在TFT制程中, 曝光工艺直接影响到薄膜的最终图案质量。为了分析与解决曝光色差问题, 需对面板的点灯现象与制备工艺进行调查与研究。首先, 通过扫描电子显微镜分析、错位曝光试验、数据分析等方法进行不良原因调查。同时, 借助开源软件GIMP和Fiji进行图像处理得到面板灰度数据, 对色差程度进行定量评价。然后, 通过调整曝光设备照度均一性与管控最优生产路径, 曝光色差发生率从10%以上降至1%以内, 有效改善面板显示品质。最后, 结合ExpertLCD光学模拟数据与电容耦合效应分析, 进一步阐述曝光色差的形成机理。研究发现, 像素电极临界尺寸应管控在一定范围并且需保证较好的均一性, 像素电极临界尺寸过小、过大都会使曝光色差更易显现。同时, 各导电层的临界尺寸也需保证较好的均一性, 以减小耦合电容对显示的影响。

TFT基板四道掩膜版工艺可提升产能, 但其带来的产品品质困扰着各工厂, 白点不良即为四道掩膜版工艺产生。本文通过直流实验探究了白点产生的原因; 采用光照实验和高温实验, 研究了白点产生的机理, 同时利用工艺调整来改善白点不良。结果表明, 有源层膜质存在异常, 其导电性不同导致了反冲电压(ΔVp)的差异, 最佳公共电压的不同形成白点不良。栅极和源极耦合电容越小, 即硅边宽度越小, 白点越少, 直至消失。子像素存储电容越大, 钝化层厚度(PVX)由600 nm减小到400 nm, 白点不良程度可减轻1个等级。通过工艺调整, 将硅边宽度降低到1.2 μm, 可解决四道掩膜版工艺导致的白点问题。该研究对于产品品质和收益的提升以及后续产品开发提供了有效的解决方法及参考。

本文研究了基于T公司生产的某型号正性光阻, 采用错位叠加紫外曝光工艺, 实现灰阶曝光效果的方法, 最终得到具有特定角度的楔形斜面结构。光阻在进行紫外感光前后, 对紫外光的吸收系数α会发生变化, 根据朗伯比尔定律(Lambert-Beer law), 将楔形斜面结构等效成台阶状结构, 并通过实验计算出使该光阻发生光解反应的临界曝光能量I、光阻感光前后的吸收系数α和α′, 并进一步根据等效模型结构得到错位叠加曝光过程中每步曝光所需能量大小。实验结果表明, 使光阻进行分解反应的临界曝光能量I约为8 mJ, 对紫外光的吸收系数α约为1.14。经过紫外感光后, 光阻对紫外光的吸收系数α′降为原来20%, 进一步根据计算得到的曝光能量进行实验, 最终制作出所需的斜角为32°的楔形结构。错位叠加曝光的方法可以得到具有特定角度的楔形斜面微结构, 而且该过程所需的曝光条件可以根据楔形角度进行计算。

提出了在波矢k空间中设计衍射光波导片的相关理论, 系统仿真并研究了光线波长、光栅周期、光栅时钟角、波导基底折射率以及波导基底折射率色散对衍射光波导视场角以及相关设计参数的影响。设计结果表明, 当使用宽光谱光源时, 光谱带边缘波长的视场存在切割, 对显示效果影响不大, 衍射光波导片适用于宽光谱光源。波导基底折射率色散对衍射光波导设计的影响可以忽略。时钟角为40-270-140时, 各个光栅区域位置及尺寸合适, 适合于实际加工。本工作对衍射光波导的设计提供了积极的指导和借鉴。

设计了扭曲向列相液晶太赫兹相位调制器, 利用琼斯矩阵模拟分析了不同扭曲角30°、45°、90°对相位调制特性的影响。得出扭曲角越小其相位延迟量越高, 并且对光的利用率越高。进一步分析电压效应, 结果表明同一频率下加大电压可使透过率增大, 相位延迟量减小。当扭曲角为30°, 选择液晶材料为LC1825, 液晶盒厚度为250 μm设计了透射型相位调制器, 在1.2 THz频率处获得126°的相位延迟。为提高相位调制量设计了结构参数与透射型相同的反射型太赫兹相位调制器, 在1.2 THz下得到相位延迟量为270°, 因反射型结构较透射型增加了一倍的有效光程, 相位调制量大幅提高。

激光作为人造光源, 因其具有单色性良好、方向性强、相干性强、亮度高及能量密度高等优点, 在激光显示、激光照明等领域得到了广泛的应用。自半导体激光器问世以来, 其发展之快、成果之多、应用之广使其几乎占据激光市场的“半边天”, 它不仅能作为信息载体, 也能作为能量载体。伴随半导体激光器发展的深入和市场需求的变化, 利用半导体激光合成白光光源成为研究热点。半导体激光白光光源的出现不仅拓展了激光应用的新领域, 也为很多新技术的诞生奠定了基础。本文主要介绍了半导体激光白光光源的产生过程和其中的技术难点, 总结了近些年国内外对于合成半导体激光白光光源的研究进展, 分析了其应用及发展短板, 最后对未来半导体激光白光光源是否能在水下复杂环境中稳定输出进行了展望。

随着液晶显示技术的不断发展, 人们对高性能液晶显示器的需求越来越迫切, 研究者们也对提升液晶显示性能进行了一系列的研究。色彩表现是液晶显示性能的一个重要方面, Gamma偏移和色偏移是评价色彩表现的重要指标。本文对常用的3种液晶显示模式的色彩表现进行总结, 并主要对共面转换与垂面排列液晶显示模式的改善方法进行了详细介绍和分析, 这对后续研究者和器件设计者的研究具有指导意义。针对不同的显示模式, 有相应的方法来提高色彩表现, 但每种方法都有自己的固有缺陷, 需使用者进行选择。

液晶面板上配单层触控传感器(Single Layer On Cell, SLOC)产品在完成传感器光刻工艺后, 在宏观检查机上观察, 基板的彩膜倒角侧存在大面积的不良(Mura), 测试不良区域与正常区域的关键尺寸(CD)值, 不良区域的CD值明显偏大, 部分点位超出管控指标;另外, SLOC产品在生产工艺后段模组段缺陷不良高发, 缺陷不良平均发生率为2.82%, 缺陷不良高发位置与不良和CD偏大区域基本一致, 有强相关性。通过旋转涂布等测试以及实际流片观察, 锁定造成不良的设备为显影机。由于基板从显影1(DEV#1)进入显影2(DEV#2)时基板流片末端药液干燥导致显影不良, 进而引起不良, 本文称其为干燥不良。为解决此问题, 对基板由DEV#1向DEV#2流片的速度进行软体修改, 干燥不良有轻微改善, 但未消除; 通过在DEV#1腔室内增加二次液切的方式, 消除了SLOC产品传感器光刻生产时的干燥不良。SLOC产品的CD均一性由3.3%提升到1.9%, 缺陷不良率从改善前的平均2.82%降低到平均0.27%。

在四次光刻工艺中, 半光刻制程中光刻胶膜残量的控制, 对于TFT沟道形貌以及电学特性至关重要。因此, 本文研究了在氧化物 TFT-LCD 四次光刻工艺中, 影响半光刻制程中光刻胶剩余量的关键因子, 通过全因子实验设计, 得到了预烘温度、减压干燥的快抽时间和显影时间的最优组合, 再通过单因子实验优化出最优曝光量。结果表明, 该实验设计可有效优化半光刻后光刻胶的剩余量及均一性, 并获得理想的实验条件组合。当预烘温度、减压干燥快抽时间、显影时间以及曝光量分别为115 ℃、10 s、52 s和67 mJ/cm2时, 光刻胶剩余量可以控制在0.51 μm, 线宽为11.17 μm, 均一性良好(< 5%)。

本文基于飞秒激光烧蚀机制建立并通过实验验证了ITO区黑化法修复亮点的理论模型, 分析了各个工艺参数对修复效果的影响, 为亮点不良修复成功率的提升奠定基础。首先通过一系列实验点灯检测、显微镜图片和聚焦离子束(FIB)图片分析结果验证了所创建的修复理论模型; 然后利用对比试验分别探究了单脉冲激光单位面积的能量密度e、扫描速度v、激光频率f和光斑大小a等工艺参数对ITO区黑化效果的影响; 最后为了深入分析ITO区黑化法的烧蚀机理, 提出并验证了囊括所有工艺参数的变量“w”, 成功地为亮点不良修复成功率的提升提供了理论依据。实验结果表明, a在40~10.0 μm, e在1.0 mJ/mm2以上, w在4 250~12 500 mJ/mm2时, ITO烧蚀后的黑化效果均达到了暗点标准(≥95%), 且在点灯条件下未产生其他不良。根据实验结果, 将该理论模型和工艺参数分析应用到量产, 亮点不良修复成功率达到了95.5%。