指導教授盧淵源

TFT/LCD製程TPM

指導教授：盧淵源博士第一組：組長

黃德強

組員

蔡國彬

廖燿堂

謝聰明

郭宗鑫

劉文欽盧世欽

民國九十四年一月九

日企業(yè)資源規(guī)劃與國際作業(yè)管理中山大學

EMBA-6液晶顯示器(LCD)之用途某A光電六道光罩PANELLCLCM五道光罩ARRAYCELLMODULE投片,清洗,薄膜,黃光,蝕刻,測試清洗,配向,框膠,熱壓,切裂,注入磨洗貼,FPC,COG,組裝,燒機,F/I投片,清洗,薄膜,黃光,蝕刻,測試清洗,配向,框膠,熱壓,切裂,注入磨洗貼FPC,COG,組裝,燒機,F/I工廠概況甚麼是TFT-LCD?TFT----薄膜電晶體

ThinFilmTransistorLCD----液晶顯示器

LiquidCrystalDisplayTFT-LCD剖面圖GATE閘極SOURCE源極DRAIN汲極ITO畫素電極液晶分子CRYSTALCF彩色濾光膜B.L背光TFT動作示意圖作動原理Array工程SourceDriverGateDriverTFT/LCD製程管理TFT(Array)Thin-FilmTransistorLC(Cell)LiquidCrystalLCMLiquidCrystalModuleCF彩色濾光膜ColorFilter

素玻璃PANELTFTTFTCF外購CellLCLCLCLCLCLCLC面背+++機

LCM鍍膜(sputter,CVD)上光阻(coater)對準,曝光(stepper)光罩(reticle)顯影(developer)顯影液蝕刻(etch)去光阻液

stripper去光阻酸,氣體鍍下層膜TFT循環(huán)製程圖解TFT之六步驟Cr1.GateSIN2.絕緣層Via3.Via

ITO4.畫素電極Al/Cr5.Source/DrainPassivation6.PassivationTFT之五步驟TI/AL/TIS-I-NTI/AL/TIPASSIVATION1.鍍上鈦鋁鈦合金(GATE)厚度500/1800/1000A2.S:SiNx(氮矽化合物,絕緣層)

I:a-Si(非結(jié)晶矽,通道層)

N:N+(高濃度磷的矽)降低界面電位差,使成為歐姆接觸(Omiccontact)

3.鍍上鈦鋁鈦合金(source,drain)厚度4.鍍上5.鍍上ITO(銦銻氧化物,畫素電極)保護層(把金屬部份蓋住)ITOTFT製程流程Thin-FilmPhotoCleaningInspectionVIACrSINITOAl/CrDevelopingADISputteringPECVDSteppingCoatingTestingEtchCell重複循環(huán)Wet/DryStripAEITestingRepairColorFilter簡述放大彩色濾光膜TFT&CF玻璃投入LCM投入Cell-PI製程CF&TFTAPR板PICoatingPolyimide塗覆淡黃色800~1200A

PIRubbingCF&TFTRubbingClothPI膜配向,基板和

roller成45度角TFT和CF基板方向差90度Cell-配向製程分散製程SealPaste(框膠點金膠)SpacerSPACERSPRAY(灑佈)溶劑含甲醇,水AuPaste框膠CF&TFT組合製程AttachmentUV膠TFT基板大片組合CF基板CF&TFT組合製程HotPress氣囊熱壓大片組合之基板熱壓機hotpressor115~200度C4小時,一次可壓18片壓力表CF&TFT切割製程Scribing&Breaking切割&裂片切一面,就翻面先裂這面,然後再切另一面,翻面再裂這一面Injection裂片後製程EndSealUV膠紫外線抽真空液晶注入示意圖液晶破真空再配向Anneal使用熱處理的方式,加高溫,讓液晶分子活潑化,再將溫度急速降下來,使液晶分子正確躺在rubbing好的PI槽內(nèi)PanelClean將PANEL浸入清洗溶液中,一方面可以清洗PANEL上殘留的液晶分子和UV膠,也可以將再配向好的液晶分子相位固定.Beveling&PolarizerBeveling磨邊(去掉短路棒

shortingbar)短路棒Beveling&PolarizerPolarizerAttachment偏光片貼附上下偏光片濾光角度差90度LCDPacking點燈測試Packing背光版通電檢查TFT&CFTFT&CF之配向共製程PICoatingPre-CuringInspectionPICuringPIRubbingCleaning進料檢驗LCD製程管理

TFTCleaningCFCleaning分製程撒佈封膠CF/TFT組合HotPressTFTbakeTFTSeal&AupasteCFSpacerSprayCFCount液晶注入切裂LC再配向點燈電測LCMScribingBreakingInspectionInjectionEndSealCleaningLCM製程管理COG&TABLCDCell投入分製程COGTABCOGProcessCOGProcessBondingACF黏貼PanelACFAttachmentFPCACFAttachmentCOGBondingSamplingInspectionFPCBondingBonding後電測檢驗品檢封邊ModuleAssembly成品入庫SiliconDispenseCuring燒機燒機後測試外觀總檢AgingOQCSamplingOpticalMicroscopeCOGProcessCOGBonding包括:Chips&FPCBonding後用Silicon膠予以封住彈性印刷電路FPCICACFCFTFTAssembly背光導光板反射板菱鏡柔焦鏡BacklightPANEL燒機(BURNIN)壽命測試穩(wěn)定性測試60度C6小時Packing外觀總檢PackingTheEnd平面顯示器上游材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

LCDPanel的成本結(jié)構(gòu)中材料約佔50～60%，以目前市場的趨勢分析，材料將會慢慢的在國內(nèi)生產(chǎn)，其中將會隱藏無限商機。由於液晶被廣泛的應(yīng)用，及許多的廠商陸續(xù)投入生產(chǎn)，造成液晶價格慢慢的下滑，進而引嚮其景氣循環(huán)由三年縮短至兩年更甚至一年半。所以目前針對於材料作粗略的分析報告。雖然目前技術(shù)及材料大多由國外供應(yīng)，但是在2000年底液晶的產(chǎn)量約可佔全球的20%，在材料方面已有少數(shù)在臺灣生產(chǎn)，將來所有的材料更有可能將技術(shù)轉(zhuǎn)移至臺灣或由國內(nèi)自行研發(fā)量產(chǎn)。平面顯示器上游材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)玻璃基版彩色濾光片驅(qū)動IC背光版背光燈源偏光版液晶LCDPanel工廠

TFTLCM中華映管達碁科技聯(lián)友光電瀚宇彩晶元太科技奇美電子廣輝電子統(tǒng)寶光電(LTPS)ArrayCellModule我國液晶顯示器化學藥品及材料趨勢單位：百萬新臺幣19981999200020012002玻璃基版2912,0727,48014,66416,379ITO導電玻璃2,7246,9248,8309,98010,073彩色濾光片1013,58214,57031,85040,551配向膜126205438655748液晶6901,1793,1265,4226,228偏光膜3,3582,8594,9327,3318,764補償膜2062541,1841,3391,516ACF3073269491555驅(qū)動IC10,69619,93129,23336,89637,229背光源399404,83410,18412,812製程化學藥品4651,6073,0863,761光阻劑1381,0661,9432,086總計18,26238,62477,568123,843140,703資料來源：工研院化工所ITIS計畫整理(1999/11/29)百萬材料趨勢分析2001年平面顯示器材料趨勢預(yù)測康寧

目前月產(chǎn)能2000千片,新增月產(chǎn)能2000千片。（美康寧倍增產(chǎn)能2000年底前）,（日本康寧增設(shè)一座2000年3月）,（三星康寧增設(shè)三座2001年初前）（臺灣加工廠預(yù)計2001年4月試車出貨）為世界佔有率最高的製造商。市場佔有率約70%旭硝子目前月產(chǎn)能2000千片,旭硝子預(yù)計在雲(yún)林科技工業(yè)區(qū)設(shè)廠日本電器硝子目前月產(chǎn)能1100千片NHTechnology目前月產(chǎn)能550千片,預(yù)計在臺南科技工業(yè)區(qū)投資建廠※目前市面上通用的玻璃基板厚度為○．七毫米，康寧新推出的玻璃厚度可降低到○．六三毫米，可降低顯示器玻璃重量達三五％以上。根據(jù)估計，全球TFT玻璃基板市場目前約十億美元左右，而到二○○二年以前預(yù)計將以每年約四○％的速度快速成長

玻璃基版1999年2000年2001年CF月產(chǎn)量1500至17001800至20002300至2600CF年產(chǎn)量198002360029300公司名稱生產(chǎn)線概況基版月產(chǎn)能市場佔有率備註凸版(TOPPAN)第2.5代以下5條第3代1條第3.5代1條300K60K80K約50%以上競爭優(yōu)勢在於機器設(shè)備產(chǎn)能量率高,子公司能自行生產(chǎn)顏料光阻，價格僅約市價的1/2至1/3。彩色濾光片全球TFT-LCD用彩色濾光片供需預(yù)測（單位：千片）日本前四大彩色濾光片廠商概況公司名稱生產(chǎn)線概況基版月產(chǎn)能市場佔有率備註DNP第2.5代以下3條第3代1條第3.5代1條90K40K約佔25%與和鑫光電策略聯(lián)盟TORAY第2.5代以下2條第3.5代1條100K50K小於10%尚無擴建計畫STI第2.5代以下1條第3.5代1條50K40K小於10%劍度計畫收購STI50%股權(quán)凸版印刷預(yù)計在臺南科技工業(yè)區(qū)投資建廠，初期投資金額約50億臺幣。從第3.5代製程切入，後續(xù)在引進最新的第四代彩色濾光片生產(chǎn)線。臺灣彩色濾光片廠商奇美電子：研發(fā)中620*750mm自行研發(fā)（30K）世界顛峰：劍度電子：開發(fā)階段，預(yù)計00/3Q量產(chǎn)620*750mm（40K）與STI技術(shù)合作。和鑫光電：第一條線與IBM技術(shù)合作(550*650mm)（25K）第二條線預(yù)計與大日本印刷簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)移(620*750mm)於2001年4月Total產(chǎn)量可達6萬片。第三條線預(yù)計於2001年8月引進。

展茂電子：開發(fā)階段，預(yù)計02/1Q量產(chǎn)650*750mm

（80K)與日本凸版（TOPPAN）技術(shù)合作※製造方法與構(gòu)成原料方面，彩色濾光片主要的製造方法有四種，分別為染色法、印刷法、顏料分散法、與電著法，目前主要製造方法則為顏料分散法，此方法不受圖素配置方式的限制，且具有良好的分光特性；而彩色濾光片的主要構(gòu)成原料分別為玻璃基板(Glass)、BlackMatrix(B/M)、紅藍綠(RGB)層、透明電極(ITO)。每座Fab投資金額約50億臺幣。

目前日本的彩色濾光片廠商還沒有達到全能量產(chǎn)階段，各廠商生產(chǎn)設(shè)備的開工率約70%至80%，如果TFT-LCD廠商繼續(xù)提高產(chǎn)能，彩色濾光片廠商仍有擴產(chǎn)空間，不過由於日本凸版一家的市占率就超過一半，因此去年的彩色濾光片市場中，只有凸版一家獲利，盈餘也只有6%左右，預(yù)估彩色濾光片供過於求的情況將維持至2001年，所以臺灣廠商是乎還有一場硬戰(zhàn)要打。但是目前第四代TFT生產(chǎn)線如雨後春筍般增加,CF廠商建廠速度並不見得跟得上的情況下，預(yù)計2001年第三季左右，平均每個月第四代CF基版的短缺數(shù)量，大約會在35左右。以18.1吋的彩色濾光片來看，去年價格約1萬日圓，今年價格則在9,000日圓以下，而15吋價格去年為5,800日圓，今年年則降至5,000日圓以下。預(yù)估今年價格跌幅可達10%至15%。劍度公司則預(yù)估彩色濾光片價格每年將以8%的幅度下滑，和鑫光電甚至更悲觀的認為今年價格跌幅將達10%。CF價格趨勢全球三.五代以上TFT彩色濾光片擴廠計畫廠商名稱設(shè)廠地點生產(chǎn)線編號基版尺寸(mm)月產(chǎn)能(K)估計量產(chǎn)時間凸版印刷新發(fā)田H7650*750501999Q2新發(fā)田H8680*880452000Q4埼玉研究用960*1100R&D1999Q3新發(fā)田H9960*1100252000Q4臺灣臺南680*880452001年以後大日本印刷大利根301760*980451999Q2三原401750*950402001Q1東麗滋賀4620*75032～601999Q3STI愛媛E2600*75040已量產(chǎn)ACTI黑崎1650*75040～501999Q2黑崎2730*920402001Q2三星電管天安600*72048已量產(chǎn)天安750*950502000Q3劍度新竹1620*750402001五月新竹2第四代未定未定展茂新竹1650*750502001Q3和鑫新竹620*750602001Q2勝華科技(TN&STN)默克光電劍度錸德科技ITO導電玻璃Sharp（茂矽代工年底產(chǎn)能達4.6K）Toshiba