專利名稱：一種 tft 的閾值電壓偏移量的測量電路、方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種TFT (薄膜晶體管)的閾值電壓偏移量的測量電路、方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管(TFT)的開啟和關(guān)閉由柵極信號控制，當(dāng)薄膜晶體管長期處于工作狀態(tài)時，柵極偏壓的作用會導(dǎo)致場效應(yīng)管電學(xué)特性出現(xiàn)不穩(wěn)定，例如:發(fā)生閾值電壓漂移。在薄膜晶體管設(shè)計中要根據(jù)短期的閾值電壓漂移特性預(yù)測其能達到的工作壽命，此外，為改進薄膜晶體管制備工藝，需要研究清楚薄膜晶體管在柵極偏壓作用下產(chǎn)生閾值電壓漂移的機制，這都需要準(zhǔn)確地測量出薄膜晶體管在柵極偏壓作用下其閾值電壓的漂移特性。特別是近年來隨著GOA技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，薄膜晶體管的閾值電壓隨時間及溫度而產(chǎn)生漂移的現(xiàn)象越來越多的引起關(guān)注?，F(xiàn)有技術(shù)對于閾值電壓(Vth)偏移量的測試主要是依靠大型測試設(shè)備TNP (大型電學(xué)測試儀器)，通過測試1-V曲線來得到的；如圖1和圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)測量閾值電壓Vth的方法，其使用TNP設(shè)備，來測試TFT開關(guān)的1-V曲線，進而得到sqrtl-V曲線(S卩:開根號后的電流I與電壓的曲線)。在sqrtl-V曲線上，通過l/3Imax及2/3Imax亮點做一直線，此直線與橫軸V的交點即為閾值電壓Vth的數(shù)值大小(如圖2所示)。一般而言，閾值電壓的大小在(T3V之間。通過在測試樣品上持續(xù)的加電壓，來得到閾值電壓變化量的數(shù)值，此時對于TNP設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的占用，使用大型測試設(shè)備TNP，時間周期長，測試精度一般。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種TFT的閾值電壓偏移量的測量電路、方法及設(shè)備，可以提升對薄膜晶體管的閾值電壓偏移量測量的時效性與準(zhǔn)確度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供一種TFT的閾值電壓偏移量的測量電路，包括:第一開關(guān)，用于連接薄膜晶體管的柵極和電源；第二開關(guān)，用于連接所述薄膜晶體管的源極和電容；所述電容，一端連接所述第二開關(guān)，另一端連接所述薄膜晶體管的漏極；控制電路，用于控制所述第一開關(guān)在第一預(yù)定時間段內(nèi)處于閉合狀態(tài)，所述第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段處于斷開狀態(tài)，使所述電容被充電，所述薄膜晶體管的柵級被輸入電源電壓；并用于控制所述第一開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段后的第二預(yù)定時間段處于打開狀態(tài)，所述第二開關(guān)在所述第二預(yù)定時間段處于閉合狀態(tài)，使所述電容上的電荷流向所述薄膜晶體管，使所述薄膜晶體管工作，產(chǎn)生第一閾值電壓；所述控制電路重復(fù)控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段和所述第二預(yù)定時間段內(nèi)的動作M次，得到第二閾值電壓；所述M為大于等于I的正整數(shù)。
其中，上述測量電路還可以進一步包括:計算單元，用于根據(jù)所述第一閾值電壓和第二閾值電壓，計算獲得閾值電壓的偏移量。其中，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)均為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。其中，所述第二預(yù)定時間段大于所述第一預(yù)定時間段的時長。其中，所述第二預(yù)定時間段與所述第一預(yù)定時間段之間還間隔第三預(yù)定時間段，其中，所述第一預(yù)定時間段與所述第三預(yù)定時間段的時長相等。本發(fā)明的實施例還提供一種TFT的閾值電壓偏移量的測量方法，包括:控制與薄膜晶體管的柵極連接的第一開關(guān)在第一預(yù)定時間段內(nèi)處于閉合狀態(tài)，第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段處于斷開狀態(tài)，使與所述第二開關(guān)以及薄膜晶體管的漏極連接的電容被充電，所述薄膜晶體管的柵級被輸入電源電壓；控制所述第一開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段后的第二預(yù)定時間段處于打開狀態(tài)，所述第二開關(guān)在所述第二預(yù)定時間段處于閉合狀態(tài)，使所述電容上的電荷流向所述薄膜晶體管，使所述薄膜晶體管工作，產(chǎn)生第一閾值電壓；重復(fù)控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段和所述第二預(yù)定時間段內(nèi)的動作M次，得到第二閾值電壓；所述M為大于等于I的正整數(shù)。其中，上述方法還可以進一步包括:根據(jù)所述第一閾值電壓和所述第二閾值電壓，計算獲得閾值電壓的偏移量。其中，所述第二預(yù)定時間段大于所述第一預(yù)定時間段的時長。其中，所述第一預(yù)定時間段的時長設(shè)置為20 μ S，所述第二預(yù)定時間段的時長設(shè)置為 1460 μ S。其中，所述第二預(yù)定時間段與所述第一預(yù)定時間段之間還間隔第三預(yù)定時間段，其中，所述第一預(yù)定時間段與所述第三預(yù)定時間段的時長相等。本發(fā)明的實施例還提供一種TFT的閾值電壓偏移量的測量設(shè)備，包括:如上所述的測量電路。其中，上述設(shè)備還包括:對準(zhǔn)平臺，用于放置被測薄膜晶體管；和/或測試夾具，用于對被測薄膜晶體管進行固定。本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:上述方案中，通過控制與薄膜晶體管的柵極連接的第一開關(guān)在第一預(yù)定時間段內(nèi)處于閉合狀態(tài)，第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段處于斷開狀態(tài)，使與所述第二開關(guān)以及薄膜晶體管的漏極連接的電容被充電，所述薄膜晶體管的柵級被輸入電源電壓；控制所述第一開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段后的第二預(yù)定時間段處于打開狀態(tài)，所述第二開關(guān)在所述第二預(yù)定時間段處于閉合狀態(tài)，使所述電容上的電荷流向所述薄膜晶體管，使所述薄膜晶體管工作，產(chǎn)生第一閾值電壓；重復(fù)所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段和所述第二預(yù)定時間段內(nèi)的動作，得到第二閾值電壓；根據(jù)所述第一閾值電壓和所述第二閾值電壓，得到閾值電壓的偏移量。比現(xiàn)有的測試方法更加簡便與精準(zhǔn)，通過應(yīng)用此方案，可以大大提升目前TFT-LCD研發(fā)與生產(chǎn)廠家對于閾值電壓偏移量測試的時效性與準(zhǔn)確度。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的測量閾值電壓Vth的方法的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的測量閾值電壓Vth的原理圖；圖3為本發(fā)明的TFT的閾值電壓偏移量的測量電路示意圖；圖4為圖3所示電路的控制時序示意圖；圖5為利用圖3所示的電路測量閾值電壓的仿真示意圖；圖6為圖5所示的閾值電壓的偏移量的仿真示意圖；圖7為本發(fā)明的閾值電壓測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。如圖3所示，本發(fā)明的實施例提供一種TFT的閾值電壓偏移量的測量電路30，包括:第一開關(guān)31，用于連接薄膜晶體管(TFT) 32的柵極321和電源34 (Vd);第二開關(guān)33，用于連接所述薄膜晶體管32的源極322和電容Cl ;電容Cl的一端連接所述第二開關(guān)31，另一端用于與所述薄膜晶體管32的漏極323 ;控制電路(圖中未示出)，用于控制所述第一開關(guān)31在第一預(yù)定時間段Tl內(nèi)處于閉合狀態(tài)，所述第二開關(guān)33在所述第一預(yù)定時間段Tl處于斷開狀態(tài)，使所述電容Cl被充電，所述薄膜晶體管32的柵級321被輸入電源電壓Vd ；并用于控制所述第一開關(guān)31在所述第一預(yù)定時間段Tl后的第二預(yù)定時間段T2處于打開狀態(tài)，所述第二開關(guān)33在所述第二預(yù)定時間段T2處于閉合狀態(tài)，使所述電容Cl上的電荷流向所述薄膜晶體管32，使所述薄膜晶體管32工作，產(chǎn)生第一閾值電壓Vthl ;重復(fù)所述第一開關(guān)31和所述第二開關(guān)33在所述第一預(yù)定時間段Tl和所述第二預(yù)定時間段T2內(nèi)的動作，得到第二閾值電壓Vth2 ;根據(jù)所述第一閾值電壓Vthl和第二閾值電壓Vth2，得到閾值電壓的偏移量Λ Vth，其中Λ Vth = Vth2 - Vthl。下面具體說明上述電路的工作原理:如圖2所示，在第一預(yù)定時間段Tl，電源34的電壓Vd處于高電平，第一開關(guān)31處于閉合的狀態(tài)，第二開關(guān)33則處于斷開的狀態(tài)。TFT 32此時不工作，電荷累積在電容Cl上。在第二預(yù)定時間段，第一開關(guān)31斷開，電源34也不再發(fā)出高電平，但此時第二開關(guān)33閉合。由于之前在第一預(yù)定時間段Tl的電荷都累積在了電容Cl上，此時便是一個電荷釋放的過程，即:電容Cl的兩端產(chǎn)生電勢差，電荷從電容Cl的正極板流過第二開關(guān)33，進入到TFT32中，在TFT 32內(nèi)部，電流從源極322流向漏極323，此時TFT 32正常工作，消耗能量，TFT 32的Vth閾值電壓產(chǎn)生。通過周期性的施加這種電壓，來測試10小時、100小時、1000小時后的閾值電壓，從而可以確定TFT 32的閾值電壓偏移量。其中，圖2中,Vd為電源34的輸入電壓，優(yōu)選為15V, Vload為第一開關(guān)31的輸出電壓，Vdetect為第二開關(guān)33的輸出電壓，Vth為TFT 32的閾值電壓(即臨界狀態(tài)的柵極電壓)。其中，為了使電路中，電容Cl能夠充分充電，以及啟動第二開關(guān)33，所述第二預(yù)定時間段T2與所述第一預(yù)定時間段Tl之間還間隔第三預(yù)定時間段T3，其中，所述第一預(yù)定時間段Tl與所述第三預(yù)定時間段T3的時長可以相等。另外，為了使電容Cl在第二預(yù)定時間段T2能充分放電，第二預(yù)定時間段T2的時長大于第一時段Tl的時長。優(yōu)選的，在仿真測量中，可以設(shè)置第一預(yù)定時間段Tl為20μ S，第二預(yù)定時間段Τ2為1460 μ s ;當(dāng)然也可以是其它數(shù)值；且其中電容Cl的大小可以優(yōu)選為50pf，也可以是20pf，IOpf或者Ipf，在實際測試中，采用這4種值的電容分別進行測試，得到的測試曲線是一致的，因此，本發(fā)明的上述電路具有優(yōu)良的測試效果。另外，在具體的仿真電路中，所述第一開關(guān)31和所述第二開關(guān)33可以均為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(NMOS)，TFT32還可以連接一寄生電容C2。如圖5所示，為利用上述電路仿真得到的各個偏置時間得到的閾值電壓的值，圖5中給出了，偏置時間為O小時，1000小時，5000小時，IOK小時，50K小時，100K小時以及200K小時的閾值電壓值；圖6則示出了，在上述O小時 1000小時，1000小時 5000小時，5000小時 IOK小時，IOK小時 50K小時，50K小時 100K小時，100K小時 200K小時之間的閾值電壓偏移量，從而可以得出，O小時 1000小時之間的電壓偏移量為0.895，依次類推。本發(fā)明的上述電路，比現(xiàn)有的測試方法更加簡便與精準(zhǔn)，通過應(yīng)用此方案，可以大大提升目前TFT-LCD研發(fā)與生產(chǎn)廠家對于閾值電壓偏移量測試的時效性與準(zhǔn)確度。本發(fā)明的實施例還提供一種TFT的閾值電壓偏移量的測量方法可以應(yīng)用前文所述的任何一種TFT的閾值電壓偏移量的測量電路。本發(fā)明的實施例所述TFT的閾值電壓偏移量的測量方法具體可以包括:控制與薄膜晶體管的柵極連接的第一開關(guān)在第一預(yù)定時間段內(nèi)處于閉合狀態(tài)，第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段處于斷開狀態(tài)，使與所述第二開關(guān)以及薄膜晶體管的漏極連接的電容被充電，所述薄膜晶體管的柵級被輸入電源電壓；控制所述第一開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段后的第二預(yù)定時間段處于打開狀態(tài)，所述第二開關(guān)在所述第二預(yù)定時間段處于閉合狀態(tài)，使所述電容上的電荷流向所述薄膜晶體管，使所述薄膜晶體管工作，產(chǎn)生第一閾值電壓；重復(fù)控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段和所述第二預(yù)定時間段內(nèi)的動作M次，得到第二閾值電壓；所述M為大于等于I的正整數(shù)。進一步，本發(fā)明的上述實施例中，還可以包括:根據(jù)所述第一閾值電壓和所述第二閾值電壓，計算獲得閾值電壓的偏移量。其中，所述第二預(yù)定時間段大于所述第一預(yù)定時間段的時長。其中，所述第一預(yù)定時間段的時長設(shè)置為20 μ S，所述第二預(yù)定時間段的時長設(shè)置為 1460 μ S。如圖7所示，本發(fā)明的實施例還提供一種TFT的閾值電壓偏移量的測量設(shè)備，包括:如上所述的測量電路。其中，上述測量設(shè)備還包括:對準(zhǔn)平臺，用于放置被測薄膜晶體管；和/或測試夾具，用于對被測薄膜晶體管進行固定。該設(shè)備的對準(zhǔn)平臺可以是一透明的玻璃或者塑料托盤，本發(fā)明的該設(shè)備相比于傳統(tǒng)的TNP設(shè)備，成本低，使用方便。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種TFT的閾值電壓偏移量的測量電路，其特征在于，包括: 第一開關(guān)，用于連接薄膜晶體管的柵極和電源； 第二開關(guān)，用于連接所述薄膜晶體管的源極和電容； 所述電容，一端連接所述第二開關(guān)，另一端連接所述薄膜晶體管的漏極； 控制電路，用于控制所述第一開關(guān)在第一預(yù)定時間段內(nèi)處于閉合狀態(tài)，所述第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段處于斷開狀態(tài)，使所述電容被充電，所述薄膜晶體管的柵級被輸入電源電壓； 并用于控制所述第一開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段后的第二預(yù)定時間段處于打開狀態(tài)，所述第二開關(guān)在所述第二預(yù)定時間段處于閉合狀態(tài)，使所述電容上的電荷流向所述薄膜晶體管，使所述薄膜晶體管工作，產(chǎn)生第一閾值電壓； 所述控制電路重復(fù)控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段和所述第二預(yù)定時間段內(nèi)的動作M次，得到第二閾值電壓；所述M為大于等于I的正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量電路，其特征在于，所述電路進一步包括計算單元，用于根據(jù)所述第一閾值電壓和第二閾值電壓，計算獲得閾值電壓的偏移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量電路，其特征在于，所述第二預(yù)定時間段大于所述第一預(yù)定時間段的時長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量電路，其特征在于，所述第二預(yù)定時間段與所述第一預(yù)定時間段之間還間隔第三預(yù)定時間段，其中，所述第一預(yù)定時間段與所述第三預(yù)定時間段的時長相等。
5.—種TFT的閾值電壓偏移量的測量方法,其特征在于,包括: 控制與薄膜晶體管的柵極連接的第一開關(guān)在第一預(yù)定時間段內(nèi)處于閉合狀態(tài)，第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段處于斷開狀態(tài)，使與所述第二開關(guān)以及薄膜晶體管的漏極連接的電容被充電，所述薄膜晶體管的柵級被輸入電源電壓； 控制所述第一開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段后的第二預(yù)定時間段處于打開狀態(tài)，所述第二開關(guān)在所述第二預(yù)定時間段處于閉合狀態(tài)，使所述電容上的電荷流向所述薄膜晶體管，使所述薄膜晶體管工作，產(chǎn)生第一閾值電壓； 重復(fù)控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)在所述第一預(yù)定時間段和所述第二預(yù)定時間段內(nèi)的動作M次，得到第二閾值電壓；所述M為大于等于I的正整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量方法，其特征在于，還包括: 根據(jù)所述第一閾值電壓和所述第二閾值電壓，計算獲得閾值電壓的偏移量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量方法，其特征在于，所述第二預(yù)定時間段大于所述第一預(yù)定時間段的時長。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量方法，其特征在于，所述第一預(yù)定時間段的時長設(shè)置為20 μ s,所述第二預(yù)定時間段的時長設(shè)置為1460 μ S。
9.根據(jù)權(quán)利要求5— 8任一項所述的測量電路，其特征在于，所述第二預(yù)定時間段與所述第一預(yù)定時間段之間還間隔第三預(yù)定時間段，其中，所述第一預(yù)定時間段與所述第三預(yù)定時間段的時長相等。
10.一種TFT的閾值電壓偏移量的測量設(shè)備，其特征在于，包括:如權(quán)利要求1 一 4任一項所述的測量電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的測量設(shè)備，其特征在于，還包括: 對準(zhǔn)平臺，用于放置被測薄膜晶體管；和/或測試夾具，用于對被測薄膜晶體管進行固定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種TFT的閾值電壓偏移量的測量電路、方法及設(shè)備，其中電路包括第一開關(guān)連接薄膜晶體管的柵極和電源；第二開關(guān)連接薄膜晶體管的源極和電容；電容的另一端與薄膜晶體管的漏極連接；控制電路控制第一開關(guān)在第一預(yù)定時間段處于閉合狀態(tài)，第二開關(guān)在第一預(yù)定時間段處于斷開狀態(tài)；控制第一開關(guān)在第一預(yù)定時間段后的第二預(yù)定時間段處于打開狀態(tài)，第二開關(guān)在第二預(yù)定時間段處于閉合狀態(tài)，使薄膜晶體管工作，產(chǎn)生第一閾值電壓；重復(fù)第一開關(guān)和第二開關(guān)在第一預(yù)定時間段和第二預(yù)定時間段內(nèi)的動作，得到第二閾值電壓；根據(jù)第一閾值電壓和第二閾值電壓，得到閾值電壓的偏移量。本發(fā)明可以提升對薄膜晶體管的閾值電壓偏移量測量的時效性與準(zhǔn)確度。
文檔編號G09G3/00GK103117036SQ201310029838
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者徐超, 張春芳, 魏燕, 金熙哲 申請人:京東方科技集團股份有限公司