液晶盒閃屏改善機理研究

摘 要：顯示面板在切割、多次點燈、偏光片貼附測試或在模組制作過程中均會造成電荷殘留累積，液晶盒狀態(tài)下未能有效釋放殘留電荷導致閃屏。通過實物觀察、程序調(diào)試、高溫靜置和閃屏現(xiàn)象復現(xiàn)等實驗驗證得出閃屏改善機理。對現(xiàn)有點燈治具進行模塊升級（電壓發(fā)生器及延長放電模塊），首先通過提高刷新頻率減少像素充電時間，其次是通過降低數(shù)據(jù)信號電壓減少像素充電量，最后通過延長像素放電時間確保像素內(nèi)電荷徹底釋放。合入以上改善措施后將液晶盒閃屏不良徹底改善（不良發(fā)生率7%），有效提升產(chǎn)品良率。

關鍵詞：液晶盒；殘留電荷；閃屏；充電時間；放電時間

中圖分類號：TN873.93 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）23-0072-04

Abstract： The display panel will cause charge residual accumulation in the process of cutting， lighting multiple times， polarizer attachment test or module production， and the failure to release the residual charge in the LCD state will lead to the flashing screen. Through physical observation， program debugging， high-temperature static， flashing screen phenomenon recurrence and other experiments， the flashing screen improvement mechanism is verified. To upgrade the module of the existing lighting fixture （voltage generator and extended discharge module）， it is proposed， firstly， to reduce the pixel charging time by increasing the refresh frequency; Secondly， to reduce the pixel charge by reducing the data signal voltage; And finally， to ensure the complete release of charge in the pixel by prolonging the pixel discharge time. Through combining the above improvement measures， the LCD splash screen defect will be completely improved （the bad incidence rate is 7%）， and the product yield can be effectively improved.

Keywords： LCD cell; residual charge; splash screen; charging time; discharge time

液晶盒是由陣列基板與彩膜基板對盒而成[1]，到客戶手上的成品需要經(jīng)過切割、電測（檢測顯示面板是否存在缺陷[2]）、貼偏光片（POL）、綁定集成電路/柔性電路板（IC/FPC）、貼合及組裝等模組后出貨。隨著科技的進步，產(chǎn)品類型不斷迭代更新，人們對液晶顯示的顯示效果及品質(zhì)要求也越來越高。閃屏作為液晶顯示器的頑固不良既影響產(chǎn)品的顯示效果，又降低了產(chǎn)品的良率。通常畫面顯示需要輸入交流信號（正負幀），輸入信號主要會受到殘電及漏電因素的影響，造成正負幀的像素驅(qū)動電壓不一致，進而造成前后幀的亮度不一致產(chǎn)生閃屏[3]。

LTPS（低溫多晶硅）產(chǎn)品本身漏電流較小，不會因漏電流而造成閃屏，造成閃屏的主要原因為殘電。液晶盒內(nèi)存在殘電的原因主要分為作業(yè)手法及產(chǎn)品特性，針對作業(yè)手法主要由于在點燈過程中存在異常抬壓頭導致電荷殘留，在《液晶盒點燈防護的研究》中提到通過對點燈治具硬件升級增加防呆模塊有效規(guī)避由異常抬壓頭帶來的殘電[4]；針對產(chǎn)品本身特性問題，加電時電荷將聚集到PI表面進而作用于液晶實現(xiàn)驅(qū)動，不加電時聚集到PI表面的電荷將釋放，釋放的電荷分為快電荷與慢電荷[5]，慢電荷釋放的時間較長，在釋放的過程中反復點燈慢電荷將不斷積累造成殘電導致閃屏。

本文針對產(chǎn)品反復點燈電荷無法有效釋放，導致電荷不斷積累造成液晶盒內(nèi)部電荷殘留產(chǎn)生閃屏，圍繞著電荷殘留問題，分別從像素充電時間、像素充電量及電荷釋放時間3個方面進行優(yōu)化，最終通過降低數(shù)據(jù)信號電壓減少像素充電量，提高刷新頻率減少像素充電時間，以及延長像素放電時間確保像素內(nèi)電荷徹底釋放的手段將不良徹底改善。

1 實驗部分

1.1 樣品與儀器

實驗所用樣品為6.517 FHD LTPS FFS模式液晶盒，實驗所用儀器主要有色彩分析儀（CA410，日本KONIKA MINOLTA公司）；液晶盒點燈治具（深圳菲騰電子）；程序編譯器（J-OB V2，深圳菲騰電子）；老化爐（武漢精測）。

1.2 不良品實物確認

使用液晶盒點燈治具對不良產(chǎn)品進行點燈確認，可見低灰階畫面（Gray 127）有畫面閃爍，使用CA410對不良產(chǎn)品進行FLK測試（VESA規(guī)格），由測試數(shù)據(jù)可見不良產(chǎn)品Gray 127閃爍程度測試值均大于10%，測試結果與不良產(chǎn)品實物點燈確認一致，見表1。

1.3 不良產(chǎn)品程序調(diào)試確認

TFT-LCD（薄膜晶體管液晶顯示器）像素結構主要由像素電極、共用電極、柵極信號線及源極信號線構成[6]，如圖1所示。TFT-LCD玻璃基板由柵極信號線和源極信號線組合成一個個矩陣，當柵極信號線及源極信號線共同給入電信號后實現(xiàn)像素點亮。分別給1#產(chǎn)品不同共用電極電壓后測試Gray 127閃爍程度值，通過測試結果來看，共用電極電壓調(diào)試對閃爍不良無改善，見表2。

1.4 高溫靜置

將閃屏不良產(chǎn)品放置85℃老化爐中靜置2 h后進行閃爍程度測試，通過測試結果可見高溫老化后的產(chǎn)品閃爍值明顯降低，見表3，這也進一步證明閃屏為液晶盒內(nèi)存在殘電，殘電長時間作用于PI表面形成極化電場從而導致閃屏。高溫會使殘留電荷振動加劇，從而增加了電荷的遷移速率；再加上隨著溫度的升高，電子激發(fā)程度增大，電子更容易獲得足夠的能力穿越勢壘，從而促進殘電傳導，因此高溫老化后可改善閃屏不良。

1.5 閃屏復現(xiàn)

將高溫老化無閃屏不良的產(chǎn)品進行不良復現(xiàn)，為了明確產(chǎn)品閃屏是否與產(chǎn)品本身特性相關，分別進行5次、10次、20次點燈確認（點燈過程不間斷加速不良復現(xiàn)，其中存在慢電荷及快電荷共同作用），并記錄閃爍值。根據(jù)測試結果可以明確隨著點燈次數(shù)的增多，閃爍值成正比增長，見表4。通過不良復現(xiàn)明確產(chǎn)品閃爍的原因為聚集到PI表面的慢電荷隨點燈次數(shù)的增加不斷積累形成極化電場導致閃屏。

1.6 改善機理

經(jīng)過上述實驗驗證得出反復多次點燈會造成電荷聚集到PI表面導致閃屏，圍繞著減少PI表面電荷殘留量的方向進行改善，首先考慮的就是減少像素充電量，其次是減少像素充電時間，最后是延長放電保持時間。為了匹配改善驗證在原有點燈治具上增加電壓發(fā)生器及延長放電模塊，如圖2所示。

在升級后的治具上首先通過對程序函數(shù)設定將刷新頻率由60 Hz→90 Hz，將一幀的充電時間縮短即充電時間由60 Hz的16.67 ms降低至90 Hz的11.11 ms，如圖3所示；其次將產(chǎn)品放置到點燈治具中，點亮主板信號輸出傳輸至電壓發(fā)生器控制直流信號模塊啟動，將數(shù)據(jù)信號直流電壓降低至4.5 V傳輸至液晶盒內(nèi)減少像素充電電量，如圖4所示；最后將產(chǎn)品點亮后，確認完液晶盒是否存在點線類或其他缺陷不良后關機下電觸發(fā)延時放電模塊延長脈沖信號拉高放電保持時間延長至之前的10倍充分放電，避免電荷殘留，如圖5所示。

1.7 對比驗證

為確認改善是否有效，分別使用升級后的點燈治具并設定相關程序減少像素充電量，與常規(guī)點燈治具程序未變更對液晶盒反復點燈10次后點燈監(jiān)控1 min內(nèi)亮度變化曲線。使用常規(guī)點燈治具程序未變更亮度變化曲線如圖6所示，可見亮度明暗變化明顯，存在閃屏現(xiàn)象；使用升級后的點燈治具并設定相關程序亮度變化曲線如圖7所示，可見亮度基本無變化，閃屏現(xiàn)象改善有效。

2 結論

液晶盒是由陣列基板與彩膜基板對盒而成，到客戶手上的成品需要經(jīng)過多次電測（檢測顯示面板是否存在缺陷），其中包含液晶盒手動點燈、液晶盒自動點燈檢測、模組點燈檢測，多次點燈后聚集到PI表面的電荷無法有效釋放導致液晶盒閃屏。本文通過在原有點燈治具上增加電壓發(fā)生器及延長放電模塊，首先升高刷新頻率60 Hz→90 Hz減少像素充電時間，其次降低充電電壓5 V→4.5 V減少像素充電量，最后延長拉高放電時間100 ms→1 000 ms共同作用，通過實驗驗證可有效減少電荷殘留量，在投產(chǎn)項目中實際驗證可將7%的閃屏不良徹底改善，可有效地規(guī)避液晶盒閃屏，提升產(chǎn)品良率。

參考文獻：

[1] 汪棟，袁劍峰，吳洪江，等.高世代線TFT-LCD面板對盒精度的提升[J].液晶與顯示，2019，34（2）：136-145.

[2] 歐陽韜.OLED顯示屏缺陷檢測算法的研究與實現(xiàn)[D].上海：上海交通大學，2018.

[3] 徐曉偉.TFT-LCD閃爍測試系統(tǒng)設計[D].上海：上海交通大學，2013.

[4] 張建平，張靜，王志強，等.液晶盒點燈防護的研究[J].電子世界，2021（8）：73-76.

[5] 張武勤.液晶面板PI層電荷累積和釋放過程分析[J].液晶與顯示，2010，25（3）：351-354.

[6] KUMAR A， SAKARIYA K， SERVATI P， et al.Design considerations for active matrix organic light emitting diode arrays[J].IEE Proceedings-Circuits Devices and Systems， 2003，150（4）：322-328.

第一作者簡介：張建平（1992-），男，碩士，高級研究員。研究方向為TFT-LCD產(chǎn)品研發(fā)。