液晶經(jīng)典講義

1、TFT-LCD ProCess- TiTan TaoTFT-LCD sTruCTure & PrinCiPiumTFTThin Film Transistor 薄膜電晶體LCDLiquid Crystal Display液晶顯示器v由于TFT-LCD具有體積小，重量輕，低輻射，低耗電量，全彩化等優(yōu)點(diǎn)，因此在各類顯示器材上得到了廣泛的應(yīng)用。TFT-LCD sTruCTureTFT-LCD各結(jié)構(gòu)的功能q背光板模組:提供光的來源.q上下偏光板，TFT Glass Substrate，液晶：形成偏振光，控制光線的通過與否。q彩色濾光片：提供TFT LCD紅，綠，藍(lán)(光的三原色)的來源。qITO

2、透明導(dǎo)電層：提供透明的導(dǎo)電通路。qPhoto Spacer：提供一固定高度給彩色濾光片和TFT Glass Substrate。作為灌入液晶時的空間.及作為上下兩層Glass的支撐。Polarizer filmTFTSealantAnisotropicconductorfilmTABConnectionControl ICPrintedcircuit boardDriver LSILight diffuserSpacerWaveguideplatePrismsheetReflectorEdge lightPolarizerDisplayelectrodeCapacitorLiquid crys

3、talAlignment filmCommonelectrodeProtective filmColor filterBlack matrixGlass substrateTFT-LCD sTruCTure - (siDe View)TFT-LCD名詞解釋q分辨率（Display Resolution ）：顯示器上水平方向和垂直方向上相素（Pixel）的數(shù)目。注：一個相素有R、G、B三個子相素（Sub-Pixel）。q對比（Contrast Ratio）：顯示器最大亮度值（全白）與最小亮度值（全黑）之比值。一般TFT-LCD的對比值為200:1至400:1。q視角（Viewing Angle）

4、：在大角度觀看的情況下，顯示器亮暗對比變差會使畫面失真，而在可接受的觀測角度范圍就稱為視角。q反應(yīng)時間（Response Time）：從輸入信號到輸出影像所經(jīng)歷的時間，一般液晶顯示器反應(yīng)時間為2030毫秒。（標(biāo)準(zhǔn)電影格式每畫面為40毫秒）TFT-LCD顯示原理液晶簡介（1）TFT-LCD使用的液晶為TN（Twist Nematic）型液晶，液晶分子呈橢圓狀。qTN型液晶一般是順著長軸方向串接，長軸間彼此平行方式排列。q當(dāng)接觸到槽裝表面時，液晶分子就會順著槽的方向排列于槽中。液晶簡介（2）液晶簡介（3）q當(dāng)液晶被包含在兩個槽狀表面中間，且槽的方向互相垂直，則液晶分子的排列為： 上表面分子：沿著a

5、方向 下表面分子：沿著b方向q介于上下表面中間的分子：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的效應(yīng)。因此液晶分子在兩槽狀表面間產(chǎn)生90度的旋轉(zhuǎn)。光與液晶分子產(chǎn)生的效果（1）q當(dāng)線性偏極光射入上層槽狀表面時，此光線隨著液晶分子的旋轉(zhuǎn)也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。q當(dāng)線性偏極光射出下層槽狀表面時，此光線已經(jīng)產(chǎn)生了90度的旋轉(zhuǎn)。光與液晶分子產(chǎn)生的效果（2）當(dāng)在上下表面之間加電壓時，液晶分子會順著電場方向排列，形成直立排列的現(xiàn)象。此時入射光線不受液晶分子影響，直線射出下表面。偏光板的特性作用：將非偏極光（一般光線）過濾成偏極光。當(dāng)非偏極光通過a方向的偏光片時，光線被過濾成與a方向平行的線性偏極光。v上圖：線性偏極光繼續(xù)前進(jìn)，通過第二片偏光片時，光線

6、通過。v下圖：通過第二片時，光線被完全阻擋。將偏光板、槽狀表面、液晶組合后產(chǎn)生的光學(xué)效果（1）v當(dāng)上下偏光片相互垂直時，若未施加電壓，光線可通過。v當(dāng)施加電壓時，光線被完全阻擋。將偏光板、槽狀表面、液晶組合后產(chǎn)生的光學(xué)效果（2）TFT-LCD顯像原理（1）qSCAN IC傳輸信號。qDRIVER IC傳輸顯像控制信號。q當(dāng)某一Sub-Pixel導(dǎo)通時，該Sub-Pixel因無法透光呈現(xiàn)黑色。q若該Sub-Pixel未導(dǎo)通，則因光通過CF而顯示顏色。q經(jīng)過光的合成效果，顯示器即可產(chǎn)生彩色效果。TFT-LCD顯像原理（2）TFT-LCD顯像原理（3） TFT Array Process Liqui

7、d Crystal Cell Process Module Assembly ProcessTFT-LCD ProCessC/F inTroDuCe anD ProCess彩色濾光片基本結(jié)構(gòu)是由玻璃基板（Glass Substrate），黑色矩陣（Black Matrix），彩色層（Color Layer），保護(hù)層（Over Coat），ITO導(dǎo)電膜組成。一般穿透式TFT用彩色光片結(jié)構(gòu)如下圖。GLASS SUBSTRATEBlack MatrixColor LayerOver CoatITO C/F 的結(jié)構(gòu)C/F ProCessC/F PixeL array馬賽克式直條式三角形式四畫素v馬賽克

8、式:：顯示AV動態(tài)畫面v直條式：較常顯示文字畫面,(Note Book)。 PossibLe DeFeCTs on C/F Particles Pattern Defects Pinholes Tokki Mixed Color MuraiTo透明導(dǎo)電層的作用PhoTo sPaCer簡介 Color Filter Fabrication Process Liquid Crystal Cell Process Module Assembly ProcessTFT-LCD ProCessTFT-LCD ProCessTFT array PreView保持電容TFT元件加入電壓液晶保持電容TFT元件

9、加入電壓液晶TFT元件加入電壓液晶液晶v因TFT組件的動作類似一個開關(guān)(Switch)，液晶組件的作用類似一個電容，藉Switch的ON/OFF對電容儲存的電壓值進(jìn)行更新/保持。vSW ON時信號寫入(加入、記錄)在液晶電容上，在以外時間 SW OFF，可防止信號從液晶電容泄漏。v在必要時可將保持電容與液晶電容并聯(lián)，以改善其保持特性。TFT array 等效電路TFT array sTruCTurea uniT PixeL & iTs equiVaLenT CirCuiT(Cs on gate)TFT-array manuFaCTuring ProCessTFT-array ProCe

10、ssGate Metal Sputter DepositonGate Metal Patterning Using 1st MASKDeposition of nt a-Si/a-SVSiN x 3-Layer Using PECVD MethodPatterning of a-Si lslands Using 2nd MASKPixel ITO Sputer DepositionPixel ITO Patterning Using 3rd MASK 這是5次光刻形成TFT圖形，采用底柵背溝道刻蝕的工藝。以玻璃為基板。第一次光刻形成柵線原料為Cr。第二次光刻形成“硅島”SiNx，a-Si，n+

11、-a-Si層，第三次光刻形成ITO導(dǎo)電膜，第四次光刻形成源極漏極，材料為Cr，并進(jìn)行n+切斷，基本形成TFT。最后第五次光刻形成SiNx保護(hù)膜。TFT-array ProCessData Bus Line and S/D Metal Sputtering Data Bus Line and S/D Patterning Using 4th MASKEtch-Back of n+a-Si Using S/D Layer as a MASKPassivation SiNx Deposition Using PECVDPassivation SiNx Atch Using RIEPossibLe D

12、eFeCTs on a TFT arrayaPerTure raTio oF a PixeLAPERTURE RATIO = APERTURE / PIXEL AREA * 100% Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Module Assembly ProcessTFT-LCD ProCessCeLL ProCessCeLL ProCess(1)CLeaningPi CoaTing淡黃色淡黃色8001200APR: Asahi Photosensitive ResinPi 制程原理q 將PI液滴在Anilox Roll 上。q

13、Doctor Roll將Anilox Roll上的PI液整平。qAPR板上的圓型凸出物將Anilox Rool凹槽內(nèi)PI擠壓出來并帶走。q將APR 板上PI均勻轉(zhuǎn)印到基板上，提供液晶配向?qū)?。Pi rubbing(1)配配 向向 絨絨 布布PI膜配向:基板和Roller成45度角, TFT和CF基板方向差 90 度.Roller高速旋轉(zhuǎn)時,絨毛上的纖維會甩立起來,將PI膜刷出紋路.Rubbing的情況,類似於重鋪柏油馬路之前的刨路機(jī),將路面刨出紋路.Pi rubbing(2)CeLL ProCess(2)seaL PrinTing(1)seaL PrinTing(2)SCREEN MASKDIS

14、PENSER通常使用的兩種方法：vSpacer Spray制程：將間隙粒子均勻地分布在基板上，以作為TFT與CF間的支撐，使整個面板擁有均勻的間隙。sPaCer sPray(1) WET TYPEDRY TYPEsPaCer sPray(2)濕式灑布Std Spacer Qty: 110 25/mm2aTTaChmenTaLignmenThoT PressurevGAP: 4.85umhoT PresssiDe eLeVaTion - (FinisheD CeLL2)CeLL ProCess(3)sCribing & breaking1ST CUTTING2ND CUTTINGCuTT

15、ing meThoDCuTTing ProCess165432e.g. 第1代面板e.g. 第3.5代面板對設(shè)備的影響q玻璃基板的尺寸變大直接音響電極圖案形成設(shè)備。（Array）e.g.成膜設(shè)備：占地面積加大與確保膜厚均勻性等問題。e.g.濕式設(shè)備：更換效率與節(jié)省水等問題。q切割尺寸增大直接影響面板組裝設(shè)備。（CELL）e.g.液晶注入設(shè)備：處理時間過長等問題。q次代交替快，產(chǎn)品生命周期短，廠商設(shè)備開發(fā)成本高。 LCD面板世代資料來源：工研院經(jīng)資中心IT IS計劃書（2002/10）LC injeCTion(1)v 將容器抽真空v 將裝有LC的容器上升與PANEL的注入端接觸，此時LC通過毛細(xì)

16、現(xiàn)象上升。v 過一段時間后充入潔凈的空氣或氮?dú)馄普婵罩脸?。v 通過真空差壓的原理，LC經(jīng)過一段時間后充滿PANEL。LC injeCTion(2)injeCTion TyPeDip Method浸漬法：將PANEL注入口完全浸漬到LC中。利用真空差壓與毛細(xì)力上升方式。Touch MethodDispense MethodYarn Method表面張力法：LC以表面張力布滿LC皿，上升后與注入口接觸。利用真空差壓與毛細(xì)力上升方式。含浸法：將PANEL注入口與含LC的海綿或彈簧等接觸供給LC。利用真空差壓與毛細(xì)力上升方式。滴下法：由可微量供給LC的供給裝置，將LC滴在注入口。利用注入的方式。NE

17、W10131014cmOPEN1012cmIN PROCESS1010cmAFTER PROCESS109cmPRODUCT108cmAFTER 1 YEAR107cmLC resisTanCeenD seaLv目的：將灌好目的：將灌好LC的的PANEL封口。封口。L.CL.CL.CL.CLC removeUV AdhesiveUV Adhesive LeakingenD seaL ProCessL.CUV Light CuringRPRUV lightP:MONOMER:INITIALERLIQUIDcuringPuV aDhesiVe Curing ProCessbeVeLingv目的：將

18、切裂后的玻璃毛邊用磨輪磨出倒角，并去除外圍的短路棒（Shorting Bar）Remove liquid crystalSealLCDetergentDissolveCLeaningPoLarizer aTTaChmenT偏光片貼附偏光片貼附v上下偏光片濾光角度差90度PoLarizer aTTaCh ProCessauTo CLaVev加壓，將Ploarizer Attach時產(chǎn)生的氣泡擠出來。CeLL TesTv目的：用電性能測試的方式檢測做完的PANEL，看是否有缺陷。v方法：將Date Line的R線并連，G線并練，B線并練。Pattern dot testshorTFull dot testoPenFull dot testeLeCTriC DeFeCTFull dot testCross shorT Line Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell ProcessTFT-L