整理薄膜晶体管液晶显示屏TFTLCD.docx
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整理薄膜晶体管液晶显示屏TFTLCD
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、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(backlight)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.Panel板的结构及工作原理
TFT-LCDPanel板的结构
在Panel板下层玻璃基板上建有TFT阵列,每个像素的ITO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)。
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(Backlight)的结构及其原理
(1)Lamp
是自Inverter(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(ColdCathodeFluorescentLamp).还有HCFL(HotCathodeFluorescent
Lamp)。
(2)Lamphousing
反射自Lamp出光的光源,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)LightguidePanel(导光板)
主要使用丙烯(PMMA)以InjectionMolding或Casting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)DiffuserDown(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)BottomPrism
主要是聚醚(PET)器材上以丙烯类树脂起规则地形成棱柱形状而集光的作用.
辉度增加率为user表面的1.55倍。
(7)TopPrism
具有与BottomPrism同样的功能,以BottomPrism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)DiffuserUp(ProtectorFilm)
具有与DiffuserDown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TopPrism集光的光源损失,但为减少Prism特性的不良而使用。
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Target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
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(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)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、MegaSonicUnit、CJ(CavitationJet)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(PRCoating)、曝光及显像等的工序。
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:
1.WetEtching是利用化学溶液刻蚀金属物质(铝,铬,ITO,钼)的方式;2.DryEtching利用GasPlasma刻蚀SiNx,a-Si的方式。
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5~10μm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。
Cell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(DriveIC)、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
模块制造工序详解
(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。
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(AnisotropicConductiveFilm)将TAB(TapeAutomatedBonding)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板上并且使得连接部位的ACF导通。
TAB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。
(4)B/L组装
B/L组装是把Casetop、连接好TAB和PCB的Panel、BackLight以及SupportMain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50℃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
响应时间的快慢是衡量TFT-LCD好坏的重要指标,响应时间指的是TFT-LCD对于输入信号的反应速度,也就是液晶由暗转亮或者是由亮转暗的反应时间。
一般来说分为两个部分:
Tr(上升时间)、Tf(下降时间),而我们所说的响应时间指的就是两者之和,响应时间越小越好,如果超过40毫秒,就会出现运动图像的迟滞现象。
目前TFT-LCD的标准响应时间大部分在25毫秒左右,不过也有少数机种可达到16毫秒。
拥有16ms的超快响应时间,就可以用每秒显示60帧画面以上的速度,完全解决传统液晶显示屏在玩游戏或者看DVD影碟时所存在的拖影、残影问题。
2.对比度
对比度是指在规定的照明条件和观察条件下,显示屏亮区与暗区的亮度之比。
对比度是直接体现该TFT-LCD能否体现丰富色阶的参数,对比度越高,还原的画面层次感就越好。
目前TFT-LCD的标称为250:
1或者300:
1,高档产品在400:
1或500:
1。
这里要说明的是,对比度必须与亮度配合才能产生最好的显示效果。
400:
1或500:
1的高对比度将使显示出来的画面色彩更加鲜艳,图像更柔和,让您玩游戏或者看电影效果直逼CRT显示屏。
3.亮度
液晶显示屏亮度普遍高于传统CRT显示屏,TFT-LCD亮度一般以cd/m2(流明/每平方米)为单位,亮度越高,显示屏对周围环境的抗干扰能力就越强,显示效果显得更明亮。
此参数至少要达到200cd/m2,最好在250cd/m2以上。
传统CRT显示屏的亮度越高,它的辐射就越大,而TFT-LCD的亮度是通过荧光管的背光来获得,所以对人体不存在负面影响。
4.坏点
屏幕坏点最常见的就是白点或者黑点。
黑点的鉴别方法是将整个屏幕调成白屏,那黑点就无处藏身了;白点则正好相反,将屏幕调成黑屏,白点也就会现出原形。
通常一般坏点不超过3个的显示屏算合格出厂,3点以内的为A屏,三点以上10点以内或带轻斑的算B屏,带重斑的和带线的算C屏。
5.可视角度
TFT-LCD属于背光型显示屏件,其发出的光由液晶模块背后的背光灯提供,这必然导致TFT-LCD只有一个最佳的欣赏角度——正视。
当你从其他角度观看时,由于背光可以穿透旁边的像素而进入人眼,就会造成颜色的失真,不失真的范围就是液晶显示屏的可视角度。
TFT-LCD的视角还分为水平视角和垂直视角,水平视角一般大于垂直视角。
目前来看,只要在水平视角上达到120度,垂直视角上达到140度就可以满足大多数用户的应用需求了。
而最新的TFT-LCD的面板是用广视角技术生产的,可以达到上下140度,左右150度的视角,减少了因为视角太小的原因给观看带来的不便。
当然这样的表现对于CRT显示屏接近180度的视角无法相比,但对大多数应用来说也已经绰绰有余了。
6.点距
TFT-LCD的点距是指组成液晶显示屏的每个像素点之间的间隔大小,目前主流15英寸TFT-LCD产品的标准点距一般为0.297毫米,对应的分辨率为1024×768。
TFT-LCD的可视面积是“实实在在”的,大体上有这样一个参照:
15英寸TFT-LCD的可视面积接近17英寸的CRT显示屏。
7.带宽
TFT-LCD的带宽也是衡量液晶显示屏的一个指标。
一般TFT-LCD的带宽以80MHz为标准。
而大屏幕TFT-LCD兼有液晶显示的优点和大屏幕显示的优势,使得以17英寸TFT-LCD为代表的大屏幕液晶显示屏产品得到了广大消费者的青睐。
此外,它的可视面积比18寸彩电还大,而且它具有无辐射的优势,可使用户近距离的欣赏。
8.厚度
由于TFT-LCD自身的面板厚度都是一样的,也就是说,影响TFT-LCD厚度的主要因素将会是电路控制屏的技术、塑料外壳设计、机内空间压缩。
当然,融合了相当多的尖端液晶技术,采用了最新的超薄型液晶板和更轻薄的高亮度冷阴极荧光灯,加上更集成化的控制IC设计和更优化的散热处理,也能达到缩小外形尺寸的目的。
四、TFT-LCD的研究进展及应用
1.目前TFT-LCD已达到的技术水平状况:
(1)水平和垂直角都达到170度;
(2)显示亮度达到500尼特,对比度500:
1;
(3)寿命超过3万小时;
(4)场序列全彩色(FSFC)技术开始应用于工业生产;
(5)大屏幕薄膜晶体管液晶显示彩色电视(TFT-LCTV)已经开始进入大规模工业生产,TFT-LCTV的画质已经达到甚至超过了CRT,如28英寸TFTLCTV的分辨率为1920×1200,水平垂直视角均为170度;38英寸的TFTLCTV已研制成功;40英寸的TFT-LCD也已研制成功;
(6)大面积低温多晶硅TFT-LCD已经开发成功,并投入工业生产,非晶硅TFT的自扫描LCD已经商品化;
(7)反射式TFT-LCD彩色显示器开始商品化。
例如分辨率是400×234,画面为16:
9的5.8英寸反射式显示器的反射率为30%,响应速度为30ms,消耗功率为0.15瓦。
(8)730×920mm基板大屏幕生产线已经研制成功,更大尺寸基板的大屏幕生产线正在建设之中。
(9)塑料基板TFT-LCD开始商品化。
日本现有5个品种的塑料基板产品。
(10)背光源和逆变器,虽在积极开发反射式LCD,但用背光源的透射型TFT-LCD在相当长时间内还是主流产品。
背光源是其重要配件。
德国研制成用于液晶模块的平板荧光灯背光源,亮度达到5000-7000cd/m2,寿命达到10万小时。
一些新型自热式背光源可以在-40℃到85℃范围内正常工作。
OEL背光源和高亮度LED背光源已开发成功,并开始用于TFT-LCD、Linfinity。
Microelectrunies发明了冷阴极背光源长寿命逆变器,光源调制范围达到500:
1。
2.TFT-LCD的应用
TFT-LCD目前主要应用于计算机、视频终端、通讯及仪器仪表等行业。
主要应用领域有笔记本电脑、台式计算机监视器、工作站、工业监视器、全球卫星定位系统(GPS)、个人数据处理、游戏机、、便携式VCD、DVD及其它一些便携装置。
环境的两个特点:
(1)非煤矿矿山的建设项目(注:
对煤矿建设项目有单独特别规定);
三、安全预评价报告的基本内容参考文献:
[1]田民波.电子显示.清华大学出版社,2001,56-64.
(3)安全现状评价。
[2]黄锡珉.TFT-LCD技术的进步.液晶与显示,1999,14
(2):
79-88.
[3]扬柏梁.世界TFTLCD产业现状.液晶与显示,2000,15(3):
154-158.
[4]李维,郭强.液晶显示应用技术.北京:
电子工业出版社.2000:
41-46.
[5]佐藤光世.LCDIntelligence,增刊号第1卷,1996,71
[6]XX文库.液晶屏基本知识及关键指标参数
环境敏感区,是指依法设立的各级各类自然、文化保护地,以及对建设项目的某类污染因子或者生态影响因子特别敏感的区域。
[6]XX文库.TFT-LCD的基本原理及其制造工艺
1.环境总经济价值的构成[6]XX百科.TFT
3)规划实施的经济效益、社会效益与环境效益之间以及当前利益与长远利益之间的关系。
1.建设项目环境影响报告书的内容
(五)安全预评价方法
『正确答案』A