液晶基础知识经典教材

液晶基础知识经典教材第1页，共92页。AgendaTFT-LCDStructure&PrincipiumTFT-LCDStructureFunctionofEachPartonTFT-LCDTFT-LCDPrincipiumTFT-LCDProcessColorFilterFabricationProcessTFTArrayProcessLiquidCrystalCellProcessModuleAssemblyProcessTFT-LCDinChina第2页，共92页。TFT-LCDStructure&PrincipiumTFT—ThinFilmTransistor

薄膜电晶体LCD—LiquidCrystalDisplay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。第3页，共92页。TFT-LCDStructure第4页，共92页。TFT-LCD各结构的功能背光板模組:提供光的來源.上下偏光板，TFTGlassSubstrate，液晶：形成偏振光，控制光线的通过与否。彩色滤光片：提供TFTLCD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。PhotoSpacer：提供一固定高度給彩色滤光片和TFTGlassSubstrate。作为灌入液晶時的空間.及作为上下两层Glass的支撑。第5页，共92页。Polarizerfilm(偏光板)TFTSealant(框胶)AnisotropicconductorfilmTABConnectionControlICPrintedcircuitboardDriverLSILightdiffuserSpacerWaveguideplatePrismsheetReflectorEdgelightPolarizerDisplayelectrodeCapacitorLiquidcrystalAlignmentfilmCommonelectrodeProtectivefilmColorfilter(彩色滤光片)BlackmatrixGlasssubstrate(玻璃基板)TFT-LCDStructure----(SideView)第6页，共92页。TFT-LCD名词解释分辨率（DisplayResolution）：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（ContrastRatio）：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（ViewingAngle）：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（ResponseTime）：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）第7页，共92页。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TFT-LCD显示原理第8页，共92页。液晶简介（1）TFT-LCD使用的液晶为TN（TwistNematic）型液晶，液晶分子呈椭圆状。第9页，共92页。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。液晶简介（2）第10页，共92页。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。第11页，共92页。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。第12页，共92页。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。第13页，共92页。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。第14页，共92页。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。第15页，共92页。当施加电压时，光线被完全阻挡。将偏光板、槽状表面、液晶组合后产生的光学效果（2）第16页，共92页。TFT-LCD显像原理（1）SCANIC传输信号。DRIVERIC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。第17页，共92页。TFT-LCD显像原理（2）第18页，共92页。TFT-LCD显像原理（3）第19页，共92页。

ColorFilterFabricationProcess

TFTArrayProcess

LiquidCrystalCellProcess

ModuleAssemblyProcessTFT-LCDProcess第20页，共92页。C/FIntroduceandProcess彩色滤光片基本结构是由玻璃基板（GlassSubstrate），黑色矩阵（BlackMatrix），彩色层（ColorLayer），保护层（OverCoat），ITO导电膜组成。一般穿透式TFT用彩色光片结构如下图。GLASSSUBSTRATEBlackMatrixColorLayerOverCoatITO第21页，共92页。C/F的结构放大彩色濾光膜第22页，共92页。C/FProcess第23页，共92页。第24页，共92页。C/FPixelArray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,(NoteBook)。第25页，共92页。PossibleDefectsOnC/FParticlesPatternDefectsPinholesTokkiMixedColorMura第26页，共92页。ITO透明导电层的作用第27页，共92页。PhotoSpacer简介第28页，共92页。

ColorFilterFabricationProcess

TFTArrayProcess

LiquidCrystalCellProcess

ModuleAssemblyProcessTFT-LCDProcess第29页，共92页。TFTArraypreview第30页，共92页。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。SWON时信号写入(加入、记录)在液晶电容上，在以外时间SWOFF，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。TFTArray

等效电路第31页，共92页。TFTArrayStructure第32页，共92页。AUnitPixel&ItsEquivalentCircuit(Csongate)第33页，共92页。TFT-ArrayManufacturingProcess第34页，共92页。TFT-ArrayProcessGateMetalSputterDepositonGateMetalPatterningUsing1stMASKDepositionofnta-Si/a-SVSiNx3-LayerUsingPECVDMethodPatterningofa-SilslandsUsing2ndMASKPixelITOSputerDepositionPixelITOPatterningUsing3rdMASK第35页，共92页。

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。TFT-ArrayProcessDataBusLineandS/DMetalSputteringDataBusLineandS/DPatterningUsing4thMASKEtch-Backofn+a-SiUsingS/DLayerasaMASKPassivationSiNxDepositionUsingPECVDPassivationSiNxAtchUsingRIE第36页，共92页。PossibleDefectsonaTFTArray第37页，共92页。ApertureRatioofaPixelAPERTURERATIO=APERTURE/PIXELAREA*100%第38页，共92页。

ColorFilterFabricationProcess

TFTArrayProcess

LiquidCrystalCellProcess

ModuleAssemblyProcessTFT-LCDProcess第39页，共92页。CellProcess第40页，共92页。CellProcess(1)第41页，共92页。Cleaning第42页，共92页。PICoatingÅCF&TFT淡黃色800~1200ÅAPR:AsahiPhotosensitiveResin第43页，共92页。PI制程原理

将PI液滴在AniloxRoll上。DoctorRoll将AniloxRoll上的PI液整平。APR板上的圆型凸出物将AniloxRool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。第44页，共92页。PIRubbing(1)配向絨布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.第45页，共92页。PIRubbing(2)第46页，共92页。CellProcess(2)第47页，共92页。SealPrinting(1)第48页，共92页。SealPrinting(2)SCREENMASKDISPENSER通常使用的两种方法：第49页，共92页。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。Spacerspray(1)

第50页，共92页。WETTYPEDRYTYPESpacerspray(2)第51页，共92页。湿式洒布StdSpacerQty:11025/mm2第52页，共92页。Attachment第53页，共92页。Alignment第54页，共92页。HotPressureGAP:4.85um第55页，共92页。HotPress第56页，共92页。Sideelevation

--(finishedCell2)第57页，共92页。CellProcess(3)第58页，共92页。Scribing&Breaking第59页，共92页。1STCUTTING2NDCUTTINGCuttingMethod第60页，共92页。CuttingProcess165432第61页，共92页。E.g.第1代面板第62页，共92页。E.g.第3.5代面板第63页，共92页。对设备的影响玻璃基板的尺寸变大直接音响电极图案形成设备。（Array）e.g.成膜设备：占地面积加大与确保膜厚均匀性等问题。e.g.湿式设备：更换效率与节省水等问题。切割尺寸增大直接影响面板组装设备。（CELL）e.g.液晶注入设备：处理时间过长等问题。次代交替快，产品生命周期短，厂商设备开发成本高。LCD面板世代资料来源：工研院经资中心ITIS计划书（2002/10）第64页，共92页。LCInjection(1)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。第65页，共92页。LCInjection(2)第66页，共92页。InjectionTypeDipMethod浸渍法：将PANEL注入口完全浸渍到LC中。利用真空差压与毛细力上升方式。TouchMethodDispenseMethodYarnMethod表面张力法：LC以表面张力布满LC皿，上升后与注入口接触。利用真空差压与毛细力上升方式。含浸法：将PANEL注入口与含LC的海绵或弹簧等接触供给LC。利用真空差压与毛细力上升方式。滴下法：由可微量供给LC的供给装置，将LC滴在注入口。利用注入的方式。第67页，共92页。NEW1013~1014ΩcmOPEN1012ΩcmINPROCESS1010ΩcmAFTERPROCESS109ΩcmPRODUCT108ΩcmAFTER1YEAR107ΩcmLCResistance第68页，共92页。EndSeal目的：将灌好LC的PANEL封口。第69页，共92页。L.CL.CL.CL.CLCremoveUVAdhesiveUVAdhesiveLeakingEndSealProcessL.CUVLightCuring第70页，共92页。RPRUVlightP:MONOMER:INITIALERLIQUIDcuringPUVAdhesiveCuringProcess第71页，共92页。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）第72页，共92页。RemoveliquidcrystalSealLCDetergentDissolveCleaning第73页，共92页。PolarizerAttachment偏光片貼附上下偏光片滤光角度差90度第74页，共92页。Polarizer

AttachProcess第75页，共92页。AutoClave加压，将PloarizerAttach时产生的气泡挤出来。第76页，共92页。CELLTest目的：用电性能测试的方式检测做完的PANEL，看是否有缺陷。方法：将DateLine的R线并连，G线并练，B线并练。第77页，共92页。PatterndottestShort第78页，共92页。Fulld