tft-lcd工艺设计培训

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1、TFT工艺设计培训*1南京新华日液晶显示技术有限公司TFT是什 么呢？Date2南京新华日液晶显示技术有限公司认识TFTGDSDSGDSG1、TFT（Thin Film Transistor）薄膜晶体管，为一三端子元件。、在LCD应用上可视为一个开关。、采用底栅型结构。Date3南京新华日液晶显示技术有限公司TFT元件的运作原理DS GGDSCLCcomGDSVGS VthVSDDSGTFT元件在栅极(G)给予适当电压(VGS其始电压Vth ,注),使通道(a-Si)感应出载 子(电子)而使得源极(S)漏极(D)導通。 【注】：Vth 为感应出载子所需要的最小电压 。 （1）VGSVth ：读

2、信号Date4南京新华日液晶显示技术有限公司TFT元件的运作原理(2)VgsVth则ON,当VGSVth则OFF。Date5南京新华日液晶显示技术有限公司(b)电路图VGVPCGDCGSCSTCLCVCOMVID1.V的大小关系如下:CGD:栅极与漏极间电容CLC:液晶电容CST:存储电容2.此下降电压V与影像信号的极性 无关，永远比像素电位Vp 下降此一 电压值。因此，只要將彩色滤光片 的共用电极电位VCOM设定成相对于信 号线的中心电压VC 低一偏移值V ，便可以使加在像素电极上的电压 成为正负对称的波形，使直流位准 的电压降误差到最小值。TFT元件工作示意图Date6南京新华日液晶显示技

3、术有限公司存储电容Source 線GDSGate 線CstCLCComVgVsCgs目的：降低TFT关 闭時，因Cgs所引 起的像素电压变 化(Voltage Offset)。Date7南京新华日液晶显示技术有限公司VC VCOMT1vv上半周期下半周期 一周期T2VGVIDVP(a)驱动波形图v1.VG为扫描线电压，VID为信 号线电压，分別加在TFT的栅 极，源极。 2.在T1时域(水平选择期间 )TFT ON，像素电极电位VP会 被充电至信号电位VID 。在 T2 时域(非选择期间)TFT OFF，在OFF的瞬間，VP会下 降V，此V的大小与TFT元 件的栅极与漏极间的寄生电 容CGD有

4、关，因此在设计与制 作元件时尽量避免寄生电容 的产生。驱动波形Date8南京新华日液晶显示技术有限公司TFT特性TFT OFFTFT ON1、A-Si TFT断开电流约为110-12A左右，导通/断开之比高于1106。2、迁移率一般为0.21.0 cm2/Vs，Vth为24V。迁移率低是因为膜中缺陷多。Date9南京新华日液晶显示技术有限公司Array 面板信号传输说明Gate DriverSource DriverDate10南京新华日液晶显示技术有限公司TFT-LCD面板构造Date11南京新华日液晶显示技术有限公司Array 面板说明G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1 SnSo

5、urce 線儲存電容Gate 線 液晶電容TFTcomITOCLCDate12南京新华日液晶显示技术有限公司单一像素结构AAAATFTGSDDate13南京新华日液晶显示技术有限公司Array面板示意图（480*234）G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2Sn-1 SnDate14南京新华日液晶显示技术有限公司A-Si TFT的设计nA-Si TFT器件的设计nTFT阵列单元像素设计nTFT阵列设计n阵列基板的布局和配线Date15南京新华日液晶显示技术有限公司A-Si TFT器件的设计（1）a-Si TFT是TFT-LCD显示屏阵列电路中最重要的部分， 其器件性能的优劣将直接

6、影响到a-Si TFT-LCD图象质量 。因此，a-Si TFT器件结构参数的合理设计以及材料参 数的优化选择是a-Si TFT-LCD优化设计的基础。a-Si TFT-LCD要求作为有源开关的TFT器件具有较高的开关 比，即较高的开态电流和相对低的关态电流。从对a-Si TFT器件模拟的结果可知，选择合适的TFT器件宽长比 W/L，适当减小绝缘层的厚度，优化制备工艺条件以改 善a-Si材料性能及a-Si/SiNx界面特性，有利于提高开态 电流。另外，减小有源层的厚度，制备具有较低暗态电 导率的a-Si材料是降低关态电流的有效手段。 Date16南京新华日液晶显示技术有限公司在a-Si TFT

7、器件设计过程中，栅与源、漏 电极交叠大小也是影响a-Si TFT-LCD图象 显示品质的一个重要参数。寄生电容Cgd 会引起加在液晶象素上的信号电压变化， 从而造成显示图象的闪烁现象及显示灰度 级的错乱。另外，a-Si TFT器件各层薄膜 厚度的设计是影响a-Si TFT-LCD 阵列成 品率的关键因素，过厚或过薄的膜厚都将 引起电极之间的短路或断路缺陷。 A-Si TFT器件的设计（2）Date17南京新华日液晶显示技术有限公司TFT阵列单元像素设计na-Si TFT-LCD单元象素主要包括a-Si TFT器件、象 素电极、存储电容和栅电极及源电极的引线等几个部分 。 n在对a-Si TFT

8、器件优化设计的基础上，阵列单元象素 的设计主要集中在对存贮电容结构和大小的设计、栅线 和信号线的结构设计以及单元象素各个部分的合理配合 。引入存贮电容的目的是为了提高TFT-LCD信号电压的 保持时间，避免引起闪烁现象，存贮电容的大小将影响 到a-Si TFT-LCD的显示品质。同时由栅源交叠电容产生 的跳变电压Vp的表达式可知，存贮电容的引入可减小 跳变电压Vp，从而有效抑制由Vp引起的图象闪烁和 残象现象。 Date18南京新华日液晶显示技术有限公司TFT阵列设计a-Si TFT-LCD的阵列设计是把经过优化设 计的单元象素在行、列方向上分别重复M、N次， 即可得到所需要的MN象素数的TF

9、T矩阵。需要 注意的是Delta排列时情况较为复杂，需要根据 具体驱动要求进行单元设计。另外，黑矩阵的设 计将对a-Si TFT-LCD的亮度产生严重影响。黑矩 阵设计主要包括黑矩阵方式和大小的设计，以及 黑矩阵材料的选取。黑矩阵方式的选择和大小的 设计关系到TFT-LCD开口率的大小，是提高TFT- LCD开口率和亮度的着手点之一，而黑矩阵材料 的选取则是改善TFT-LCD对比度的关键。 Date19南京新华日液晶显示技术有限公司像素的Delta排列Date20南京新华日液晶显示技术有限公司阵列基板的布局和配线n配线主要分两部分： a 阵列中Source线与Gate线引出点至IC输 出端子的

10、走线 要求是调整线宽使每条走线的电阻相同，以 使电路的延时相同。 b FPC端子至IC输入端子的走线 目标是减少延时，可以把线宽做的较大。不 特别要求电阻相同。注意电源线、地线都应该做 的较宽，电压差较大的走线之间要增大间距，以 减少电蚀现象的发生。 Date21南京新华日液晶显示技术有限公司Gate金属设计规则上图中红色的为Source金属，绿色的为Gate金属 a 为Gate的宽度，a的最小值aMIN6m； b 为Gate金属之间的距离，b的最小值bMIN5m； c 为Source金属和Gate金属之间的距离，c的最小值cMIN3m； Date22南京新华日液晶显示技术有限公司Gate金属

11、设计规则上图中，红色为Source金属，绿色的为Gate金属，黄色的为ITO。 d 为Source金属和ITO之间的距离，d的最小值dMIN4m； e 为Gate金属和ITO之间的距离，e的最小值eMIN3m。 Date23南京新华日液晶显示技术有限公司Si岛的规则a为Si自身的宽度，a的最小值aMIN6m； b为Si与Si之间的距离，TEG时使用，b的最小值bMIN5m； c为Si与Source金属重叠部分的长度（下图），c的最小值cMIN6m； Date24南京新华日液晶显示技术有限公司Si岛的规则上图中，红色为Source金属，绿色为Gate金属，褐色为Si岛。d 为Gate金属与Sou

12、rce 金属之间的距离，d的最 小值dMIN3m； e为Si岛与Gate金属之间 应该留有的余度，e的最 小值eMIN3m； f为Source金属（沟道） 与Gate金属之间的距离 ，f的最小值fMIN4m ； g为沟道的长度，g的最 小值gMIN5m； h为Source金属与Si岛之 间的距离，h的最小值 hMIN2m。 Date25南京新华日液晶显示技术有限公司接触孔设计规则上图中，红色的为Source金属，草绿色的为接触孔，黄色代表其他金属。 a 为接触孔的尺寸，a的最小值aMIN6m； b 为接触孔之间的距离，b的最小值bMIN10m； c 为接触孔和其他金属之间的距离，c的最小值cM

13、IN3m。 Date26南京新华日液晶显示技术有限公司TFT工艺实现Date27南京新华日液晶显示技术有限公司制作工艺技术n成膜技术n光刻技术n刻蚀技术Date28南京新华日液晶显示技术有限公司成膜技术1、真空技术2、等离子体技术3、化学气相沉积技术4、溅射成膜Date29南京新华日液晶显示技术有限公司真空技术真空术语 （） 真空的定义 （） 真空度 （） 真空单位：1Torr=1/760atm=1mmHg1Torr=133.322Pa or 1Pa=7.5*10-3Torr （） 极限真空度Date30南京新华日液晶显示技术有限公司真空技术真空区域压强范围 托(Torr)帕(Pa)低真空76

14、0101013251333中真空1010-313331.33X10-1高真空10-3 10-81.33X10-1 10-6超高真空10-8 10-1210-6 10-10极高真空10-1210-10真空区域划分Date31南京新华日液晶显示技术有限公司真空测量(1)热电偶真空计 (2)电离真空计 (3)其它真空计到真空系統加热 灯丝热电偶真空接头电源真空接头真空压 力表Date32南京新华日液晶显示技术有限公司等离子基础知识1、什么是等离子？它是一种能维持中性的导电流 体，被称为物质的第四态。 2、等离子的组成带电粒子、受激粒子、中性粒子Date33南京新华日液晶显示技术有限公司等离子的主要特

15、性(1)是一种导电流体，但能 维持中性；(2)此聚集态物质间存在库 仑力，其运动行为受到电 场的影响和支配Date34南京新华日液晶显示技术有限公司化学气相沉积技术（CVD）什么是CVD?CVD：Chemical Vapor Deposition(化学气相沉积)在一定的温度下，利用化学 反应方式,将反应物(混合气体 )生成固态产物,并沉积在基体 表面以形成涂层和薄膜的一种 沉积技术。13.56等离子体电极泵抽走气体沉积的膜Date35南京新华日液晶显示技术有限公司影响CVD成膜的关键因素1、反应系 2、气体组成 3、温度 4、压强 5、RF功率 6、成膜灰尘Date36南京新华日液晶显示技术有

16、限公司1、溅射现象（ SPUTTER）用带有几十电子伏以上动能的粒子或 粒子束照射固体表面，靠近固体表面的原 子会获得入射粒子所带能量的一部分进而 在真 空中放出，这种现象称为溅射。由于离子 易于在电磁场中加速或偏转，所以荷能粒 子一般为 离子，这种溅射称为离子溅射。溅射现象 广泛用于样而表面的刻蚀及表面镀膜等。 相应于每一个入射离子所放出的样品原子 数定义为溅射产额。 2、离子溅射成膜原理在一定真空条件下，通过外加电、磁 场的作用，将介质气体电离，气体离子在 电场作用下加速并轰击靶材，靶材表面粒 子获得能量后飞溅到真空中，沉积到基板 表面形成一层沉积膜。溅射成膜(PVD)Date37南京新华日液晶显示技术有限公司影响溅射成膜的因素n溅射压力n背压n溅射功率n溅射温度n气体流量Date38南京新华日液晶显示技术有限公司光刻技术（1）紫外光源反射镜光罩光刻胶Cr膜玻璃基板 Date39南京新华日