TFT-LCD基础知识培训解析

视角和对比度图示例
Y/Y Growth 2% -19% -9% -11%
5
Acer
Others Total
8.0%
43.0% 100.0%
8.4%
42.5% 100.0%
-2%
-9% -7%
9%
-10% -8%
Source: Quarterly Desktop Monitor Shipment and Forecast Report
LG飞利浦 （LPL） 奇美
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
TFT-LCD基本结构
SiN is gate dielectric and storage
a-Si/n+ SiN
capacitor dielectric
Selective etch of a-Si
SiN is not etched
C
a-Si TFT array process – step 3
C'
Deposition and patterning of
平板显示器
显示器
被动发光型
（被动发光）
VFD(真空荧光显示器) LCD(液晶显示器) 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；
对比度-视角特性
对比度-视角特性参数包括两个方面： • 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。 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。
a-Si TFT array process – step 1
C'
Deposit and pattern gate metal
Functions:
Gate of TFT
Select lines
Bottom electrode of storage
Cross-section CC’
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；
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”)
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
[LCD Panel]
[LCD Module]
TFT-LCD不良分析
LCD显示器评价项目:
分辨率
ห้องสมุดไป่ตู้
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
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。
a-Si TFT
C
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
PI摩擦
配 向 絨 布
LCD框胶及Ag胶涂布
喷衬垫
上下基板对位贴合
玻璃切割、裂片
贴偏光片
加压脱泡
4. Notebook(10-17”)
5. Desktop (15-24”)
6. LCD TV (>20”)
大尺寸 LCD 电视
LG-Philips 100” LCD TV Sharp’s 108” LCD TV
1. 2. 3. 4.
Resolution: 1920x3x1080 Super IPS: CR~2000:1 Viewing angle: 180o Response time: <10 ms
背光源及结构
TFT工程
[Glass基板]
Cell工程
Module工程
[ＬＣＤ Panel]
绑定
［TFT基板］ ［CF］ [驱动IC]
成膜
[膜]
重 塗布 复
[Glass基板] [PR]
液晶滴下 真空贴合
装配
[连接电路] [保护板]
[Mask]
曝光 現像 刻蚀
[信号基板］
切割
[BLU］
剥離 検査
[TFT基板]
C'
Deposition and patterning of
ITO
Storage capacitor ITO pixel electrode
Function:
Pixel electrode Top electrode of storage
capacitor
Cross-section C-C’
LCD工作原理
液晶显示器件分类
液晶显示 器 直视型
透射型（有 背光源） 反射型（无 背光源）
投影型
前投影型
背投影型
TFT-LCD制程
Color Filter Fabrication Process TFT Array Process
Liquid Crystal Cell Process
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）
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)
C
capacitor Metal options: Ti/Al/Ti Al/Mo Cr Mo Ta
a-Si TFT array process – step 2
C'
Deposition of SiN/a-Si/n+ by
PECVD, patterning of a-Si
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。
Module Assembly Process
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。
1. 2. 3. 4. 5.
Resolution: 1920xRGBx1080 MVA: CR~ 8000:1 Viewing angle: 180o Response time <8 ms 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
source/drain metal Functions: Source and drain metal Data line metal Metal options Ti/Al/Ti or Ti/Al Cr Mo or Mo/Al
C
Back etch of n+ a-Si from
L Channel
glass
+ ve Conductive channel + ve
Gate insulator
Semiconductor
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
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) North America 8.1 EME A 13.1 Chi na 9.1 Latin America 3.8 Asia Pacific 4.3 Worldw ide 39.6
Jap an Q4'08 Units Q/Q Growth Y/Y Growth 1.2
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。
channel area
a-Si TFT array process – step 4
C'
Deposition and patterning of
passivation SiN by PECVD
Function:
Passivate TFT
C
a-Si TFT array process – step 5
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
Gate Source Drain W
+ ve source Current flow drain gnd
WW Rank 1 2 3 4
Manufactur er Samsung Dell HP LGE
Q3'08 Unit Share 15.0% 13.4% 11.2% 9.4%
Q4'08 Unit Share 15.5% 12.5% 11.8% 9.2%
Q/Q Growth -4% -13% -2% -10%
玻璃尺寸： 2950*3400mm 2850*3050mm
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 面板厂商布局
2005/4第1条7代线开始量产；2006/6第1条8代线动工，酝酿与兴建 第二条8代线； 2007/8第一条8代线正式量产，有意再度兴建第二 条8代线 2008/2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 7．5代线月产能现在2.5万片，年底将扩大到5万片；计划2011-2012 年建成10代或11代线
-1%
-6%
-9%
-24%
-8%
-16%
11%
26%
-27%
-1%
-16%
-4%
-7%
-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