TFT-LCD用玻璃基板简介解析
玻璃基板性能对TFT-LCD面板TP的影响
引言TFT-LCD玻璃基板是显示面板的关键材料，主要用作薄膜晶体管（TFT）阵列的底板和彩色滤光片（CF）的底板。
基板玻璃作为显示器的重要组成部分，对显示器性能的影响巨大。
TP英文total pitch，中文含义是全面积尺寸，在TFT-LCD面板制程中，TP用来表示成膜图形与设计值的偏差。
图1是面板厂使用的两批次玻璃基板的TP值（以DX值表示）的比较。
图1 两批次玻璃基板TP值（以DX值表示）的比较可以看出S01批次的TP值较小且较稳定，S03批次的TP值较大且不稳定。
检测发现，S03批次的电测不良率较高，进一步在显微镜下分析发现，该批次产品镀膜后有较多的不规则灰斑和牛顿环，如图2所示。
面板厂在经过分析后认为，这些不良现象可能与玻璃基板的性能有关。
图2 电测工序观察到的不规则灰斑和牛顿环影响TP的因素非常多，其中主要包括玻璃基板的性能、膜厚均一性、烤炉温度分布、曝光温度、曝光真空度、Mask像素精度、Mask bending压力、CDC测量误差等。
本文主要研究玻璃基板的某些性能对TP的影响。
1TP产生原理TP通常产生在面板的成膜曝光工序，在玻璃基板上镀膜后，需要在曝光机内加热、曝光。
虽然玻璃基板厂商在生产过程中对玻璃基板进行了退火处理，但玻璃基板内部不可避免地存在着残余应力，使得玻璃基板处于松弛的状态。
在曝光处理时，玻璃基板被反复加热，内部质点被激活重排，造成尺寸上的收缩或伸张，于是镀在玻璃基板的膜层图形随之产生形变，造成图形尺寸的变化，即产生TP，如图3所示。
图3 TP的产生示意图2数据整理、分析与讨论（1）再热收缩率再热收缩率的试验数据见图4。
将加热一次的收缩率数据按从小到大的顺序排列，最小值为0.6×10-6，最大值为 5.4×10-6，平均值为 2.94×10-6。
加热六次后，所有试样的再热收缩率都增大，平均值为8.39×10-6，且都在均值上下波动。
玻璃基板简介
四.制程DEFECT
造成不良現的原因大多來自於上游玻璃制程.一般來說基板周邊因制程中央取搬送 之需求,刮傷不良通常不計,但如遇有進行性的玻璃裂痕為避免下游制程產生破 片之情況通常將此判為不良,而CF制程中由CF取放,抽取之動作及切裂工程通 常會造成里面刮傷,擦傷,里面異物及基板端破損或貝殼狀欠陷等不良,如圖:
玻璃基板簡介
玻璃基板的結構 玻璃基板的制造流程簡介 玻璃基板的具體流程簡介 制程DEFECT 發展趨勢
一.玻璃基板的結構
玻璃基板由CF和TFT兩部分組成,如圖:
光擴散板
導光板
棱鏡板
反射板
背光燈管
下偏光板 異方性導電 膜
補價電容
ITO顯示電 極
液晶 ITO共用極 保護膜 顏色區 TAB 驅動IC 上玻璃
3)面板切割 以TFT與CF的封准組合再以超硬質鋼刀滾輪切割再壓裂的方式得到每一片面板. 以后隋著外型,大小及模組外型的狹框化,薄型化的發展,以超硬質鋼刀無法潢足 要求,以后以雷射切割的方式. 4)液晶注入 I將玻璃在機台上用外框固定好,用直下式的方法注入液晶注入液晶時,應注意避 免造成spacer broken及spacer聚集.) II先讓CELL內部真空化后,將CELL的液晶注放口浸入液晶槽中,再以氮氣 作破真 空的動作,內外壓力差與毛細現會使液晶注入CELL內部 當液晶注入時的形狀及排列方式
四種常見的TFT結構示意圖
正常型 堆疊型
gate drain
反轉型
source
gate
drain
gate
source
共平面
drain
source
drain
source
gate
TFT LCD 基板简介解析
TFT-LCD玻璃基板特性
張力點(Strain Point)
为玻璃密积化的一种指标,须耐光电产品液晶显示器生产制程之 高温.
比重
对TFT- LCD而言,笔记型计算机为目前最大的市场,因此该玻璃 基板之密度越小越好,以便于运送及携带 .
热膨胀系数
该系数将决定玻璃材质因温度变化造成外观尺寸之膨胀或收缩 之比例,其系数越低越好,以使大屏幕之热胀冷缩减至最低 .
友达光电
台湾 台湾 台湾 台湾
奇美电子
台湾 台湾 台湾 台湾
中华映管
瀚宇彩晶 广辉电子 群创光电
台湾 台湾 台湾 台湾 台湾
台湾
台湾
4.5
5
a-Si
a-Si
730×920
1100×1300
2004
2004
Q4
Q4
38
65
中國大陸TFT-LCD面板生产线状况
中国大陆境内TFT-LCD面板生产线状况
厂商 京东方 广电NEC 新华日 吉林彩 晶 龙腾光 电
量产年份
2003 2004 2005 2005 2006 2001 2003 2005 NA 2001 2003 2005 2005 2004 2005 2003 2005
量产季度
Q2 Q2 Q4 Q1 Q4 Q3 Q4 Q1 NA Q1 Q2 Q1 Q2 Q1 Q2 Q2 Q3
月产能(千 片)
50 70 80 150 初期30 88 145 120 90 60 75 90 90 120 90 30 90
中国昆山
5
a-Si
NA
2006
NA
设计：90
资料来源：FPDisplay
台湾地区4G以上TFT-LCD面板生产线状况 厂商
TFT_LCD玻璃基板简介
（ ４） 薄 膜 晶 体 管 型 （ ＴＦＴ－ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）。
ＴＦＴ－ＬＣＤ是 有 源 矩 阵 类 型 液 晶 显 示 器 ＡＭ－ ＬＣＤ中的一种，ＴＦＴ在液晶的背部设置特殊光管，可 以“主动的”对屏幕上的各个独立的像素进行控制， 这也就是所谓的主动矩阵ＴＦＴ（ａｃｔｉｖｅｍａｔｒｉｘＴＦＴ）的 来历，这样可以大大地提高反应时间，一般ＴＦＴ的反 应时间比较快，约８０ｍｓ，而ＳＴＮ则为２００ ｍｓ，如果要 提高就会有闪烁现象发生。而且由于ＴＦＴ是主动式矩 阵ＬＣＤ可让液晶的排列方式具有记忆性，不会在电流
［ ２］ Ｅｎｅｒｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ， Ｍｏｎｔｈｌｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ Ｆｅｂ ２００７， ｐａｇｅ ２５ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉａ．ｄｏｅ．ｇｏｖ／ｅｍｅｕ／ ｍｅｒ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ．Ｈｔｍｌ Ｖｉｅｗｅｄ Ｊａｎｕａｒｙ １８， ２００９ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．Ｅｉａ． Ｄｏｅ．ｇｏｖ／ｅｍｅｕ／ｍｅｒ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ． Ｈｔｍｌ Ｖｉｅｗｅｄ Ｊａｎｕａｒｙ １８， ２００９ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉａ．ｄｏｅ．ｇｏｖ／ｅｍｅｕ／ｍｅｒ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ．Ｈｔｍｌ Ｖｉｅｗｅｄ Ｊａｎｕａｒｙ １８， ２００９
［７］ＥＦＥＮ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｂｙ Ｃａｒｌｉ Ｉｎｃ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｅｓｉｇｎｂｕｉｌｄｅｒｓｏｆｔｗａｒｅ． ｃｏｍ／ｅｆｅｎ．ｐｈｐ ｖｉｅｗｅｄ Ｊａｎｕａｒｙ １８， ２００９
［８］ＵＳ Ｍｉｌｉｔａｒｙ ｓｔａｎｄａｒｄ ８１０Ｄ Ｊｕｌｙ ３１， １９８６ Ｐａｇｅ ５０５．２－４
从产能和综合实力对比看，全球液晶领域由中 国台湾地区、韩国和日本掌控。作为中间环节的液 晶面板全球的占有率，中国台湾地区居首位（约占 ４３％），其次为韩国（约占３３％），日本第三。
TFTLCD玻璃生产简介
学习总结目前在商业上应用的玻璃基板，其主要厚度为0.5 mm到0.7 mm，且即将迈入更薄（如0.4 mm）厚度之制程。
一片TFT- LCD面板需使用两片玻璃基板，分别供作底层玻璃基板（TFT）及彩色滤光片(Col or Filter )底板。
所谓TFT-LCD几代生产线,实际是指液晶面板的经济切割尺寸,即TFT-LCD生产线的代数越高,基板经济切割尺寸越大。
业界公认的液晶面板经济切割数值为6片。
5代线和5代线以下主要是以生产笔记本和台式电脑用的显示器为主,液晶材料某些参数要求相对要低些;而6代线、7代线或更高代次则以生产液晶电视为主,液晶材料参数要求相对要高点。
玻璃基板的生产工艺比较复杂，目前该技术主要集中在美国康宁( Corning )公司、日本的旭硝子（AGC）、电气硝子（NEG）、板硝子（NHT）、德国肖特公司等手中，肖特的产销量非常小，并于2008年退出了玻璃基板行业。
超薄平板玻璃基材之特性主要取决于玻璃的组成，而玻璃的组成则影响玻璃的热膨胀、黏度(应变、退火、转化、软化和工作点)、耐化学性、光学穿透吸收及在各种频率与温度下的电气特性，产品质量除深受材料组成影响外，也取决于生产制程整个玻璃基板的制程中，主要技术包括进料、薄板成型及后段加工三部分，其中进料技术主要控制于配方的好坏，首先是在高温的熔炉中将玻璃原料熔融成低黏度且均匀的玻璃熔体，不但要考虑玻璃各项物理与化学特性，并需在不改变化学组成的条件下，选取原料最佳配方，以便有效降低玻璃熔融温度，使玻璃澄清，同时达到玻璃特定性能，符合实际应用之需求。
而薄板成型技术则攸关尺寸精度、表面性质和是否需进一步加工研磨，以达成特殊的物理、化学特性要求，后段加工则包含玻璃之切割、研磨、清洗等制程。
到目前为止，生产平面显示器用玻璃基板有三种主要之制程技术，分别为浮式法(Float Process)、槽口下拉法(SDDP)及溢流法(Fusion overflow)。
TFT-LCD基板玻璃配方及工艺性能探讨
TFT-LCD基板玻璃配方及工艺性能探讨摘要：新时期，无论是工艺还是科技，都离不开玻璃制品，而随着对科技产品的要求越来越高，对玻璃质量的要求也随之提高。
本文主要对TFT-LCD基板玻璃采用流孔下引法、熔融溢流法及浮法等成形技术的特点与应用状况进行对比，全面且综合地阐述了这种玻璃的高温粘度、液相线温度、高温电导率等技术性能的研究方法及相关进展。
关键词：无碱硼铝硅酸盐玻璃；粘度；技术性能引言TFT-LCD（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，薄膜晶体管液晶显示器）是一种采用新技术，利用新型材料和新工艺，并且规模比较大的半导体全集成电路制造技术。
而TFT-LCD液晶玻璃基板又是平板显示器的关键材料。
但是，TFT-LCD液晶玻璃基板生产具有投资量大，技术门槛高等特点，在实际生产环节的难度比较大，它对原材料品位、生产环境（如压力、温度、湿度、洁净度等）、工艺控制精度的要求十分苛刻。
当然，在如此苛刻的条件下所生产出来的产品，其质量关可以保证，这便是现代化、规模化生产的顶尖技术。
一、对基板玻璃的性能要求为了能达到最高的标准和液晶显示屏的要求，这种超薄玻璃必须无碱、无砷。
而且，还要达到高化学稳定性、高热稳定性、微缺陷、低密度、高弹性等高性能的要求。
在制造过程中，基板玻璃需要在真空中进行蒸镀与刻蚀，所以，在材料选择时必须选择耐高温、耐强酸强碱的。
在进行高温处理时，一定要严格地防止电路的损伤，基板玻璃的热稳定性要确保在合格范围内。
应变点温度、热膨胀系数等因素都要进行严格的检测，以确保生产出来的产品都是优等品。
有时我们可能会忽略重量以及厚度，在制作的过程中，玻璃基板必须确保非常薄，此时的玻璃基板的厚度会不断减薄，这会导致机械强度降低，这样会导致在包装和运输时，容易造成很大的难题。
所以，不单单是要将玻璃的密度降到最低点，而且还要将弹性模量相对应的提升。
二、TFT-LCD玻璃的生产技术在早期的玻璃制作过程中，玻璃的成形技术有垂直引上法、平拉法、浮法、压延法等等。
液晶面板“三明治”结构中的玻璃基板是什么？
什么是玻璃基板？提起液晶显示屏，相信大家都很熟悉吧，而对于液晶显示屏的结构，估计没有几个人知道了。
液晶面板的关键结构类似于“三明治”，两层“面包”（TFT基板和彩色滤光片）夹果酱（液晶），故制作一片TFT-LCD面板需要用到两片玻璃，分别作为底层玻璃基板和彩色滤光片底板使用。
作为底层的玻璃基板是什么呢？定义：玻璃基板是构成液晶显示器件的一个基本部件。
这是一种表面极其平整的浮法生产薄玻璃片。
玻璃基板是构成液晶面板重要的原材料之一。
玻璃基板在TFT-LCD上游原材料成本中占比约15.2%，对面板产品性能的影响十分巨大，面板成品的分辨率、透光度、厚度、重量、可视角度等指标都与所采用的玻璃基板质量密切相关，作为重要的基底材料，玻璃基板之于TFT-LCD产业的意义相当于硅晶圆之于半导体产业。
特性：由于TFT-LCD制造过程中的特殊环境，如高温、高压、酸性-中性-碱性的环境变更等，要求玻璃基板具备一定的特性。
分类：玻璃基板按照生产配方分为钠钙玻璃、高铝玻璃，钠钙玻璃不存在配方壁垒，进入门槛较低、易划伤、易压碎，用于低端产品；高铝玻璃在配方中加入氧化铝，性能优势明显，制造工艺难度大，配方壁垒高，用于中高端产品。
制造工艺：玻璃基板的制造工艺主要有浮法、流孔下引法和溢流熔融法三种，目前主流工艺是溢流熔融法。
流孔下引法的玻璃成形时直接接触金属滚轮，导致玻璃双面质量不高，需要后续抛光处理，加工难度较大，因此该法生产的玻璃不适合应用于TFT-LCD液晶面板产业。
美国康宁公司的溢流法成型工艺是目前生产TFT-LCD用玻璃基板的主要生产方法，该法成形时玻璃板表面仅与空气接触，形成自然表面，表观质量很高，但缺点是难以做大尺寸基板玻璃，且产能小。
日本旭硝子发展了浮法制造TFT-LCD基板玻璃的技术，浮法工艺易于扩大基板玻璃面积，降低单位成本，但在锡槽成型时接触液态锡的一面仍需要抛光处理去除锡层。
产业链构成：玻璃基板作为液晶面板基础原材料之一，占据液晶产业链顶端。
TFTLCD模组工艺介绍
TFTLCD模组工艺介绍TFT LCD（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display）是一种主动矩阵液晶显示技术，被广泛应用于电子设备的显示屏中。
TFT LCD模组工艺是指将液晶显示屏及相关元器件，如驱动电路、背光源等组装到一个整体的模组中的制造过程。
以下是TFT LCD模组工艺的介绍。
1.玻璃基板切割：TFTLCD的制造过程从玻璃基板切割开始。
玻璃基板根据显示屏尺寸进行切割，通常采用大块玻璃进行切割，随后经过精密的加工和打磨，形成规定尺寸的玻璃基板。
2.玻璃基板预处理：切割后的玻璃基板需要进行一系列的预处理工艺，包括玻璃基板清洗、光刻涂覆、烘干等。
这些步骤旨在去除基板表面的杂质、改善基板表面的平整度，并为后续的生产步骤做好准备。
3.光刻：在玻璃基板上进行光刻工艺是制造TFTLCD关键的一步。
光刻将光敏材料，如光刻胶，涂覆在玻璃基板上，并通过光刻机进行曝光、显影等步骤，形成光刻图案。
这些图案将被用于制造TFT（薄膜晶体管）。
4.涂布TFT膜：在光刻完成后，需要将TFT膜沉积在基板上。
这一步骤通常采用物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）的方式进行。
TFT薄膜的组成包括导电层、绝缘层和半导体层，这些层的顺序和厚度对TFTLCD的性能有较大的影响。
5.激活和切割TFT膜：经过涂布TFT膜之后，需要进行激活和切割工艺。
激活是将TFT膜中的导电层和半导体层结合起来，形成可用的晶体管。
切割则是将基板切割成适当尺寸的小块，每块即成为一个TFT液晶显示单元。
6.液晶填充：切割好的基板需要进行液晶的填充。
液晶是一种特殊的有机化合物，在涂布到基板上之前需要经过一系列的净化和控制工艺。
液晶填充是整个工艺中最关键的一步，它决定了液晶显示屏的品质和性能。
7.封装：液晶填充后，需要将两块基板用密封胶水封装在一起，形成液晶显示屏的最终结构。
封装过程需要控制温度和压力，确保液晶层均匀分布，并排除气泡等问题。
tft-led玻璃基板用途
tft-led玻璃基板用途
TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）是一种广泛应用于电子设备
中的显示技术，而LED（发光二极管）则是一种常见的光源。
结合
这两种技术，TFT-LCD和LED玻璃基板可以用于各种电子设备中，
包括但不限于电视、显示器、笔记本电脑、平板电脑、智能手机和
平板电视。
LED玻璃基板可以作为TFT-LCD显示器的背光源，通过LED的发光特性来提供显示器的亮度和对比度。
这种技术被广泛应
用于各种类型的电子设备，因为LED玻璃基板具有高效、长寿命和
节能的特点。
在TFT-LCD显示器中，TFT（薄膜晶体管）用于控制每个像素的
亮度和颜色，而LED玻璃基板则用于提供背光。
LED玻璃基板通常
被放置在TFT-LCD显示器的背面，通过不同的排列方式和控制方法，可以实现不同类型的显示效果，包括全彩色、高对比度和高亮度。
除了在消费类电子产品中的应用，TFT-LCD和LED玻璃基板还
被广泛应用于医疗设备、工业控制系统、车载显示器和户外广告牌
等领域。
在这些领域中，TFT-LCD和LED玻璃基板的高亮度、高对
比度和可靠性使其成为首选的显示技术。
总的来说，TFT-LCD和LED玻璃基板的结合主要用于提供各种电子设备中的高质量、高亮度和高对比度的显示效果，其应用范围广泛，包括消费类电子产品、工业设备和专业显示领域。
TFTLCD基板简介分析
玻璃製造流程
一般玻璃製造流程
原料熔解
成型
原板切割
切割成製品
包裝入庫
截面取角
清洗
成型
玻璃基板製造方法(一)
浮式法
目前最著名的平板玻璃制造技术，该法系将熔炉中熔融之 玻璃膏输送至液态锡床，因黏度较低，可利用档板或拉杆来 控制玻璃的厚度，随着流过锡床距离的增加，玻璃膏便渐渐 的固化成平板玻璃，再利用导轮将固化后的玻璃平板引出， 再经退火、切割等后段加工程序而成.
按用途分類
TFT CF
按材質分類
碱玻璃: 碱玻璃包括钠玻璃及中性硅酸硼玻璃两种,多应用于TN及STN LCD
無碱玻璃 无碱玻璃则以无碱硅酸铝玻璃(Alumino Silicate Glass，主成分为
SiO2、Al2O3、B2O3及BaO等)为主，其碱金属总含量在1%以下，主要用于 TFT- LCD上
（Ω·cm） *101 1011 1011 1010 1010 109 108
2
④．介电常数：7.41（19℃, 1MHz） ⑤．介电损耗：0.00141（19℃, 1MHz）
無鹼玻璃特性
熱學性能
①．膨胀系数：3.6×10-6/℃ ②．软化温度：740℃
化學性能 在清洗或化学侵蚀制作图形过程中,基片不易被侵蚀
面积大小
大面積
中小面積
中大面積
后续再加工之可能 性(研磨或抛光) 居中
最高
最低
代表廠家
Asahi
NEG
Corning、NHT
玻璃基板製造方法(四)
熔融製程特點
高精密 高自動化 純淨、光滑、平坦 尺寸穩定
熔融製程
熔化
原料混合
熔融玻璃
倒 入
TFT-LCD简介说课讲解
Array Test
TFT Glass
1.GE 闸极电极形成 2.AS半导体电极形成 3.SD源极电极形成 4.CH 通道形成 5.PE 画素形成
Array Process introduction
受入洗净
Array 制程技术：5 Mask cycle
成膜
写真
蚀刻
剥膜洗净
成膜前洗净
Array Process introduction
TFT-LCD简介
何谓TFT-LCD?
Thin Film Transistor - Liquid Crystal Display
(薄膜晶体管)
(液晶显示器)
TFT-LCD面板为两片玻璃基板中间夹着一层液晶，上层 为彩色滤光片 (Color Filter)、下层为TFT基板(将晶体管 制作在玻璃上)。
Source電壓(Vs) 輸入。
解析度與Pixel數目的轉換
驅動IC顆粒數
灰階反轉介紹
灰階反轉介紹
指單一Pixel的顏色變化
儲存電容的主要功用
MII Type 的CS 儲存電容 : 主要功能簡單講就是當TFT關閉時 , 讓液晶維持和在TFT對ITO
充電時相同的旋轉角度 當TFT對ITO進行充電時,在ITO與GE/Common Line間形成電容效應而同時 累積電荷,當TFT 關閉時, 儲存電容便接續影響液晶的旋轉量,直到下一次被 更新而重新寫入
RF
受入洗净
H
H
Si
H
H
Si N
Si
H
N
H
H
H
Si
N
N
H H
成膜
写真
蚀刻
剥膜洗净
成膜(Thin Film)： 在玻璃基板上，铺上一层所需求材质 成膜前洗净 的金属及非金属层薄膜。
TFT-LCD简介
中段Cell
中段的Cell呢 ，是以前段的TFT Array玻璃作为基板，和彩色的滤光片玻璃基板相结合，并且在两片 玻璃基板之间上液晶之后再贴合， 再将大片的玻璃切割成为面板。
后段Module assembly
后段模组的组装制程则是将Cell制程之后的玻璃和其他的如电路、外框、背光板等等多种零组件组装 生产的作业。
TFT-LCD主要 的三段制程
前段Array
液晶夹杂在两片玻璃基板之间，这两片玻璃基板呢，就是TFT Array玻璃和彩色的滤光片。 在TFT Array玻璃的上面有着无数的画素(pixel)排列着，而彩色的滤光片则是画面颜色的重要来源，液晶呢便 夹杂在TFT Array以及彩色的滤光片之间。 当电压在TFT(晶体管)的时候，液晶转向，那么光线便穿过 了液晶在面板上面产生了一个画素，而此光源呢，则是由背光模块所负责提供的。此时，彩色的滤光 片给予了每一个画素特定的一个颜色。结合了每一个不同颜色的画素最后所呈现出的，就是面板前端 的影像了。 TFT-LCD必须是在精密的无尘室之内，经过300道以上的制程而生产出来的。无尘室的最高洁净度等 级可以达到「10 」（即：在无尘室的环境之内，每立方尺最多只有10颗粉尘）。
Array算是TFT-LCD制造的第一步工艺。Array是在玻璃基板上有规则地做成TFT器件、像素等图案的
过zhidao程。Array工艺包含洗净技术、专CVD成膜技术、Sputter成膜技术、光刻胶或属光致刻蚀剂 涂覆、显影与剥离技术、曝光技术、湿刻技术、干刻技术等。最终在玻璃基板上形成4~5层薄膜的图 案
前段Array
简单的说。TFT是利用晶体管作为开光，对透明的导百电层进行充电和放电的动作，控制度液晶的转 向，从而达知到颜色变化的目的，ARRAY就是阵列的意思，无数的晶体管道阵列就组成一张显示器。 前段部分的Array 制程和半导体制程相似，但是不同的是将薄膜电晶体制作在玻璃之上，而不是矽晶 圆上面。
TFT-LCD用玻璃基板简介
35
TFT-LCD
玻璃規格
36
TFT-LCD
玻璃的規格要求項目
• 外觀 • 寸法
• 組成
• 熱收縮度
• 特性值
37
TFT-LCD
New AN Design Objectives
• Higher Strain Point • Lower Thermal Expansion • Lower Density • Higher Young’s Mldulus • Asahi Float Process capable
25
TFT-LCD
TFT-LCD用玻璃基板特性要求 •化學的耐久性 (耐藥性) 經濕製程必須耐酸, 鹼, 氫氟酸
•表面精度 • 彎曲度: 與玻璃的承載, 吸著, 曝光精度有關 • 起伏度: um 級之表面形狀變化,影響cell gap 造成表示mura • 表面粗度: um 級以下之表面形狀變化, 會造成pattern 之斷線 • 表面與內部欠陷 傷, 泡, 異物, 脈理(影響玻璃之強度, 視覺效果)
9
TFT-LCD
Si O Na
10
TFT-LCD
玻璃的性質11Fra bibliotekTFT-LCD
玻璃的性質 玻璃的物理與化學的性質, 是由其組成決定
玻璃轉變
Tf2
Volume 急冷玻璃 緩冷玻璃 Solid 晶體
Tf1
Liquid
Tf: Fictive Temp. Tm: Melting Temp. Tm
Temperature
TFT-LCD
TFT-LCD用玻璃基板簡介
壹. 貳. 參. 肆. 伍. 陸. 柒. 概述TFT-LCD製程 玻璃的簡介 玻璃的性質 TFT-LCD用玻璃基板特性要求 今後TFT-LCD用玻璃基板的動向 平板玻璃製程 玻璃規格
TFT LCD 基板简介
G4 G4.5
G5 G6 G7 G8
680X880 730X920
1100X1200 1370X1770 1870x2200 2160x2400
各代基板使用情況
一般第 4 代基板可製作 4 片 17 吋的 面板,而第 5 代基板已可將產量提高為 三倍,從一片基板做出 12 片 17 吋面 板; 第 6 代基板可產出 8 片 32 吋面 板,而第 7 代基板則能產出 12 片 32 吋的面板.
基板尺寸 (mmxmm)
1100×1250 1100×1300 1100×1300 1500×1850 NA 680×880 1100×1300 1300×1500 1950X2250 680×880 730×920 730×920 1500×1850 1200×1300 1500×1850 1100×1250 1500×1850
台湾地区4G以上TFT-LCD面板生产线状况 厂商
工厂地点
台湾 台湾 台湾 台湾
世代
5 5 5 6 7.5 4 5 5.5 7.5 4 4.5 4.5 6 5 6 5 6
类型
a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si a-Si
原料混合
玻璃膏
液态錫床
流 動
成品
退火,切割
大片玻璃
固化
玻璃基板製造方法(二)
流孔下引法
该法系以低黏度的均质玻璃膏导入铂合金所制成的流孔漏 板( Slot Bushing )槽中,利用重力和下拉的力量及模具开 孔的大小来控制玻璃之厚度，其中温度和流孔开孔大小共同 决定玻璃产量,而流孔开孔大小和下引速度则共同决定玻璃 厚度,温度分布则决定玻璃之翘曲.以流孔下引法技术拉制超 薄帄板玻璃 . 熔化 導入
TFT-LCD用玻璃基板的性能及检测
2000
波纹度/m m 粗糙度/nm ＜0.1 ＜0.1 ＜0.1 ＜5 ＜5 ＜5
表2 康宁EAGLE
产品描述 最大尺寸/mm
玻璃基板的尺寸要求
5 000 Lux Unannealed 1100×1250 ±0.20（≤400） ±0.30（≤470） ±0.35（≤500） ±0.40（≤650） 10 000 Lux Unannealed 1100×1250 ±0.20（≤400） ±0.30（≤470） ±0.35（≤500） ±0.40（≤650）
参考文献 ［1］沃尔夫冈.特里尔.玻璃熔窑-构造与运行特性[M].上海:玻 璃搪瓷科技情报站，1989.
更新换代。TFT－LCD对玻璃基板有非常严格的要 求，本文将对此进行详细介绍。
2 性能要求及检测方法
在TFT－LCD玻璃基板市场中，康宁公司的产 品占50%以上。其技术和质量也是最好的。以下将 以康宁公司的产品为例进行介绍。 2.1 尺寸及外观 2.1.1 性能要求 高性能显示器制造工艺包括多次精密光刻，要 求基板外形尺寸加工精度达到0.1 mm误差。但最重要 的是对表面平整度和厚度的质量要求，这是非常严 格的。假如有源LCD二基板精度不能保证，则构成的 池空间，即二基板间距就会产生误差，直接影响到 电场和像素，使显示器的灰度和色彩不均匀。平面 度低的基板在光刻过程中也带来问题，曝光时不能 在整个平面上聚焦，电路出现缺陷。如果采用近程 Stress and run of Furnace Crown Structure
（用5 000 Lux的光照射） 无 （用1 500 Lux的光照射） ≤0.1 mm ≤0.5 mm 无 （用1 500 Lux的光照射）
杂质 边瑕疵 边裂缝
玻璃基板必须有高的表面质量和内在质量，制 造电路的表面应无任何划伤和污点，缺陷应小于几 微米，以免损伤电路。内在的气泡和包裹体小到像 素尺寸的几分之一还是允许的。缺陷面积最高允许 极限为单个像素面积的25%，一个具有100 m m像素 尺寸的显示器应该允许有50 m m尺寸包裹体。康宁 EAGLE2000的外观和缺陷要求见表3。 2.1.2 测量方法 尺寸可以用测微仪和卡尺测量；厚度可以用测
TFT LCD用玻璃基板简介解析
玻璃的粘度
粘度
? 液體內互相接觸兩部份, 做相對運動時, 但這些部份卻有 相互阻止對方運動的作用; 此種阻止作用, 稱為內部摩擦 而表現內部摩擦的流體 , 稱為黏性流體 ? 物體在應力作用下, 因受力而產生應變之應變率 ? 單位為 poise (kg/sec.m) ? 為工業生產操作之重要指標
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TFT-LCD
? 無Alkaline之玻璃 (所以主成份為Si, B, Ba, Al) ? alkaline 含量必須0.1%以下 ? TFT device 製作時之熱製程使alkaline diffuse造成元件之damage
? 熱的安定性 (耐熱性) ? 熱製程造成熱收縮, 造成pattern 偏移 ? 熱收縮要求數ppm以下 ? 玻璃之製作時之cooling rate與annealing之有無會影響熱收縮性 ? 使用高歪點的glass(但製程上較困難) ? 耐熱衝擊性與傷, 熱膨脹係數, 熱傳導率, Poisson's ratio, ? Young's Modulus 有關, 其中以熱膨脹係數之依存性較大
1.1
0.9
1.2
40
550 x 670 x 0.7 mm 研磨 550 x 670 x 0.7 mm 無研磨
3200日元/枚 2200日元/枚
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TFT-LCD
TFT用玻璃基板的種類與物性
玻璃Code Cornig 7059 Cornig 1737 Asahi AN635 Asahi AN100 NEG OA-2 NEG OA-10 HOYA NA-45
660 650
650
Dielectric Constant
5.8
6.5
5.9
Chemical Durability
TFTLCD模组工艺介绍
TFTLCD模组工艺介绍TFT（Thin-Film Transistor）液晶显示模组是一种先进的平面显示技术，广泛应用于智能手机、平板电脑、电视和计算机等电子设备中。
TFT液晶模组是由TFT液晶面板、背光源、IC驱动器、触摸面板和其他辅助零部件组成的。
本文将介绍TFT液晶模组的工艺流程。
1.玻璃基板处理：TFT液晶模组的制造过程通常从玻璃基板处理开始。
通常使用的是玻璃基板，大多数情况下是高质量的平板玻璃。
这些玻璃基板首先会经过清洗、干燥和去除尘埃等步骤，以确保基板的表面净度和平整度。
2.色彩滤光片制备：每个像素都有一个三原色滤光片，用于产生各种颜色的显示效果。
色彩滤光片通常由高分子材料制成，然后通过为每个像素区域逐一着色。
3.涂布薄膜制备：在液晶显示模组中，涂布多种材料用于形成不同的薄膜。
其中包括ITO（Indium Tin Oxide）透明导电薄膜，以及对齐膜和保护膜等。
这些薄膜通常通过溅射或喷涂等技术进行制备。
4.铭刻和曝光：在液晶显示模组中，部分结构需要通过光刻技术进行制备。
这需要使用光刻胶来覆盖材料表面，然后在光刻设备中进行曝光和开发，以形成所需的结构。
5.触摸屏集成：一些TFT液晶模组还包括触摸屏功能。
触摸屏通常是通过喷墨印刷或蒸发沉积技术制备的，并与液晶面板的一侧集成，以实现触摸操作功能。
6.液晶面板组装：在液晶显示模组制造的最后阶段，液晶面板和其他组件被组装在一起。
这包括将色彩滤光片、背光源、IC驱动器和触摸屏等各个部分组装在一起，并使用胶水、紧固件和导电胶来确保它们的稳定性和连接性。
7.测试和封装：在TFT液晶模组制造过程的最后，模组会经过严格的测试和封装，以确保其质量和性能。
测试通常包括检查显示质量、触摸屏响应和背光源亮度等方面。
总的来说，TFT液晶模组的制造过程非常复杂，需要多个步骤和不同的技术。
通过这些工艺，可以生产出高质量、高分辨率和高性能的液晶显示模组，满足现代电子设备对显示质量的要求。
最详细的TFTLCD液晶显示器结构及原理
最详细的TFTLCD液晶显示器结构及原理TFTLCD（薄膜晶体管液晶显示器）是一种广泛应用于消费电子产品中的显示技术。
它的结构相对复杂，涉及多个层次和部件。
下面将详细介绍TFTLCD液晶显示器的结构和工作原理。
1.基础液晶显示原理TFTLCD使用液晶物质的光电效应来显示图像。
液晶分为有机液晶和无机液晶两种类型。
当施加电场时，液晶分子会排列成特定的方式，光线通过液晶时会发生偏振现象。
通过控制电场的强度和方向，可以对光线进行精确控制，实现显示图像。
2.TFT液晶结构一个TFT液晶显示器主要包括以下几个部分：2.1前端玻璃基板前端玻璃基板是TFT液晶显示器的基础结构，其承载液晶层、电极、TFT芯片等关键组件。
2.2后端玻璃基板后端玻璃基板是用于封装液晶层和前端电极，同时也提供支持和保护的作用。
2.3液晶层液晶层是TFT液晶显示器的重要组成部分，其由液晶分子组成。
液晶分子分为垂直向上和垂直向下两种排列方式。
液晶层的液晶分子在正常情况下是扭曲排列的，通过施加电场，可以改变液晶分子的排列方式。
2.4像素结构TFT液晶显示器中的每个像素都由一对透明电极组成，它们位于液晶层的两侧。
其中一种电极是像素电极，用来控制液晶的取向，另一种是透光电极，用来调节光的透过程度。
当电场施加到液晶层时，液晶分子排列的方式会发生改变，从而控制光的透过程度，实现图像的显示。
2.5色彩滤光片色彩滤光片位于液晶层和玻璃基板之间，用于改变透过液晶后的光线的色彩。
每个像素点都有红、绿、蓝三个滤色片，通过控制光线通过滤色片的程度，可以实现不同颜色的显示。
2.6驱动电路TFT液晶显示器需要复杂的驱动电路来控制每个像素点的显示，以及刷新频率等参数。
驱动电路通常由TFT芯片和一系列的逻辑电路组成。
3.TFT液晶显示器的工作原理当TFT液晶显示器工作时，控制电压将被应用到像素电极上。
这会引起液晶层中液晶分子的重新排列。
具体来说，液晶分子会扭曲，改变光的透过程度，进而控制像素的颜色和亮度。
TFT-LCD 制程玻璃基板洗净原理介绍++
TFT-LCD 製程玻璃基板洗淨原理介紹Nixon Shen 作成(06.04.18)捷胤總合研究所前 言 依實際的TFT-LCD 製造工程流程，從化學氣相沉積(CVD)、微影(Photo)、蝕刻(Etch)、至濺鍍(Sputter)等製程多次重複循環，每一到製程步驟都是潛在性的污染源，可導致(Defect)的生成，造成元件特性失效。
日常見到的污染物如粒子(Particles)、無機物金屬離子(Metal Ions)、有機物雜質(Organic Impurity)、原生氧化薄膜(Native Oxide)和水痕(Water Mark)等因素，對元件的特性都會造成重大影響。
玻璃基板洗淨是TFT 製程中重複使用頻率最高的步驟，在每一道製程步驟之前都必須將玻璃基板表面清洗乾淨，以去除上述之污染物並控制基板表之化學性避免原生氧化物薄膜之生成。
隨著玻璃基板的尺寸愈來愈大，對基板表面的潔淨度要求也不斷提高。
玻璃基板洗淨的目的在於清除基板表面的髒污(Contamination)如圖二所示，如微粒、有機物及無機物金屬離子等雜質，因此必須確保基板在洗淨完成後其電性參數及特性，確保元件的品質與可靠度。
(圖二)要做到基板的洗淨，須先瞭解污染的來源，以及各種污染物在元件可靠度上的不同影響。
表三所列主要是以閘極氧化成完整性來分析考量，因閘極氧化層品質是決定電路之良率、可靠度與性能之關鍵製程步驟。
除了一開始玻璃基板原材料所產生的污染物之外，大部分的污染物是來自機器設備與製程環境。
雖然有不斷的洗淨設備被開發出來，但是最重要的還是避免在製造流程中污染玻璃基板原甚於在製程中將基板洗淨；因此製程設備、環境及材料均需隨時保持潔淨，並隨時監控機台有無微粒產生，長期觀察改善，以符合統計製程控制(Statistic Process Control ，SPC)之管制規格及停機標準。
表面反應化學平衡與作用力在基板洗淨的過程中，反應室周遭空氣、化學藥劑及DI water ，三態之間形成物理化學作用，如氣液態間、液固態間及液態溶液間各有其作用力之產生形成各種物理化學現象，造成基板表面反應平衡(Substance Surface Reaction Chemical Equilibrium)之J E I N.C O .L T D洗淨機制。
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TFT-LCD
玻璃的機械性質
Young’s Modulus (E)
Shere Modulus (G) Poisson’s ratio (v)
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TFT-LCD
玻璃之熱的性質 熱膨脹 • 自室溫至轉移溫度附近, 其膨脹係數幾成定值 • 遭急冷而應變較大之玻璃, 其熱膨脹係數較大
耐熱性
• 耐溫度急變之能力(熱衝擊性)
Strain Point (C) C. T. E.(x 10 -7/C) Density(g/cm ) Young's Modulus(kg/mm ) Vickers Hardness(kg/mm 2) Dielectric Constant Chemical Durability (weight loss: mg/cm 2) BHF(19BHF, 25C, 20min.) HCl(N/10,90C,20h) NaOH(N/10,90C,20h)
• 切斷性 • 機械強度
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TFT-LCD
Estimated Gravitational Sag
4 2 （ d L / E t ）
d : Density E : Young’s Modulus L : Span Length t : Thickness
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TFT-LCD
今後TFT-LCD用 玻璃基板的動向
28
TFT-LCD
今後TFT-LCD用玻璃基板的動向 • 基皮的薄型化, 大型化 • 薄型化: 輕量化的目的 • 大型化: Panel枚數的增加 960 x 1100 x 0.7 mm(第四代) 衍生課題: 基板的彎曲 基板的強度 基板的內部欠陷 帶電性 • 環境的考量 • Glass中有害物的減少 1. LCD製程中從表面glass成份的溶出 2. LCD的廢棄問題
35
TFT-LCD
玻璃規格
36
TFT-LCD
玻璃的規格要求項目
• 外觀 • 寸法
• 組成
• 熱收縮度
• 特性值
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TFT-LCD
New AN Design Objectives
• Higher Strain Point • Lower Thermal Expansion • Lower Density • Higher Young’s Mldulus • Asahi Float Process capable
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TFT-LCD
1011~1012 Poise Elongation 1013~1014 Poise
軟化溫度 轉變溫度 Temperature
18
TFT-LCD
退火溫度 • 退火之目的在使玻璃中之應力變小 • 黏度: 1013~1014 Poise 應變點 • 在此點以下的溫度, 實際上己無法消除玻璃中應變 • 黏度: 4 x 1014 Poise
2 3
AN 100 AN 635 Corning 1737 670 635 660 38 2.51 7900 660 5.8 48 2.77 7450 650 6.5 38 2.55 7100 650 5.9
耐酸性
耐鹼性
22
TFT-LCD
玻璃之光學性質 折射率
穿透率
玻璃之電性 電阻係數 Dielectric Constant Dielectric Loss
23
TFT-LCD
TFT-LCD用玻璃 基板特性要求
24
TFT-LCD
TFT-LCD用玻璃基板特性要求 考量要求: 1. 玻璃本身所引起的製品特性 2. TFT製程所起之製品特性
梱 包 出 貨
檢 查
洗 淨
( )
( ) 片 面 研 磨
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TFT-LCD
Float 素板的有效幅: 2500mm 流向
470 370 550 650 650 830 1100 900
2500 mm
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TFT-LCD
平板玻璃的研磨 • 佔玻璃的成本比例大 • TFT之Array工程使用拋光面 • 以AN635為例 550 x 670 x 0.7 mm 研磨 550 x 670 x 0.7 mm 無研磨
3
TFT-LCD
ARRAY製程 成 膜 工 程 微 影 工 程 蝕 刻 工 程 剝 膜 工 程
洗 淨 工 程
製程整合 環境技術 解析工程
4
TFT-LCD
TFT 斷面結構圖
半導體層
源極/汲極
透明電極層
substrate
絕緣層
閘極
5
TFT-LCD
玻璃的簡介
6
TFT-LCD
玻璃的定義 • 非晶質固體 • Long-range disorder • 熔融液體超冷固化
TFT-LCD
TFT-LCD用玻璃基板簡介
壹. 貳. 參. 肆. 伍. 陸. 柒. 概述TFT-LCD製程 玻璃的簡介 玻璃的性質 TFT-LCD用玻璃基板特性要求 今後TFT-LCD用玻璃基板的動向 平板玻璃製程 玻璃規格
1
TFT-LCD
概述TFT-LCD製程
2
TFT-LCD
TFT-LCD製程 • ARRAY 半導體製程 • CELL 藝術的製程 • MODULE 人力與生產管理的製程
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TFT-LCD
比重 • 玻璃的組成與比重, 經實驗後知其有加成性 • 因組成與退火的程度而有變
玻璃的粘度 粘度 • 液體內互相接觸兩部份, 做相對運動時, 但這些部份卻有 相互阻止對方運動的作用; 此種阻止作用, 稱為內部摩擦 而表現內部摩擦的流體 , 稱為黏性流體 • 物體在應力作用下, 因受力而產生應變之應變率 • 單位為 poise (kg/sec.m) • 為工業生產操作之重要指標
Glass Transition Region
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TFT-LCD
平板玻璃基板收縮率
收 縮 率 (ppm)
50 40 30 20 10 0 -10 300 350 400 450
玻璃A 玻璃B 玻璃C
製程溫度(oC)
樣 品 玻 璃 A 玻 璃 B 玻 璃 C 應 變 點 5 9 3 5 9 3 6 4 0 退 火 無 有 無
14
TFT-LCD
黏 度 (poise) 溫 度 點 現 象 102 104 10
5
常 用 的 黏 度 值
熔解點 熔解除氣泡 作業點 成形作業 流動點 玻璃液流動 軟化點 受自身重量變形 軟化點 膨脹儀軟化點 變形點 在壓力下變形 退火點 十幾分鐘退火 應變點 幾小時退火 失透區 玻璃產生結晶 作業區 加工作業範圍 退火區 精密徐冷範圍
• 無Alkaline之玻璃 (所以主成份為Si, B, Ba, Al) • alkaline含量必須0.1%以下 • TFT device製作時之熱製程使alkaline diffuse造成元件之damage • 熱的安定性 (耐熱性) • 熱製程造成熱收縮, 造成pattern 偏移 • 熱收縮要求數ppm以下 • 玻璃之製作時之cooling rate與annealing之有無會影響熱收縮性 • 使用高歪點的glass(但製程上較困難) • 耐熱衝擊性與傷, 熱膨脹係數, 熱傳導率, Poisson’s ratio, • Young’s Modulus有關, 其中以熱膨脹係數之依存性較大
9
TFT-LCD
Si O Na
10
TFT-LCD
玻璃的性質
11
TFT-LCD
玻璃的性質 玻璃的物理與化學的性質, 是由其組成決定
玻璃轉變
Tf2
Volume 急冷玻璃 緩冷玻璃 Solid 晶體
Tf1
Liquid
Tf: Fictive Temp. Tm: Melting Temp. Tm
Temperature
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TFT-LCD
TFT-LCD用玻璃基板特性要求 •化學的耐久性 (耐藥性) 經濕製程必須耐酸, 鹼, 氫氟酸
•表面精度 • 彎曲度: 與玻璃的承載, 吸著, 曝光精度有關 • 起伏度: um 級之表面形狀變化,影響cell gap 造成表示mura • 表面粗度: um 級以下之表面形狀變化, 會造成pattern 之斷線 • 表面與內部欠陷 傷, 泡, 異物, 脈理(影響玻璃之強度, 視覺效果)
15
1 0 7. 65 1 0 10 1 0 11. 3 1 0 13. 4 10
14. 5
1 0 3 -1 0 8 1 0 4 -1 0 8 1 0 13 -1 0 14. 5
TFT-LCD
澄清溫度 • 將玻璃原料熔融而成熔物中, 使其氣泡消失至呈均質時 • 黏度: 102 Poise • 此時溫度在1300~1500oC
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TFT-LCD
AN100與AN635之規格比較 組成比較:
型號 AN635 AN100
成分 % (重量) % (重量)
SiO2 56 60
M2O3 17 25
AO 27 15
R2O <0.2 <0.2
M: Al, B A: Mg, Ca, Ba, Sr R: Na, K
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TFT-LCD
AN100與AN635之規格比較
Crystal material
amorphous material
Volume
Volume
Liquid
Liquid
Solid
Solid
Temperature
Temperature
7
TFT-LCD
Crystal Amorphous
Unit cell
8
TFT-LCD
玻璃的組成物質 • 結網子(Network Former) 形成玻璃結構體的主要分子 此分子本身容易形成玻璃, 如SiO2, B2O3, GeO2 • 修飾子(Modifier) 此分子本身很難形成玻璃 用以改變玻璃結構的連結性 如鹼金屬與鹼土金屬元素 鹼金屬成分(Na2O, K2O)為助熔劑 鹼土金屬成分(MgO, CaO, BaO)賦與硬度, 剛性, 耐熱性 • 中間子(Intermediate) 此分子本身亦難形成玻璃 取代結網子成結構網的一部分 作用與功能介乎結網子與修飾子之間, 如Al2O3