TFTLCD制造工藝1課件

SUSTTFT液晶顯示器制造工藝主要內(nèi)容TFT液晶顯示器的常用模式生產(chǎn)TFT-LCD的主要原材料TFT-LCD面板的生產(chǎn)工藝TFT-LCD背光系統(tǒng)及的制造工藝TFT-LCD模組的制造工藝一、TFT液晶顯示器的常用模式LCDTVViewingAngleTechnologybySizeFull-HDWUXGAMVAIPSMVAMVAIPSMVAIPSMVAIPSMVAIPSWXGA+VA,IPSTNMVA,IPSTNMVAMVAIPSMVAIPSMVAMVAIPSSVGAVATNTNVGAVATN20”23”26”27”32”37”40”42”46”/47”52”55”+Currently,Samsung,AUO,CMOarealldeveloping26”TNforcustomerslikeSamsungTVandPhilipsTV.From2007,26”TNwilltakelargesharefromcurrent26”MVA/IPS.For32”andabove,thewideviewangletechnologyremainsmainstream.

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Source:DisplaySearchQ3’06L/ATFTProductPlanReport1、TN模式

TN模式是液晶顯示中最早獲得廣泛應(yīng)用的模式、工藝最為成熟的模式。一

TN-LCD基本結(jié)構(gòu)及工作原理

1.TN-LCD的基本結(jié)構(gòu)

彩色顯示應(yīng)增加彩色濾色膜Lamp(backlight)LinearpolarizerGlasssheetGlasssheetLinearpolarizerLC-material2<t<5mTransparentElectrode(ITO)Colorfilters大型高分辨率的顯示器還需增加TFTCellofaTNAMLCD(2)液晶盒四周用密封材料密封;密封材料一般是環(huán)氧樹脂、固化劑、和玻璃襯墊按一定比例混合。在液晶盒中透明電極內(nèi)側(cè)的整個(gè)顯示區(qū)域都覆蓋著一層聚酰亞胺取向?qū)樱ê穸刃∮?000?）;這層取向?qū)有杞?jīng)無絨斜紋棉布定向摩擦，從而在摩擦層上形成數(shù)納米寬的細(xì)溝槽.長棒型液晶分子只有沿溝槽平行躺下時(shí)體系的能量才最低；液晶分子通過這種方式實(shí)現(xiàn)取向。配向膜液晶分子ITO玻璃基板配向後的液晶分子為防止液晶層出現(xiàn)“疇區(qū)”缺陷，在取向時(shí)要設(shè)置2o~3o的預(yù)傾角；這個(gè)預(yù)傾角限制了加上電壓后液晶分子的旋轉(zhuǎn)方向。在液晶中還要摻入能形成單一右旋或左旋結(jié)構(gòu)的手性材料來控制液晶分子只沿一個(gè)方向扭曲。最上層液晶第二層液晶最底層液晶上層偏光模下層偏光模光源如果不做適當(dāng)?shù)念A(yù)傾斜和預(yù)扭曲處理，顯示圖象就會出現(xiàn)花斑即“疇區(qū)”缺陷，因?yàn)橐壕Ш兄胁煌瑓^(qū)域的液晶分子會向相反的方向轉(zhuǎn)動產(chǎn)生大量“疇區(qū)”，從而引起反射光線因位置不同而產(chǎn)生差異。液晶玻璃基板只有使液晶分子預(yù)先產(chǎn)生一個(gè)具有預(yù)傾斜和預(yù)扭曲的環(huán)境，才能使液晶分子向同一方向轉(zhuǎn)動，消除“疇區(qū)”缺陷。

在制造液晶盒時(shí)，上、下極板的取向?qū)拥娜∠蚍较驊?yīng)相互垂直；液晶分子由上基板到下基板逐漸旋轉(zhuǎn)90o成扭曲排列狀態(tài)。

液晶盒的厚度和均勻性是由襯墊決定的；玻璃襯墊決定液晶盒的厚度；塑料襯墊決定液晶盒的均勻性。液晶盒外側(cè)有兩片偏振片；上基板處的偏振片稱為起偏器，下基板處的偏振片稱為檢偏器。TN-LCD的工作原理

整個(gè)液晶屏上的點(diǎn)處于兩種狀態(tài)：非選擇態(tài)和選擇態(tài)；非選擇態(tài)：不通電的狀態(tài)；選擇態(tài)：通電的狀態(tài)。LCDSystemTFTArrayLCDCellColorFilterLCM:Polarizerfilm,TABorCOG,Back-lightNormallyWhiteMode非選擇態(tài)工作原理對于液晶顯示屏上處于非選擇態(tài)上的像素，在不施加電壓的情況下，來自光源的自然光經(jīng)過起偏器后只剩下平行于光軸方向的線偏振光射入液晶層。由于起偏器的光軸方向平行（或垂直）于入射光側(cè)液晶分子的取向方向，經(jīng)過起偏器后的線偏振光的偏振方向沿平行（或垂直）于入射側(cè)液晶分子取向的方向方向，射向液晶層。TN-LCD液晶盒通常滿足λ/nP0<<Δn/2n的莫根條件；線偏振光將以波導(dǎo)方式在液晶層傳播：光在液晶層內(nèi)傳播過程中，其偏振方向伴隨分子的扭曲方向同步旋轉(zhuǎn)。液晶分子在液晶盒中旋轉(zhuǎn)了90o；由起偏器產(chǎn)生的線偏振光到達(dá)檢偏器時(shí)其波振面也相應(yīng)旋轉(zhuǎn)了90o。當(dāng)兩偏振片的光軸是正交設(shè)置，偏振光的偏振方向就與檢偏器的光軸方向平行，射向檢偏器的線偏光可以順利通過檢偏器，液晶顯示器上的相應(yīng)區(qū)域便呈現(xiàn)明亮的狀態(tài)；如果整個(gè)液晶顯示器都不施加電壓，整個(gè)液晶顯示器上都呈現(xiàn)明亮的狀態(tài)，這就是常白方式。當(dāng)兩偏振片的光軸平行設(shè)置時(shí)，偏振光的偏振方向就與檢偏器的光軸方向垂直；射向檢偏器的線偏光無法通過檢偏器，液晶顯示器上的相應(yīng)區(qū)域便呈現(xiàn)黑暗的狀態(tài)；如果整個(gè)液晶顯示器都不施加電壓，整個(gè)液晶顯示器上都呈現(xiàn)黑暗的狀態(tài)，這就是常黑方式。選擇態(tài)工作原理對于TL-LCD液晶顯示器上的特定區(qū)域施加電壓時(shí)，從閾值電壓大于Uth起，液晶分子的指向矢就開始向電場方向旋轉(zhuǎn)；在所施加電壓為閾值電壓Uth的2倍（選擇態(tài)）情況下，由于正性介電各項(xiàng)異性Δε和電場的相互作用，除電極近旁的分子外，其它分子的指向矢都沿著平行于電場的方向重新排列。液晶層分子變成垂面取向，扭曲結(jié)構(gòu)解體。自然光經(jīng)過起偏器產(chǎn)生的線偏振光的波振面在液晶盒中不再旋轉(zhuǎn)，保持原來偏振方向到達(dá)檢偏器。如果兩片振光的光軸正交設(shè)置，射向檢偏器的偏振光的偏振方向就與檢偏器的光軸方向垂直，線偏光無法通過檢偏器；液晶顯示器上的相應(yīng)區(qū)域便呈現(xiàn)黑暗的狀態(tài)。若兩偏振片的光軸平行設(shè)置，射向檢偏器的偏振光的偏振方向就與檢偏器的光軸方向平行；線偏光可以順利通過檢偏器；液晶顯示器上的相應(yīng)區(qū)域便呈現(xiàn)明亮的狀態(tài)。對于常白方式的TN-LCD，液晶顯示器上非選擇的區(qū)域呈現(xiàn)明亮狀態(tài)、選擇區(qū)域呈現(xiàn)黑暗狀態(tài)，這樣便在明亮的背景上顯示出黑暗的圖案。對于常白方式，可實(shí)現(xiàn)在白色背景上顯示黑色圖案，稱為正像顯示；對于常黑方式，可以實(shí)現(xiàn)在黑色背景上顯示白色圖案，稱為負(fù)像顯示。TN模式中兩種方式的CR-Va/Vth曲線。橫坐標(biāo)采用驅(qū)動電壓的歸一化值。在低電壓驅(qū)動領(lǐng)域，NB方式具有比NW高的對比度，但在高電壓驅(qū)動領(lǐng)域，NW方式具有很高的對比度。常黑（

NB）方式和常白(NW)方式的電光特性如上圖所示。其中點(diǎn)線、實(shí)線、點(diǎn)劃線分別表示R,G,B三原色的T-V曲線。與NB方式相比，NW方式在低透過率區(qū)的三原色T-V曲線匯聚為一條線，而低透過區(qū)的三原色T-V曲線的會聚性對色再現(xiàn)性和對比度有極大影響。NW方式在低透過率區(qū)的三色會聚性好，因而其色再現(xiàn)性比較好；NW方式在低透過率T可達(dá)到非常小的值，為無電場時(shí)透過率的百分之一以下，因而可得到非常高的對比度。

NW方式的特點(diǎn)不僅色再現(xiàn)性好，對比度高。而且視角引起的色變化也小。TN模式的優(yōu)點(diǎn)：成本最低技術(shù)最成熟生產(chǎn)難度最小易于彩色化TN模式的存在問題：視角??；響應(yīng)速度慢；僅有增加TFT后才能制作大尺寸的顯示器。3、TN模式的視角擴(kuò)展視角問題產(chǎn)生的原因不同角度的光線從液晶層射出時(shí)所獲得的相位延遲各不相同。而相位延遲的大小又決定著合成光的偏振狀態(tài)，從而影響出射光強(qiáng)的大小。觀察角度不同,獲得的亮度不同

光線從液晶層射出時(shí)所獲得的有效光程差Δnd值也就不一樣了（注：液晶盒的最佳光程差是按照垂直入射光線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的），從而獲得不同的相位延遲。液晶分子的這種特性表現(xiàn)在顯示質(zhì)量上，就是我們感受到的在不同觀察角度出射光強(qiáng)度會不一樣的現(xiàn)象。

解決TN-LCD視角問題的根本途徑在于消除Δnd值的各向異性。亮態(tài)時(shí)，TN盒的透過特性對視角特性的影響不大，而暗態(tài)（有場態(tài)）的透過率與視角關(guān)系十分靈敏，所以視角的補(bǔ)償多集中在暗態(tài)的光學(xué)補(bǔ)償上。TN模式中暗態(tài)是有電場狀態(tài)，在飽和電壓下，盒中心部位的液晶分子垂直于基板排列，而基板附近的分子幾乎不扭曲地徐徐傾斜取向，形成指向矢沿盒厚方向連續(xù)變化但上下不對稱的混合取向，如右圖所示。

特征需要不對稱的補(bǔ)償膜.TN液晶顯示器的視角非對稱性來源于液晶分子的棒狀結(jié)構(gòu)和排列方式

。.由于在飽和電壓作用下液晶分子為混合取向，要得到充分補(bǔ)償，補(bǔ)償膜中的光軸取向最好滿足相應(yīng)的分布[見圖3-1-1（a）補(bǔ)償膜部分]，這種膜的結(jié)構(gòu)如圖3-1-1(b)所示。

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