进行报废。4.3.2试验程序： 试验的一系列完整操作过程，通常包括下列各项： a) 试验室取样和接受委托试验样品（需要有严格详细的交接记录和内容说明）。 b）样品的预处理（原来所处环境条件较恶劣） c) 初始检测(仔细判断初始状况，防止混淆引起误判) d) 条件试验 （设备参数基准设置正确） e) 恢复 f) 最后检测 4.3.3信赖性试验流程1、对于任何信赖性的试验首先都应该填写确认试验申请书（试验目的、型号、数量、部品变更内容、试验要求等。）2、样品初期确认相当重要，公司有相关的check list按步骤实施，生成防止初期的漏判，造成以后的误判。3、240hours后的信赖性评价，OK只能发行暂定合格书，对于NG要求填写对策改善要求联络书送交试验申请部门，运用PDCA循环，确认改善。4、1000hours后的信赖性和特别要求评价， OK发行合格书，对于NG要求填写对策改善要求联络书送交试验申请部门，运用PDCA循环，确认改善。4.4试验项目大致可以分为两大类：4.4.1气候环境试验编号实验项目试验对象判定项目试验台数Open-cellpanelmoduleOpen-cellmodulepanel1高温保存试验murashimi气泡评价52高温高湿保存试验seal強度、气泡评价53結露试验1动作mura机构评价334結露试验2动作mura机构评价35結露试验3动作mura机构评价36温度循环实验动作mura机构评价37溫濕度试验偏光板mura气泡评价338高温灼燒能力试验灼烧能力shimi评价59断续动作试验murashimi气泡评价334.4.2.机械试验编号实验项目试验对象判定项目试验台数Open-cellpanelmoduleOpen-cellmodulepanel1押压试验mura抗压能力确认52落球（脫泡）试验(1)气泡评价53落球（脫泡）试验(2)气泡评价54peel强度实验气泡评价556落球试验连接强度537扭力试验murashimi评价338背面押力实验机构评价510梱包振动机构梱包评价1箱1箱1箱11梱包落下机构梱包评价1箱1箱1箱4.4.3具体试验介绍及目的1、温、湿度环境测试验证制品抵抗高/低温、高湿度环境的能力。温、湿度动作实验和温湿度保存实验两者的区别在于：动作实验于实验腔中需保持点亮、信号切换状态；而保存实验只将制品放置于实验腔中即可，无须点亮。2、压力保存实验检查在高温状态下，高气压与低气压对seal框胶的影响。3、热冲击实验主要评价制品在极限高温/低温及两种之间温度急速变化下的耐性（如SOF连接是否异常）4、加速寿命试验将产品置于高温, 高湿及压力环境下加速产品本身寿命。可以验证seal框胶之湿气抵抗能力，因为当产品被置于严苛之温度/ 湿度及压力下测试, 湿气会沿者胶体或胶体与导线架之接口渗入。而温度之所以设定为121，是因为只有在此温度下，才能保证100%的湿度及两个大气压的水平。5、粉尘实验为了验证模组在工作状态下吸进灰尘对自身性能的影响。具体做法为将模组点亮置于实验腔中，用扬风机吹起300g 11种不同尺寸混在一起的沙。喷射5s，等待15min，再喷射5s；此为一个循环，如此连续做32个循环，再出机检查。（实验用沙对尺寸有定性要求）6、押压实验用29.4N的力压panel正中央，保持5秒后松开，看中央阴影能否在30s内消失，消失为OK，不消失则NG。7、高温冲击实验将panel置于80实验腔中5小时，每1小时用5g的铁球从20cm高度落在panel中央，判定基准为panel中央不能变黑。8、seal胶强度实验用一个力压在TFT基板与CF基板之间的角上，往下压一直将角压断，如此做完四个角，每个角的压力都需在29.4N以上，否则NG。9、peel强度实验将SOF沿长度切掉一半，宽度方向各切掉5mm，用夹子夹住剩下来的那部分（预留5mm），再用拉力计缓慢的拉，拉断时候的力需要大于2N。10、落球实验用511.5g的铁球自由落体在panel中央，TFT面和CF面各做5pcs。铁球从5cm开始落下，然后高度递增，大于10cm落下panel无损则OK。11、背面压力实验将模组反着放，四个角全部固定，用30N/m的压力保持5s，先目视，再点灯，最后拆开目视灯管，没损伤则判定OK。12、ESD测试动作测试指在模组点亮状态下进行ESD放电。放电分为空气式放电（圆头）和接触式放电（尖头）两种形式，每项实验这两种形式都要进行。打到30kv没问题则ok。13、振动测试分为单体振动和包装箱振动。单体振动有两种实验规格，要全部进行。分别为1057Hz, 和57500Hz，0.075mm, ,9.8m/s2，扫描时间11分钟，X,Y,Z 3方向各1小时后确认。包装箱振动首先要将箱子在振动平台上绑好，然后按 550Hz，9.8m/s2，扫描时间3分钟，Z:60min,XY:15min条件进行振动。14、冲击测试为确保制品能忍受搬运、运输过程中所遭受之冲击或突然而短暂之振动。实验前先将模组用模具固定在冲击平台上，再选择不同加速度之正弦波，X， Y， Z六方向进行测试。15、落下实验按包装箱不同的重量选择不同的高度自由落下。5.信赖性试验不良现象5.1产品不良介绍 表1：产品不良介绍环境条件对panel、LCM产品信赖性的影响出现不良现象高 温老化, 气化, 龟裂, 软化, 溶融, 膨胀, 蒸发等.Mura、气泡、残像、绝缘不良、 机械性应力增加等低 温脆化, 结冰, 收缩, 凝固, 机械强度降低等.Mura、气泡、残像、液晶结晶、绝缘不良, 机械性故障、密封故障、 龟裂等高温高湿腐蚀, 电解, 绝缘效果降低等.Mura、气泡、残像、短路、膨胀变形等.高、低压膨胀, 空气电绝缘劣化, 冷却效果降低等.气泡、框胶密封不良、液晶泄露、过热等冲 击变形, 位移等.破裂, 结构变形等.随机振动、跌落变形，破裂、疲劳、位移等.LCM变形、机械故障破裂、精度离异等.温度循环急变老化, 产生剪应力等.Mura、气泡、残像、变形、 破裂等.结论通过这几个月的实践学习，我了解了LC是那种新事物。知道它来源于植物，知道它的性质是具有双折射效应的。知道LCD的是因为有了液晶具有双折射的效应，并且加电压后进行角度偏转。也知道了信赖性实验的一系列流程，知道如何进行信赖性实验，知道信赖性实验作用等等一系列的知识。信赖性实验是因为产品在设计初期，会存在这样或那样的缺陷。而信赖性实验的职责就是找出产品在设计初期的缺陷，从而进行改进改良，使产品变得更好，更完美。让产品在市场上有一席之地。信赖性实验一般都有这样的操作流程：部门递交申请单接受和检查申请单的目的产品的初期检查确认进行实验的投入实验的评价结果和实验结论反馈结果给相关部门。信赖性实验就是DR中最重要的一部分，参与DR的全过程。从企划构想DR，基本设计DR，0次DR，1次DR，最终DR再到总括DR。整个过程中不仅要求以全面详实的数据来描述实验结果，而且要求站在客户的角度去做出客观公正的评价。信赖性实验目前共有35项；其中panel做19项，模组做27项。环境实验、机械实验、静电实验是目前做的最多的实验。环境实验是为了模拟不同环境下产品在恶劣条件是否可以正常工作的产品测试；机械实验是为了模拟在运输过程中出现的各种情况。在这里的学习，让明白了开始了解了社会，懂得社会，也开始慢慢的适应了社会。让我知道我需要不断学习，不断提高自身能力。同时，需要多学习，多思考，多探究。致谢经过几个月的实习调查收集数据资料、整理材料、写作论文，我终于可以顺利的完成论文了。 首先要感谢我的指导老师朱老师，他指引我论文的写作的方向和架构，并对本文初稿进行仔细批阅，指正出其中不当之处，使我有了