广色域、低功耗TFT-LCD在高温高湿运行测试时容易发生周边发粉不良, 严重影响器件的视觉效果。本文研究了不同成分的绿色色阻、有源层与平坦层材料制成的微型液晶盒与TFT-LCD在光照、高温与高湿环境中的透过率变化情况, 以及周边发粉的起始时间, 明确发粉不良的根本原因为绿色色阻中的非金属配合物分子结构的Y颜料, 且不良程度与产品边框、有源层与平坦层材料吸水率相关。通过使用高疏水性、高硬化度的绿色色阻材料与低吸水率的平坦层材料, 在不损失TFT-LCD透过率的前提下, 有效改善了TFT-LCD发粉不良, 实现a-Si产品高温高湿运行测试(THO)运行1 000 h以上, a-IGZO产品运行500 h以上不产生发粉不良, 并建立TFT-LCD显色核心的RGB色阻材料的成分管理基准, 搭建发粉不良的生产线与实验室评价体系。

提出一种基于有效背景重构和对比度增强的Mura缺陷检测方法。首先, 提出了一种新的基于缺陷区域预剔除的背景重构方法, 能够有效地重构背景图像, 消除图像亮度不均等干扰。然后, 引入了基于Otsu的双γ分段指数变换法对差分图像进行增强处理, 能够有效解决背景残余问题且极大增强了Mura区域的对比度和轮廓度。最后, 直接运用动态阈值分割方法, 可以快速准确地将Mura缺陷分离出来。实验结果表明, 与传统的多项式曲面拟合方法以及离散余弦变换法相比, 本文方法对各种类型的Mura缺陷检测效果稳定, 且检出率和无误报率均达到了97%以上。

色斑不良(Mura)是薄膜晶体管液晶显示器常见的显示缺陷, 严重影响产品品质。色斑不良表现形式多样, 原因也各不相同。本文针对8.5世代线发生于8128 cm(32 in)产品上的一种固定位置发绿条状Mura, 通过实物解析、设备排查和不同工艺条件试验, 对不良机理进行研究。实验结果表明, 81.28 cm(32 in)产品彩膜绿像素使用的G-1型光刻胶受光照后性质发生变化是导致该不良的直接原因。进一步确认不良的根本原因为G-1型光刻胶中颜料分子锌酞菁化合物在600~700 nm光波处存在吸收峰, 被光照后吸收光子生成自由载流子, 形成附加电场, 导致该区域液晶偏转异常, 显示出宏观绿Mura。从阻隔光照和减少光生载流子产生数量两个方向入手, 通过添加高敏感度光起始剂和使用颜色浓度更高的颜料分子, 形成两种改善材料, 量产导入后, 均成功将不良发生率由约20%降低为0, 有效提升了产品品质。

为了消除VA-LCD的Mura缺陷, 采用图像处理技术, 需要通过相机对显示器数据进行采集, 从而捕捉到显示器像素亮度, 本文对相机数据的预处理算法进行了深入研究。首先, 通过对相机的固定模式噪声和时变噪声进行了降噪, 通过标准光源对相机和镜头进行了平面场校正。接着, 以圆形点阵图案作为辅助标定图, 采用双线性关系建立校正模型, 初步获得像素亮度矩阵。然后, 根据VA-LCD的视角特性建立起不同灰阶下亮度-视角的特性曲线, 采用4次多项式对大量数据进行拟合提升视角模型稳定性, 从而消除了像素亮度矩阵的影响。最后, 结合补偿值计算及芯片实时补偿技术对算法进行了效果验证, 从主观及客观两种指标进行了评定。实验结果表明: 采用此Mura消除技术后, 显示器的JND指标从2.7降低至1.8, 面内9点均一性从53.4%提升至82.9%。本文的算法效果可以满足产品最高等规格的需求, 在自适应校正上具有良好的鲁棒性, 满足工厂的大批量生产。

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。

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。

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%。