摘要：随着现代电子信息技术的发展，手机薄膜晶体管液晶显示器屏向大尺寸、轻薄化、高分辨率方向发展。TFT-LCD是由很多像素组成，结构复杂、制造工序繁多，如果其中有一些像素不能正常工作，就会造成局部的显示不良，如出现亮点、暗点、亮线、暗线等缺陷，这些缺陷在生产过程中不可避免，但易于观察和检测。点缺陷产生的主要原因是单体TFT薄膜晶体管的失效，线缺陷则由多个驱动电路与屏幕连接不良引起的。本文主要通过研究TFT-LCD的显示原理，亮点缺陷在LTPS低温多晶硅Array制程中的分析和改善修复，来提升生产的良率，对于提高TFT-LCD手机屏的质量具有重要意义。
关键词： TFT-LCD 液晶面板；亮点缺陷；镭射修复；
1 TFT-LCD液晶面板特性概述
TFT液晶面板由像素矩阵组成，每个像素都设有一个半导体开关，以此做到完全的单独的控制一个像素点，液晶材料被夹在TFT玻璃层和颜色过滤层之间，通电时，液晶排列变得整齐有序，使光线容易通过；断电时，排列混乱，阻止光线通过。即通过改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩的目的。
图1. TFT-LCD液晶 图2. TFT-LCD的 图3. Array工艺流程
面板的结构 面板等效电路
2 Array工艺流程及亮点缺陷分析
2.1 Array段工艺流程简述
我们基于LTPS Poly-Si低温多晶硅来介绍Array的工艺流程，通过在玻璃基板上进行清洗、成膜、曝光、刻蚀等工艺生产出TFT器件所需要的各膜层，包括遮光层，Poly多晶硅层,栅极层，隔离层，源漏极层，平坦层，ITO1层，钝化层，ITO2层。其 中，金 属 层 成 膜 使 用 磁 控 溅 射 工 艺进行，非金属层成膜使用化学气相沉积和物理气相沉积工艺进行。膜层图形由刻蚀工艺完成，湿法刻蚀使用酸性刻蚀液进行，干法刻蚀使用ECCP气体轰击工艺进行。具体制造流程如图3所示,完成后的TFT样品像素如图4所示。使用此工艺制造TFT基板的好处是低压应用，低驱动电压，低功耗，高分辨率。
图4.TFT单个像素电极 图5.亮点缺陷 图6.亮点缺陷位置的SEM呈像
在Array工艺流程里，如有刻蚀不完全，如线路残留、液体残留、异物残留等，就会在成品里呈现点缺陷或者线缺陷，最终造成TFT-LCD液晶面板上显示画面的异常。
2.2亮点缺陷在Array的产生机理
由于TFT-LCD的显示是由很多的像素组成的，这些像素的制造过程均由Array段工艺完成，如果其中有些像素不能正常工作，就造成区域的显示不良，LCD一般有常白和常黑两种模式，所谓的常白就是通电的状况下是白画面(所有像素点亮)，不通电的情况是黑画面(所有像素为暗态)，本文主要介绍的亮点缺陷，是指不通电情况下像素被点亮，那这个点就被称为亮点，是透光的，如图5所示。
在Array工艺过程中，其亮点产生机理为，TFT像素内导电层的poly硅残留，如图6，在驱动信号输入端有源极Source与驱动信号输出端漏极Drain形成微短路状态，所以，即使在TFT器件栅极开关Gate给的是关闭信号的情况下，像素也会有驱动信号直接流入，从而形成亮点不良，其等效电路如图7。电路的电性表现为，在TFT器件关闭状态下，即驱动电压VGL=-7V时，亮点像素源漏极SD之间有漏流存在,漏流Id=2.0E-05A，大于正常像素的电流Id=1E-13A，导致有驱动信号直接流入漏极D，驱动像素点亮，电流曲线如图8。
图7. 单个TFT器件等效电路 图8.亮点缺陷的漏流曲线
3.常见点缺陷的修复方法
但是基于Array工艺的复杂性，Array段造成TFT器件亮点缺陷往往不易于被排查和改善，在成品的TFT面板中，亮点的缺陷一般都可以修复，修复采用镭射方式进行。通过镭射设备，在显示器上观察到放大后的缺陷位置，再通过手动或者系统自动操作，把需要切割的部分进行切割修复。其修复的过程为利用特定波长的激光能量，碳化TFT面板像素的有机膜层和显示色块，从而起到遮光的效果，将亮点变暗，而目前面板显示分辨率相对较高，单个像素面积占屏幕比例很小，不易被人眼识别，所以碳化单颗像素，不会影响屏幕的显示效果，因此通过镭射碳化的方式可以将含亮点的TFT液晶面板转化为含暗点的良品，提高成品的合格率。
但是镭射对机台能量的稳定性要求相对较高，如果能量不稳定，则在能量小的容易碳化不完全，则仍有亮点存在，如果能量过大，则有可能切割到相邻的器件，造成其他TFT器件显示失效。
结束语
本文阐述了TFT-LCD液晶面板在LTPS低温多晶硅中的工艺流程，分析了Array制程产生点缺陷的原因以及修复方法，通过本文的分析和改善可以提升生产线的良率，最终达到降低成本的目的。随着液晶面板轻薄化，显示尺寸覆盖率提高，高分辨率，高色域度，高对比度，环保特性好的特点，整个LCD液晶显示面板的大规模生产已经成为主流发展趋势，而推动产业技术的成熟，提高大规模生产的成品合格率，对企业降低成本，增进效益有促进作用。
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论文作者:淦君君
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
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