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TFT-LCD 簡(jiǎn)介
什么是 TFT-LCD ?
TFT ﹕薄膜晶體管
LCD﹕液晶顯示器
TFT-LCD發(fā)明于1960年經(jīng)過(guò)不斷的改良在1991年時(shí)成功的商業(yè)化為筆記型計(jì)算機(jī)用面板﹐從此進(jìn)入TFT-LCD的世代。
TFT-LCD 結(jié)構(gòu)：
簡(jiǎn)單的說(shuō)TFT-LCD面板的基本結(jié)構(gòu)為兩片玻璃基板中間夾住一層液晶。前端LCD面板貼上彩色濾光片﹐后端TFT面板上制作薄膜晶體管(TFT) 。當(dāng)施電壓于晶體管時(shí)﹐液晶轉(zhuǎn)向﹐光線穿過(guò)液晶后在前端面板上產(chǎn)生一個(gè)畫(huà)素。背光模塊位于TFT-Array面板之后負(fù)責(zé)提供光源。彩色濾光片給予每一個(gè)畫(huà)素特定的顏色。結(jié)合每一個(gè)不同顏色的畫(huà)素所呈現(xiàn)出的就是面板前端的影像。
TFT Pixel Element：
TFT面板就是由數(shù)百萬(wàn)個(gè)TFT device以及ITO((In Ti Oxide，此材料為透明導(dǎo)電金屬)區(qū)域排列如一個(gè)matrix所構(gòu)成，而所謂的Array就是指數(shù)百萬(wàn)個(gè)排列整齊的TFT device之區(qū)域，此數(shù)百萬(wàn)個(gè)排列整齊的區(qū)域就是面板顯示區(qū)。下圖為一TFT畫(huà)素的結(jié)構(gòu)
不論TFT板的設(shè)計(jì)如何的變化,制程如何的簡(jiǎn)化，其結(jié)構(gòu)一定需具備TFT device和控制液晶區(qū)域(光源若是穿透式的LCD，則此控制液晶的區(qū)域是使用ITO，但對(duì)于反射式的LCD是使用高反射式率的金屬，如Al等)
TFT device是一個(gè)開(kāi)關(guān)器，其功能就是控制電子跑到ITO區(qū)域的數(shù)量，當(dāng)ITO區(qū)域流進(jìn)去的電子數(shù)量達(dá)到我們想要的數(shù)值后，再將TFT device關(guān)掉，此時(shí)就將電子整個(gè)關(guān)(Keep)在ITO區(qū)域.
上圖為各畫(huà)素點(diǎn)指定的時(shí)間變化﹐由t1到tn閘極驅(qū)動(dòng)IC持續(xù)選擇開(kāi)啟G1﹐使得源極驅(qū)動(dòng)IC以D1、D2到Dn的順序?qū)1上的TFT畫(huà)素充電。tn+1時(shí)﹐閘極驅(qū)動(dòng)IC再度選擇G2﹐源極驅(qū)動(dòng)IC再D1開(kāi)始依序選擇。
上圖可以表達(dá)幾件事情：
液晶站立的角度越垂直,越多的光不會(huì)被液晶導(dǎo)引，不同角度的液晶站立角度會(huì)導(dǎo)引不同數(shù)量的光線，以上面的例子來(lái)看，液晶站立角度越大，則可以穿透的光線越弱。(上、下偏光片排列的方向會(huì)決定穿透光的強(qiáng)弱，因此只要了解液晶站立的角度會(huì)導(dǎo)光的強(qiáng)弱即可)。
不受導(dǎo)引的光線會(huì)被上偏光片所吸收掉。自然界的光，其極性是任意方向的，使用偏光片的功能就是過(guò)濾掉大部分的不同方向震蕩的光，只讓某一特定方向的光通過(guò)。
新世代與尺寸
各世代玻璃基板與尺寸的關(guān)系?
許多人不了解TFT-LCD產(chǎn)業(yè)的各世代廠房之差異，其實(shí)原理相當(dāng)簡(jiǎn)單。各世代廠房主要的差別就在玻璃基板的尺寸，而面板就是從大片玻璃基板去切割而成的產(chǎn)品。越新世代的廠房，其玻璃基板越大，因此可切割出更多片面板，以提高產(chǎn)能降低成本, 或是可以生產(chǎn)出更大尺寸的面板 ( 例如液晶電視面板 )。
1990年代TFT-LCD產(chǎn)業(yè)剛崛起于日本，當(dāng)時(shí)日本設(shè)計(jì)建造了一代廠( 簡(jiǎn)稱G1 )的制程。 一代廠的玻璃基板大約是30 X 40公分大小，約相當(dāng)于全開(kāi)的雜志，可做成一片15吋的面板。 到了達(dá)碁科技 ( 其后與聯(lián)友光電合并為 友達(dá)光電 ) 于1996進(jìn)入產(chǎn)業(yè)，當(dāng)時(shí)技術(shù)已進(jìn)步到3.5代廠 ( G3.5 )，玻璃基板尺寸約為60 X 72公分。 演進(jìn)至今，友達(dá)光電已發(fā)展到六代廠( G6 ) 制程，而G6玻璃基板尺寸則達(dá)到了150 X 185公分，相當(dāng)于一張雙人床大小。 一片G6的玻璃基板，可切割出30片15吋的面板，相較于 G3.5 可切割4片、G1僅可做1片15吋面板的規(guī)模比較，六代廠產(chǎn)能以倍數(shù)放大，相對(duì)成本降低。此外，G6玻璃基板的龐大尺寸亦可切割出大尺寸面板，它可制作出8片32吋液晶電視面板，提高了面板產(chǎn)品應(yīng)用的多元性。因此全球TFT-LCD廠商無(wú)不投入新世代廠房的制程技術(shù)。
TFT-LCD 制程介紹
何謂TFT-LCD?
TFT-LCD 即是thin-film transistor liquid-crystal display的縮寫(xiě).(薄膜晶體管液晶顯示器)TFT-LCD如何點(diǎn)亮?簡(jiǎn)單說(shuō)，TFT-LCD面板可視為兩片玻璃基板中間夾著一層液晶，上層的玻璃基板是與彩色濾光片 (Color Filter)、而下層的玻璃則有晶體管鑲嵌于上。當(dāng)電流通過(guò)晶體管產(chǎn)生電場(chǎng)變化，造成液晶分子偏轉(zhuǎn)，藉以改變光線的偏極性，再利用偏光片決定畫(huà)素(Pixel)的明暗狀態(tài)。此外，上層玻璃因與彩色濾光片貼合，形成每個(gè)畫(huà)素(Pixel)各包含紅藍(lán)綠三顏色，這些發(fā)出紅藍(lán)綠色彩的畫(huà)素便構(gòu)成了面板上的影像畫(huà)面。
TFT-LCD的三段主要的制程:
前段Array
-前段的 Array 制程與半導(dǎo)體制程相似，但不同的是將薄膜晶體管制作于玻璃上，而非硅晶圓上。
中段Cell
-中段的Cell ，是以前段Array的玻璃為基板，與彩色濾光片的玻璃基板結(jié)合，并在兩片玻璃基板間灌入液晶(LC)。
后段Module Assembly (模塊組裝)
- 后段模塊組裝制程是將Cell制程后的玻璃與其它如背光板、電路、外框等多種零組件組裝的生產(chǎn)作業(yè)。
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最新技術(shù)研發(fā)
有機(jī)發(fā)光顯示器
有機(jī)發(fā)光顯示器(Organic Light Emitting Display)或稱有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode)，簡(jiǎn)稱OLED，此一技術(shù)具有下列優(yōu)越的使用特性。
l 自發(fā)光
l 超薄特性
l 高亮度
l 高發(fā)光效率
l 高對(duì)比
l 微秒級(jí)反應(yīng)時(shí)間
l 超廣視角
l 低功率消耗
l 可使用溫度范圍大
l 可曲撓面板
l 低溫多晶硅
其發(fā)光原理，系在透明陽(yáng)極與金屬陰極間蒸鍍有機(jī)薄膜，注入電子與電洞，并利用其在有機(jī)薄膜間復(fù)合，將能量轉(zhuǎn)成可見(jiàn)光。并且可搭配不同的有機(jī)材料，發(fā)出不同顏色的光，來(lái)達(dá)成全彩顯示器的需求。
主動(dòng)式OLED
有機(jī)發(fā)光顯示器依驅(qū)動(dòng)方式可分為被動(dòng)式 (Passive Matrix, PMOLED)與主動(dòng)式 (Active Matrix, AMOLED)。而所謂的主動(dòng)式驅(qū)動(dòng)OLED(AMOLED)，即是利用薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)，搭配電容儲(chǔ)存訊號(hào)，來(lái)控制OLED的亮度灰階表現(xiàn)。
雖然被動(dòng)式OLED的制作成本及技術(shù)門坎較低，卻受制于驅(qū)動(dòng)方式，分辨率無(wú)法提高，因此應(yīng)用產(chǎn)品尺寸局限于約５"以內(nèi)，產(chǎn)品將被限制在低分辨率小尺寸市場(chǎng)。若要得到高精細(xì)及大畫(huà)面則須以主動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)為主，所謂的主動(dòng)式驅(qū)動(dòng)是以電容儲(chǔ)存訊號(hào)，所以當(dāng)掃描線掃過(guò)后畫(huà)素仍然能保持原有的亮度；至于被動(dòng)驅(qū)動(dòng)下，只有被掃描線選擇到的畫(huà)素才會(huì)被點(diǎn)亮。因此在主動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式下，OLED并不需要驅(qū)動(dòng)到非常高的亮度，因此可達(dá)到較佳的壽命表現(xiàn)，也可以達(dá)成高分辨率的需求。OLED結(jié)合TFT的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式驅(qū)動(dòng)OLED，可符合對(duì)目前顯示器市場(chǎng)上對(duì)于畫(huà)面撥放的流暢度，以及分辨率越來(lái)越高要求，充分展現(xiàn)OLED上述之優(yōu)越的特性。
在玻璃基板上成長(zhǎng)TFT的技術(shù)，可為非晶硅(amorphous silicon, a-Si)制程與低溫多晶硅(Low Temperature poly-silicon, LTPS)制程，LTPS TFT與a-Si TFT的最大分別，在于其電性與制程繁簡(jiǎn)的差異。LTPS TFT擁有較高的載子移動(dòng)率，較高載子移動(dòng)率意味著TFT能提供更充份的電流，然而其制程上卻較繁復(fù)；而a-Si TFT則反之，雖然a-Si的載子移動(dòng)率不如LTPS，但由于其制程較簡(jiǎn)單且成熟，因此在成本上具有較佳的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。綜觀世界上開(kāi)發(fā)主動(dòng)式OLED的公司，唯有友達(dá)光電能同時(shí)成功地將OLED分別結(jié)合LTPS與a-Si TFT，成為主動(dòng)式OLED技術(shù)上的領(lǐng)先者
低溫多晶硅
什么是 LTPS ?
Polysilicon (多晶硅) 是一種約為0.1至數(shù)個(gè)um大小、以硅為基底的材料，由許多硅粒子組合而成。在半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)中，多晶硅通常經(jīng)由LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)處理后，再以高于
現(xiàn)在已有許多方法可以在玻璃或塑料基版上制造LTPS薄膜:
1. Metal Induced Crystallization (MIC)：屬于SPC方法之一。然相較于傳統(tǒng)的SPC，此方法能在較低溫下（約500~
2. Cat-CVD: 一種無(wú)須經(jīng)由蒸氣粹取、而可直接沉積多晶薄膜(poly-film)的方法。沈積溫度可低于
3. Laser anneal: 此為目前最廣為運(yùn)用的方法。Excimer雷射為主要?jiǎng)恿Γ糜诩訜峒叭诨痑-Si，含有低量氫成分然后再結(jié)晶為poly-film。
現(xiàn)在已有許多方法可以在玻璃或塑料基版上制造LTPS薄膜:
LTPS膜的制成遠(yuǎn)比a-Si復(fù)雜許多，然而LTPS TFT比a-Si TFT的機(jī)動(dòng)性多上一百倍。并且可以在玻璃基板上直接進(jìn)行CMOS 程序。以下列出幾種p-Si優(yōu)于a-Si的特性：
1. 薄膜電晶體之遷移率更快，因此可直接在玻璃基板上制作驅(qū)動(dòng)電路,因而降低成本。
2. Vehicle for OLED : 高遷移率代表可提供OLED Device 較大之驅(qū)動(dòng)電流,因此較適合作為主動(dòng)型OLED顯示器之基板。
3. 模塊緊密：由于部份驅(qū)動(dòng)電路可制作于玻璃基板上,因此PCB上的電路相對(duì)簡(jiǎn)單,因而可節(jié)省PCB之面積。
MVA
MVA技術(shù)因液晶的特殊排列模式不但提高面板視角并解決大部份灰階反轉(zhuǎn)的問(wèn)題。
使用MVA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有﹕
l 高對(duì)比
l 廣視角
l 無(wú)灰階反轉(zhuǎn)
l 高分辨率
l 快速反應(yīng)時(shí)間
半穿透半反射式
液晶屏幕要放映映象是經(jīng)由背光透過(guò)透過(guò)彩色濾鏡﹐然后才映入我們的眼窗 ，這種搭載背光的模式稱為 "穿透式" 液晶屏幕的電力大部份經(jīng)由背光裝置消耗。背光越亮呈現(xiàn)于屏幕前之亮度相對(duì)也就越高﹐然而所耗之電量也越大。
" 反射式 "架構(gòu)經(jīng)由反射板之裝置利用外部光源來(lái)顯示畫(huà)面﹐此裝置省電但在缺乏外部光源是就較難看到畫(huà)面。
" 半穿透半反射式 " 為兩者之折中﹐此裝置以反射鏡(half mirror)來(lái)取代反射板除了可以透過(guò)背光以外也可以利用外部光源的反射﹐以達(dá)到省電、提高亮度與減輕重量的效果。
COG
不同于傳統(tǒng)制程﹕COG技術(shù)將驅(qū)動(dòng)IC直接假設(shè)于玻璃基板上﹐此技術(shù)之優(yōu)點(diǎn)包含有:
l 提高包裝密度及減輕重量使得面板更為輕薄
l 減少使用材料﹐降低生產(chǎn)成本
l 提高面板分辨率
ODF
ODF制程為一劃時(shí)代的制造方法，以往耗時(shí)、良率低且不易達(dá)成的困難；如生產(chǎn)大型面板的電視產(chǎn)品、因應(yīng)快速反應(yīng)的小Gap面板、或先進(jìn)高質(zhì)量的MVA 面板，運(yùn)用ODF制程技術(shù)，問(wèn)題均可迎刃而解。
傳統(tǒng)制程和ODF制程簡(jiǎn)單比較如下：
利用ODF制程，我們可以從當(dāng)中獲得到的優(yōu)點(diǎn)有:
1. 機(jī)臺(tái)投資額下降: 運(yùn)用ODF制程，我們不再需要真空回火制程、液晶注入機(jī)、封口機(jī)及封口后的面板清洗設(shè)備。
2. 空間及人力節(jié)省: 由于項(xiàng)目一所述之制程縮減，相對(duì)的人力及空間均可節(jié)省下來(lái)。
3. 材料節(jié)省: 一般而言，ODF制程中，液晶的使用效率為95%以上，但相較于傳統(tǒng)制程的60%，足足可以省下35%以上的液晶材料費(fèi)。更能省下封口膠及相關(guān)面板清洗時(shí)所需的水、電、氣及洗劑等。
4. 制造時(shí)間減縮: 由于省下的制程原本就是傳統(tǒng)制程中最曠日費(fèi)時(shí)的制程，而且隨著面板的大型化趨勢(shì)，或小Cell Gap的高質(zhì)量面板，時(shí)間的耗費(fèi)更久。通常Cell 制程在傳統(tǒng)做法尚需至少三天方能完成，但對(duì)ODF制程而言，不到一天就可完成。
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