TFT-LCD ディスプレイ モジュールでは、「輝点」欠陥が頻繁に観察されます。 LCD モジュールの輝点の問題は比較的一般的であるため、欠陥率が低く、重大度が軽度であれば、製品要件に応じて合格基準が適切に緩和される場合があります。実際、LCD の輝点はさまざまなタイプに分類でき、それぞれに根本的なメカニズムと対応する改善策が異なります。例: ポリイミド (PI) 層内の異物によって引き起こされる輝点 (異物輝点)、PI 配向プロセス中に配向に影響を与える不純物から生じる非異物輝点、およびアレイ基板製造中の配線短絡によって引き起こされるピクセル輝点。このうち、異物および非異物輝点は、LCD パネルでは比較的まれです。これは、今日の PI 配向膜には主に「光配向技術」が採用されており、従来の「ラビング配向技術」に比べて、輝点の発生が大幅に減少します。この技術は、ラビング中に発生する PI の破片が主な原因でした。

この論文は「LCD ピクセルの輝点」の分析に焦点を当てており、LCD ピクセルの輝点の一般的な分類と現象、LCD ピクセルの輝点発生メカニズム、および LCD ピクセルの輝点の改善戦略の 3 つの主要なセクションで構成されています。

1. LCD輝点の一般的な分類と現象  

LCD の輝点は、一般に、ピクセル輝点と不規則輝点の 2 つのタイプに分類できます。不規則な輝点は、異物輝点と非異物輝点にさらに分類できます。以下の分析では、これら 3 種類の輝点に対処します。

① LCD の非異物輝点:  

このタイプの LCD 輝点の原因は、異物とは直接関係ありません。このタイプの輝点は通常、次の特徴を示します。

●明るいスポットのサイズと形状は不規則です。単一のサブピクセルより小さい場合もあれば、複数のサブピクセルにまたがる場合もあり、エッジが不均一で不均一です。  

● ガラスマザーボードまたはカットパネル上でのこれらの欠陥の分布には、集中やクラスター化は見られません。  

●顕微鏡で観察した場合、わずかな焦点調整で輝点の周囲にハロー効果が生じず、見かけ上の大きさの変化も最小限です。

異物以外の輝点の一般的な原因には、PI ラビング配向中の不均一なラビング力、または適切な配向を妨げる PI 配向プロセス中に存在する不純物が含まれます。

② LCD 異物輝点:  

これらは通常、PI 配向層のラビング配向プロセス中に生成される PI の破片、アレイ基板上のさまざまな薄膜の堆積中に混入する異物、またはセルパネルの接着プロセス中に混入する汚染物質など、LCD アレイ基板の製造またはセルの組み立てプロセス中に発生します。

● 輝点のサイズは、通常、異物の粒子サイズに直接対応します。  

● 輝点の形状は円形または円形に近いものがほとんどです。  

●輝点のサイズは通常、単一のサブピクセルのサイズよりも小さくなります。  

さらに、ＰＩ配向層のラビング配向中に生成されるＰＩ破片によって引き起こされる輝点は、単一の点または複数の点として現れる場合がある。このようなスポットが多数ある場合、この欠陥は業界では一般に「スターフィールド」または「星空」(文字通り「満天の星空」) と呼ばれます。

③ LCD ピクセルの輝点:  

これらは通常、TFT デバイス領域での障害を指し、通常は TFT デバイス領域、TFT デバイスと信号線の間、信号線と画素電極の間、または隣接する画素間で発生する意図しない電気的接続 (短絡) によって引き起こされます。このような短絡により、サブピクセルが継続的に点灯したままになり、最終的には LCD ピクセルの輝点が発生します。

LCD ピクセルの輝点は通常、黒、グレースケール、赤 (R)、緑 (G)、青 (B)、およびその他のテスト パターンの輝点として表示されます。ただし、明るいスポットはそれ自体のカラー フィールドでは見ることができません。具体的には、赤い明るいスポットは赤い画像では見ることができません。

さらに、LCD ピクセルの輝点は、影響を受けるピクセルの数に従って、単一ピクセルの輝点、2 つの連続したピクセルの輝点、3 つの連続したピクセルの輝点、および 3 つ以上の連続したピクセルの輝点に分類することもできます。

2. LCD画素輝点発生のメカニズム

IPS (In-Plane Switching) LCD モジュールにおけるピクセルの輝点の主な原因は「短絡」です。

アレイ基板の製造プロセス中、いくつかのプロセスステップにより、TFT スイッチングデバイス領域に短絡欠陥が生じる可能性があります。一般的な短絡箇所と、それに対応する輝点形成のメカニズムを以下に説明します。

① 画素間ショート：  

主な原因は、最終的なピクセル ITO 層のエッチングが不完全であり、その結果、2 つの隣接するピクセルを接続する残留 ITO 材料が生じます。これにより、それらの間に電気的短絡が発生します。ゲート電圧が印加されて TFT がオンになると、短絡した 2 つの ITO ピクセル電極が異常に導通し、それらの間の電圧が強制的に等化されます。これにより電界が不均一になり、液晶分子の異常な傾きが生じ、画素に輝点が発生します。  

この場合、LCD ピクセルの輝点は次のような動作を示します。オフ状態 (電圧なし、黒画面) ではディスプレイは通常 (暗く) 見えますが、動作中に電圧が印加されると輝点が現れます。

② 画素と走査線間の短絡：  

これは主に、走査線の不完全なエッチングが原因で、残留した導電性材料がブリッジして ITO ピクセル電極に短絡することが原因です。その結果、ゲート電圧が ITO ピクセル電極に直接伝達され、ITO ピクセル電極の電圧がゲート電圧レベルに強制的にクランプされます。ゲート電圧がオフになると、ITO ピクセル電極が低電位に引き下げられ、Vcom に対して逆電界が生成されます。これにより、液晶分子の異常な回転が引き起こされ、最終的には LCD ピクセルの輝点が形成されます。  

この短絡状態では、結果として生じる LCD ピクセルの輝点は、電源が供給されていない黒状態でも輝点として現れます (つまり、電圧が印加されていないときに輝点が見えます)。

③ 画素とデータ線間の短絡：  

これは主に、データ線の不完全なエッチングが原因で、残留材料が残り、ITO ピクセル電極への導電性ブリッジ (短絡) が形成されます。その結果、ソース電圧が ITO ピクセル電極に直接転送され、その電圧がソース電圧のレベルにクランプされます。ソース電圧が印加されると、それに応じて ITO ピクセル電極の電圧が変動し、連続的な電圧変動により液晶分子の安定化が妨げられます。これは最終的に LCD ピクセルの輝点の形成につながります。  

この短絡状態では、結果として生じる LCD ピクセルの輝点は次のように動作します。電源が供給されていない黒の状態ではディスプレイは通常 (暗く) 見えますが、動作中に電圧が印加されると輝点が見えるようになります。

④ ソース・ドレイン間ショート：  

これは主に、ソース金属層とドレイン金属層のエッチングが不完全で、それらの間に導電パスが残ることが原因で発生します。ソースとドレインの間に短絡が発生すると、ITO ピクセル電極の電圧はソース電圧とほぼ同じになります。その結果、ゲート電圧がハイレベルであってもローレベルであっても、ITO画素電極はソース電極に接続され続け、液晶分子は常に偏向した状態を維持することになる。これは最終的に LCD ピクセルの輝点の形成につながります。  

この短絡状態では、結果として生じる LCD ピクセルの輝点は、電力が供給されていない黒状態では通常 (暗く) 見えますが、動作中に電圧が印加されると輝点として見えるようになります。

⑤ ゲート・ドレイン間短絡：  

これは主に活性層のチャネル領域で発生し、残留エッチング副生成物または不完全なエッチングによってゲートとドレインの間に導電パスが形成され、短絡が発生します。ゲートとドレインの間に短絡が形成されると、ゲート電圧が ITO ピクセル電極に直接伝達され、その電圧がゲート電圧レベルにクランプされます。ゲート電圧がオフになると、ITO ピクセル電極が低電位に引き下げられ、Vcom に対して逆電界が生成されます。これにより、液晶分子の異常な回転が引き起こされ、最終的には LCD ピクセルの輝点が形成されます。  

この短絡状態では、結果として生じる LCD ピクセルの輝点は、電力が供給されていない黒状態でも輝点として見えます (つまり、電圧が印加されていない状態でも輝点が現れます)。

3. LCD ピクセル輝点の改善ソリューション

一部のお客様は、LCD ピクセルの輝点を制御するために「異なる透過率 ND マスキング方法」を採用しています。例えば、ND6%のフィルターを掛けると輝点が見えなくなる場合は合格(OK)と判定される場合があります。ただし、ND6%フィルターを適用しても輝点が見える場合は、輝点の数、輝点の直径、輝点間の距離などを総合的に判断して合否を判定します。

LCD ピクセルの輝点は主に LCD アレイ基板の製造プロセス中に発生し、導電線と薄膜の間の意図しない電気接続 (短絡) が原因で発生します。したがって、主な改善アプローチは、レーザー修復技術を使用して、レーザーアブレーションによって短絡線を切断し、明るいスポットを暗いスポットに変換し、それによって欠陥を修復するという目標を達成することを含みます。