Bei TFT-LCD-Anzeigemodulen werden häufig „Bright Spot“-Defekte beobachtet. Da Probleme mit hellen Flecken bei LCD-Modulen relativ häufig auftreten, können die Akzeptanzkriterien je nach Produktanforderungen entsprechend gelockert werden, wenn die Fehlerquote niedrig und der Schweregrad gering ist. Tatsächlich können helle LCD-Spots in verschiedene Typen eingeteilt werden, denen jeweils unterschiedliche zugrunde liegende Mechanismen und entsprechende Verbesserungsmaßnahmen zugrunde liegen. Zum Beispiel: helle Flecken, die durch Fremdpartikel in der Polyimidschicht (PI) verursacht werden (helle Flecken durch Fremdpartikel), helle Flecken, die keine Fremdpartikel sind, die durch Verunreinigungen entstehen, die die Ausrichtung während des PI-Ausrichtungsprozesses beeinträchtigen, und helle Pixelflecken, die durch Leitungskurzschlüsse während der Herstellung des Array-Substrats verursacht werden. Unter diesen sind helle Flecken durch Fremdpartikel und Nicht-Fremdpartikel in LCD-Panels relativ selten, da PI-Ausrichtungsschichten heutzutage meist die „Photo-Alignment-Technologie“ verwenden, die das Auftreten von hellen Flecken im Vergleich zur herkömmlichen „Reibungs-Ausrichtungstechnologie“, bei der beim Reiben erzeugte PI-Ablagerungen früher eine Hauptursache waren, erheblich reduziert.

Dieses Papier konzentriert sich auf die Analyse von „hellen LCD-Pixelflecken“ und ist in drei Hauptabschnitte gegliedert: allgemeine Klassifizierung und Phänomene von LCD-hellen Flecken, Mechanismus der Erzeugung heller LCD-Pixelflecken und Verbesserungsstrategien für helle LCD-Pixelflecken.

1. Allgemeine Klassifizierung und Phänomene von hellen LCD-Spots  

Helle LCD-Flecken können im Allgemeinen in zwei Typen eingeteilt werden: helle Pixelflecken und unregelmäßige helle Flecken. Unregelmäßige helle Flecken können weiter in helle Flecken mit Fremdpartikeln und helle Flecken ohne Fremdpartikel unterteilt werden. Die folgende Analyse befasst sich mit diesen drei Arten von Lichtblicken.

① Helle LCD-Flecken ohne Fremdpartikel:  

Die Ursache dieser Art von hellen LCD-Flecken hängt nicht direkt mit Fremdpartikeln zusammen. Diese Art von hellem Fleck weist typischerweise die folgenden Merkmale auf:

●Größe und Form des hellen Flecks sind unregelmäßig – er kann kleiner als ein einzelnes Subpixel sein oder sich über mehrere Subpixel erstrecken und einen unebenen, ungleichmäßigen Rand aufweisen.  

● Die Verteilung dieser Defekte auf den Glas-Motherboards oder geschnittenen Panels zeigt keine Konzentration oder Häufung.  

● Bei der Betrachtung unter dem Mikroskop erzeugen geringfügige Anpassungen des Fokus keinen Halo-Effekt um den hellen Fleck herum, und Änderungen in seiner scheinbaren Größe sind minimal.

Zu den häufigsten Ursachen für helle Flecken, bei denen es sich nicht um Fremdpartikel handelt, gehören: ungleichmäßige Reibkraft während der PI-Reibausrichtung oder während des PI-Ausrichtungsprozesses vorhandene Verunreinigungen, die die ordnungsgemäße Ausrichtung beeinträchtigen.

② Helle LCD-Fremdpartikelflecken:  

Diese treten typischerweise während der Herstellung des LCD-Array-Substrats oder der Zellmontageprozesse auf, wie z. B. PI-Ablagerungen, die während des Reibausrichtungsprozesses der PI-Ausrichtungsschicht entstehen, Fremdpartikel, die während der Abscheidung verschiedener dünner Filme auf dem Array-Substrat eingeführt werden, oder Verunreinigungen, die während des Zellpanel-Verbindungsprozesses eingeführt werden.

● Die Größe des hellen Flecks entspricht im Allgemeinen direkt der Partikelgröße des Fremdmaterials.  

● Die Form des hellen Flecks ist meist kreisförmig oder nahezu kreisförmig.  

●Die Größe des hellen Flecks ist normalerweise kleiner als die eines einzelnen Subpixels.  

Darüber hinaus können helle Flecken, die durch PI-Ablagerungen verursacht werden, die während der Reibausrichtung der PI-Ausrichtungsschicht entstehen, als einzelner Punkt oder als mehrere Punkte erscheinen. Wenn es zahlreiche solcher Flecken gibt, wird dieser Defekt in der Branche üblicherweise als „Starfield“ oder „Starry Sky“ (wörtlich „voller Sternenhimmel“) bezeichnet.

③ Helle LCD-Pixelpunkte:  

Diese beziehen sich typischerweise auf Ausfälle im TFT-Gerätebereich, die in der Regel durch unbeabsichtigte elektrische Verbindungen (Kurzschlüsse) verursacht werden, die im TFT-Gerätebereich, zwischen dem TFT-Gerät und Signalleitungen, zwischen Signalleitungen und Pixelelektroden oder zwischen benachbarten Pixeln auftreten. Solche Kurzschlüsse führen dazu, dass ein Subpixel kontinuierlich beleuchtet bleibt, was letztendlich zum Auftreten eines hellen LCD-Pixelflecks führt.

Helle Flecken auf LCD-Pixeln sind typischerweise als helle Punkte in Schwarz, Graustufen, Rot (R), Grün (G), Blau (B) und anderen Testmustern sichtbar. Der helle Fleck ist jedoch nicht in seinem eigenen Farbfeld sichtbar – insbesondere ist ein roter heller Fleck in einem roten Bild nicht zu sehen.

Darüber hinaus können helle LCD-Pixelflecken auch nach der Anzahl der betroffenen Pixel klassifiziert werden: helle Flecken mit einem Pixel, helle Flecken mit zwei aufeinanderfolgenden Pixeln, helle Flecken mit drei aufeinanderfolgenden Pixeln und helle Flecken mit drei oder mehr aufeinanderfolgenden Pixeln.

2. Mechanismus der LCD-Pixel-Hellpunkterzeugung

Bei IPS-LCD-Modulen (In-Plane Switching) sind „Kurzschlüsse“ die Hauptursache für helle Pixelflecken.

Während des Herstellungsprozesses des Array-Substrats können mehrere Prozessschritte zu Kurzschlussdefekten im Bereich der TFT-Schaltvorrichtung führen. Häufige Kurzschlussorte und die entsprechenden Mechanismen zur Bildung heller Flecken werden wie folgt beschrieben:

① Kurzschluss zwischen Pixeln:  

Die Hauptursache ist das unvollständige Ätzen der endgültigen Pixel-ITO-Schicht, was dazu führt, dass restliches ITO-Material zwei benachbarte Pixel verbindet. Dadurch entsteht ein elektrischer Kurzschluss zwischen ihnen. Wenn die Gate-Spannung angelegt wird und sich der TFT einschaltet, werden die beiden kurzgeschlossenen ITO-Pixelelektroden ungewöhnlich leitend, was einen Spannungsausgleich zwischen ihnen erzwingt. Dies führt zu einem ungleichmäßigen elektrischen Feld, was zu einer abnormalen Neigung der Flüssigkristallmoleküle und zu einem hellen Pixelfleck führt.  

In diesem Fall zeigt der helle Fleck des LCD-Pixels folgendes Verhalten: Im ausgeschalteten Zustand (keine Spannung, schwarzer Bildschirm) erscheint das Display normal (dunkel), bei angelegter Spannung im Betrieb erscheint jedoch ein heller Fleck.

② Kurzschluss zwischen Pixel und Scanlinie:  

Dies wird hauptsächlich durch unvollständiges Ätzen der Scanlinie verursacht, wodurch restliches leitendes Material zurückbleibt, das eine Brücke bildet und die ITO-Pixelelektrode kurzschließt. Dadurch wird die Gate-Spannung direkt auf die ITO-Pixelelektrode übertragen, wodurch die Spannung der ITO-Pixelelektrode auf dem Gate-Spannungsniveau gehalten wird. Wenn die Gate-Spannung ausgeschaltet wird, wird die ITO-Pixelelektrode auf ein niedriges Potential heruntergezogen, wodurch ein umgekehrtes elektrisches Feld in Bezug auf Vcom entsteht. Dies führt zu einer abnormalen Drehung der Flüssigkristallmoleküle, was letztendlich zur Bildung eines hellen LCD-Pixelflecks führt.  

In diesem Kurzschlusszustand erscheint der resultierende helle Punkt des LCD-Pixels auch im stromlosen Schwarzzustand als heller Punkt (d. h. ein heller Punkt ist sichtbar, wenn keine Spannung angelegt wird).

③ Kurzschluss zwischen Pixel und Datenleitung:  

Dies wird hauptsächlich durch unvollständiges Ätzen der Datenleitung verursacht, wodurch Restmaterial zurückbleibt, das eine leitende Brücke (Kurzschluss) zur ITO-Pixelelektrode bildet. Dadurch wird die Source-Spannung direkt auf die ITO-Pixelelektrode übertragen, wodurch deren Spannung auf dem Niveau der Source-Spannung gehalten wird. Wenn die Quellspannung angelegt wird, schwankt die Spannung an der ITO-Pixelelektrode entsprechend und verhindert so, dass sich die Flüssigkristallmoleküle aufgrund kontinuierlicher Spannungsschwankungen stabilisieren. Dies führt letztendlich zur Bildung eines hellen LCD-Pixelflecks.  

In diesem Kurzschlusszustand verhält sich der resultierende helle Fleck des LCD-Pixels wie folgt: Das Display erscheint im stromlosen schwarzen Zustand normal (dunkel), aber ein heller Fleck wird sichtbar, wenn während des Betriebs Spannung angelegt wird.

④ Kurzschluss zwischen Source und Drain:  

Dies wird hauptsächlich durch unvollständiges Ätzen der Source- und Drain-Metallschichten verursacht, was zu einem verbleibenden leitfähigen Pfad zwischen ihnen führt. Wenn zwischen Source und Drain ein Kurzschluss auftritt, wird die Spannung der ITO-Pixelelektrode im Wesentlichen identisch mit der Source-Spannung. Dadurch bleibt die ITO-Pixelelektrode unabhängig davon, ob die Gate-Spannung hoch oder niedrig ist, ständig mit der Source-Elektrode verbunden, wodurch die Flüssigkristallmoleküle in einem ständig abgelenkten Zustand bleiben. Dies führt letztendlich zur Bildung eines hellen LCD-Pixelflecks.  

In diesem Kurzschlusszustand erscheint der resultierende helle LCD-Pixelfleck im stromlosen schwarzen Zustand normal (dunkel), wird jedoch als heller Fleck sichtbar, wenn während des Betriebs Spannung angelegt wird.

⑤ Kurzschluss zwischen Gate und Drain:  

Dies geschieht hauptsächlich im Kanalbereich der aktiven Schicht, wo verbleibende Ätznebenprodukte oder unvollständiges Ätzen einen leitenden Pfad zwischen Gate und Drain erzeugen, was zu einem Kurzschluss führt. Wenn sich zwischen Gate und Drain ein Kurzschluss bildet, wird die Gate-Spannung direkt an die ITO-Pixelelektrode übertragen, wodurch deren Spannung auf dem Gate-Spannungspegel gehalten wird. Wenn die Gate-Spannung ausgeschaltet wird, wird die ITO-Pixelelektrode auf ein niedriges Potential heruntergezogen, wodurch ein umgekehrtes elektrisches Feld in Bezug auf Vcom entsteht. Dies führt zu einer abnormalen Drehung der Flüssigkristallmoleküle, was letztendlich zur Bildung eines hellen LCD-Pixelflecks führt.  

In diesem Kurzschlusszustand ist der resultierende helle Punkt des LCD-Pixels auch im stromlosen Schwarzzustand als heller Punkt sichtbar (d. h. ein heller Punkt erscheint ohne angelegte Spannung).

3. Verbesserungslösungen für helle LCD-Pixelflecken

Einige Kunden verwenden die „ND-Maskierungsmethode mit unterschiedlichem Transmissionsgrad“, um helle Flecken auf LCD-Pixeln zu kontrollieren. Wenn beispielsweise ein heller Fleck unsichtbar wird, wenn er mit einem ND6 %-Filter abgedeckt wird, kann er als akzeptabel (OK) beurteilt werden. Bleibt der helle Fleck jedoch nach Anwendung des ND6 %-Filters sichtbar, wird die Akzeptanz anhand einer umfassenden Auswertung der Anzahl der hellen Flecken, ihres Durchmessers und des Abstands zwischen ihnen ermittelt.

Helle Flecken auf LCD-Pixeln treten hauptsächlich während des Herstellungsprozesses des LCD-Array-Substrats auf und werden durch unbeabsichtigte elektrische Verbindungen (Kurzschlüsse) zwischen Leiterbahnen und dünnen Filmen verursacht. Daher besteht der Hauptverbesserungsansatz darin, mithilfe der Laserreparaturtechnologie die kurzgeschlossene Leitung durch Laserablation abzutrennen, den hellen Fleck in einen dunklen Fleck umzuwandeln und so das Ziel der Reparatur des Defekts zu erreichen.