TFTLCD基础知识培训

液晶的基本概念
温度低
温度高
液晶具有液体所具有的流动性，同时也具有晶体的各向异性、双折射等 特性。
可以通过对液晶施加电场，使它的分子排列发生改变，从而使液晶的光 学性质发生变化。这样，就将电信号转变为人眼可见的光信号。
偏振光与偏光片
偏振光：光的矢量方 向和大小有规则变化 的光 偏光片：将自然光变 为偏振光的器件
Metal options Ti/Al/Ti or Ti/Al Cr Mo or Mo/Al
C
Back etch of n+ a-Si from
channel area
a-Si TFT array process – step 4
C'
Deposition and patterning of passivation SiN by PECVD
LCD工作原理
液晶显示器件分类
液晶显示 器
直视型
投影型
透射型（有 反射型（无
背光源）
背光源）
前投影型
背投影型
TFT-LCD制程
Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell Process Module Assembly Process
左图：两偏光片垂直 右图：两偏光片平行
TFT电路
TFT-LCD单像素结构
TFT位于扫描电极和信号电极的交叉点处，它的漏极和源极分别 与信号电极和像素电极相连，栅极与扫描电极相连。
TFT（薄膜晶体管）基本概念
Source
Gate
Drain W
+ ve source
Current flow
gnd drain
L Channel
Conductive channel
glass
Gate insulator
Semiconductor
+ ve + ve
TFT在LCD中起着传输和控制电信号的作用，即通过它确定施加在液 晶层上的电压的大小
彩色滤光片（Color Filter=CF）
彩色滤色膜由红、绿、蓝三种颜色的光阻、黑矩阵，保护膜和ITO 公共电极几部分组成
平板显示器
被动发光型 LCD(液晶显示器)
（被动发光） ECD(电致变色显示器)
显示器基本特性的比较
CRT几乎所有主要特性都比较优秀，缺点是屏做不大，体 积大、重量大；
LCD的性能近年来有明显提高，主要性能都接近CRT，但 响应速度、视角还略差；
PDP功耗大，性价比不高；
OLED主要性能都很优秀，但器件寿命、制作工艺成熟性 有待提高；
Manufactur
WW Rank
er
Q3'08 Unit Share
Q4'08 Unit Share
Q/Q Growth
1
Samsung
15.0%
15.5%
-4%
2
Dell
13.4%
12.5%
-13%
3
HP
11.2%
11.8%
-2%
4
LGE
9.4%
9.2%
-10%
5
Acer
8.0%
8.4%
-2%
Others
TFT-LCD 基础知识培训
培 训内容
LCD发展史及现状 LCD基本概念 TFT-LCD基本结构及相关材料 TFT-LCD工艺制程 TFT-LCD关键参数
显示技术分类
发光型
（主动发光）
显示器
CRT(阴极射线管) PDP(等离子显示器) FED(场发射显示器) LED(发光二极管) OLED(有机电致发光显示器) VFD(真空荧光显示器)
Array 制程与半导体制程相似，但不同的是将薄膜晶体管 制作在玻璃基底上而非晶圆上；
Cell 制程是将前段Array基板与彩色滤光片的玻璃基板贴 合，并在两片玻璃基板间滴入液晶(LC) ；
模组组装制程是将Cell制程后的面板与其它如背光单元、 电路、外框等多种零组件组装的过程。
a-Si TFT array process – step 1
SiN
Selective etch of a-Si SiN is not etched
C
a-Si TFT array process – step 3
C'
Deposition and patterning of source/drain metal
Functions: Source and drain metal Data line metal
背光源及结构
TFT工程
Cell工程
Module工程
成膜
重 复
塗布
曝光
現像 刻蚀 剥離
[Glass基板]
[膜]
[Glass基板] [PR]
［TFT基板］
液晶滴下 真空贴合
[Mask]
切割
［CF］
绑定
装配
[TFT基板]
[LCD Panel]
[ＬＣＤ Panel] [驱动IC]
[连接电路] [保护板]
视角（Viewing Angle）：在大角度观看的情况下，显示 器对比度变差会使画面失真，可接受的观测角度范围就称为 视角。
玻璃切割、裂片
贴偏光片
加压脱泡
液晶显示模块（LCM）
液晶显示模块（LCM）是一种将液晶显示器件、连接件、集 成电路、PCB、背光源、结构件装配在一起的组件。
• 连 接 件 ： 导 电 橡 胶 、 热 压 导 电 胶 带 、 TAB(Tape Automated Bonding )； • 集成电路：控制器、行和列驱动器等； • PCB：电源、控制器、行和列驱动器等的连接电路； • 背光源：LED、CCF、VFD、EL、OEL、FED等光源； • 结构件：将上面各部件装配在一起的结构件。
C'
Deposit and pattern gate metal
Functions:
Gate of TFT
Select lines
Bottom electrode of storage capacitor
Metal options:
Cross-section CC’
Ti/Al/Ti
1. Resolution: 1920xRGBx1080 2. MVA: CR~ 8000:1 3. Viewing angle: 180o 4. Response time <8 ms 5. Color gamut: 92% NTSC
表一: 2009年Q3’08-Q4’08初步调查资料 - 全球前五大液晶显示器品牌厂商 出货量市占率与成长率
7．5代线月产能现在2.5万片，年底将扩大到5万片；计划2019-2019 年建成10代或11代线
基本概念
LCD—Liquid Crystal Display 液晶显示器 TFT-LCD—Thin Film Transistor LCD 薄膜晶体管液晶显示器
由于TFT-LCD具有体积小、重量轻、低辐射、低耗电量、 全彩色化等优点，因此在各类显示器上得到了广泛的应用
像素（Pixel）的数目。注：一个像素有R、G、B三个子像素（SubPixel）。
亮度
亮度表示显示器的发光强度。用每单位面积的亮度cd/m²表示。 室内应大于70 cd/m²，室外应达到300 cd/m²。在不能主动发光 的液晶显示器中，用该单位评价显示器的亮度。
对比度-视角特性
对比度-视角特性参数包括两个方面：
Function: Passivate TFT
C
a-Si TFT array process – step 5
C' C
Storage capacitor
Deposition and patterning of ITO
ITO pixel electrode
Function: Pixel electrode Top electrode of storage capacitor
[BLU］ [信号基板］
検査
[LCD Module]
TFT-LCD不良分析
LCD显示器评价项目:
分辨率 亮度 (Cd/m2) 对比度 视角 响应时间 (ms) 功耗 (mw) 工作/存储温度范围 可靠性评价
分辨率
分辨率（Display Resolution ）：显示器水平方向和垂直方向
Jap an
Q4'08 Units
1.2
Q/Q Growth
-1%
Y/Y Growth
-6%
North EME Chi Latin America A na America
8.1
13.1 9.1
3.8
-9%
-8% 11% -27%
-24% -16% 26%
-1%
Asia Worldw Pacific ide
上海天马 4.5代 1 已经量产
TFT-LCD生产线布局
公司 SonySamsung
Sony-Sharp AUO
LG飞利浦 （LPL）
奇美
面板厂商布局
2019/4第1条7代线开始量产；2019/6第1条8代线动工，酝酿与兴建 第二条8代线； 2019/8第一条8代线正式量产，有意再度兴建第二 条8代线 2019/2成立合资企业，共同兴建10代线面板厂 8.5代线将于09年下半年开始量产。第二条7.5代线也在09年下半年 进行投产，其主要用途在于辅助8.5代线，全面进行电视用液晶面 板的量产。 其也在规划10代线筹建。7.5代线及6代线量产中 7．5代线量产中，8代线预计09年上半年投产
4.3
39.6
-16%
-7%
-4%
-8%
Source: Quarterly Desktop Monitor Shipment and Forecast Report
TV Market Forecast
玻璃尺寸及生产线Gen的概念
Gen 10
玻璃尺寸： 2950*3400mm 2850*3050mm
LED因其高亮度，可用于室外大型显示。
液晶及液晶显示技术发展历程
LCD应用领域
1. Cell Phones (0.5-4”) 2. Video/Audio Player (0.5-4”) 3. Car navigation (7”)
4. Notebook(10-17”) 5. Desktop (15-24”)
Al/Mo
C
Cr
Mo
Ta
a-Si TFT array process – step 2
C'
Deposition of SiN/a-Si/n+ by PECVD, patterning of a-Si
a-Si/n+
SiN is gate dielectric and storage capacitor dielectric
43.0%
42.5%
-9%
Βιβλιοθήκη Baidu
Total
100.0% 100.0% -7%
Source: Quarterly Desktop Monitor Shipment and Forecast Report
Y/Y Growth
2% -19% -9% -11% 9% -10% -8%
表二: Q4’08初步调查资料 - 全球各地区显示器出货量与成长率(单位: 百万台)
Cross-section C-C’
a-Si TFT
Select line
Data line
Cell 制程
ODF制程
缩短制程时间 原料节省，无需封口胶 切割后可初步点亮，及时发现不良
PI涂布
淡黃色 Å
800~1200Å
配向絨布
PI摩擦
LCD框胶及Ag胶涂布
喷衬垫
上下基板对位贴合
6. LCD TV (>20”)
大尺寸 LCD 电视
LG-Philips 100” LCD TV
Sharp’s 108” LCD TV
1. Resolution: 1920x3x1080 2. Super IPS: CR~2000:1 3. Viewing angle: 180o 4. Response time: <10 ms
TFT-LCD基本结构
组件介绍
背光板模組:提供光的來源.
上下偏光板，TFT Glass Substrate，液晶：形 成偏振光，控制光线的通过与否。
彩色滤色膜：提供TFT LCD紅，綠，藍(光的 三原色)的來源。
ITO透明导电层：提供透明的导电通路。
Spacer：提供一固定高度給彩色滤光片和TFT Glass Substrate, 控制盒厚，作为灌入液晶時的 空間及作为上下两层Glass的支撑。
• 一是在特定的温度、特定的方位角下，对比度随驱动电 压的变化而变化，即对比度曲线；
• 二是在特定温度、固定的驱动条件下，对比度在给定的 立体空间范围内的分布情况，即对比度-视角特性曲线。
对比度（Contrast Ratio）：显示器最大亮度值（全白） 与最小亮度值（全黑）之比值。一般TFT-LCD的对比值为 200:1至600:1。