雙側GOA驅動TFT-LCD的常見線不良研究

合肥京東方顯示技術有限公司　劉同海　梁曉桐　高章飛　孫國防　韓海濱

0　前言

TFT-LCD（薄膜晶體管液晶顯示器，thin film transistor-liquid crystal display）行業相對于其他行業來說具有高投資的顯著特點[1]，建成后良率的快速爬坡及穩定在一個較高的水平對于縮短投資回報時間具有一個舉足輕重的作用。在LCD行業線不良與Mura類不良、Gap性不良等一起成為影響良率的“攔路虎”，Mura類不良[2-4]和Gap性不良[5,6]的研究在行業內已有較多成果，但線不良的研究尚未見公開報道，對線不良的研究有助于改善生產難題及提升良率，故本文針對TFT-LCD行業一些常見的雙側GOA驅動線不良進行闡述，便于行業內更好的研討交流。

1　TFT-LCD的結構及電路控制方式

TFT-LCD由彩膜（CF）基板和陣列（Array）基板夾著液晶組成，其中液晶的偏轉由Array基板的電路進行控制[7]?；窘Y構示意圖如圖1所示。

圖1　TFT-LCD結構圖

在將兩側基板對盒、切割完成以后即可完成點亮測試，這時的產品稱為Single cell，如圖2 所示，為常見的GOA類TFT-LCD示意圖，LCD兩側為GOA電路，用于控制TFT開關，兩側GOA電路各驅動一半Gate線路；LCD上方為Pad區，和每個亞像素的Data線相連，由source driver對顯示電極進行充電，通過控制電場強度進行控制液晶的偏轉。

圖2　single cell 示意圖

在LCD單個亞像素中，Array基板的電路如圖3左圖所示，其中Data線和Pad區連接，source driver自上而下對顯示電極充電。Gate線和兩側的GOA電路連接，通過gate driver施加驅動信號控制TFT的開關狀態，TFT打開則source driver開始對顯示電極進行充電，TFT關閉則開始放電。Common線的作用是向底層的Common電極提供穩定的Common電壓，Common電壓和顯示電極電壓之間的電壓差產生的電場用以驅動液晶分子的偏轉[7,8]，三者之間關系如圖3右圖所示。

圖3　亞像素及各電壓關系示意圖

2　常見線不良原理

TFT-LCD中常見的線不良主要有Data Open（DO）、Gate Open（GO）、Data Gate Shot（DGS）、Data Common Shot（DCS）、Gate Common Shot（GCS）。

（1）DO

DO的宏觀現象如圖4左圖所示，會出現一條不貫穿的黑線，在顯微鏡下觀察起始端可發現亞像素的Data線出現斷裂，如圖4右圖所示。

圖4　DO宏觀及微觀現象圖

Data電壓從Pad區引入，通過Data線自上而下，由TFT開關控制對顯示電極充電，當Data線出現斷裂時，即使TFT呈打開狀態，電壓也已無法繼續向下傳導對顯示電極供電，在無極性電場的作用下，液晶分子不再出現偏轉，宏觀上顯示灰階為初始的黑態，呈非貫穿黑線現象。

（2）GO

GO的宏觀現象如圖5左圖所示，會出現一條不貫穿的漸變黑線，在顯微鏡下觀察靠近GOA端可發現亞像素的Gate線出現斷裂，如圖5右圖所示。

圖5　DO宏觀及微觀現象圖

當出現Gate線斷裂時，從GOA邊緣到斷裂點處的Gate線正常，輸入驅動信號時TFT開關可正常運行，不會出現異常灰階。針對雙側GOA驅動的TFT-LCD產品，單側GOA各控制顯示區域內一半的Gate線路，但也會對靠近中間區域的另半邊有影響。導致靠近中間區域的TFT被右側GOA施加部分信號啟動，顯示電極充電但是達不到顯示正常灰階。而靠近GO點右側區域完全沒有驅動信號，呈黑態顯示。故GO現象為非貫穿漸變黑線現象。當GO點位于顯示區中間位置時，點燈狀態下為一黑點。

（3）DGS

DGS的宏觀現象如圖6左圖所示，會出現兩條交叉線，垂直方向為貫穿線，水平方向為非貫穿漸變線，在顯微鏡下觀察交叉點可發現亞像素的Data線和Gate線出現短路，如圖6右圖所示。

圖6　DGS宏觀及微觀現象圖

如圖3所示，TFT-LCD產品正極性狀態下Gate線電壓大于Data線電壓，當兩者出現短路時，會導致Gate線電壓被拉低，Data線的電壓被拉高。間接導致了該列的顯示電極電壓同樣處于拉高狀態，相對于正常區域，該列的液晶偏轉加大，灰階高于正常區域，呈亮線狀態。Gate線電壓被拉低后，該行的顯示電極電壓偏低，液晶偏轉有限，灰階低于正常區域，呈暗線狀態。由于右側GOA的作用，靠近顯示中間區域現象減弱，故水平方向上呈漸變暗線狀態。DGS點處于左側GOA控制區域則左側為漸變暗線，處于右側GOA區域則右側為漸變暗線。

（4）DCS

DCS的宏觀現象如圖7左圖所示，會出現一條漸變黑線，在顯微鏡下觀察DCS點可發現亞像素的Data線和Common線出現短路，如圖7右圖所示。

圖7　GCS宏觀及微觀現象圖

TFT-LCD產品正極性狀態下Data線電壓大于Common線電壓，而Common電壓值與Array基板上面狀的Common電極電壓相等，當兩者出現短路時，在極性變換中Common電壓數值很難被拉高，Data電壓易被拉低。Date電壓從Pad區向下傳導時，呈漸變式被Common電壓拉低，在短路點處Data線電壓與Common線電壓相等，液晶不偏轉呈黑態顯示。在TFT-LCD產品中多數為了省電而采用了列變換模式，單列亞像素均為正極性或負極性[7]，在列變換模式下，DCS點向下均為Data電壓與Common電壓相等狀態，呈黑態顯示。

（5）GCS

GCS的宏觀現象如圖8左圖所示，會出現一條不貫穿的漸變黑線，在顯微鏡下觀察GCS點可發現亞像素的Gate線和Common線出現短路，如圖8右圖所示。

正極性狀態下Gate線電壓大于Common線電壓，同DCS一樣會出現Gate線電壓被拉低的現象，當GCS點位于左側GOA控制區域內，在短路點處Gate線電壓與Common線電壓相等呈黑態顯示，該點左側的Gate電壓小于正常區域，液晶偏轉有限，灰階小于正常區域，呈漸變暗線，在該點右側受右側GOA影響同樣呈漸變暗線，故在該行顯示不貫穿的漸變黑線。

圖8　GCS宏觀及微觀現象圖

3　結語

采用雙側GOA驅動的TFT-LCD通過對Gate線、Data線、Common線施加電壓來控制亞像素的液晶偏轉，常見的線不良主要由Array基板的電路異常導致。

[1]京東方投資460億元建第二條10.5代TFT-LCD生產線[J].金融世界,2017(9):10-10.

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