基于饋通電壓自動(dòng)補(bǔ)償?shù)腛LED電性能測試波形設(shè)計(jì)研究

劉志軍，侯紅兵，李金泰，詹家豪

(1.廣州航海學(xué)院 船舶工程系, 廣東 廣州 510725;2. 惠州市仲愷高新技術(shù)投資控股有限公司，廣東 惠州 516006)

?

基于饋通電壓自動(dòng)補(bǔ)償?shù)腛LED電性能測試波形設(shè)計(jì)研究

劉志軍1，侯紅兵2，李金泰1，詹家豪1

(1.廣州航海學(xué)院 船舶工程系, 廣東 廣州 510725;2. 惠州市仲愷高新技術(shù)投資控股有限公司，廣東 惠州 516006)

常規(guī)饋通電壓計(jì)算原理涉及到OLED體的電容值，不同型號(hào)OLED產(chǎn)品電容值是個(gè)變量，為了得到最佳的電容值，OLED制造企業(yè)測試部門需做大量的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。本文直接通過柵極電壓上拉使OLED體的儲(chǔ)存電容產(chǎn)生饋通電壓來補(bǔ)償柵極電壓關(guān)閉時(shí)柵極和漏極之間寄生電容產(chǎn)生的饋通電壓，無需測量OLED體的電容值和修正Vcom值即可補(bǔ)償柵極電壓關(guān)閉時(shí)柵極和漏極之間的寄生電容產(chǎn)生的饋通電壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于饋通電壓自動(dòng)補(bǔ)償原理設(shè)計(jì)的Shorting Bar Test Waveform與Vcom人工修正原理設(shè)計(jì)的電性能測試波形的檢測效果一致，而對(duì)不同缺陷的檢測率有微小差異。

OLED；電性能測試；波形測試；電壓補(bǔ)償

1 引 言

OLED屬主動(dòng)發(fā)光型顯示器，具有節(jié)能、超薄等特性，在移動(dòng)產(chǎn)品領(lǐng)域呈替代TFT LCD趨勢。在OLED生產(chǎn)過程中，電性能測試是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的一道重要的品檢工序。在OLED面板刻蝕、封裝后，需進(jìn)行OLED綜合電性能的檢測，把不良品篩選出來，防止不合格品進(jìn)入下工序(幫定/COG)[1]，否則會(huì)導(dǎo)致下工序驅(qū)動(dòng)IC、FPC 等材料的浪費(fèi)。OLED綜合電性能缺陷主要有：Mura、缺劃、斷路、短路、亮點(diǎn)、連線和滅點(diǎn)等[2]。缺陷產(chǎn)生根源在于OLED制造過程?hào)艠O、源極的短路或斷路，以及OLED盒中混入的異物和OLED材料異常等。但綜合電性能測試工序的測試波形設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)檢測能力影響很大，因此在OLED新型號(hào)產(chǎn)品試產(chǎn)時(shí)，OLED制造企業(yè)需進(jìn)行大量的電性能測試波形優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，以獲得最佳的測試波形。測試波形的各個(gè)測試參數(shù)的獲取過程中，饋通電壓補(bǔ)償量的獲得過程較為復(fù)雜，目前OLED制造企業(yè)一般采用常規(guī)的二階驅(qū)動(dòng)原理來設(shè)計(jì)測試波形，計(jì)算Cgd的饋通電壓，通過修正值以抵消Cgd的饋通電壓的影響[3-5]，否則測試畫面將出現(xiàn)閃屏，影響檢測效果，嚴(yán)重的將影響測試畫面的質(zhì)量。

常規(guī)的饋通電壓計(jì)算涉及到參數(shù)Clc，而不同型號(hào)的OLED產(chǎn)品Clc是個(gè)變量，為了得到最佳的Clc值，OLED制造企業(yè)測試部門需消耗大量的人力進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)[6]，這有必要探尋一種無需獲得Clc值即可補(bǔ)償Cgd的饋通電壓的綜合電性能測試波形設(shè)計(jì)方法。

本文直接上拉柵極電壓使Cs產(chǎn)生饋通電壓，以補(bǔ)償柵極電壓關(guān)閉時(shí)Cgd產(chǎn)生的饋通電壓。這樣在電性能測試波形設(shè)計(jì)時(shí)就無需測量Clc值和修正Vcom電壓，大大簡化了測試波形的設(shè)計(jì)。

2 常規(guī)饋通電壓補(bǔ)償原理

單點(diǎn)OLED的等效電路見圖1[4]。基于目前常用的驅(qū)動(dòng)原理設(shè)計(jì)電性能測試驅(qū)動(dòng)波形時(shí)涉及多個(gè)饋通電壓的計(jì)算和實(shí)驗(yàn), 但影響最大的是Cgd產(chǎn)生的饋通電壓:

(1)

式中:Vg為OLED柵極驅(qū)動(dòng)使能電壓；Cgd為柵極和漏極之間的寄生電容；Clc為OLED體的電容；Cs為儲(chǔ)存電容[1]。

圖1 單點(diǎn)OLED等效電路圖Fig. 1 Equivalent circuit of a dot of OLED

目前常用的驅(qū)動(dòng)原理設(shè)計(jì)電性能測試波形需修正Vcom的值，以補(bǔ)償Cgd產(chǎn)生的饋通電壓Vgd，由于不同型號(hào)產(chǎn)品的Clc值不同，需進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)來獲得Clc的值。因此期望在不修正Vcom電壓的情況下通過其他方式來補(bǔ)償Cgd產(chǎn)生的饋通電壓[5]。

OLED電性能測試波形設(shè)計(jì)中，饋通電壓自動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕驹硎怯糜蒀s產(chǎn)生的饋通電壓來補(bǔ)償由Cgd所產(chǎn)生的饋通電壓。圖2是OLED電性能測試波形設(shè)計(jì)中基于饋通電壓自動(dòng)補(bǔ)償原理實(shí)現(xiàn)的Gate掃描電壓波形，基于饋通電壓自動(dòng)補(bǔ)償原理實(shí)現(xiàn)的OLED驅(qū)動(dòng)波形與常規(guī)驅(qū)動(dòng)波形不同之處主要在于：Cgd補(bǔ)償下的Gate使能電壓波形呈現(xiàn)三階電壓，當(dāng)Gate使能電壓關(guān)閉時(shí)把Gate使能電壓拉到最低，等下一條Gate使能線關(guān)閉后再將前一條Gate使能電壓拉回，這個(gè)拉回電壓剛好補(bǔ)償下一條Gate使能線產(chǎn)生的饋通電壓，也即每一條Gate使能關(guān)閉時(shí)Cgd產(chǎn)生的饋通電壓由上一條Gate使能線電壓拉回時(shí)Cs產(chǎn)生的饋通電壓來補(bǔ)償。因此基于饋通電壓自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)計(jì)綜合電性能測試波形時(shí)，上一條Gate使能線拉回電壓值的計(jì)算為解決問題的關(guān)鍵。基于常規(guī)綜合電性能測試波形設(shè)計(jì)的饋通電壓的計(jì)算公式，在饋通電壓補(bǔ)償中由Cgd產(chǎn)生的饋通電壓

(2)

式中：Vg-high和Vg-low分別為Gate掃描線On與Off的電壓值。

圖2 Cgd饋通電壓自動(dòng)補(bǔ)償Gate使能線的驅(qū)動(dòng)波形Fig.2 Gate scans line driver waveform based on feed through Gate voltage automatic compensation

由Cs產(chǎn)生的饋通電壓：

(3)

式中：V0與Vg-low分別為上一條Gate線電壓拉回前與拉回后的幅值。

(4)

由式(3)可見，雖然Clc會(huì)影響?zhàn)佂妷篤s，但是在式(4)中未出現(xiàn)Clc變量。因此當(dāng)OLED基板制造工藝與Gate使能線的on電壓確定后，無需Clc值即可精確計(jì)算出拉回電壓Ve。

3 實(shí) 驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

檢測對(duì)象：國內(nèi)某OLED生產(chǎn)的SO8OA3型切割小片面板(未綁定IC)，該型號(hào)面板的理論測試波形見圖4(源自SO8OA3型產(chǎn)品的Shorting Bar規(guī)格書)，OLED面板樣件源于模組產(chǎn)品電性能測試工序檢測出的不良品，再卸掉IC、FPC 和ACF等，由于實(shí)驗(yàn)樣本源自成品模組電性能測試工序的不良品，其缺陷的類型和位置都已經(jīng)標(biāo)定；數(shù)量：2 749片；檢測儀器：OLED電性能測試波形發(fā)生儀器，為本研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的TFT LCD電性能測試波形自動(dòng)發(fā)生儀(專利號(hào):ZL200920052079.7)[7]。圖3為測試過程測試對(duì)象在測試治具上測試的實(shí)物圖。

圖3 OLED電性能測試實(shí)物圖Fig.3 OLED E-testing physical figure

3.2 理論計(jì)算

圖4 Vcom修正后Cell Light-On Test WaveformFig.4 Cell light -on the test waveform after been corrected

圖5 自動(dòng)補(bǔ)償后Cell Light-On Test WaveformFig.5 Cell light-on the test waveform after been compensated automatically

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

分別基于圖4、圖5中的Cell Light-On Test Waveform對(duì)2 749個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行測試，檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表1，由測試過程的現(xiàn)象和表1可見。

表1 兩種Cell Light-On Test Waveform的檢測效果

(1)基于自動(dòng)補(bǔ)償原理實(shí)現(xiàn)Cell Light-On Test Waveform，OLED企業(yè)免除了Clc獲取實(shí)驗(yàn)過程，其檢測效果和常規(guī)驅(qū)動(dòng)原理設(shè)計(jì)的電測波形一樣；(2)基于自動(dòng)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的Cell Light-On Test Waveform測試畫面與常規(guī)方法一致，未出現(xiàn)閃動(dòng)情況。

5 結(jié) 論

將饋通電壓自動(dòng)補(bǔ)償原理應(yīng)用于OLED綜合電性能測試波形的設(shè)計(jì)，直接上拉柵極電壓，以Cs產(chǎn)生的饋通電壓補(bǔ)償柵極電壓關(guān)閉時(shí)Cgd產(chǎn)生的饋通電壓。與常規(guī)的綜合電性能測試波形設(shè)計(jì)時(shí)需要修正Vcom值來補(bǔ)償Cgd產(chǎn)生的饋通電壓的設(shè)計(jì)原理相比，不需要獲得Clc值，以及修正Vcom值即可補(bǔ)償柵極電壓關(guān)閉時(shí)Cgd產(chǎn)生的饋通電壓。對(duì)2 749片實(shí)驗(yàn)樣片進(jìn)行了測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于自動(dòng)補(bǔ)償原理設(shè)計(jì)的綜合電性能測試波形和常規(guī)補(bǔ)償原理設(shè)計(jì)的電測波形的檢測率一致，而對(duì)不同類型缺陷的檢測率有微小差異。

[1] 李擁軍,于濤,侯文卓,等.液晶測試信號(hào)源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].液晶與顯示,2006,21(1): 73-76. Li Y J, Yu T, Hou W Z,etal. Design and implementation of a signal generator for liquid crystal module testing[J].ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplays,2006,21(1): 73-76.(in Chinese)

[2] 唐惠玲,徐虎,翁文威,等.測試參數(shù)可視化設(shè)置的TFT-LCD電性能檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液晶與顯示，2012, 12(6):856-860. Tang H L,Xu H,Qiu X B. Design of electric performance testing system for TFT-LLCD with visual parameter configuration [J].ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplays,2012, 12(6):856-860. (in Chinese)

[3] 高鴻錦,董友梅.液晶與平板顯示技術(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2007:202-232. Gao H J, Dong Y M.LCDandPanelDisplayTechnology[M].Beijing: Beijing University of Posts and Telecommunications Press, 2007:202-232. (in Chinese)

[4] Meinstein K, Ludden C, Hagge M.etal. A low-voltage source driver for column inversion applications [C]//SID’96Digest,SanDiego,USA:SID,1996:255-258.

[5] 王搖麗,吳曉明,華玉林，等.插入電荷控制層對(duì)藍(lán)色OLED發(fā)光性能的提高[J].發(fā)光學(xué)報(bào), 2014,35(1):84-89. Wang L, Wu X M, Hua Y L. Improvement of performance of a blue organic light-emitting diode by inserting charge control layers [J].ChineseJournalofLuminescence, 2014,35(1):84-89. (in Chinese)

[6] International Electro technical Commission. IEC61747-6-2004. Liquid crystal and solid-state display devices, Part 6:Measuring methods for liquid crystal modules-Transmissive type [S]. IEC,2004.

[7] 唐惠玲,劉漢瑞,劉志軍.一種TFT LCD可編程綜合性能電測儀:中國，ZL200920052079.7[P].2009. Tang H L,Liu H R, Liu Z J. A kind of TFT LCD electric performance testing instruments:China, ZL200920052079.7[P]. 2009.(in Chinese)

Design of OLED shorting bar testing waveform based on feed through voltage compensation principle

LIU Zhi-jun1, HOU Hong-bing2, LI Jin-tai1, ZHAN Jia-hao1

(1.GuangzhouMaritimeInstitute,DepartmentofShipbuildingEngineering,Guangzhou510725,China;2.HuizhouZhongkaihi-techKlcHoldingsLtd,Huizhou516003,China)

The conventional calculation principle for the feed through voltage relates to capacitance values of OLED body, and capacitance values of different OLED products is variable. A lot of experiments must be done by testing department of OLED manufacturing enterprise in order to get the best capacitance values of OLED body. This paper directly pulls up gate voltage, and then the storage capacitor of OLED body produces a feed through voltage to compensate the feed through voltage generated by the parasitic capacitance between the gate and the drain as the gate voltage closing. Experiment result shows that the total detection rate using the testing waveform based on automatic compensation principle or conventional compensation is consistent, and there is little difference on the detection rate of different defects.

OLED; electrical performance testing; testing waveform; voltage compensation

2014-03-21；

2014-04-18.

2014年廣東省教育廳科技創(chuàng)新項(xiàng)目(No.2013KJCX0195);廣東省現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目(No.GDEID2011IS061)

1007-2780(2015)02-0296-04

TN321+.5

A

10.3788/YJYXS20153002.0296

劉志軍(1973-)，男，江西人，博士，副教授，深圳市大富好TFT LCD測試科技有限公司技術(shù)顧問，主要從事測量技術(shù)及裝備的研究。E-mail:mrliuzj@163.com

*通信聯(lián)系人，E-mail：mrliuzj@163.com