[教育]液晶基礎(chǔ)知識(shí)經(jīng)典教材(92頁(yè)幻燈片)

1、TFT-LCD Process-- Titan tao,Agenda,TFT-LCD Structure & Principium TFT-LCD Structure Function of Each Part on TFT- LCD TFT-LCD PrincipiumTFT-LCD ProcessColor Filter Fabrication Process TFT Array Process Li

2、quid Crystal Cell Process Module Assembly ProcessTFT-LCD in China,TFT-LCD Structure & Principium,TFT—Thin Film Transistor 薄膜電晶體LCD—Liquid Crystal Display液晶顯示器由于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

3、的應(yīng)用。,,TFT-LCD Structure,TFT-LCD各結(jié)構(gòu)的功能,背光板模組:提供光的來(lái)源.上下偏光板，TFT Glass Substrate，液晶：形成偏振光，控制光線的通過(guò)與否。彩色濾光片：提供TFT LCD紅，綠，藍(lán)(光的三原色)的來(lái)源。ITO透明導(dǎo)電層：提供透明的導(dǎo)電通路。Photo 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(shí)的空間.及作為上下兩層Glass

4、的支撐。,TFT-LCD Structure ---- (Side View),TFT-LCD名詞解釋,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(gè)相素有R、G、B三個(gè)子相素（Sub-Pixel）。對(duì)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(duì)比值為200:1至400:1。視角（Viewin

5、g Angle）：在大角度觀看的情況下，顯示器亮暗對(duì)比變差會(huì)使畫(huà)面失真，而在可接受的觀測(cè)角度范圍就稱為視角。反應(yīng)時(shí)間（Response Time）：從輸入信號(hào)到輸出影像所經(jīng)歷的時(shí)間，一般液晶顯示器反應(yīng)時(shí)間為20~30毫秒。（標(biāo)準(zhǔn)電影格式每畫(huà)面為40毫秒）,液晶簡(jiǎn)介光與液晶分子產(chǎn)生的效果偏光板的特性將偏光板、槽狀表面、液晶組合后產(chǎn)生的光學(xué)效果TFT-LCD顯像原理,TFT-LCD顯示原理,液晶簡(jiǎn)介（1）,TFT-LCD使用的液晶

6、為TN（Twist Nematic）型液晶，液晶分子呈橢圓狀。,TN型液晶一般是順著長(zhǎng)軸方向串接，長(zhǎng)軸間彼此平行方式排列。當(dāng)接觸到槽裝表面時(shí)，液晶分子就會(huì)順著槽的方向排列于槽中。,液晶簡(jiǎn)介（2）,液晶簡(jiǎn)介（3）,當(dāng)液晶被包含在兩個(gè)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方向 下表面分子：沿著b方向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

7、晶分子產(chǎn)生的效果（1）,當(dāng)線性偏極光射入上層槽狀表面時(shí)，此光線隨著液晶分子的旋轉(zhuǎn)也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線性偏極光射出下層槽狀表面時(shí)，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(shí)，液晶分子會(huì)順著電場(chǎng)方向排列，形成直立排列的現(xiàn)象。此時(shí)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(guò)濾成偏極光。當(dāng)非偏極光通過(guò)a方向的偏光片時(shí)，光線被過(guò)濾成與a方向平行的線性偏極光。,

8、上圖：線性偏極光繼續(xù)前進(jìn)，通過(guò)第二片偏光片時(shí)，光線通過(guò)。下圖：通過(guò)第二片時(shí)，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）,當(dāng)上下偏光片相互垂直時(shí)，若未施加電壓，光線可通過(guò)。,當(dāng)施加電壓時(shí)，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）,SCAN IC傳輸信號(hào)。DRIVER IC傳輸顯像控制信號(hào)。當(dāng)某一Sub-Pixel導(dǎo)通時(shí)，該Sub-Pixel因無(wú)法透光

9、呈現(xiàn)黑色。若該Sub-Pixel未導(dǎo)通，則因光通過(guò)CF而顯示顏色。經(jīng)過(guò)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）,Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell Process Module Assembly Process,TFT-LCD Process,C/F Introd

10、uce 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。,C/F 的結(jié)構(gòu),C/F Process,,,,,C/F Pixel Array,,馬賽克式:：顯示AV動(dòng)態(tài)畫(huà)面直條式：較常顯示文字畫(huà)面,(Note Book)。,Possibl

11、e Defects On C/F,ParticlesPattern DefectsPinholesTokkiMixed ColorMura,ITO透明導(dǎo)電層的作用,,Photo Spacer簡(jiǎn)介,,,Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell Process Module Assembly Process,TFT-LCD

12、Process,TFT Array preview,因TFT組件的動(dòng)作類似一個(gè)開(kāi)關(guān)(Switch)，液晶組件的作用類似一個(gè)電容，藉Switch的ON/OFF對(duì)電容儲(chǔ)存的電壓值進(jìn)行更新/保持。SW ON時(shí)信號(hào)寫入(加入、記錄)在液晶電容上，在以外時(shí)間 SW OFF，可防止信號(hào)從液晶電容泄漏。在必要時(shí)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 Structure,A Unit Pix

13、el & Its Equivalent Circuit,,(Cs on gate),TFT-Array Manufacturing Process,,TFT-Array Process,,Gate Metal Sputter Depositon,Gate Metal Patterning Using 1st MASK,Deposition of nt a-Si/a-SVSiN x 3-Layer Using PECVD Meth

14、od,Patterning of a-Si lslands Using 2nd MASK,Pixel ITO Sputer Deposition,Pixel 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+-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C

15、r，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 Process,Data Bus Line and S/D Metal Sputtering,Data Bus Line and S/D Patterning Using 4th MASK,Etch-Back of n+a-Si Using S/D Layer as a MASK,Passivation SiNx Deposition Using

16、 PECVD,Passivation SiNx Atch Using RIE,Possible Defects on a TFT Array,,Aperture Ratio of a Pixel,,APERTURE RATIO = APERTURE / PIXEL AREA * 100%,Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell P

17、rocess Module Assembly Process,TFT-LCD Process,Cell Process,Cell Process(1),Cleaning,PI Coating,APR: Asahi Photosensitive Resin,PI 制程原理,將PI液滴在Anilox Roll 上。Doctor Roll將Anilox Roll上的PI液整平。APR板上的圓型凸出物將Anilox Rool凹槽內(nèi)PI擠壓

18、出來(lái)并帶走。將APR 板上PI均勻轉(zhuǎn)印到基板上，提供液晶配向?qū)印?PI Rubbing(1),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(shí),絨毛上的纖維會(huì)甩立起來(lái),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(

19、2),SCREEN MASK,DISPENSER,通常使用的兩種方法：,Spacer 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(gè)面板擁有均勻的間隙。,Spacer spray(1),WET TYPE,DRY TYPE,Spacer spray(2),濕式灑布,Std Spacer Qty: 110?25/mm2,Attachment,Alignment,Hot Pressure,GAP: 4.85u

20、m,Hot Press,Side elevation -- (finished Cell2),Cell Process(3),Scribing & Breaking,Cutting Method,Cutting Process,E.g. 第1代面板,E.g. 第3.5代面板,對(duì)設(shè)備的影響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(wèn)題。e.g.濕式設(shè)備：更換效

21、率與節(jié)省水等問(wèn)題。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(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。次代交替快，產(chǎn)品生命周期短，廠商設(shè)備開(kāi)發(fā)成本高。,LCD面板世代,資料來(lái)源：工研院經(jīng)資中心IT IS計(jì)劃書(shū)（2002/10）,LC Injection(1),將容器抽真空將裝有LC的容器上升與PANEL的注入端接觸，此時(shí)LC通過(guò)毛細(xì)現(xiàn)象上升。過(guò)一段時(shí)間后充入潔凈的空氣或氮?dú)馄普婵罩脸?。通過(guò)真空差壓的原理，LC經(jīng)過(guò)一段

22、時(shí)間后充滿PANEL。,LC Injection(2),,Injection Type,Dip 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 Method,Dispense Method,Yarn 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

23、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。,LC Resistance,End Seal,目的：將灌好LC的PANEL封口。,,LC remove,UV Adhesive,,,,UV Adhesive Leaking,End Seal Process,,UV Adhesive Curing Process,Beveling,目的：將切裂后的玻璃毛邊用磨輪磨出倒角，并去除外圍的短路棒（Shortin

24、g Bar）,,,,,,,,,Remove liquid crystal,Seal,,,,,,,,,,,,LC,Detergent,,,Dissolve,Cleaning,Polarizer Attachment,偏光片貼附,上下偏光片濾光角度差90度,Polarizer Attach Process,Auto Clave,加壓，將Ploarizer Attach時(shí)產(chǎn)生的氣泡擠出來(lái)。,CELL Test,目的：用電性能測(cè)試的方式檢測(cè)做

25、完的PANEL，看是否有缺陷。方法：將Date Line的R線并連，G線并練，B線并練。,Short,Open,Electric Defect,Cross Short Line,Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell Process Module Assembly Process,TFT-LCD Process,Module

26、Assembly Process,后段模組組裝制程是將CELL制程后的玻璃與其它如背光板、電路、外框等多種零組件組裝的生產(chǎn)作業(yè)。,The Assembly of LCD Driving Circuits,,Driver Attachment,Anisotropic Conductive Film (ACF) Applied before Bonding,ACF After Driver Flex Circuit Bonding,Pack

27、aging Technology for LCD Driver,目前主要用TAB（Tape Automated Bonding） 和COG（Chip On Glass）兩種方式。前者在小尺寸應(yīng)用較多，后者主要應(yīng)用于大尺寸。,COG & TAB,TCP: Tape Carrier Package,The Structure of the TCP Used in TAB,,TFT In China,TFT-LCD Cost Anal