基于陷阱诱导LTPS-TFT电流波动模型的AMOLED像素闪烁机理研究

推荐：针对AMOLED显示中首帧跌落(FFD)、低频闪烁及可变刷新率(VRR)闪烁问题，研究人员通过建立低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)陷阱捕获/发射行为的时间依赖性模型，首次在电路层面实现了7T1C像素结构的实时仿真。该模型揭示了驱动TFT(DTFT)电流波动与三种闪烁现象的关联性，为AMOLED可靠性设计提供了物理依据。

　　

在当今显示技术领域，主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)因其自发光特性、高对比度和柔性可折叠等优势，已成为高端显示器的首选方案。然而，随着低刷新率模式和可变刷新率技术的普及，AMOLED像素中出现的闪烁现象严重影响了用户体验。这种闪烁表现为首帧图像亮度突变(FFD)、低频驱动时的周期性闪烁，以及刷新率切换时的亮度跳变(VRR)，其根源被认为与驱动薄膜晶体管(TFT)的电流波动密切相关。

为解决这一技术瓶颈，国内某研究机构的研究团队在《Displays》期刊发表重要研究成果。他们聚焦于低温多晶硅TFT(LTPS-TFT)中陷阱态对电流波动的诱导机制，创新性地建立了基于表面电位(?_S)计算的陷阱行为模型。该研究首次实现了对7T1C补偿电路（7个TFT和1个电容构成的像素驱动电路）中三种闪烁现象的全周期仿真，揭示了陷阱捕获/发射过程与显示闪烁的定量关系。

研究采用的关键技术包括：1) 基于1D泊松方程的?_S计算方法；2) LTPS-TFT非平衡态电流模型构建；3) HSPICE电路仿真平台实现7T1C像素的瞬态分析；4) 不同刷新率(1-120Hz)下的驱动电流波动监测。通过建立陷阱密度(N_T)与电流波动(ΔI_OLED)的关联模型，研究人员成功复现了实际显示中的各类闪烁现象。

【陷阱诱导LTPS-TFT电流波动模型】
通过求解栅介质-多晶硅界面的?_S分布，团队发现陷阱态对载流子的动态捕获会导致阈值电压(V_TH)产生时变偏移。当刷新间隔超过1秒时，V_TH,DTFT偏移量可达50mV，直接造成驱动电流的二次方波动（ΔI_OLED∝(ΔV_TH)²）。该模型首次量化了陷阱能级(E_T)与刷新频率的耦合效应。

【7T1C AMOLED仿真】
电路仿真显示：在1Hz刷新时，节点N1电压因DTFT泄漏产生7.3mV波动，导致首帧电流下降3.2%；当刷新率从120Hz切换至60Hz时，陷阱再发射过程引发VRR闪烁，亮度差异达4.7%。研究同时验证了LTPO技术（采用α-IGZO TFT替代部分LTPS-TFT）可将低频闪烁降低68%。

研究结论指出，传统7T1C补偿电路虽能消除静态V_TH差异，但无法克服陷阱诱导的动态电流波动。该工作不仅为AMOLED像素设计提供了量化评估工具，更指明通过降低界面态密度(N_T<3×10¹² cm^-2)和优化多晶硅晶界特性可从根本上抑制闪烁。这些发现对推动高保真显示技术发展具有重要指导意义。