1、TFT-LCD 基础知识培训基础知识培训 RD Center ATD 霍思涛霍思涛 培培 训训 内内 容容v LCD发展史及现状发展史及现状 v LCD基本概念基本概念v TFT-LCD基本结构及相关材料基本结构及相关材料v TFT-LCD工艺制程工艺制程v TFT-LCD关键参数关键参数LCD(液晶显示器液晶显示器)ECD(电致变色显示器)显示器显示器发光型发光型被动发光型被动发光型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)VFD(真空荧光显示器)平板显示器平板显示器（主动发光）（被动发光）显示技术分类显示技术分类CRT几乎所有主要特性都比较优秀，缺
2、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；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。显示器基本特性的比较显示器基本特性的比较液晶及液晶显示技术发展历程液晶及液晶显示技术发展历程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应用领域应用领域大尺寸大尺寸 LCD
3、 LCD 电视电视LG-Philips 100”LCD TVSharps 108”LCD TVResolution:1920 x3x1080Super IPS:CR2000:1Viewing angle:180oResponse time:10 msResolution:1920 xRGBx1080MVA:CR 8000:1Viewing angle:180oResponse time 8 msColor gamut:92%NTSC天天 马马表一:2009年Q308-Q408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WW Rank ManufacturerQ308Unit
4、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表二:Q408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)JapanNorth A
5、mericaEMEAChinaLatin 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玻璃尺寸及生产线玻璃尺寸及生产线Gen的概念的概念Gen 5Gen 10玻璃尺寸：2950*3400mm2850*3050mm 上海天马上海天马
6、4.5代代1已经量产已经量产公司面板厂商布局Sony-Samsung2005/4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Sony-Sharp2008/2成立合资企业，共同兴建10代线面板厂AUO8.5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LG飞利浦（LPL）75代线量产中，8代线预计09年上半年投产奇美75代线月产能现在2.5万片，年底将扩大到5万片；计划201
7、1-2012年建成10代或11代线TFT-LCD生产线布局生产线布局 上海天马上海天马昆山龙腾光电LCDLiquid Crystal Display液晶显示器TFT-LCDThin Film Transistor LCD 薄膜晶体管液晶显示器v 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基本概念基本概念TFT-LCD基本结构基本结构q 背光板模組:提供光的來源.q 上下偏光板，TFT Glass Substrate，液晶：形成偏振光，控制光线的通过与否。q 彩色滤色膜：提供TFT LCD紅，綠，藍(光的三原色)的來源。q ITO透
8、明导电层：提供透明的导电通路。q 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。组件介绍组件介绍液晶的基本概念液晶的基本概念n 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。n 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。温度低温度低温度高温度高偏振光：偏振光：光的矢量方向和大小有规则变化的光偏光片：偏光片：将自然光变为偏振光的器件偏振光与偏光片偏振光与偏光片v左图：两偏光片垂直v右图：两偏光片平行TF
9、T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-LCD单像素结构TFT电路电路TFT（薄膜晶体管）基本概念（薄膜晶体管）基本概念+ve+ve+vegndsourcedrainConductive channelCurrent flow+ve+ve+vegndsourcedrainConductive channelCurrent flowTFT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彩色滤光片（彩色滤光片（Color F
10、ilter=CF）LCD工作原理工作原理液晶显示器件分类液晶显示器件分类液晶显示器直视型投影型透射型（有背光源）反射型（无背光源）前投影型背投影型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。TFT-LCD制程制程Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell Process M
11、odule 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 2Deposition of SiN/a-Si/n+by PECVD,patterning of a-SiSiN is gate diele
12、ctric 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 Ti/AlCrMo or Mo/AlBack etch of n+a-Si from channel areaCCa-Si T
13、FT 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 electrodeCross-section C-CSelect lineData lineStorage capacitorCCITO
14、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框胶及框胶及Ag胶涂布胶涂布喷衬垫喷衬垫上下基板对位贴合上下基板对位贴合玻璃切割、裂片玻璃切割、裂片加压脱泡加压脱泡贴偏光片贴偏光片n 液晶显示模块（液晶显示模块（LCM）是一种将液晶显示器件、连接件、集是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、成电路、PCB、背光源、结构件装配在一起的组件
15、。、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、连 接 件：导 电 橡 胶、热 压 导 电 胶 带、T A B(T a p e T A B(T a p e Automated Bonding)Automated Bonding)；集成电路：控制器、行和列集成电路：控制器、行和列驱动驱动器等；器等；PCB：电源、控制器、行和列：电源、控制器、行和列驱动驱动器等的连接电路；器等的连接电路；背光源：背光源：LED、CCF、VFD、EL、OEL、FED等光源等光源；结构件：将上面各部件装配在一起的结构件。结构件：将上面各部件装配在一起的结构件。液晶显示模块（液晶
16、显示模块（LCM）背光源及结构背光源及结构CellCell工程工程ModuleModule工程工程信号基板驱动IC PanelBLULCD Module连接电路保护板検検 査査装配装配绑定绑定LCD Panel液晶滴下液晶滴下真空贴合真空贴合 切割切割CFTFT基板TFTTFT工程工程成膜成膜膜Glass基板PR塗布塗布曝光曝光Mask現像現像刻蚀刻蚀剥離剥離TFT基板重复Glass基板TFT-LCD不良分析不良分析LCD显示器评价项目显示器评价项目:分辨率 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 分辨率分辨率q 分辨率（Display Re
17、solution）：显示器水平方向和垂直方向像素（Pixel）的数目。注：一个像素有R、G、B三个子像素（Sub-Pixel）。亮度表示显示器的发光强度。用每单位面积的亮度cd/m表示。室内应大于70 cd/m，室外应达到300 cd/m。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。亮度亮度 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。对比度对比度-视角特性视角特性 q 对比度（对比度（Contrast Ratio）：
18、）：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。q 视角（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。视角和对比度图示例视角和对比度图示例补偿膜补偿后的视角补偿膜补偿后的视角线性偏光片下视角线性偏光片下视角Mo or Mo/Al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。LG飞利浦（LPL）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
19、作为上下两层Glass的支撑。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5代线将于09年下半年开始量产。5万片，年底将扩大到5万片；Notebook(10-17”)5.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；Car navigation(7”)TV Market ForecastViewing angle:180o彩色滤光片（Color Filter=CF）LED因其高亮度，可用于室外大型显示。响应时间响应时间响应时间的定义及测量 响应特性参数是描述液晶屏的光透射率（或反射率）在改变驱动电压的选择状态（由选择态到非选择态或由非选择态
20、到选择态）时变化快慢的物理参数。n 响应特性参数主要用开启时间Ton，关闭时间Toff，上升时间Tr和下降时间Td来描述。其中横坐标是时间，纵坐标是相对透射率q 响应时间（Response Time）：从输入信号到输出图像所经历的时间，一般液晶显示器响应时间为2030毫秒。温度特性：温度特性是描述各种特性参数随着温度的变化而变化的规律。工作温度：LCD能够正常工作的温度范围；功耗特性：功耗特性是描述液晶屏在正常工作条件下功耗的大小，一般用功耗电流的有效值来表示，通常是指整个模块的功耗。其它重要的特性其它重要的特性高开口率技术高开口率技术VA广视角技术（广视角技术（Vertical Alignm
21、ent）垂直取向技术是一种很有发展前景）垂直取向技术是一种很有发展前景的广视角技术，它的畴形成是通过在像素电极上形成结构物的方法实现的广视角技术，它的畴形成是通过在像素电极上形成结构物的方法实现Why we use the tech.of MVA/PVA?Faster response time than TN mode Wilder viewing angle than TN mode Better gray scale inversion than TN modeoffon广视角技术广视角技术TN模式模式广视角模式广视角模式Different LC Mode广视角技术广视角技术 Good readability under any light conditions Power saving Suitable for mobile displays High TransmissionHigh ReflectionATR-MVA(10,000 lux)ATR/TN(dark room)TN-TMR(10,000 lux)TN(10,000 lux)半反半透模式和全透模式显示效果对比半反半透模式和全透模式显示效果对比微微反反膜膜蓝相液晶显示器蓝相液晶显示器Sharp dual view LCD3D显示
