平板显示技术：第四章01-TFT液晶显示器的结构与制备

1,第四章TFT液晶显示器的结构与制备,TFT-LCD的结构薄膜晶体管TFTTFT-LCD的制备TFT-LCD用其他配件,2,3,华星光电,4,5,TFT-LCD各世代面板尺寸,6,各世代厂房的差别就在于玻璃基板的尺寸,7,8,4.1薄膜晶体管液晶结构,有源矩阵液晶显示AMLCD是在每个液晶像素上配置一个二端或三端的有源器件，这样每个像素的控制都是相对独立的，从而去除了像素间的交叉效应，实现高质量图像显示。根据采用的有源器件的不同可分为三端的晶体管和二端的非线性元件驱动两大类。利用晶体管的三端有源驱动方式包括使用单晶硅MOS和薄膜场效应晶体管TFT。薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD多为TN型工作方式。玻璃基板与普通LCD不同。在下基板上要光刻出行扫描线和列寻址线，构成一个矩阵，在其交点上制作出TFT有源器件和像素电极。,9,TFT-LCD的显示,10,11,TFT-LCD的基本构成,基本结构背光板(BACKLIGHT)下偏光片(DOWNPOLARIZER)薄膜基板(TFTSUBSTRATE)液晶(LIQUIDCRYSTAL)彩色滤光片(COLORFILTER)上偏光片(UPPOLARIZER),12,TFT-LCD液晶屏实物图,液晶板在未通电情况下呈半透明状态可弯曲的柔性印刷板起到信号传输的作用，并且通过异向性导电胶与印刷电路板（蓝色PCB板的部分）压和，使两者连接相通,13,微观液晶面板，会看到红绿蓝为一组三原色，一般一组或两组为一个像素,14,AMLCD的种类,TFT是有源矩阵液晶显示器件（AMLCD）中的一个非常重要半导体器件，依据其半导体层所使用的材料不同，AMLCD可分为：单晶硅SiMOSFET、多晶硅p-Si、非晶硅a-Si以及非硅材料类TFT-AMLCD。单晶硅：能够利用成熟的集成电路工艺直接将显示矩阵制作在单晶硅片上，易于实现高分辨率和小型化的显示基板。不过大面积无缺陷的单晶硅片制备困难，难于做成大尺寸的显示屏。非硅类：CdSe和Te，材料的稳定性和均匀性差。,15,4.1.1TFT型液晶显示器,TFT器件的工作原理类似于MOSFET，TFT阵列工艺流程也类似于在硅片上制备MOSFET的过程，只不过衬底变为玻璃基板，器件结构采用了薄膜形式。在玻璃基片上沉积一层硅,通过印刷光刻等工序做成晶体管阵列,每个像素都设有一个半导体开关，其加工工艺类似于大规模集成电路。再把TN液晶灌注在两片玻璃之间.由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，每个节点都相对独立，并且可以进行连续控制，这样的设计不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示灰度，所以TFT液晶的色彩更逼真.把三种颜色分成独立的三个点，各自拥有不同的灰阶变化，然后把临近的三个RGB显示的点当作一个像素。,16,TFT-LCD结构,17,18,TFTAMLCD是在两块玻璃之间封入TN型液晶构成的。下基板制备有作为像素开关的TFT器件、显示用的透明像素电极、存储电容、控制TFT栅极的扫描线（行）、控制TFT源端的信号线（列）等。上基板制备彩色滤色膜和遮光用的黑矩阵，并在其上制备透明的公共电极。在两片玻璃基板的内侧制备取向层，使液晶分子定向排列。两片玻璃之间灌注液晶，并通过封框胶粘结，同时起到密封的作用。在基板上均匀散布一些衬垫（spacer），保证间隙的均匀性。为了将上基板的公共电极引到下基板以便和外围的集成电路相连，需在两片玻璃之间采用银点胶制备连接点（contact）。两片玻璃基板的外侧分别贴有偏振片。此外，非晶硅TFT的栅线和信号线需要与外部的驱动集成电路和PCB电路板相连，下基板比上基板略大，其边缘制备有压焊点。,19,透射式TFTLCD侧视图,Printedcircuitboard,Prismsheet,20,21,4.1.2TFT阵列面板,TFTLCD是通过调整薄膜晶体管上的电压,以控制液晶转向来产生灰阶.上下两层玻璃间,夾著液晶,形成平板电容器，大小约为0.1pF。以一般60Hz的画面更新频率,需要保持约16ms。但实际无法將电压保持这么久,造成电压出现变化,所显示的灰阶就会正确.因此在面板设计上,会再加一个储存电容CS(storagecapacitor，约为0.5pF),以便让充好电的电压能保持到下一次更新画面的時候.可以说，TFT本身只是一个使用晶体管制作的开关。它主要的工作是決定LCDgatedriver上的电压是不是要充到這个点来，至于该点要充到多高的电压,以便显示出怎樣的灰阶，都由外面的LCDsourcedriver来決定.常用的TFT是三端器件。一般在玻璃基板上制作半导体层，在其两端有与之相连接的源极和漏极。并通过栅极绝缘膜，与半导体相对置，设有栅极。利用施加于栅极的电压来控制源、漏电极间的电流。,22,Array面板说明,23,Array面板示意图,24,TFT显示像素单元,由TFT晶体管、存储电容、透明像素电极、扫描电极与信号电极构成一个完整的像素单元。完全相同的像素单元重复排列构成有源矩阵液晶显示。,25,（1）1934年第一个TFT的发明专利问世-设想.,（2）TFT的真正开始-1962年，由Weimer第一次实现.特点：器件采用顶栅结构，半导体活性层为CdS薄膜.栅介质层为SiO,除栅介质层外都采用蒸镀技术.器件参数：跨导gm=25mA/V,载流子迁移率150cm2/vs,最大振荡频率为20MHz.CdSe-迁移率达200cm2/vs,TFT与MOSFET的发明同步，然而TFT发展速度及应用远不及MOSFET?!,4.2薄膜晶体管TFT4.2.1TFT发展历程,26,（3）1962年，第一个MOSFET实验室实现.,（4）1973年，实现第一个CdSeTFT-LCD(6*6)显示屏.-TFT的迁移率20cm2/vs,Ioff=100nA.之后几年下降到1nA.,（5）1975年，实现了基于非晶硅-TFT.随后实现驱动LCD显示.-迁移率1cm2/vs,但空气（H2O,O2)中相对稳定.,（6）80年代,基于CdSe,非晶硅TFT研究继续推进.另外，实现了基于多晶硅TFT，并通过工艺改进电子迁移率从50提升至400.-当时p-SiTFT制备需要高温沉积或高温退火.-a-SiTFT因低温、低成本，成为LCD有源驱动的主流.,27,（7）90年代后，继续改进a-Si,p-SiTFT的性能，特别关注低温多晶硅TFT制备技术.-非晶硅固相晶化技术.有机TFT、氧化物TFT亦成为研究热点.-有机TFT具有柔性可弯曲、大面积等优势.,TFT发展过程中遭遇的关键技术问题？,低载流子迁移率,稳定性和可靠性,低温高性能半导体薄膜技术,低成本、大面积沉膜,挑战：在玻璃或塑料基底上生长出单晶半导体薄膜！,28,TFT的种类,按采用半导体材料不同分为：,无机TFT,有机TFT,化合物:CdS-TFT,CdSe-TFT,氧化物:ZnO-TFT,硅基:非晶Si-TFT,多晶硅-TFT,基于小分子TFT,基于高分子聚合物TFT,无/有机复合型TFT：采用无机纳米颗粒与聚合物共混制备半导体活性层,29,TFT的主要应用,1.LCD、OLED显示有源驱动的关键器件,右图为简单的两管组成的模拟驱动方式，通过调制驱动管T2的栅极电流来控制流过OLED的电流，从而达到调节发光亮度的目的。T1管为寻址管。写信号时，扫描线处于低电位，T1导通态，数据信号存到电容C1上；显示时，扫描线处于高电位，T2受存储电容C1上的电压控制，使OLED发光.,OTFT-OLED单元,30,TFT阵列面板的微观形貌,31,柔性基底上制备的超高频RFCPU芯片,主要性能指标：,工艺指标：,2.基于TFT的数字逻辑集成电路,RF频率：915MHz编码调制方式：脉宽调制数据速率：70.18kbits/sCPU时钟：1.12MHzROM:4kB,RAM:512B,0.8m多晶硅TFT工艺晶体管数目：144k芯片面积：10.5*8.9mm2,32,基于有机TFT的全打印7阶环形振荡器电路,33,3.敏感元件，如：气敏、光敏、PH值测定,N2O气体环境,N2OGasSensors原理图,溶液PH值测定原理图,Phototransistor结构图,34,TFT的常用器件结构,双栅薄膜晶体管结构,薄膜晶体管的器件结构,错列反向错列,共面,依据漏极/源极与栅极处在同一平面还是在相对的两侧,35,4.2.2TFTArray工作原理,TFTArray用来控制每个液晶单元是否偏扭转(导通与否)及偏转的角度大小(导通电压決定).对于显示屏来说，每个像素从结构上可以简化看作为像素电极和共同电极之间夹一层液晶。导通时液晶分子排列状态发生偏转，这样通过遮光和透光来达到显示的目的。同時TFT具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到电极下一次再加电改变其排列方式。要对j行i列的像素P（i,j）充电，就要把开关T（i,j）导通，对信号线D（i）施加目标电压。当像素电极被充分充电后，即使开关断开，电容中的电荷也得到保存，电极间的液晶层分子继续有电压施加场作用。数据（列）驱动器的作用是对信号线施加目标电压，而栅极（行）驱动器的作用是起开关的导通和断开。,36,TFT的工作原理：输入信号通过TFT元件对液晶电容进行充放电加保持电容，使液晶电容上的信息保持到下次新画面,37,SwitchOn时信号写入液晶电容，此时，TFT组件成低阻抗(RON)，当OFF时TFT组件成高阻抗(ROFF)，可防止信号线数据的泄漏。一般RON与ROFF电阻比至少约为105以上。不论TFT板的设计如何的变化,其结构一定需具备TFTdevice和控制液晶区域.,TFTdevice是一个开关器，其功能就是控制电子跑到ITO区域的数量，当ITO区域流进去的电子数量达到我们想要的数值后，再将TFTdevice关掉，此时就将电子整个关(Keep)在ITO区域。,38,TFT-LCD电路结构,上玻璃板是一共用电极；下玻璃基板上要放置扫描线和寻址线（行、列线），在交点上再制作上TFT有源器件和像素电极。显示矩阵和驱动电路封装在一起形成一个液晶显示模块LCM。控制TFT栅极的称为扫描线，与该行上所有TFT的栅极相连；控制TFT源端的称为信号线，与该行上所有TFT的源极相连；TFT的漏端与液晶像素单元的一端相连，液晶像素单元的另一端接在一起形成公共电极。液晶像素可等效成一个电容。通常在TFT的漏端接一存储电容，提高单元的存储能力。,39,TFT单元的等效电路,dataline:数据线，进行资料的传输。scanline:扫描线，控制TFT的开关。控制TFT上的电晶体是on/off。On时，资料可以传输；off时，资料不能传输。,扫描线,信号线,液晶,存储电容,G,D,S,40,41,TFTArray,TFT的作用：作为一个开关栅极控制开关的通断源极控制对液晶电容充电电压的大小,42,场效应晶体管是一种电压控制器件，用输入电压控制输出电流的半导体器件，仅由一种载流子参与导电。从参与导电的载流子来划分，它有电子作为载流子的N沟道器件和空穴作为载流子的P沟道器件。MOSFET基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在P型半导体上生成一层SiO2薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的N型区，从N型区引出电极，分别是漏极D和源极S。在源极和漏极之间的绝缘层上镀一层金属作为栅极G。P型半导体称为衬底，用符号B表示。,MOS晶体管工作原理,43,工作原理：与MOSFET相似,TFT也是通过栅电压来调节沟道电阻，从而实现对漏极电流的有效控制.与MOSFET不同的是：MOSFET通常工作强反型状态,而TFT根据半导体活性层种类不同,工作状态有两种模式：对于a-SiTFT、OTFT、氧化物TFT通常工作于积累状态.对于p-SiTFT工作于强反型状态.,工作于积累状态下原理示意图,TFT的工作原理,44,TFT的特性,45,TFT元件的运作原理,(1)VgsVth：信号读取,TFT元件在栅极(G)給予适当电压(VGS阈值电压Vth),使通道(a-Si)感应出电子而使得源极(S)漏极(D)导通。,46,S极,D极,电流,GATE极,正电压,玻璃基板,47,(2)VgsVth則ON,当VGSVth則OFF。,48,4.2.3TFT-LCD的显示过程,TFT的栅极G接扫描电压，源极S接信号电压，漏极D接ITO像素电极，与液晶像素串联。逐行在TFT的栅极上加正偏压，使该行的TFT同时导通；同时把对应行上所要显示的图像信号送到各个信号极上，实现液晶显示。信号电压被存储在像素电容和存储电容上。行扫描信号结束后，TFT随即关断，被存储的信号电压将保持并持续驱动像素液晶，直到下帧扫描信号的到来。其它未选中行的TFT始终处于关断状态。可见，扫描信号只加在TFT的栅上，通过控制TFT的导通，起到寻址显示像素单元的作用；而驱动液晶显示的图像信号是通过导通的TFT对像素电容和存储电容充电后，存储在这两个电容上的，在像素电极和公共电极之间形成的电位差的大小决定驱动液晶显示的电压的大小。,49,先开启第一行，其余关闭。,TFT,玻璃電極,DataLine,ScanLine,ON,OFF,OFF,OFF,TFTLCD的显示方式,50,接著关闭第一行，电压已經固定，所以显示顏色也已固定。开启第二行，其余仍保持关闭。依此类推，可完成整个画面显示。当栅线从第一行像素到依次选通到最后一行，即整个画面选通完成后构成一个画面，为1帧。,ON,OFF,OFF,OFF,51,当第一行栅线加上扫描信号时，第一行上的所有TFT成为导电状态（有源层的电子由价带跃迁到导带，形成可以自由移动的电子），使得数据线加上数据信号（自由移动的电子可以沿着电场方向移动形成电流），通过TFT加到像素电容和存储电容上，并由各自的数据信号电压充电。扫描下一个栅线时，第一行栅线所选择的所有的像素，从数据线上断电。由像素电容和存储电容来保持，保持的电荷可以储存到最后一行扫描结束。反复进行同样的动作，完成1帧的驱动。,1.行电极逐行选通2.列电极同时施加时序信号3.信号电压对液晶像素电容和存储电容充电4.存储电容放电维持画面显示5.完成一帧后，重复上述过程,52,从Gate1GateN，依次打开高电平。每个高电平出现时，则对应该行的点在该时间通电显示。从Gate1GateN为一个时间周期帧频。,以1024x768分辨率屏幕为例,gate走线768条,source走线1024条,设更新频率为60Hz,则:每一个画面的显示时间约为:Tf=1/60=16.67ms每一条gate走线的开关时间约为:Ton/off=16.67ms/768=21.7s,TFT的扫描方式,53,对TFT的要求：,高质量的显示要求TFT的开态电流尽可能高，而关态电流尽可能低。较高的开关比，一般需105。为了与驱动液晶显示的外围电路相匹配，-Si:HTFT的驱动电压应小于15V。漏极总线的极性每场变化一次，栅极总线的极性不能改变，但是TFT漏源间加不同极性电压后其输出特性是不一样的。解决办法是交替使用峰值不同的脉冲，或适当加一个偏压。TFT的开关速度必须能满足图象显示的要求，即从断态到通态的电流上升要陡。TFT应有合适的导电沟道宽长比W/L。,53,54,1.临界电压：Vth2.电子迁移率：un3.Ion/Ioff4.开口率(ApertureRatio)(1)TFT；(2)Gate&Source线；(3)Cst；(4)上下基板对位误差；(5)DisclinationofLC5.DCVoltageOffset6.信号传输时的时间延迟及失真(Distortion),TFT-LCD关于Array重要参数,55,开口率,56,单元像素的大小,APERTURERATIO=APERTURE/PIXELAREA*100%,57,4.2.4TFT的种类(1)-SiTFT,一般由栅电极、栅绝缘层（SiNx或SiOx）、有源层（a-Si：H层）、欧姆接触层（n+a-Si：H）以及源漏电极等几个主要部分组成。工艺简单，玻璃基板成本低，导通比大，可靠性高，容易大面积化。,58,沟道保护膜,漏极,象素电极,单元a-SiTFT的断面,保护膜,源极,N+a-Si,a-Si,栅极,绝缘膜,玻璃基板,59,-SiFET的工作原理：,有源层是a-Si:H，即氢化a-Si，属弱n型非晶半导体材料。通过Si-H键有效减少了a-Si中的悬挂键。当栅极加正电压，表面形成电子的累积，源漏加电压后，形成导电沟道。在源极和漏极之间加一恒定电压，响应的电流为源漏电流。加在栅极上的可变直流电压，栅压的作用就是在半导体表面引入一个垂直电场，使能带在此按多数载流子密度升高的方式弯曲，形成导电沟道。沟道的产生和消失，以及沟道中载流子密度的高低都由栅压来控制。,59,60,a-SiTFT的结构,倒栅型（底栅型）分为：背沟道刻蚀型和背沟道阻挡型。背沟道刻蚀型的半导体层a-Si层的厚度是200300nm；刻蚀n+a-Si层时a-Si层也被刻蚀，由于刻蚀的选择比小，所以a-Si层相应要厚，工艺难度大，生产率不高。背沟道阻挡型的半导层a-Si层的厚度是3050nm；刻蚀n+a-Si层时SiN也被刻蚀，由于刻蚀选择比大a-Si层可以做得薄，工艺简单；a-Si层薄，P-CVD的生产性好。正栅型（顶栅型）：通过改进光刻有大幅度改善的可能性，即可能降低成本,彩晶的10.4寸和16.1寸采用的是背沟道阻挡型结构；6.5采用的是背沟道刻蚀型结构,61,a-SiTFT的结构,62,a-SiTFT的结构,PEP:photoetchingprocess,63,a-SiTFT的结构,遮光膜,绝缘层,漏电级,源电极,栅绝缘膜,n+a-Si,a-Si,栅极,（3）顶栅结构,玻璃基板,64,-SiFET的优点：,因为不掺杂或轻掺杂的-Si具有很高的电阻率，故器件不需p-n结构的特别隔离工艺，可以采用简单的结构；-SiFET具有高的开态与关态电流比；器件的所有制作过程可以用传统的光刻工艺，所以可能实现高集成度；器件在低于350C的低温过程中制造，因此可以采用大面积、廉价的平板玻璃作衬底。缺点：电子迁移率低（-Si缺陷多，俘获低能量载流子多）,64,65,（2）多晶硅薄膜晶体管有源矩阵,高温多晶硅（HTPS）HTPS要求特殊的基片材料，以防止在约1000C处理温度下熔化，通常采用昂贵的石英晶体。HTPS制作方法：激光退火法、熔区再结晶法。低温多晶硅（LTPS）首先在玻璃基片上形成一层-Si，然后采用激光热处理工艺将-Si层转变为多晶硅P-Si层，生成较大和较不均匀的晶粒结构。激光热处理在生产环境中很难控制，必须精确控制激光功率、波形和发射的连续时间。,65,66,低温多晶硅（LTPS）,低温多晶硅TFT早期制程以半导体设备方式进行，采用SPC(SolidPhaseCrystallization)制程，但高达1000度C的高温制程下，必需采用熔点较高的石英基板，由于石英基板成本比玻璃基板贵10倍以上，且在基板尺寸的限制下，面板大约仅有2至3吋，只能发展小型面板；之后由于激光的发展，以激光结晶化(LaserCrystallization)或称激光退火(LaserAnnealing，简称LA)的制程方式来降低温度，运用此方式可将温度降到500度的低温，所以一般TFT-LCD所用的玻璃基板能被采用，因此大型化面板尺寸才得以实现。,67,低温多晶硅自1991年就开始有研究样品，直到1996年低温多晶硅TFT-LCD才真正进入量产。Sharp、SONY的生产线为320mmx400mm基板。大型、高精细低温多晶硅TFT问世，是由SeikoEpson在1995年所试作的10.4吋面板，而最初的SystemOnGlass技术是由东芝于1997年为量产所试作的12.1吋面板。所谓的低温，是指制程温度在600以下，利用准分子激光作为热源，产生能量均匀分布的激光束，投射于非晶硅结构的玻璃基板上。当非晶硅薄膜吸收能量後，原子重新排列，形成多晶硅结构，减少缺陷，进而得到高电子迁移率（200cm2/VS)，因此可使TFT组件制作更小，增加开口率，在相同的分辨率及显示面积下变轻、变薄、变窄，并且能提高面板透光度，降低消耗功率。,68,*由于电子迁移率增加，可以将部分驱动电路随同TFT制程同时制造于玻璃基板上，大幅降低接线数目，并藉此大幅提升液晶显示面板的特性及可靠度，使得面板制造成本大幅降低。*该项技术亦可与有机发光显示器相结合于玻璃或塑料基板上制作。*PMOS或CMOS制程技术都可制作出LTPSTFT液晶显示器；然而，成本及合格率的考虑之下，愈来愈多的公司与研究单位投入于P型LTPSTFT制程技术开发及应用。*LGPhilip首先于1998年率先提出P型TFT制程技术制作，包含面板周边的驱动电路及画素阵列(Pixelarray)。,69,LTPS的优点：,（1）采用普通玻璃做基片，有可能做出20英寸以上的廉价高质量显示器；（2）LTPS的电子迁移率很大，可达100cm2/Vs，因此可以在形成有源FET矩阵的同时，直接在玻璃基片上制作行-列驱动电路，使液晶片与外电路的连接线大大减少；（3）驱动电路是直接装在玻璃上，不存在驱动器IC芯片连接中断，所以LTPSLCD屏可靠性大大提高；（4）LTPS的电磁辐射比-Si显示器减少5dB，在系统设计中控制电磁辐射是较容易的；（5）LTPS显示器比-Si屏更薄、更轻；（6）LTPS显示器中全部驱动扫描线都只从显示器一边引出，所以显示器设计简单。,69,70,非晶硅LCD与低溫多晶硅LCD技术,71,TFTLCD特性比較,72,TFT器件典型性能参数及特点比较,注:表中数据仅为典型值.,73,p-SiTFT的电特性,TFT电特性测试装置,p-Si,高掺杂p-Si,74,p-SiTFF器件典型的输出和转移特性曲线,转移特性反映TFT的开关特性,VG对ID的控制能力.,输出特性反映TFT的饱和行为.,特性参数：迁移率、开关电流比、关态电流、阈值电压、跨导,75,p-SiTFF的改性技术,（1）非晶硅薄膜晶化技术-更低的温度、更大的晶粒,进一步提高载流子迁移率.,（3）采用高k栅介质-降低阈值电压和工作电压.,（2）除氢技术-改善稳定性.,（4）基于玻璃或塑料基底的低温工艺技术(350oC).,76,4.3TFT-LCD的制造,TFT-LCD的整个制程一般可分为三个阶段：TFT阵列基板形成阶段,TFT-LCD形成阶段及LCD模块形成阶段TFTarray之制作主要包括清洗,成膜,而后黄光制板,后再经蚀刻制程形成所要的图样,然后依光罩数而作循环制程。在TFT-LCD玻璃完成所有制程后,再配合上另一层具有红,绿,蓝彩色滤光膜的玻璃,先刷配向膜,间隔物的涂布及上框胶之后再进行两片玻璃上下封组,切割裂片磨边导角,清洗,再进行液晶注入及封口,最后再目检及电测。LCD模块形成阶段包括芯片玻璃基板的连接,可烧式印刷电路,压着,封胶,机壳与背光源组装及检测.,77,生产流程,78,79,ArrayProcess（阵列制程）,80,CFProcess（彩膜制程）,81,CellProcess（成盒制程）,82,ModuleProcess（模组制程）,83,制造过程,ArrayProcess,CellProcess,ModuleProcess,84,4.3.1TFTArray制程,清洗成膜黃光蚀刻去光阻,85,1.阵列电路设计工程2.光罩制作工程3.透明玻璃基板加工工程4.洗净工程5.硅薄膜形成工程6.微影曝光工程,7.蚀刻工程8.栅极形成工程9.激光退火结晶化技术10.掺杂工程11.金属电极膜形成工程12.氢化工程13.透明电极形成工程,薄膜晶体管液晶显示器的标准化制造过程:,86,87,TFT结构及工艺,88,工艺实现,89,阵列工艺概述,90,*洗净工程技术可分为:阵列工程前、液晶胞（cell）工程前、液晶胞工程后,91,*洗净方式可分为:化学式以及物理式,92,薄膜工艺：溅射与CVD,93,CVD,溅射,94,光刻工艺,95,涂胶：就是在基板上涂上一层光刻胶（树脂、感光剂、添加剂、溶剂）。涂胶的方式是旋转基板，用滴管从中间滴下光刻胶，并同时吹入N2，滴下的光刻胶从中间向四周散布涂敷整个基板的过程。涂胶的方法主要有旋涂、刮涂加旋涂、和刮涂三种。,涂胶,96,曝光刻蚀,显影去胶,97,O/S检查：是栅线形成之后的短路和断路检查，以便第一次光刻后的基板经淘汰和添补之后，形成一LOT完好无缺的基板。阵列终检：是整个阵列的最后一道工序，对阵列的成品进行检查及修复的过程。,检查,98,例：底栅背沟道刻蚀工艺流程，5次光刻形成TFT图形,GateMetalSputterDepositon,GateMetalPatterningUsing1stMASK,Depositionofnta-Si/a-SVSiNx3-LayerUsingPECVDMethod,Patterningofa-SiislandsUsing2ndMASK,PixelITOSputerDeposition,PixelITOPatterningUsing3rdMASK,99,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。,DataBusLineandS/DMetalSputtering,DataBusLineandS/DPatterningUsing4thMASK,Etch-Backofn+a-SiUsingS/DLayerasaMASK,PassivationSiNxDepositionUsingPECVD,PassivationSiNxEtchUsingRIE,100,101,p-SiTFT制备中的关键工艺技术,1、LTPSTFTLCDs技术水平,2002年,2005年,2009年,（320240）,（640480）,（刷新频率）,（1024768）,（5060）,（60120）,102,2002年,2005年,2009年,TEOS:正硅酸乙酯,103,2、p-SiTFT制备中的掺杂及杂质激活,掺杂工艺,离子注入,汽相沉积（CVD）,杂质源:P+,As+,B+等,杂质源:POCl3,PH3,B2H6,杂质激活方法,热退火,快速热退火,激光退火,固相扩散,（TFT制备中基本不采用）,（TFT制备中基本不采用）,（TFT制备中采用）,（TFT制备中采用）,104,与VLSI掺杂技术相比，p-Si掺杂特点：,(a)、衬底的低热导率要求“温和”的掺杂工艺以缓解对光阻的热损伤；(b)、注入能量适合于有掩蔽层（或掩蔽层）时薄膜（100nm)的掺杂；(c)、设备简单（低成本），且能对大面积基底实现高产率；(d)、掺杂工艺与低温杂质激活工艺兼容（通常650oC,对于塑料基底200oC）.,105,TFT阵列的缺陷,106,TFT阵列工艺中常见缺陷,TFT特性不良,在TFT阵列最终检查中，点缺陷有：ITO-自数据线短路、ITO-次数据线短路、ITO-CS短路、过剩电荷、ITO-栅线短路、IOFF、LowVg，及其它的缺陷。,107,108,TFT阵列工艺中常见缺陷,刻蚀中的倒角,刻蚀中出现倒角现象，就会出现跨断现象。如上面的接触电极ITO不能与下面栅线电极接触上。,109,静电击穿,静电击穿是指由于静电导致绝缘层与半导体层被击穿，栅极层与信号层直接相连而发生短路。比较容易发生在短路环或基板边缘。,110,TFT-LCDCell段製造程,4.3.2液晶单元的制程,111,液晶单元制程(1),112,清洗,113,PICoating,APR:AsahiPhotosensitiveResin,114,液晶单元制程(2),115,SealPrinting(1),116,SealPrinting(2),SCREENMASK,DISPENSER,通常使用的两种方法：,117,SpacerSpray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。分湿法和干法。,Spacerspray(1),118,Attachment,119,Alignment,120,HotPressure,一次可压20片CF和TFT之间的距离GAP:4.85um,121,finishedCell,122,液晶单元制程3,123,Scribing&Breaking,124,CuttingMethod,125,E.g.第1代面板,126,E.g.第3.5代面板,127,液晶的注入,将容器抽真空将装有LC的容器上升与PANEL的注入端接触，此时LC通过毛细现象上升。过一段时间后充入洁净的空气或氮气破真空至常压。通过真空差压的原理，LC经过一段时间后充满PANEL。,128,EndSeal,目的：将灌好LC的PANEL封口。,129,Beveling,目的：将切裂后的玻璃毛边用磨轮磨出倒角，并去除外围的短路棒（ShortingBar）,130,Removeliquidcrystal,Seal,LC,Detergent洗涤剂,Dissolve,Cleaning,131,PolarizerAtta