光照漏电流中的显示与发光测试

光照漏电流中的显示与发光测试

1大尺寸屏的研究随着计算机产品在科学研究和日常生活中的广泛应用，人们对计算机产品的显示质量提出了更高的要求。作为主流显示介质的TFT-LCD显示器由于存在画面闪烁(Flicker)问题,不仅降低了显示质量,而且会导致眼睛疲劳甚至头晕等现象。“闪烁”是指在一定的更新频率下画面亮度的差异。TFT-LCD实际工作时,正负极性像素电压绝对值不会完全对称,所以每帧画面的亮度会有周期性的高低变化,反映在视觉上就是闪烁。在高品质的要求下闪烁已经成为了液晶产品亟需改善的问题,众多科研院所、工厂企业都对此进行了研究[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]。DonaldLaFontaine等在大尺寸屏的不同部位进行共电极电压(Vcom)补偿,同时采用数字电位器进行自动调节,期望能够非常准确地按视频信号的中值点来调整Vcom以解决闪烁难题,TaeHyungKim等采用栅极多阶驱动法减小面板(Panel)中电容之间的耦合从而降低Vcom的漂移进而减小闪烁。此后研究者通过各种方法使Vcom稳定且分布均匀,从而减小闪烁,这一理念不仅为学术界所接受,更广泛应用于工厂企业中。然而,理论与实验均表明引起闪烁的原因除了Vcom的变动之外,漏电流(Ioff)也能够引起闪烁。JaegeonYou等研究了不同Vcom下闪烁的大小,并探究了Ioff与像素电压的关系。石岳、谢畅等发现Ioff越大,最小闪烁(Min-Flicker)越大,基于此他们进行了一系列的实验。上述研究者虽然考察了Ioff对闪烁的影响,但是他们并未研究面板工作状态下的Ioff与闪烁的关系,而是通过拆屏后测试TFT的I-V曲线间接推测Ioff对闪烁的影响。为了在面板正常工作状态下直接考察Ioff与闪烁的关系,我们采取将面板正反倒置的方法测试了其Min-Flicker,同时测试了正反面不同背光源亮度下的闪烁值,然后我们利用光敏放大器测试了面板正负帧的亮度从而直接研究了Ioff与闪烁的关系。最后我们测试了相关面板的I-V特性,进一步分析了Ioff对闪烁的影响。2实验2.1anel、c-panel实验用仪器实验所用样品主要有:3个TN型常白模式的模组(Module),分别命名为A-Panel、B-Panel、C-Panel实验所用的仪器主要有:色彩分析仪(CA310):日本KONIKAMINOLTA公司;背光源测试仪(BLU65):韩国LMS公司;光敏放大器(C9329):日本SolidStateDivision公司;半导体参数设备(YAF6565M):韩国Agilent公司。2.2试的位点和测量为便于描述,本文所提及的“正面”,即:CA310测试镜头接触CF面,阵列(Array)面接受背光照射;“反面”,即:CA310测试镜头接触Array面,CF面接受背光照射。正反面测试的点位如图1所示,实验的测试画面均为FlickerPattern(2Dot)下的绿画面。闪烁的测量:将背光源调整至规定的亮度,老化20～30min后,将面板放置其上利用CA310进行测试,完毕后将面板反置测试,然后调节背光源电压测试面板正反面的闪烁。背光源亮度的测量:利用BLU65,测试不同电压下的背光源亮度,背光电压的调节方法与测试闪烁时的调节方法相同。正负帧亮度的测量:利用光敏放大器测试面板的正负帧亮度信号。TFT的I-V测试:将面板剖开,洗去Array基板上的液晶,同时去除其上的聚酰亚胺,用半导体参数设备测试其I-V曲线。3结果与讨论3.1反射线米-fliger测试m图2是面板正反两面各测试点的最小闪烁图。由图可知A-Panel和B-Panel正面(CF侧)测试的Min-Flicker大于反面(Array侧)测试的Min-Flicker,并且正面测试的闪烁水平在10～16左右,表明闪烁异常;反面测试的闪烁水平在5以下,表明闪烁正常,此外正面Min-Flicker的均匀性明显差于反面。由图仍可知C-Panel正反两面的Min-Flicker相差不大,闪烁水平均在5左右,表明闪烁正常,此外该面板正反测试的闪烁均匀性也几乎相同。3.2背光源硬度的影响图3是面板正反面中心位置的闪烁与背光源亮度的关系图。由图可知A-Panel和B-Panel正面中心位置的闪烁随着背光源亮度的增加而近似线性的增加,这表明面板正面中心位置的闪烁受背光源亮度的影响明显;反面中心位置的闪烁随着背光源亮度的增加而近似不变,这表明面板反面中心位置的闪烁受背光源亮度的影响微弱。此外A/B-Panel正面闪烁无论在何种背光源亮度下均高于反面闪烁。由图仍可知C-Panel正反两面中心位置的闪烁随着背光源亮度的增加而近乎不变,并且该面板正反两面的闪烁水平相当,这说明该面板正反两面中心位置处的闪烁受背光源亮度的影响均微弱。3.3面板表面粗糙度图4是利用光敏放大器测试的面板正反两面中心位置(⑤)Flickerpattern下的亮度信号图。在图中T1是指一帧内在帧转换时由液晶响应所引发的亮度变化的时间,T2是指一帧内由Ioff引发的亮度变化的时间。图5是面板内各种信号的波形图,图中Vp是指像素电压。由图4(a)可知A-Panel正反两面的亮度信号有很大的差异。正面相邻两帧的亮度信号(蓝线所示)差别非常大,尤其是T2的差别较大。结合图5可知面板亮度的差异主要是由像素上电压变化引起的。这说明正面测试时Ioff对相邻两帧的亮度影响是不同的,相邻两帧的Ioff差别较大是造成亮度差异的主要原因。反面相邻两帧的亮度信号(绿线所示)几乎无差别,所测试的信号几乎看不到Ioff对亮度的影响,因此相邻两帧的亮度几乎无差异。由图4(b)可知B-Panel正反两面的亮度信号也有较大的差异。同A-Panel一样,该面板正面相邻两帧的亮度信号差别较大且T2的差别较为明显,结合图5可知,该面板正面测试时相邻两帧的亮度差异主要由Ioff引起,而Ioff对相邻两帧的亮度影响是不同的,因此造成了亮度上的差异。与正面相反,反面相邻两帧的亮度信号几乎无差别,T1、T2的界限也不明显,这说明反面测试时,像素电压不易发生变化,因此相邻两帧的亮度几乎相同。由图4(c)可知C-Panel正反两面的亮度信号几乎相同。正面相邻两帧的亮度信号不存在明显的差异,并且T1、T2的界限基本已经不存在了。结合图5可知相邻两帧亮度的差异主要是由T1引起的,这说明该面板在正面测试时Ioff非常小以至于对亮度不会产生很大的影响,所以正负帧的亮度不存在较大差异。反面测试的结果与正面几乎相同,说明面板的TFT特性受背光源亮度的影响很小,因此Ioff未发生较大变化,所以像素电压得以保持,因此正负帧的亮度也未发生较大的差异。3.4iiiff-p均匀性表1是面板的TFT特性数据。由表可知A-Panel的光照漏电流(Ioff-p)平均值最大,B-Panel次之,C-Panel最小;此外A-Panel的最小值比B-Panel的最大值大,B-Panel的最小值比C-Panel的最大值大,这说明3张面板的Ioff-p存在显著的差异。由表1可知B-Panel与C-Panel的Ioff-p均匀性相差不大,而A-Panel的均匀性较B/C-Panel略差,这说明在一张面板内Ioff-p不存在显著的差异。由表1和面板正反面Min-Flicker测试实验以及正反面闪烁随背光源亮度变化而变化的实验,我们认为当TFT受到光照的强度不同时闪烁会有较大的变化。这说明Ioff-p过大会导致像素电压无法有效保持,从而使面板的亮度发生变化。由正反面亮度信号测试实验,我们进一步认为Ioff-p过大不仅会使像素电压无法有效保持,而且会使正负帧像素电压的保持能力不同,从而产生正负帧亮度的差异,进而使闪烁偏高。由于在TFT基板的四角及中心位置均进行了TFT特性测试,而表1的数据表明B-Panel与C-Panel的Ioff-p均匀性均较好,结合图2中B/C-Panel的Min-Flicker分布,我们认为Ioff-p较大是导致闪烁偏大的主要原因,而闪烁分布不均匀与Ioff-p的分布无明显对应关系,我们怀疑闪烁分布不均匀与共电极电压的分布有很大的关系,这将在其他文章中阐述。4面板tf特性的测试利用面板正反Min-Flicker测试以及闪烁与背光亮度实验初步分析了Ioff-p对闪烁的影响,又通过光敏放大器测试了正负帧亮度的变化进一步分析了Ioff-p对闪烁的影响,最后通过测试面板的TFT特性验证了我们的分析。研究表明Ioff-p过大会造成像素电压无法有效保