新員工TFT-LCD基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)-凌博士

1、TFT-LCD 基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn) RD Center ATD 霍思濤霍思濤 培培 訓(xùn)訓(xùn) 內(nèi)內(nèi) 容容v LCD發(fā)展史及現(xiàn)狀發(fā)展史及現(xiàn)狀 v LCD基本概念基本概念v TFT-LCD基本結(jié)構(gòu)及相關(guān)材料基本結(jié)構(gòu)及相關(guān)材料v TFT-LCD工藝制程工藝制程v TFT-LCD關(guān)鍵參數(shù)關(guān)鍵參數(shù)LCD(液晶顯示器液晶顯示器)ECD(電致變色顯示器)顯示器顯示器發(fā)光型發(fā)光型被動(dòng)發(fā)光型被動(dòng)發(fā)光型CRT(陰極射線管)PDP(等離子顯示器)FED(場發(fā)射顯示器)LED(發(fā)光二極管)VFD(真空熒光顯示器)平板顯示器平板顯示器（主動(dòng)發(fā)光）（被動(dòng)發(fā)光）顯示技術(shù)分類顯示技術(shù)分類CRT幾乎所有主要特性都比較優(yōu)秀，缺

2、點(diǎn)是屏做不大，體積大、重量大；LCD的性能近年來有明顯提高，主要性能都接近CRT，但響應(yīng)速度、視角還略差；PDP功耗大，性價(jià)比不高；OLED主要性能都很優(yōu)秀，但器件壽命、制作工藝成熟性有待提高；LED因其高亮度，可用于室外大型顯示。顯示器基本特性的比較顯示器基本特性的比較液晶及液晶顯示技術(shù)發(fā)展歷程液晶及液晶顯示技術(shù)發(fā)展歷程4. Notebook(10-17”) 5. Desktop (15-24”) 6. LCD TV (20”)1. Cell Phones (0.5-4”) 2. Video/Audio Player (0.5-4”) 3. Car navigation (7”) LCD應(yīng)用

3、領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域大尺寸大尺寸 LCD LCD 電視電視LG-Philips 100” LCD TVSharps 108” LCD TV1.Resolution: 1920 x3x10802.Super IPS: CR2000:13.Viewing angle: 180o4.Response time: 10 ms1.Resolution: 1920 xRGBx10802.MVA: CR 8000:13.Viewing angle: 180o4.Response time 8 ms5.Color gamut: 92% NTSC天天 馬馬表一: 2009年Q308-Q408初步調(diào)查資料 - 全球前五大

4、液晶顯示器品牌廠商出貨量市占率與成長率WW Rank ManufacturerQ308Unit ShareQ408Unit ShareQ/Q GrowthY/Y Growth1Samsung15.0%15.5%-4%2%2Dell13.4%12.5%-13%-19%3HP11.2%11.8%-2%-9%4 LGE9.4%9.2%-10%-11%5 Acer8.0%8.4%-2%9%Others43.0%42.5%-9%-10%Total100.0%100.0%-7%-8%Source: Quarterly Desktop Monitor Shipment and Forecast Report

5、表二: Q408初步調(diào)查資料 - 全球各地區(qū)顯示器出貨量與成長率(單位: 百萬臺(tái))JapanNorth AmericaEMEAChinaLatin AmericaAsia PacificWorldwideQ408 Units 1.28.113.19.13.84.339.6Q/Q Growth-1%-9%-8%11%-27%-16%-7%Y/Y Growth-6%-24%-16%26%-1%-4%-8%Source: Quarterly Desktop Monitor Shipment and Forecast ReportTV Market Forecast玻璃尺寸及生產(chǎn)線玻璃尺寸及生產(chǎn)線Ge

6、n的概念的概念Gen 5Gen 10玻璃尺寸：2950*3400mm2850*3050mm 上海天馬上海天馬4.5代代1已經(jīng)量產(chǎn)已經(jīng)量產(chǎn)公司面板廠商布局Sony-Samsung2005/4第1條7代線開始量產(chǎn)；2006/6第1條8代線動(dòng)工，醞釀與興建第二條8代線； 2007/8第一條8代線正式量產(chǎn)，有意再度興建第二條8代線Sony-Sharp2008/2成立合資企業(yè)，共同興建10代線面板廠AUO8.5代線將于09年下半年開始量產(chǎn)。第二條7.5代線也在09年下半年進(jìn)行投產(chǎn)，其主要用途在于輔助8.5代線，全面進(jìn)行電視用液晶面板的量產(chǎn)。 其也在規(guī)劃10代線籌建。7.5代線及6代線量產(chǎn)中LG飛利浦（L

7、PL） 75代線量產(chǎn)中，8代線預(yù)計(jì)09年上半年投產(chǎn)奇美75代線月產(chǎn)能現(xiàn)在2.5萬片，年底將擴(kuò)大到5萬片；計(jì)劃2011-2012年建成10代或11代線TFT-LCD生產(chǎn)線布局生產(chǎn)線布局 上海天馬上海天馬昆山龍騰光電LCDLiquid Crystal Display液晶顯示器TFT-LCDThin Film Transistor LCD 薄膜晶體管液晶顯示器v 由于TFT-LCD具有體積小、重量輕、低輻射、低耗電量、全彩色化等優(yōu)點(diǎn)，因此在各類顯示器上得到了廣泛的應(yīng)用基本概念基本概念TFT-LCD基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)q 背光板模組:提供光的來源.q 上下偏光板，TFT Glass Substrate，液

8、晶：形成偏振光，控制光線的通過與否。q 彩色濾色膜：提供TFT LCD紅，綠，藍(lán)(光的三原色)的來源。q ITO透明導(dǎo)電層：提供透明的導(dǎo)電通路。q Spacer：提供一固定高度給彩色濾光片和TFT Glass Substrate, 控制盒厚，作為灌入液晶時(shí)的空間及作為上下兩層Glass的支撐。組件介紹組件介紹液晶的基本概念液晶的基本概念n 液晶具有液體所具有的流動(dòng)性，同時(shí)也具有晶體的各向異性、雙折射等特性。n 可以通過對液晶施加電場，使它的分子排列發(fā)生改變，從而使液晶的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。這樣，就將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢姷墓庑盘?hào)。溫度低溫度低溫度高溫度高偏振光：偏振光：光的矢量方向和大小有規(guī)則變化

9、的光偏光片：偏光片：將自然光變?yōu)槠窆獾钠骷窆馀c偏光片偏振光與偏光片v左圖：兩偏光片垂直v右圖：兩偏光片平行TFT位于掃描電極和信號(hào)電極的交叉點(diǎn)處，它的漏極和源極分別與信號(hào)電極和像素電極相連，柵極與掃描電極相連。TFT-LCD單像素結(jié)構(gòu)TFT電路電路TFT（薄膜晶體管）基本概念（薄膜晶體管）基本概念+ve+ve+vegndsourcedrainConductive channelCurrent flow+ve+ve+vegndsourcedrainConductive channelCurrent flowTFT在LCD中起著傳輸和控制電信號(hào)的作用，即通過它確定施加在液晶層上的電壓的大小

10、彩色濾色膜由紅、綠、藍(lán)三種顏色的光阻、黑矩陣，保護(hù)膜和ITO公共電極幾部分組成彩色濾光片（彩色濾光片（Color Filter=CF）LCD工作原理工作原理液晶顯示器件分類液晶顯示器件分類液晶顯示器直視型投影型透射型（有背光源）反射型（無背光源）前投影型背投影型Array 制程與半導(dǎo)體制程相似，但不同的是將薄膜晶體管制作在玻璃基底上而非晶圓上； Cell 制程是將前段Array基板與彩色濾光片的玻璃基板貼合，并在兩片玻璃基板間滴入液晶(LC) ； 模組組裝制程是將Cell制程后的面板與其它如背光單元、電路、外框等多種零組件組裝的過程。TFT-LCD制程制程Color Filter Fabric

11、ation Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell Process Module Assembly Processa-Si TFT array process step 1Deposit and pattern gate metalFunctions:Gate of TFTSelect linesBottom electrode of storage capacitorMetal options:Ti/Al/TiAl/MoCrMoTaCCCross-section CCa-Si TFT array process step 2Depositi

12、on of SiN/a-Si/n+ by PECVD, patterning of a-SiSiN is gate dielectric and storage capacitor dielectricSelective etch of a-SiSiN is not etchedCCSiNa-Si/n+a-Si TFT array process step 3Deposition and patterning of source/drain metalFunctions:Source and drain metalData line metalMetal optionsTi/Al/Ti or

13、Ti/AlCrMo or Mo/AlBack etch of n+ a-Si from channel areaCCa-Si TFT array process step 4Deposition and patterning of passivation SiN by PECVDFunction:Passivate TFTCCa-Si TFT array process step 5Deposition and patterning of ITOFunction:Pixel electrodeTop electrode of storage capacitorCCITO pixel elect

14、rodeCross-section C-CSelect lineData lineStorage capacitorCCITO pixel electrodeCross-section C-CSelect lineData lineStorage capacitora-Si TFTa-Si TFT array processCell 制程制程 ODF制程制程淡黃色淡黃色8001200PI涂布涂布配配 向向 絨絨 布布PI摩擦摩擦LCD框膠及框膠及Ag膠涂布膠涂布噴襯墊噴襯墊上下基板對位貼合上下基板對位貼合玻璃切割、裂片玻璃切割、裂片加壓脫泡加壓脫泡貼偏光片貼偏光片n 液晶顯示模塊（液晶顯示模塊

15、（LCM）是一種將液晶顯示器件、連接件、集是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、成電路、PCB、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。 連 接 件 ： 導(dǎo) 電 橡 膠 、 熱 壓 導(dǎo) 電 膠 帶 、連 接 件 ： 導(dǎo) 電 橡 膠 、 熱 壓 導(dǎo) 電 膠 帶 、 T A B ( T a p eT A B ( T a p e Automated Bonding )Automated Bonding )； 集成電路：控制器、行和列集成電路：控制器、行和列驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器等；器等； PCB：電源、控制器、行和列：電源、控制器、行和列驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器等的連接電路；器等的連接電路； 背光

16、源：背光源：LED、CCF、VFD、EL、OEL、FED等光源等光源； 結(jié)構(gòu)件：將上面各部件裝配在一起的結(jié)構(gòu)件。結(jié)構(gòu)件：將上面各部件裝配在一起的結(jié)構(gòu)件。液晶顯示模塊（液晶顯示模塊（LCM）背光源及結(jié)構(gòu)背光源及結(jié)構(gòu)CellCell工程工程ModuleModule工程工程信號(hào)基板驅(qū)動(dòng)IC PanelBLULCD Module連接電路保護(hù)板検検 査査裝配裝配綁定綁定LCD Panel液晶滴下液晶滴下真空貼合真空貼合 切割切割CFTFT基板TFTTFT工程工程成膜成膜膜Glass基板PR塗布?jí)T布曝光曝光Mask現(xiàn)像現(xiàn)像刻蝕刻蝕剝離剝離TFT基板重復(fù)Glass基板TFT-LCD不良分析不良分析LCD顯示

17、器評價(jià)項(xiàng)目顯示器評價(jià)項(xiàng)目: 分辨率 亮度 (Cd/m2) 對比度 視角 響應(yīng)時(shí)間 (ms) 功耗 (mw) 工作/存儲(chǔ)溫度范圍 可靠性評價(jià) 分辨率分辨率q 分辨率（Display Resolution ）：顯示器水平方向和垂直方向像素（Pixel）的數(shù)目。注：一個(gè)像素有R、G、B三個(gè)子像素（Sub-Pixel）。亮度表示顯示器的發(fā)光強(qiáng)度。用每單位面積的亮度cd/m表示。室內(nèi)應(yīng)大于70 cd/m，室外應(yīng)達(dá)到300 cd/m。在不能主動(dòng)發(fā)光的液晶顯示器中，用該單位評價(jià)顯示器的亮度。 亮度亮度 對比度-視角特性參數(shù)包括兩個(gè)方面： 一是在特定的溫度、特定的方位角下，對比度隨驅(qū)動(dòng)電壓的變化而變化，即對比

18、度曲線； 二是在特定溫度、固定的驅(qū)動(dòng)條件下，對比度在給定的立體空間范圍內(nèi)的分布情況，即對比度-視角特性曲線。 對比度對比度- -視角特性視角特性 q 對比度（對比度（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600:1。q 視角（視角（Viewing Angle）：）：在大角度觀看的情況下，顯示器對比度變差會(huì)使畫面失真，可接受的觀測角度范圍就稱為視角。視角和對比度圖示例視角和對比度圖示例補(bǔ)償膜補(bǔ)償后的視角補(bǔ)償膜補(bǔ)償后的視角線性偏光片下視角線性偏光片下視角 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間的定義及測量 響應(yīng)特性參數(shù)是描述液晶屏的光透射率（或反射率）在改變驅(qū)動(dòng)電壓的選擇狀態(tài)（由選擇態(tài)到非選擇態(tài)或由非選擇態(tài)到選擇態(tài)）時(shí)變化快慢的物理參數(shù)。n 響應(yīng)特性參數(shù)主要用開啟時(shí)間Ton，關(guān)閉時(shí)間Toff，上升時(shí)間Tr和下降時(shí)間Td來描述。其中橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是相對透射率q 響應(yīng)時(shí)間（Response Time）：從輸入信號(hào)到輸出圖像所經(jīng)歷的時(shí)間，一般液晶顯示器響應(yīng)時(shí)間為2030毫秒。溫度特性：溫度特性是描述各種特性參數(shù)隨著溫度的變化而變化的規(guī)律。工作溫度：LCD能夠正常工作的溫度范圍；功耗特性：功耗特性是描述液晶屏在正常工作條件下功耗的大小，一般用功耗電流的有效值來表示，通常