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iPhone12 “绿屏门”、“阴阳屏”故障分析与检测及解决方法

2020-11-16 综合报道 阅读:
最近发现新手机发布都有屏幕问题,特别是采用OLED技术的屏幕,华为Mate 40 Pro有,iPhone 12在曝光”阴阳屏“之后,再接着又被曝光有”绿屏门“,那么频繁出现的屏幕故障怎么分析检测,技术上又怎样解决呢?

最近发现新手机发布都有屏幕问题,特别是采用OLED技术的屏幕,华为Mate 40 Pro有,iPhone 12在曝光”阴阳屏“之后,再接着又被曝光有”绿屏门“,那么频繁出现的屏幕故障怎么分析检测,技术上又怎样解决呢?Ldbednc

绿屏门

从一些网友在社交网络上反馈的信息看,iPhone 12系列已经出现了所谓的“绿屏门”,具体的症状是,新机在黑屏(点亮屏幕,纯黑背景下)状态下会出现屏幕周围泛绿的情况。Ldbednc

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有外媒称,苹果已经注意到这个情况,不过还没有给出具体做法,只是表示还在调查中。Ldbednc

在这之前,有部分iPhone 12和iPhone 12 Pro用户抱怨到手的新机屏幕偏黄。不少国外网友发帖称,即便禁用了True Tone功能,iPhone 12 Pro的屏幕还是相当偏黄。Ldbednc

其中有不少网友猜测这是苹果片面追求产能而放宽了公差和品控。但从近年来的消费者反馈来看,从iPhone 3G时代开始,就一直有针对苹果使用“阴阳屏”的吐槽。Ldbednc

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绿屏问题分析

这次iPhone 12的绿屏问题,有说法是跟E3材料的缺陷有关。E3是韩系面板厂商被日本制裁后自主推的材料,优点是屏幕成品通透性更好,缺点是稳定性不好,很容易发绿,现在不绿以后也绿,以周为单位(严重的是这样,有个体差异,也有使用周期内没有明显发绿的)。Ldbednc

但是这种说法不一定属实,OLED屏幕在低亮度、灰色或深色背景下边缘或整体发绿,早在E3材料诞生前就已出现。Ldbednc

其实不管什么样的技术路线,对屏幕来说都有相似性和延续性,问题如果没解决可能还会存在。Ldbednc

Mate20Pro绿屏问题

最早爆出绿屏的就是华为旗舰Mate20Pro,当时在全网引发巨大的声讨浪潮,最后华为官方出政策:发现绿屏就换,换到不绿为止。Ldbednc

当初就有不少人发现,其他更早发布的OLED手机也有低亮度下绿屏或红屏现象。Ldbednc

只是大部分绿屏问题只在低亮度的部分场景下才容易被察觉,过去很少有人发现或者在意。Ldbednc

直到Mate20Pro绿屏热度爆发,黑暗环境下打开微信“摇一摇”这种低成本的辨别方法普及开来,这才使得不少人开始意识到这个问题。Ldbednc

(微信“摇一摇”界面的背景恰好是相对容易凸显绿屏问题的颜色,微信App又人人都有,这两点使得验证绿屏问题的成本变得很低)Ldbednc

事后看,Mate20Pro的LG屏幕绿屏现象的确比一般OLED屏幕更加严重,但说实话大多数情况下也不是特别突出。Ldbednc

LG“绿屏锅” or OLED “绿屏锅?

有人说这是LG屏幕的问题,但是这锅LG似乎不背。iPhone 12的屏幕三星是一供,LG是二供,LG供应量小得多。iPhone 12 Pro也有,发绿的不一定都是LG。Ldbednc

2018年mate20绿屏门后,LG最重视的就是解决绿屏问题。今年的Mate40pro,三星绿(整体发红,边缘绿),京东方绿(边缘绿,整体不绿).Ldbednc

还有网友说,不少厂商的OLED手机都曾爆出绿屏问题。甚至公然用“屏实力,不焦绿”海报嘲讽华为的三星,S系列旗舰也有不少绿屏案例。Ldbednc

随着iPhone 12全系引入OLED,这个问题也出现了。Ldbednc

于是不得不让人联想到是不是OLED的屏幕技术上都可能出现绿屏?Ldbednc

阴阳屏

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在判断一款显示器好坏的时候,我们总能看到“漏光”这个名词,就是在纯黑背景下屏幕四边会有白色的背光透出来。Ldbednc

手机的“阴阳屏”和其类似,只是更加严重:在纯黑背景下,屏幕内存在大范围的泛白现象;在纯白背景下,屏幕内某一区域存在发黄或偏暗的区域。Ldbednc

因此,凡是屏幕亮度、色彩表现不均匀的屏幕,都可被归类到“阴阳屏”的范畴中。Ldbednc

阴阳屏是属于mura屏的一种情况。Mura意思是不均匀、不一致或瑕疵。在显示器行业,这个单词已经被采纳为LCD屏幕和新型OLED屏幕上看到的不一致和“云斑”效应的正式名称。显示器屏幕上的Mura影响也称为亮度不均匀性,其会减损用户的观看体验,并可能会妨碍显示器的性能或功能。Ldbednc

OLED怎样解决阴阳屏问题

其实,亮度均匀性和残像一直以来都是OLED面临的两个主要难题,这个根本原因是工艺问题。要解决这两个问题,除了工艺的改善之外,就是补偿技术。补偿技术方法一般分为内部补偿和外部补偿两大类。内部补偿是指在像素内部利用TFT构建的子电路进行补偿的方法。外部补偿是指通过外部的驱动电路或设备感知像素的电学或光学特性然后进行补偿的方法。Ldbednc

那为什么需要补偿呢?Ldbednc

以下图这个最简单的AMOLED像素电路来说明,它由两个薄膜晶体管(TFT)构建像素电路为OLED器件提供相应的电流。Ldbednc

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与一般的非晶硅薄膜晶体管(amorphous-Si TFT)相比,LTPS TFT和Oxide TFT具有更高的迁移率和更稳定的特性,更适合应用于AMOLED显示中。Ldbednc

在中小尺寸应用中多采用低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT),而在大尺寸应用中多采用氧化物薄膜晶体管(Oxide TFT)。Ldbednc

这是因为LTPS TFT迁移率更大,器件所占面积更小,更适合于高PPI的应用。Ldbednc

而Oxide TFT均匀性更好,工艺与a-Si兼容,更适合在高世代线上生产大尺寸AMOLED面板。Ldbednc

它们各有缺点。Ldbednc

由于晶化工艺的局限性,在大面积玻璃基板上制作的LTPS TFT,不同位置的TFT常常在诸如阈值电压、迁移率等电学参数上具有非均匀性,这种非均匀性会转化为OLED显示器件的电流差异和亮度差异,并被人眼所感知,即mura现象。Ldbednc

Oxide TFT 虽然工艺的均匀性较好,但是与a-Si TFT类似,在长时间加压和高温下,其阈值电压会出现漂移,由于显示画面不同,面板各部分TFT的阈值漂移量不同,会造成显示亮度差异,由于这种差异与之前显示的图像有关,因此常呈现为残影现象,也就是通常所说的残像。Ldbednc

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因此,在当前的工艺制作中,不管是LTPS还是Oxide都存在均匀性或稳定性的问题,而且OLED本身也会随着点亮时间的增加亮度逐渐衰减。Ldbednc

既然这些问题难以在工艺上完全克服,就必须要在设计上通过各种补偿技术来解决。通常OLED的发光亮度和电流成正比,而电流是由TFT提供的,与TFT的特性参数相关。电流通常表示为:Ldbednc

I=kCox(Vgs-Vth)2(1+λVds)Ldbednc

k是和TFT迁移率有关的参数,Vgs和Vds又和电源电压与OLED驱动电压有关。Ldbednc

可知影响电流大小的参数有TFT迁移率、阈值电压,OLED的驱动电压以及电源电压的大小。Ldbednc

补偿技术的主要目的就是要消除这些因素的影响,最终让所有像素的亮度达到理想值。Ldbednc

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内部补偿
下图是一个典型的内部补偿型电路,它由7个TFT和1个存储电容组成,因此被简称为7T1C结构。

类似还有6T1C,5T2C等很多类似电路结构,经过近几年的不断研究和发展,内部补偿电路的拓扑结构几乎已被穷尽,很难再有实用性的结构创新。Ldbednc

这种像素电路工作时一般都会有三个工作阶段,会经历复位、补偿、发光,即一个驱动周期至少要干2到3件事,因此对电路驱动能力和面板上的负载都有一定要求。Ldbednc

它的一般工作思路是在补偿阶段把TFT的阈值电压Vth先储存在它的栅源电压Vgs内,在最后发光时,是把Vgs-Vth转化为电流,因为Vgs已经含有了Vth,在转化成电流时就把Vth的影响抵消了,从而实现了电流的一致性。Ldbednc

但是实际因为寄生参数和驱动速度等影响,Vth并不能完全抵消,也即当Vth偏差超过一定范围时(通常∆Vth≥0.5V),电流的一致性就不能确保了,因此说它的补偿范围是有限的。Ldbednc

外部补偿之DemuraLdbednc

外部补偿根据数据抽取方法的不同又可以分为光学抽取式和电学抽取式。光学抽取式是指将背板点亮后通过光学CCD照相的方法将亮度信号抽取出来,电学抽取式是指通过驱动芯片的感应电路将TFT和OLED的电学信号抽取出来。Ldbednc

两种方法抽取的信号种类不同,因此数据处理的方式也不同。光学抽取的方式具有结构简单,方法灵活的优点,因此在现阶段被广泛采用,即为我们平时所说的Demura。Ldbednc

对于面板厂而言,需要进行质量监控,因此在产线上均有技术员去检测判定mura,但是这种方法很主观,不同人的判定有差异,给品质管控带来很大的困扰。Ldbednc

因此技术人员开发出AOI设备进行mura的检测,以及检测到Mura后进行补偿消除Mura,即Demura。Ldbednc

OLED Demura技术,目前三星和LG处于领先的位置,但是Demura技术很复杂,均不能算成熟完美,国内各个厂家也在积极开发子自己的Demura技术,希望能够提升良率。这也就是为啥大家经常发现OLED屏幕出现阴阳屏、绿屏的原因。Ldbednc

本文部分内容来源于@OLEDindustryLdbednc

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