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OLED Demura的破解方法

發布時間:2017-12-14 16:59:34 瀏覽量:9936

正文

 

先從(cong) 補償(chang) 開始

 

OLED作為(wei) 一種電流型發光器件已越來越多地被国产成人在线观看免费网站於(yu) 高性能顯示中。由於(yu) 它自發光的特性,與(yu) LCD相比,AMOLED具有高對比度、超輕薄、可彎曲等諸多優(you) 點。

 

但是,亮度均勻性和殘像仍然是它目前麵臨(lin) 的兩(liang) 個(ge) 主要難題,要解決(jue) 這兩(liang) 個(ge) 問題,除了工藝的改善,就不得不提到補償(chang) 技術。

 

補償(chang) 方法可以分為(wei) 內(nei) 部補償(chang) 和外部補償(chang) 兩(liang) 大類。內(nei) 部補償(chang) 是指在像素內(nei) 部利用TFT構建的子電路進行補償(chang) 的方法。外部補償(chang) 是指通過外部的驅動電路或設備感知像素的電學或光學特性然後進行補償(chang) 的方法。


 

為(wei) 何要對OLED進行補償(chang) ?

 

介紹補償(chang) 技術之前,首先我們(men) 來看看AMOLED為(wei) 什麽(me) 需要補償(chang) 。下圖所示為(wei) 一個(ge) 最簡單的AMOLED像素電路,它由兩(liang) 個(ge) 薄膜晶體(ti) 管(TFT)構建像素電路為(wei) OLED器件提供相應的電流。


 

與(yu) 一般的非晶矽薄膜晶體(ti) 管(amorphous-Si TFT)相比,LTPS TFT和Oxide TFT具有更高的遷移率和更穩定的特性,更適合国产成人在线观看免费网站於(yu) AMOLED顯示中。

 

在中小尺寸国产成人在线观看免费网站中多采用低溫多晶矽薄膜晶體(ti) 管(LTPS TFT),而在大尺寸国产成人在线观看免费网站中多采用氧化物薄膜晶體(ti) 管(Oxide TFT)。

 

這是因為(wei) LTPS TFT遷移率更大,器件所占麵積更小,更適合於(yu) 高PPI的国产成人在线观看免费网站。

 

而Oxide TFT均勻性更好,工藝與(yu) a-Si兼容,更適合在高世代線上生產(chan) 大尺寸AMOLED麵板。

 

它們(men) 各有缺點。

 

由於(yu) 晶化工藝的局限性,在大麵積玻璃基板上製作的LTPS TFT,不同位置的TFT常常在諸如閾值電壓、遷移率等電學參數上具有非均勻性,這種非均勻性會(hui) 轉化為(wei) OLED顯示器件的電流差異和亮度差異,並被人眼所感知,即mura現象。

 

OXIDE TFT 雖然工藝的均勻性較好,但是與(yu) A-SI TFT類似,在長時間加壓和高溫下,其閾值電壓會(hui) 出現漂移,由於(yu) 顯示畫麵不同,麵板各部分TFT的閾值漂移量不同,會(hui) 造成顯示亮度差異,由於(yu) 這種差異與(yu) 之前顯示的圖像有關(guan) ,因此常呈現為(wei) 殘影現象,也就是通常所說的殘像。


 

OLED補償(chang) 分類

 

既然這些問題難以在工藝上完全克服,就必須要在設計上通過各種補償(chang) 技術來解決(jue) 。通常OLED的發光亮度和電流成正比,而電流是由TFT提供的,與(yu) TFT的特性參數相關(guan) 。電流通常表示為(wei) :

 

I=kCox(Vgs-Vth)2(1+λVds)

 

k是和TFT遷移率有關(guan) 的參數,Vgs和Vds又和電源電壓與(yu) OLED驅動電壓有關(guan) 。

 

可知影響電流大小的參數有TFT遷移率、閾值電壓,OLED的驅動電壓以及電源電壓的大小。

 

補償(chang) 技術的主要目的就是要消除這些因素的影響,最終讓所有像素的亮度達到理想值。


 

內(nei) 部補償(chang)

 

下圖是一個(ge) 典型的內(nei) 部補償(chang) 型電路,它由7個(ge) TFT和1個(ge) 存儲(chu) 電容組成,因此被簡稱為(wei) 7T1C結構。


 

類似還有6T1C,5T2C等很多類似電路結構,經過近幾年的不斷研究和發展,內(nei) 部補償(chang) 電路的拓撲結構幾乎已被窮盡,很難再有實用性的結構創新。

 

這種像素電路工作時一般都會(hui) 有三個(ge) 工作階段,會(hui) 經曆複位、補償(chang) 、發光,即一個(ge) 驅動周期至少要幹2到3件事,因此對電路驅動能力和麵板上的負載都有一定要求。

 

它的一般工作思路是在補償(chang) 階段把TFT的閾值電壓Vth先儲(chu) 存在它的柵源電壓Vgs內(nei) ,在最後發光時,是把Vgs-Vth轉化為(wei) 電流,因為(wei) Vgs已經含有了Vth,在轉化成電流時就把Vth的影響抵消了,從(cong) 而實現了電流的一致性。

 

但是實際因為(wei) 寄生參數和驅動速度等影響,Vth並不能完全抵消,也即當Vth偏差超過一定範圍時(通常∆Vth≥0.5V),電流的一致性就不能確保了,因此說它的補償(chang) 範圍是有限的。

 

外部補償(chang) 之Demura

 

外部補償(chang) 根據數據抽取方法的不同又可以分為(wei) 光學抽取式和電學抽取式。光學抽取式是指將背板點亮後通過光學ccd照相的方法將亮度信號抽取出來,電學抽取式是指通過驅動芯片的感應電路將TFT和OLED的電學信號抽取出來。

 

兩(liang) 種方法抽取的信號種類不同,因此數據處理的方式也不同。光學抽取的方式具有結構簡單,方法靈活的優(you) 點,因此在現階段被廣泛采用,即為(wei) 我們(men) 平時所說的Demura。

 

Mura一詞源於(yu) 日本,原意指亮暗不均,後擴展至麵板上任何人眼可識別的顏色差異。

 

對於(yu) 麵板廠而言,需要進行質量監控,因此在產(chan) 線上均有技術員去檢測判定mura,但是這種方法很主觀,不同人的判定有差異,給品質管控帶來很大的困擾。

 

因此技術人員開發出AOI(automatic optical inspection)設備進行mura的檢測,以及檢測到Mura後進行補償(chang) 消除Mura,即Demura,本文將重點介紹Demura。

 

Demura一般步驟


 

Drive IC點亮麵板(TV/mobiles/Tablet),並顯示數個(ge) 畫麵(一般是灰階或者RGB)。

 

1使用高分辨率和高精度的CCD照相機拍攝上述畫麵。

 

2根據相機采集數據分析pixel顏色分布特征,並根據相關(guan) 算法識別出Mura。

 

3根據mura數據及相應的Demura補償(chang) 算法產(chan) 生Demura數據。

 

4將Demura數據燒錄到Flash ROM中,重新拍攝補償(chang) 後畫麵,確認Mura已消除。

 

5檢測畫麵。點亮麵板後需要被檢測的畫麵根據不同麵板廠的要求,一般是不同的。

 

有些麵板廠的Demura隻對亮度差異進行補償(chang) ,不對色彩差異進行補償(chang) ,這種Luminance Demura一般隻需要檢測灰階畫麵,而且由於(yu) 不同灰階時呈現的Mura不同,一般會(hui) 檢測高中低灰階的Mura,最後Demura數據平均,當然具體(ti) 的設定不同麵板廠會(hui) 根據自己的實際需求進行選擇。

 

有些麵板廠進行的是比較全麵的Color Demura,即不僅(jin) 對亮度同時對色度差異也進行補償(chang) 。

 

此類型的color Demura的檢測畫麵,有些采用灰階畫麵,有些采用RGBW畫麵,不同麵板廠根據技術和需求選擇不同。

 

相機拍照

 

為(wei) 了達到代替技術員的目標,以下兩(liang) 點時必須的:

 

1、相機符合CIE1931人眼匹配函數,

 

2、相機能達到人眼的分辨率。

 

拍攝檢測畫麵時一般采用高精度高分別率的CCD相機,相機分辨率的選擇取決(jue) 於(yu) 被檢測麵板的分辨率,大小,拍攝距離以及Demura補償(chang) 的精度。

 

為(wei) 了達到最佳的檢測和補償(chang) 效果。相機最終得到的數據一定要是XYZ,且後續的計算均是基於(yu) 相機拍照得到的XYZ數據。

 

Mura識別

 

得到麵板XYZ的分布數據後就可以根據不同的算法檢測不同的Mura,關(guan) 於(yu) Mura檢測目前有二個(ge) 國際標準:

 

1.German Flat Panel DISPlay Forum

 

2.IDMS(former VESA)

 

當然Mura檢測異常複雜,各個(ge) 廠家都有開發自己的Mura檢測算法,也算是自己的核心技術。Mura識別的內(nei) 容太多,本文舉(ju) 幾個(ge) 簡單的例子作為(wei) 說明。


 

上圖是科學家做實驗得出的人眼對比敏感性函數,黃色曲線以上部分,人眼基本無法識別出Mura,可以看出兩(liang) 個(ge) 因素可以明顯影響對Mura嚴(yan) 重程度的判定:

 

1、亮暗對比程度的差異

 

2、亮暗差異的周期分布

 

Mura檢測之傅裏葉變換



任意一個(ge) 圖像均可以分解為(wei) 不同頻率,強度,相位,方位的sin函數。

 

Mura檢測之邊緣識別

 

經過傅裏葉變換後,高頻部分可以用來識別圖像邊緣。


 

Mura檢測之邊緣識別

 

經過對比增強後,原本很微弱不易識別的Mura可以明顯被識別,當然還有很多其它的方法,例如比較Pixel與(yu) 周圍pixel的亮度差異,計算亮度梯度,計算色差等方法。


 

Demura算法

 

為(wei) 了更好的理解Demura補償(chang) 算法,可以觀看以下視頻和圖片:可以看出Demura算法原理其實很簡單:

 

隻是把它認為(wei) 偏暗的區域變亮,或者偏亮的區域變暗,或者將有色偏的區域消除,最終的目標是使得麵板不同區域有大體(ti) 相同的顏色,當然需要平滑的算法來消除Mura邊界。


 

燒錄

 

OLED Demura數據確定後,就需要將其燒錄到EEPROM中以實現補償(chang) 效果,最後再拍照確認Mura已消除,Demura數據占用ROM空間的大小取決(jue) 於(yu) 屏幕分辨率以及補償(chang) 精度(pixel級,3*3,5*5…..)。

 

Demura 前:


 

Demura 後:


 

OLED Demura總結

 

OLED Demura技術,目前三星和LG處於(yu) 領先的位置,但是Demura技術很複雜,均不能算成熟完美,國內(nei) 各個(ge) 廠家也在積極開發子自己的Demura技術,希望能夠提升良率

 

Demura 難點總結如下:

 

1、如何使用CCD相機快速準確的抓取每個(ge) pixel的顏色?

 

2、如何識別不同類型的Mura,有些Mura正視不可見,側(ce) 視可見?

 

3、如何進行快速高效的補償(chang) ,以免速度太慢對產(chan) 能造成損失?

 

以上問題,期待大家的共同努力,早日突破解決(jue) 。