本文重点研究了降解型光控取向技术的制作工艺及其对产品性能的影响。通过分析不同光配向工艺参数下配向膜各向异性的数值可知，随着UV光光积量的增大和二次固化时间的延长，配向膜的各向异性值都有先升高后降低的趋势。测试材料在550 mJ/cm2和30 min的条件下，配向能力最优；配向膜材料二次固化温度在250 ℃以内时对配向性的影响是随温度升高，配向膜的各向异性值有直线上升趋势。通过改变光配向的工艺条件测试TFT特性的变化，发现完整的光配向工艺对TFT特性无明显影响。本文还分析了光配向形成的配向膜的低预倾角(约0.2°)对产品性能的影响，从结果可知，低预倾角下产品的对比度可达到1 500以上，与摩擦型产品对比提升了约50%。

本文结合产品开发过程中遇到的铜相关不良现象进行研究, 提出了有效的改善措施。结果表明, 在第一次氮化硅刻蚀中的后灰化工序有高含量的氧气, 会使过孔内部铜发生氧化而发黑。使用氢等离子体处理, 可以将氧化铜还原成铜, 在生产线光学设备测量时过孔反射出金属白色。在氧化铟锡刻蚀过程中, 高温退火会造成裸露的铜发生严重氧化, 需要去掉退火步骤或者更改设计来规避。在第二次氮化硅刻蚀步骤中, 高含量的氧会氧化过孔处的铜, 造成过孔连接异常, 降低刻蚀步骤中氧气含量可以解决该不良。

在采用摩擦配向工艺实现液晶取向的TFT-LCD显示屏中, 外形不规则亮点不良主要有两种: 一种是由可见异物造成的亮点, 可以通过加强摩擦后清洗等改善; 另一种亮点不良并没有伴随可见异物发生。为提升TFT-LCD良率, 亟需明确后者的形成机理并制定改善对策。经分析发现, 此种不可见异物亮点位置处液晶取向异常, 通过进一步对不良区域微观结构和成分的分析, 确认该区域表面有厚约7.5~10 nm的杂质区, 造成液晶取向异常; 然后通过液晶和配向膜取向异常的再现性测试, 锁定摩擦布中背胶和柔顺剂残留是造成液晶取向异常的主要因素, 明确了此不良的发生机理; 最后, 在生产线实际测试了减少背胶和柔顺剂的摩擦布, 非异物亮点不良由0.6%降至0%, 验证了我们的机理推测和实验室测试结果的有效性。

对盒精度提升是高世代TFT-LCD面板生产线产品小型化、薄型化、高PPI（300+）与高开口率升级的必备核心技术。通过阵列（Array）与彩膜（CF）关键位置/尺寸匹配性优化与离散性优化, 首次尝试阵列关键位置精度（TP）非线性补正功能, 并钻研成盒（Cell）过程中基板翻转稳定化、封框胶设计与涂布工艺优化, 实现电视机、显示器、笔记本、平板电脑等产品对盒精度由7.5 μm降低至5.5 μm; 在解决显示器产品按压 Mura与平板电脑产品像素漏光的同时, 对产品开口率的贡献也随着产品PPI的升高而增加, PPI 300+产品的开口率余量提高14.8%, 有效提升了高世代TFT-LCD面板生产线小尺寸/高PPI产品核心竞争力、收益性和产品群组合。另外, 本文建立高世代TFT-LCD面板生产线对盒精度分析方法、对策检讨及改善的标准流程, 形成新产品阵列TP非线性补正和对盒 辅助封框胶的设计基准。

针对4-Mask工艺铜数据线腐蚀造成的锯齿状不良现象进行系统研究, 发现铜腐蚀发生的工艺步骤和机理, 并找到有效的措施。首先, 通过显微镜对每道刻蚀工艺后铜数据线形貌进行观测, 确定铜腐蚀发生的工艺步骤。接着, 通过扫描电子显微镜和X射线电子能谱测量腐蚀生产物成分, 对腐蚀机理提出合理解释。最后在铜腐蚀发生机理基础上, 提出有效的改善措施。铜腐蚀是在有源半导体层干刻和光刻胶的灰化综合作用下发生, 其主要产物为氧化铜、氯化铜。通过先进行灰化工艺然后进行有源半导体层干刻的工艺措施, 在铜数据线两侧形成氧化铜保护膜, 可以彻底改善铜腐蚀。改善措施可以解决铜腐蚀的问题, 彻底消除铜数据线锯齿状不良。

针对网状斑点 (Emboss Mura)不良现象进行系统研究, 确定不良发生的机理, 并找到有效的改善措施。首先通过半导体参数测试设备和改变电压、频率等方法测试Mura电学特性, 然后采用扫描电子显微镜、椭偏仪对栅极绝缘层进行测量, 最后采用扫描电子显微镜、X射线电子能谱对玻璃基板背面Mura形貌和成分进行测试, 对Mura产生的原因提出合理的解释, 并给出有效的改善措施。结果表明, Emboss Mura是干刻反应腔下部电极的阵列凸起划伤玻璃基板背面和凸起碎屑粘附在划伤处形成的。通过更改电极凸起的形状、结构、材质以及下部电极清洁方式、优化电极温度、增加PI膜厚等方式可以极大降低不良的发生率。

随着高分辨率TFT-LCD HADS产品的开发, 一种与像素ITO图形密切相关、有明暗(黑白)亮度差异、不同视角观察下存在黑白反转现象的Mura不良高发。经过对不良产品的参数测量和模拟分析, 确定发生该不良的原因是在邻近区域内, 像素开口区内的像素电极ITO(1ITO)图形和公共电极ITO(2ITO)图形发生了不同程度的相对偏移, 电场分布存在差异, 因此亮度发生明显差异; 而且由于图形间的相对偏移导致电极间的电场发生偏移, 形成像素左右两侧的一侧为强电场, 一侧为弱电场, 因而会出现从一侧观察发亮而从另一侧观察发暗、左右视角观察的黑白反转现象。Mura区与相邻OK区1ITO2ITO 对位差异为0.5 μm。通过1ITO和2ITO的线宽设计优化, 可提高产品对此偏移不均一的容忍度。最终采用最佳1ITO、2ITO 线宽条件生产, 配合1ITO和2ITO共用设备及TP非线性补正等条件并举, 此不良由高发时的14.2%降至0.2%以下。本文研究成果对于高分辨率 HADS产品的设计和性能改善, 有着重要的指导和参考意义。

广色域TFT-LCD产品需要使用高颜料浓度的RGB色阻, 光照状态下易于发生发绿不良, 严重影响TFT-LCD显示器件的视觉效果。通过研究不同成分的色阻制成的TFT-LCD与光电测试样板在光照前后的发绿情况以及光电特性变化, 确定TFT-LCD光致发绿不良源于绿色色阻中含有的金属酞箐类G颜料, 且不良程度与绿色色阻中G颜料含量强关联。此类颜料具有共轭结构与半导体特性, 光照状态下发生电子迁移, 导致介质损耗因数升高, 影响TFT-LCD的耦合电场, 进而导致RGB像素亮度的差异化, 形成光致发绿不良。依托方法: (1)在保证TFT-LCD样品色度规格的前提下, 通过广色域G颜料以降低绿色色阻中的G颜料含量; (2)使用高敏感度的光起始剂, 可以有效改善TFT-LCD产品的光致发绿不良, 尤其方法(1)更为有效。本文建立TFT-LCD显色核心的彩色滤光片RGB色阻成分管理基准, 同时搭建光致发绿不良的生产线与实验室评价体系, 为后续色阻材料开发提供理论指导。

在大世代线液晶面板厂，因产品切换便捷、产能高等优势，配向膜材料涂布多采用喷墨印刷方式。但随着高分辨率、无边框等技术升级，喷墨印刷方式面临的挑战也随之增加，产生了很多新的配向膜不良。本文研究了一种周边配向膜Mura，分析原因为阵列基板上的配向膜固化时，在基板周边过孔处出现堆积，造成周边显示区配向膜厚不均匀，导致显示区边缘形成暗线不良。文章从配向膜边界位置、预固化温度、预固化环境气压和配向膜膜厚4个方面进行分析实验，证明了外扩配向膜边界、降低预固化温度、降低预固化环境气压和降低配向膜膜厚，可以有效减轻配向膜在周边过孔处堆积，进而成功解决此不良，获得优异的显示品质。

研究了TFT-LCD的残影与驱动电路的关系。首先通过直流实验明确了驱动电路对残影会产生影响, 其次通过调节驱动频率证实了驱动电路中的数据线信号会对残影产生直接的影响, 最后通过改变数据线信号的极性证实了数据线信号的电势会影响残影的微观表现, 并对此进行了机理解释。分析表明驱动电路的极性是残影产生的必要条件, 通过调节电路的驱动模式能够改善残影。