TFT制程.ppt

TFT LCD製程技術概論 清雲科技大學機械工程系 LCDPanel 大尺寸 Size 面板 小尺寸 Size 面板 LiquidCrystal LiquidCrystalDisplayPanel液晶平面顯示器面板 個人電腦 平板電腦 NoteBook液晶電視 大型展示看板 等 手錶 數位像機 數位攝影機行動電話 車用音響 等 原名 FliessendeKrystalle日譯 液體結晶後簡稱 液晶 名詞介紹 TFT ThinFilmTransistorCF ColorFilter 4 3 16 9 a b c 下圖為TFT架構示意圖 畫面由畫素所組成 每個畫素須可獨立改變灰階 液晶光閥視為兩個平行電極的電容 在TFTLCD中 一個電極是個別 獨立 的 稱之為畫素電極 Pixelelectrode 再以二維方式展開陣列 而另一個電極所有畫素 共用 的電極 稱之為共電極 Commonelectrode TFTLCD架構 Source線 Gate線 彩色畫面的畫素需要再由RGB三原色來組成 目前TFTLCD皆以次畫素的方式來呈現色彩 而在水平方向上再將每個畫素切割成RGB三個次畫素 各次畫素的灰階需可獨立地改變 故亦個別地由對應TFT所控制 因此TFTLCD架構會在複雜一些 如下圖示 以三個次畫素組成一個畫素 彩色TFTLCD的次畫素 TFT CF 次畫素 Sub Pixel 上圖中將每一個畫素再空間上分割成三個次畫素 各顯示紅 藍 綠三色 而藉由控制各個次序亮度 當切換時間很短時 亦即 當畫面變化時間頻率很大時 人眼不易察覺三色顯示時間稍有不同 如此可即可使每個畫素顯示出所需之各種顏色 大尺吋量產 22 65吋 多應用於液晶電視機 VGA SVGA XGA SXGA FullHD 長時間使用相對其他電器較低LED OLED 輕與薄是時代趨勢 一方面成本可降低 另一方面技術需不斷突破 玻璃材料而言 大型與薄型化 面臨的問題 1 彎取變形 蝕刻 顯影 印刷 塗佈造成困難2 機械強度變弱 搬送中易造成破裂 缺角3 表面積大 易發生靜電效應 ElectrostaticEffect 面板發展趨勢 G3 5 4 G4 1 G5 5 4 G6 2 G7 5 2 1 G8 1 1 21 5吋20片 37 0吋6片 26 0吋12片 64 5吋2片 31 5吋8片 玻璃基板尺寸大小與可切取片數 以6代例 素玻璃 Dummy BareGlass 基板製程簡介 溢 下 法玻璃製程 主原料 SiO2 液晶顯示器 原理 利用液態晶體之光學特性來達到顯示的效果 結構 將液態晶體灌入兩片抽完真空的玻璃間 附加電壓 即可改變入射光的偏轉特性 TFT簡單的講 它是一個以電信號控制的光開關裝置 液晶介於兩片透明導電之銦錫氧化物 ITO 電極之間 經由加在ITO電極上的電壓高低可以控制不同的液晶排列方向 而液晶的排列方向與光線的穿透量有關 進而造成畫素的亮暗程度不同 這就是灰階的控制原理 顏色則是由彩色濾光片產生 此畫素的灰階是由資料驅動器 Datadriver 所能提供的電壓大小決定 液晶站立的角度越垂直 越多的光不會被液晶導引 不同角度的液晶站立角度會導引不同亮度的光線 以上面的例子來看 液晶站立角度越大 則可以穿透的光線越弱 上 下偏光片排列的方向會決定穿透光的強弱 因此只要了解液晶站立的角度會導光的強弱即可 TFT LCD的面板構造示意圖 背光源 液晶本身不發光 需外加光源 但反射式LCD是利用外界光源 偏光板 使得進出液晶面板之光有特定行進方向 便於液晶控制光線通過的量 ITO層 連接液晶與開關元件 以提供液晶旋轉所需的電壓 配向層 通常由有機材料組成 使液晶能夠對準排列 液晶 多種LC組成 當外加電壓於液晶兩側時 液晶便開始反轉 反轉量由電壓控制 用來決定光通過的方向與總量 濾光膜 RGB三色調配以達到全彩目的 由液晶適當控制通過之量調配 Spacer 為矽化物或有機樹脂製成之球狀物 控制兩板間距 Spacer改由CF製作 液晶顯示模式 在TN型LCD中 多使用正型液晶 電極置於液晶層上下兩側 當施加電壓形成電場時 液晶分子會與電場平行 因此液晶分子會傾向垂直排列 在MVA型的LCD中 多使用負型液晶 電極置於液晶層上下兩側 當施加電壓形成電場時 液晶分子會與電場垂直 因此液晶分子會倒下 上游產業 中游產業 下游產業 液晶平面顯示器面板產業基本架構 供應鏈 液晶 玻璃基板 偏光板 光罩 配向膜 導光板 背光源 驅動IC 液晶胞面板組裝LCD LCM模組組裝 消費性電子 資訊工業及家電產品 通訊網路產品 彩色濾光片製造 LCD設計製造 背光源組裝 AUOTFT LCD製程 TFT LCD的三段主要的製程前段Array CF 前段的Array製程與半導體製程相似 但不同的是將薄膜電晶體製作於玻璃上 而非矽晶圓上 中段Cell 中段的Cell 是以前段Array的玻璃為基板 與彩色濾光片的玻璃基板結合 並在兩片玻璃基板間灌入液晶 LC 後段ModuleAssembly 模組組裝 後段模組組裝製程是將Cell製程後的玻璃與其他如驅動電路IC 背光板 鐵框等多種零組件組裝的生產作業 Array TFT 製程區分 六道重複製程 才完成TFTGlass TFTFabrication 製造 CF ColorFilter 製程簡介 BlackMatrix FunctionsofBlackMatrix BM 防止兩種顏色相混提高對比 contrast 遮蔽TFT 防止光電流產生 R G BM 彩色濾光版依製程可分成四種 何者為目前主流 染色法 利用膠類 Gelation 材質 將單色的Pixel位置以曝光顯影方式做出來 把染料滲入膠材中 經反覆三次做出RGB圖案 顏料分散法 將紅藍綠顏料個別分散於光阻劑中 利用曝光顯影方式將RGB圖案做出 印刷法 利用轉印技術 電著法 將ITO電極圖案以曝光顯影方式做出 利用電氣方式 將RGB顏色分別電著的方式 FabricationofColorFilterwithPigment dispersedColorResist Substratecleaning Resistcoating Prebaking UVExposure Development Postbaking ITOprocess UVlight photomask Spincoat 3times R G B PhotoSpacer SpacerofDifferentTypes CELLProcess 6代例 CELLProcess 6代例 CELLPROCESSOverViewFEOL BEOL CELLProcess 6代例 6代以上採版眮 P輪 移動式 PIPROCESS CELLProcess 6代例 RUBPROCESS ODF OneDropFill 製程為一劃時代的製造方法 它有效的解決了以往液晶灌注製程中耗時 良率低且不易達成的困難 如生產大型面板的電視產品 因應快速反應的小CellGap面板 或先進高品質的MVA面板 運用ODF製程技術 問題均可迎刃而解 傳統製程和ODF製程簡單比較如下 利用ODF製程 我們可以從當中獲得到的優點有 機台投資額下降 運用ODF製程 我們不再需要真空回火製程 液晶注入機 封口機及封口後的面板清洗設備 空間及人力節省 由於項目一所述之製程縮減 相對的人力及空間均可節省下來 材料節省 一般而言 ODF製程中 液晶的使用效率為95 以上 但相較於傳統製程的60 足足可以省下35 以上的液晶材料費 更能省下封口膠及相關面板清洗時所需的水 電 氣及洗劑等 製造時間減縮 由於省下的製程原本就是傳統製程中最曠日費時的製程 而且隨著面板的大型化趨勢 或小CellGap的高品質面板 時間的耗費更久 通常Cell製程在傳統做法尚需至少三天方能完成 但對ODF製程而言 不到一天就可完成 ODF OneDropFill ProcessFlow HPO 120 1hr 再配向 使液晶排列整齊 烤硬Seal PI RUB ODF SSC WRC 清洗PI屑 TFT CF SDP Seal膠塗佈 LCD 液晶滴入 SPS Spacer灑佈 WRC 清洗PI屑 CPD common膠打點 VPA 真空組立 C側翻面朝下 T側朝上 IMM check組立精度 IMP 光箱檢 組立後外觀攔檢particle PI不沾 LCbubble seal斷線 環狀較易看但是點狀不好攔到 etc 抽檢 UVC 照UV 使Seal硬化 水不能沖很大力 否則會把PI膜給沖壞 造成不均勻 就有可能產生WaterMark 會出現的問題 斷線 線粗 線細 AGM 之後有ISM 框膠檢查機 可檢查seal斷線 膠沒調好為斷線常因 會出現的問題 漏膠 沒膠 會出現的問題 有雜質 污染TN型的液晶表面張力較弱 滴後要儘快組立起來 T側在上 C側在下 怕二切後殘邊一起被帶上來 SealPatternofODFprocess 液晶 框膠 上層玻璃基板 剖視圖 Seal seal 框膠 是應用於液晶面板的一種接著劑 其用途為將TFT與CF基板黏合 有如建築物之外牆 避免液晶與外界水氣及雜質接觸 並防止液晶外流 下層玻璃基板 CELLProcess 6代例 SDPPROCESS CPD commonpastedispenser 目的 功能 要求 1 穩定的打點面積塗佈精度2 穩定的位置塗佈精度 導通TFT基板上的Cs電極與CF基板上的ITO 使得ITO與Cs電極等電位 Common打點位置 CELLProcess 6代例 CPDPROCESS CELLProcess 6代例 LCDPROCESS CELLProcess 6代例 VPAPROCESS THEEND ThankYou 光 光 偏光板 偏光板 配向膜 電壓 TFT液晶Panel的動作原理 VGA SVGA XGA SXGA FullHD SuperVideoGraphicsArray