薄膜晶体管液晶显示屏(TFT

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1、薄膜晶体管液晶显示屏（TFT-LCD）摘 要：薄膜晶体管液晶显示屏（TFT-LCD ）是目前使用最为广泛的液晶显示器。本文 从 TFT 的结构、原理、制造工艺、特性指标、研究进展与应用等方面介绍了 TFT-LCD 的基本情况。关键词：薄膜晶体管 液晶 TFT 结构 原理 工艺 参数 应用TFT-LCD 技术是微电子技术和 LCD 技术巧妙结合的高新技术。人们利用微电 子精细加工技术和Si材料处理技术，来开发大面积玻璃板上生长Si材料和TFT平 面阵列的工艺技术。再与日益成熟的LCD制作技术结合，以求不断提高品质，增强 自动化大规模生产能力，提高合格率，降低成本，使其性能/价格比向CRT逼近。一

2、、TFT-LCD的结构与工作原理薄膜晶体管（TFT ）液晶显示器是在扭曲向列（TN）液晶显示器中引入薄膜晶 体管开关而形成的有源矩阵显示，从而克服无源矩阵显示中交叉干扰、信息量少、 写入速度慢等缺点，大大改善了显示品质，使它可以应用到计算机高分辨率全色显 示等领域。成品TFT-LCD主要部件是LCD显示模组（LCM）,LCM是由Panel板和背光源 （back light）组成。Panel板是整个液晶显示器的核心部分，它的制造工艺也是最复杂 的。人们通常所说的亮点也就是在 Panel 板的制造过程中发生的。背光源的好坏能 直接影响显示效果，它通常也是影响液晶显示器的寿命的关键所在。1. Pan

3、el 板的结构及工作原理Black MatrixITO保护膜ITO液晶二PolarizerSpacer/Color Filter(blue pixel)SealaColor FilterPolarizerBonding PAD /TFT-ArrayTFT-LCD Panel 板的结构在Panel板下层玻璃基板上建有TFT阵列，每个像素的IT0电极与TFT漏电极联结，栅极与扫描总线连结，原源电源与信号总线连结。施加扫描信号电压时，原源电极导通使信号电压 施加到存储电容器上并充电，在帧频内存储电容器的信号电压施加到液晶像素上，使之处于 选通态。再一次寻址时，由信号电压大小来充电或放电。这样各像素之

4、间被薄膜晶体管开关 元件隔离，既防止了交叉干扰又保证了液晶响应速度满足于帧频速度，同时以存储信息大小 来得到灰度级，目前灰度已可达到256级，可得到1670万种颜色，几乎可获得全色显示。从 上世纪90年代形成产业以来，薄膜晶体管(TFT)液晶显示器的生产线已由第一代发展到了 第六代，没换代一次基板玻璃的面积都大幅增加，而且产量不断提高、成本不断降低。如第 七代薄膜晶体管(TFT)液晶显示器生产线的玻璃基板尺寸将达到1870*2200mm,目前可制成 的液晶电视屏94cm(37inch),笔记本电脑屏幕的最大尺寸为38.1cm(15inch),监视器屏幕最 大尺寸达63.5cm(25inch)。

5、薄膜晶体管(TFT)液晶显示器的另一种发展趋势是薄型化、轻 量化、低功耗化。基于新型材料的开发、制造工艺技术的革新、设备精度和自动化程度的提 高及软件技术的进步，使得薄膜晶体管(TFT)液晶显示器产品的更新换代的速度非常快。TFT 断面图2. 背光源(Backligh t)的结构及其原理(1) Lamp是自Inver ter(反向交流器)接收高电压而发生可视光线的光源。主要使用 CCFL(Cold Cat hode Fluoresce nt Lamp).还有 H CFL(H ot Cat hode Fluoresce nt Lamp) 。(2) Lamp housing反射自Lamp出光的光源

6、，入射到导光板上。使用黄铜、铝以及黄铜上附合Ag等 材料的薄膜反射。(3) Light guide Panel (导光板)主要使用丙烯(PMMA )以Injec ti onMolding或Cas ting的方法而制作的，导光入 射的光源，并且具有均匀分布光源的作用。(4) Reflector主要是聚醚(PET)器材上为减少导光板入射的光源损失，具有反射功能。(5) Diffuser Down (扩散Sheet)主要是聚醚(PET)器材上以丙烯类树脂形成球形的形状，均匀扩散自导光板出光 的光源，同时起集光的作用。(6) Bottom Prism主要是聚醚(PET)器材上以丙烯类树脂起规则地形成棱

7、柱形状而集光的作用. 辉度增加率为user表面的1.55倍。(7) Top Prism具有与Bottom Prism同样的功能，以Bottom Prism表面的1.33倍增加辉度. Prism以相互十字交叉布置，收集X轴和Y轴方向的光源.(8) Diffuser Up (Protector Film)具有与Diffuser Down同样的构造，以保护Prism的作用为主要目的，亦称为 保护膜。要使用透过性的Diffuser，由此，多少带来Top Prism集光的光源损失， 但为减少Prism特性的不良而使用。PSLd（衬垫）DiffuserReflectorPlatePri sm UownLi

8、里ht GuiH匕 Panel二、TFT-LCD的制造工序1. 薄膜晶体管(TFT)制造工序TFT的制造工序分坚膜、清洗、Photo、刻蚀、脱膜、检测六大工序。如图所示TFT 制造工序图(1) 坚膜工序坚膜工序是指将Gate电极、Data(Source/Drain)电极、像素电极、绝缘膜、保 护膜以及半导体膜，以物理或化学方法,使其在Glass(玻璃)上形成膜的工序。Gate电极、Data(Source/Drain)电极、像素电极是金属物质(铝、铬、ITO、钼)， 利用Sputtering (溅射)物理方法，再Target (主要是金属)和Glass之间的Plasma (离子区)，将Targe

9、t物质贴在Glass上。Plasma (离子区)是两个电极之间注入 的不活性Gas上施加高电压，从而离子化生成。离子化的不活性Gas在Target上冲 击, 然后脱掉的 Target 物质移到 Glass 而形成膜SputteringPECVD坚膜工序详解 绝缘膜、保护膜、半导体膜是利用化学方式的 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)工序，即利用两个电极之间注入Gas之后施加高频率电源而生成的 Plasma(等离子)，在Glass上生成膜的方式。(2) 清洗工序清洗工序是指将初期投入或工序中Glass或膜表面的污染、Particle事

10、先除去，以 免发生不良的工序。对确保膜与膜之间的黏着性有所帮助。主要 Unit 有 UV 清洗 Unit、Brush 清洗 Unit、Mega Sonic Unit、CJ( Cavitation Jet) Unit。(3) Photo 工序Photo工序是指用膜上形成要制作形态的Mask通过光，其形态从Mask移到感光剂(PR)的作业，包括感光剂涂屏(PR Coating)、曝光及显像等的工序。PR Coating曝光显像Photo工序(4) 刻蚀工序刻蚀工序是指对去除感光剂(PR)部分的膜，利用物理、化学方法有选择地去除 的工序。刻蚀方式有如下的两个方式：l.Wet Etching是利用化学

11、溶液刻蚀金属物 质(铝，铬，IT0,钼)的方式；2.Dry Etching利用 Gas Plasma刻蚀 SiNx ， a-Si 的方式。ty (y o711 0Wet EtchingDry Etching刻蚀工序(5) 脱膜工序脱膜工序是指刻蚀工序后，去除为形成Pattern而留下的感光剂(PR)的工序。 脱膜工序的必须条件是完全除去PR,下部膜不应有损伤，还要维持为进行下一工序的 均匀的表面状态。(6) 检测工序。检测工序是指调查/评价工序、半成品，产品的质量判定良、 不良的工序。2. 成盒/制屏的工序TFT-LCD的面板(屏)的组装过程，是首先将洗净后的彩膜基板与TFT的阵列 基板涂布上

12、配向膜涂液，并摩擦定向。然后在TFT的阵列基板四周涂上封框胶，并 散布510 “ m大小的间隔物于其上作支撑点，再将阵列基板与彩膜基板组合， 以封框胶封合形成空的盒(Cell)。再以两种方式注入液晶，一种方式是先将此空的 cell 基板裁切断、裂片、取最终显示器产品所需尺寸大小，经检查后，以真空方式 注入液晶材料并加以封合；另一种方法是先注入液晶，再进行裁切断片后再封合。 这两种方式所需的制作时间不同，会影响总合格率也会造成生产能力的不同。Colorfilte4.封口印刷TFT-array1初期清2.调准层卬就3.滑动5. Spacer ：VtJ11.切断1& 一检测12液晶注入工貼合Cell

13、 的制造工序3. 模块的工艺流程最后将TFT-LCD的panel面板与驱动电路（Drive IC）、印刷电路板连接，并装 上背光源以及固定框架就完成了液晶显示模块（LCM）。其工序一共有偏光板贴合、 TAB贴合、PCB贴合、B/L组装、老化测试、包装如图（）所示。另外每块LCM在老 化的前后都要进行一次检查。模块工序的部件mm5o模块制造工序详解包装厂LI LinT(1)偏光板贴合主要分为清洗和偏光板的贴合两大工序。清洗包括刀洗、刷洗、冲洗、干燥：刀洗是用旋转刀片去除玻璃碎屑；刷洗是 用毛刷去除灰尘和指纹；冲洗是用纯水去除残留的杂质；干燥以高、低温的热风去 掉微细水气。-Knife旋转式 （G

14、lass Chip 去掉）_ Brush消洗(去掉灰尘鶯指纹)D. I Wat比淸洗殆迈去掉表面清洗偏光板贴合是指利用 Panel 板和偏光板上的信息将上下偏光板分别贴附 Panel 板的上板和下板。(2) TAB 贴合TAB 贴合是指利用 ACF(Anisotropic Conductive Film)将 TAB(Tape Automated Bonding)和Panel板连接。其工序包括ACF附着、TAB定位和本压榨：ACF附着是指 将ACF贴附在Panel板上;TAB定位是利用Panel板上的定位信息将TAB预压在Panel 板上；本压榨是在高温高压下将 TAB 完全压在 Panel 板

15、上并且使得连接部位的 ACF 导通。Color FilterTransistarTAB贴合简化图(3) PCB贴合PCB 贴合与 TAB 贴合一样都是利用 ACF 来连接，不同的是这里连接的是 TAB 与 PCB,所以由于材质的不同所使用的ACF也不同，同样工程条件也不同。具体工序分 为树脂涂屏， ACF 贴合和 PCB 正式压榨：树脂涂屏是为了防止水分和其它异物进入 Panel板内；ACB贴合是将ACF贴附在PCB面板上；PCB正式压榨是将PCB与TAB在 高温高压下压榨，并且使得连接部位的 ACF 导通。PCB 树脂涂屏 PCB上贴合ACFPCE正式压榨(4) B/L组装B/L组装是把Case top、连接好TAB和PCB的Panel、Back Light 以及Support Main 用手工的方式连接起来的工序。(5) 老化测试老化测试是把组装好的液晶模块放置在50C的老化房内检测模块的连接状况，根据 客户要求其老化时间各有长短。(6) 包装同样是利用手工的方式将测试合格的液晶模块包装出厂。三、TFT-LCD的特性指标1. 响应时间