先進LCD和OLED顯示對測試精度和靈敏度提出更高要求
2004年5月B版
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/3145.htm新型平板顯示技術,包括從非晶硅和低溫多晶硅(LTPS)有源陣列LCD(AMLCD)平板顯示到新出現(xiàn)的有機LED及其他技術在內(nèi)的多項新型技術,勢必將催生附加值更高的產(chǎn)品。不過,它們需要效率更高的測試,而相應的儀器和系統(tǒng)必須能提供更高的測試吞吐量和精度。
您周圍的人可有人要買房?
非晶硅LCD測試
非晶硅(a-Si)是AMLCD所采用的傳統(tǒng)技術,目前在市場份額方面它仍然占有統(tǒng)治地位。由于a-Si襯底技術可以用于制造更大的顯示屏,故制造商們正在努力提高產(chǎn)量和成品率。為了節(jié)約在制造過程監(jiān)控方面所花費的時間,他們現(xiàn)在只測試關鍵性的特性:Id-Vg曲線及其增/減滯后特性,電壓閾值(Vth),正向(導通)電流,像素TFT漏電流(IL),開關(響應)時間,以及接觸鏈的電阻和電容。
這些測量通過圍繞在每塊LCD面板外周的測試元件組(TEG)來實現(xiàn)。有時,也要測試一些工作像素,以檢查一致性的好壞,而氧化銦/錫(ITO)的導電層特性也需要經(jīng)過抽查。
LCD薄膜晶體管(TFT)的參數(shù)特性測試需要對柵、漏極在關態(tài)下的漏電流進行靈敏度極高的測量。如果閾值電壓和亞閾值(漏)電流過高的話,則會出現(xiàn)圖像鬼影,所以IL的測量能力需要達到fA水平。
典型的系統(tǒng)(圖1)包括DC電源測量單元,開關陣列(以便通過一組儀器來實現(xiàn)多個器件的測量),探針臺(未示出)和相應的線纜連接。由于玻璃襯底板的尺寸很大,整套設備的尺寸也偏大,其中包括與LCD TEG和工作像素相接觸的探針臺。這樣,要讓測量儀器盡可能的接近信號源變得非常困難。所需的線纜連接又帶來另外的測量問題。包括線纜及其引入的寄生電容和旁路電阻、接地/屏蔽/保護、開關陣列中的偏移和漏電流、探針卡和測試頭的設計、儀器噪聲和穩(wěn)定時間、環(huán)境電噪聲水平和類型、TEG器件和相關的測試策略等。
這些問題導致誤差和噪聲的產(chǎn)生,并且拖長了測試的進程。由于涉及小信號,所以采用低噪聲水平的設備顯得更為重要。信號的平均化(濾波和/或增加若干個電源波形周期)也會帶來一定的益處。如果這一做法帶來了測試吞吐量方面的問題,則可以添加一個遠程低噪聲預放大器,以實現(xiàn)低至fA以下水平的測量。這些預放大器一般是安裝在遠程端的探針臺上(圖2),這樣微弱信號的傳輸路徑縮短到預放大器之前??s短電纜并減小其寄生電容也會縮短測量所需的穩(wěn)定時間。陣列開關選擇系統(tǒng)可以實現(xiàn)與多個DUT的連接,從而還可以進一步節(jié)省時間。專門為超低電流測量而設計的低漏電陣列開關卡也非常重要。
低溫多晶硅測試
今天的低溫多晶硅(p-Si)技術使得在玻璃襯底上制作集成電路(包括驅(qū)動芯片)成為可能,這些電路將逐漸把存儲器和CPU包括在內(nèi)。然而,相應的復雜性的增加也使得測試越來越具有挑戰(zhàn)性。人們必須對驅(qū)動IC進行測試,對時鐘信號進行數(shù)字測試并檢查高頻工作特性,這樣一來,如何保證高測試吞吐量的問題顯得比以前更重要。由于p-Si有源器件的尺寸更小,而消耗的電流比a-Si器件更少,故測試設備必須比以往更靈敏。
LTPS顯示器的測試平臺有3種不同的層次。成本最低的一級采用現(xiàn)有的儀器,將其通過電纜連接起來。當需要更高的性能但無需使用超小電流測量時,由電纜連接而成的、使用超低寄生開關矩陣、遠程放大器和靈敏電源測量單元(source measurement units,SMU)的自動參數(shù)測試(automated parametric test,APT)系統(tǒng),就足以提供良好的吞吐能力。
如果同時要求進行弱信號測量和高吞吐率的話,則帶有遠程放大和并行測試能力的高級APT系統(tǒng)將能同時保證優(yōu)異的低電流性能和高速偽/真并行測試(pseudo-and true-parallel testing)工作能力。
有機發(fā)光二極管
雖然有機發(fā)光二極管(OLED)所要求的多項測量與對AMLCD器件的測量相同,但它們的電容更大,測試系統(tǒng)和相應的方法必須能解決好這一問題,而且不會讓測試時間拖得過長。由于OLED FPD像素是有源的發(fā)光器件,它們的LIV(光、電流、電壓)特性必須同時在DC和脈沖DC工作條件下進行測試,這增加了測試的復雜程度。
OLED是電流驅(qū)動型而非電壓驅(qū)動型器件,要有效的對其特性進行測量,就需要能夠提供測量措施,并使其測量范圍達數(shù)個數(shù)量級電流(mA?fA)。由于速度也是一個重要因素,故需要采用能方便實現(xiàn)同步的儀器。
SMU是最適用的儀器。它們可以輸出電流并測量電壓或者輸出電壓而測量電流。一種簡單的系統(tǒng),就是以一個連接到OLED的SMU和一個pA計來讀出光電二極管的電流,或者用照度計測量出輸出光度,兩種儀器都與一臺PC相連。通過使用一臺或更多的SMU、一個帶低漏電開關卡和觸發(fā)器控制的開關陣列,就可以對整個顯示器進行測試。測試裝置的結構也很重要,人們常常采用帶保護的測試夾具和與之相連的三軸電纜。
結語
這些技術近來已經(jīng)出現(xiàn)了多項進展。雖然它們引入了多項產(chǎn)品,令人興奮不已,但也給開發(fā)和制造帶來了一些新的難題。測試方法必須跟上器件技術發(fā)展的腳步,否則就不可能保證新的產(chǎn)品能快速上市和創(chuàng)造效益。測試設備的制造商們正在努力讓其發(fā)展以擺脫這些問題的困擾,而解決方案開始在需要的時候呈現(xiàn)在人們眼前。 ■
評論