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TFT-LCD Process -- Titan tao

TFT-LCD Process -- Titan tao. Agenda. TFT-LCD Structure & Principium TFT-LCD Structure Function of Each Part on TFT- LCD TFT-LCD Principium TFT-LCD Process Color Filter Fabrication Process TFT Array Process Liquid Crystal Cell Process Module Assembly Process TFT-LCD in China.

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TFT-LCD Process -- Titan tao

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Presentation Transcript

  1. TFT-LCD Process-- Titan tao

  2. Agenda • TFT-LCD Structure & Principium • TFT-LCD Structure • Function of Each Part on TFT- LCD • TFT-LCD Principium • TFT-LCD Process • Color Filter Fabrication Process • TFT Array Process • Liquid Crystal Cell Process • Module Assembly Process • TFT-LCD in China

  3. TFT-LCD Structure & Principium • TFT—Thin Film Transistor • 薄膜电晶体 • LCD—Liquid Crystal Display • 液晶显示器 • 由于TFT-LCD具有体积小，重量轻，低辐射，低耗电量，全彩化等优点，因此在各类显示器材上得到了广泛的应用。

  4. TFT-LCD Structure

  5. TFT-LCD各结构的功能 • 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。 • 彩色滤光片：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。 • Photo Spacer：提供一固定高度給彩色滤光片和TFT Glass Substrate。作为灌入液晶時的空間.及作为上下两层Glass的支撑。

  6. TFT-LCD Structure ---- (Side View) Glass substrate Black matrix TFT Polarizer film Color filter Sealant Protective film Anisotropic conductor Common film electrode TAB Alignment film Connection Liquid crystal Control IC Capacitor Display electrode Printed circuit board Polarizer Edge light Driver LSI Light diffuser Spacer Reflector Prism Waveguide plate sheet

  7. TFT-LCD名词解释 • 分辨率（Display Resolution ）：显示器上水平方向和垂直方向上相素（Pixel）的数目。注：一个相素有R、G、B三个子相素（Sub-Pixel）。 • 对比（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400:1。 • 视角（Viewing Angle）：在大角度观看的情况下，显示器亮暗对比变差会使画面失真，而在可接受的观测角度范围就称为视角。 • 反应时间（Response Time）：从输入信号到输出影像所经历的时间，一般液晶显示器反应时间为20~30毫秒。（标准电影格式每画面为40毫秒）

  8. TFT-LCD显示原理 • 液晶简介 • 光与液晶分子产生的效果 • 偏光板的特性 • 将偏光板、槽状表面、液晶组合后产生的光学效果 • TFT-LCD显像原理

  9. 液晶简介（1） TFT-LCD使用的液晶为TN（Twist Nematic）型液晶，液晶分子呈椭圆状。

  10. 液晶简介（2） • TN型液晶一般是顺着长轴方向串接，长轴间彼此平行方式排列。 • 当接触到槽装表面时，液晶分子就会顺着槽的方向排列于槽中。

  11. 液晶简介（3） • 当液晶被包含在两个槽状表面中间，且槽的方向互相垂直，则液晶分子的排列为： 上表面分子：沿着a方向 下表面分子：沿着b方向 • 介于上下表面中间的分子：产生旋转的效应。因此液晶分子在两槽状表面间产生90度的旋转。

  12. 光与液晶分子产生的效果（1） • 当线性偏极光射入上层槽状表面时，此光线随着液晶分子的旋转也产生旋转。 • 当线性偏极光射出下层槽状表面时，此光线已经产生了90度的旋转。

  13. 光与液晶分子产生的效果（2） 当在上下表面之间加电压时，液晶分子会顺着电场方向排列，形成直立排列的现象。此时入射光线不受液晶分子影响，直线射出下表面。

  14. 偏光板的特性 作用：将非偏极光（一般光线）过滤成偏极光。 当非偏极光通过a方向的偏光片时，光线被过滤成与a方向平行的线性偏极光。 • 上图：线性偏极光继续前进，通过第二片偏光片时，光线通过。 • 下图：通过第二片时，光线被完全阻挡。

  15. 将偏光板、槽状表面、液晶组合后产生的光学效果（1）将偏光板、槽状表面、液晶组合后产生的光学效果（1） • 当上下偏光片相互垂直时，若未施加电压，光线可通过。

  16. 将偏光板、槽状表面、液晶组合后产生的光学效果（2）将偏光板、槽状表面、液晶组合后产生的光学效果（2） • 当施加电压时，光线被完全阻挡。

  17. TFT-LCD显像原理（1） • SCAN IC传输信号。 • DRIVER IC传输显像控制信号。 • 当某一Sub-Pixel导通时，该Sub-Pixel因无法透光呈现黑色。 • 若该Sub-Pixel未导通，则因光通过CF而显示颜色。 • 经过光的合成效果，显示器即可产生彩色效果。

  18. TFT-LCD显像原理（2）

  19. TFT-LCD显像原理（3）

  20. TFT-LCD Process • Color Filter Fabrication Process • TFT Array Process • Liquid Crystal Cell Process • Module Assembly Process

  21. C/F Introduce and Process Black Matrix Color Layer ITO GLASS SUBSTRATE Over Coat 彩色滤光片基本结构是由玻璃基板（Glass Substrate），黑色矩阵（Black Matrix），彩色层（Color Layer），保护层（Over Coat），ITO导电膜组成。一般穿透式TFT用彩色光片结构如下图。

  22. C/F 的结构 彩色濾光膜 放大

  23. C/F Process

  24. C/F Pixel Array 马赛克式 直条式 三角形式 四画素 • 马赛克式:：显示AV动态画面 • 直条式：较常显示文字画面,(Note Book)。

  25. Possible Defects On C/F • Particles • Pattern Defects • Pinholes • Tokki • Mixed Color • Mura

  26. ITO透明导电层的作用

  27. Photo Spacer简介

  28. TFT-LCD Process • Color Filter Fabrication Process • TFT Array Process • Liquid Crystal Cell Process • Module Assembly Process

  29. TFT Array preview

  30. TFT Array等效电路 • 因TFT组件的动作类似一个开关(Switch)，液晶组件的作用类似一个电容，藉Switch的ON/OFF对电容储存的电压值进行更新/保持。 • SW ON时信号写入(加入、记录)在液晶电容上，在以外时间 SW OFF，可防止信号从液晶电容泄漏。 • 在必要时可将保持电容与液晶电容并联，以改善其保持特性。

  31. TFT Array Structure

  32. A Unit Pixel & Its Equivalent Circuit (Cs on gate)

  33. TFT-Array Manufacturing Process

  34. TFT-Array Process Deposition of nt a-Si/a-SVSiN x 3-Layer Using PECVD Method Gate Metal Sputter Depositon Gate Metal Patterning Using 1st MASK Patterning of a-Si lslands Using 2nd MASK Pixel ITO Sputer Deposition Pixel ITO Patterning Using 3rd MASK

  35. TFT-Array Process Data Bus Line and S/D Patterning Using 4th MASK Data Bus Line and S/D Metal Sputtering Etch-Back of n+a-Si Using S/D Layer as a MASK 这是5次光刻形成TFT图形，采用底栅背沟道刻蚀的工艺。以玻璃为基板。第一次光刻形成栅线原料为Cr。第二次光刻形成“硅岛”——SiNx，a-Si，n+-a-Si层，第三次光刻形成ITO导电膜，第四次光刻形成源极漏极，材料为Cr，并进行n+切断，基本形成TFT。最后第五次光刻形成SiNx保护膜。 Passivation SiNx Deposition Using PECVD Passivation SiNx Atch Using RIE

  36. Possible Defects on a TFT Array

  37. Aperture Ratio of a Pixel APERTURE RATIO = APERTURE / PIXEL AREA * 100%

  38. TFT-LCD Process • Color Filter Fabrication Process • TFT Array Process • Liquid Crystal Cell Process • Module Assembly Process

  39. Cell Process

  40. Cell Process(1)

  41. Cleaning

  42. 淡黃色 800~1200 Å CF & TFT Å PI Coating APR: Asahi Photosensitive Resin

  43. PI 制程原理 • 将PI液滴在Anilox Roll 上。 • Doctor Roll将Anilox Roll上的PI液整平。 • APR板上的圆型凸出物将Anilox Rool凹槽内PI挤压出来并带走。 • 将APR 板上PI均匀转印到基板上，提供液晶配向层。

  44. 配 向 絨 布 PI Rubbing(1) • PI膜配向:基板和Roller成45度角, TFT和CF基板方向差 90 度. • Roller高速旋轉時,絨毛上的纖維會甩立起來,將PI膜刷出紋路. • Rubbing的情況,類似於重鋪柏油馬路之前的刨路機,將路面刨出紋路.

  45. PI Rubbing(2)

  46. Cell Process(2)

  47. Seal Printing(1)

  48. Seal Printing(2) 通常使用的两种方法： SCREEN MASK DISPENSER

  49. Spacer spray(1) • Spacer Spray制程：将间隙粒子均匀地分布在基板上，以作为TFT与CF间的支撑，使整个面板拥有均匀的间隙。

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