第四章TFT液晶顯示器的

結構與制備TFT-LCD的結構薄膜晶體管TFTTFT-LCD的制備TFT-LCD用其他配件12華星光電34TFT-LCD各世代面板尺寸5各世代廠房的差別就在于玻璃基板的尺寸674.1薄膜晶體管液晶結構有源矩陣液晶顯示AMLCD是在每個液晶像素上配置一個二端或三端的有源器件，這樣每個像素的控制都是相對獨立的，從而去除了像素間的交叉效應，實現(xiàn)高質量圖像顯示。根據(jù)采用的有源器件的不同可分為三端的晶體管和二端的非線性元件驅動兩大類。利用晶體管的三端有源驅動方式包括使用單晶硅MOS和薄膜場效應晶體管TFT。薄膜晶體管液晶顯示器TFT-LCD多為TN型工作方式。玻璃基板與普通LCD不同。在下基板上要光刻出行掃描線和列尋址線，構成一個矩陣，在其交點上制作出TFT有源器件和像素電極。8TFT-LCD的顯示彩色濾光片上偏光片下偏光片光源TFT基板液晶910TFT-LCD的基本構成基本結構背光板(BACKLIGHT)下偏光片(DOWNPOLARIZER)薄膜基板(TFTSUBSTRATE)液晶(LIQUIDCRYSTAL)彩色濾光片(COLORFILTER)上偏光片(UPPOLARIZER)11TFT-LCD液晶屏實物圖液晶板在未通電情況下呈半透明狀態(tài)可彎曲的柔性印刷板起到信號傳輸?shù)淖饔?，并且通過異向性導電膠與印刷電路板（藍色PCB板的部分）壓和，使兩者連接相通12微觀液晶面板，會看到紅綠藍為一組三原色，一般一組或兩組為一個像素13AMLCD的種類TFT是有源矩陣液晶顯示器件（AMLCD）中的一個非常重要半導體器件，依據(jù)其半導體層所使用的材料不同，AMLCD可分為：單晶硅SiMOSFET、多晶硅p-Si、非晶硅a-Si以及非硅材料類TFT-AMLCD。單晶硅：能夠利用成熟的集成電路工藝直接將顯示矩陣制作在單晶硅片上，易于實現(xiàn)高分辨率和小型化的顯示基板。不過大面積無缺陷的單晶硅片制備困難，難于做成大尺寸的顯示屏。非硅類：CdSe和Te，材料的穩(wěn)定性和均勻性差。144.1.1TFT型液晶顯示器TFT器件的工作原理類似于MOSFET，TFT陣列工藝流程也類似于在硅片上制備MOSFET的過程，只不過襯底變?yōu)椴ＡЩ澹骷Y構采用了薄膜形式。在玻璃基片上沉積一層硅,通過印刷光刻等工序做成晶體管陣列,每個像素都設有一個半導體開關，其加工工藝類似于大規(guī)模集成電路。再把TN液晶灌注在兩片玻璃之間.由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制，因而，每個節(jié)點都相對獨立，并且可以進行連續(xù)控制，這樣的設計不僅提高了顯示屏的反應速度，同時可以精確控制顯示灰度，所以TFT液晶的色彩更逼真.把三種顏色分成獨立的三個點，各自擁有不同的灰階變化，然后把臨近的三個RGB顯示的點當作一個像素。15TFT-LCD結構1617TFTAMLCD是在兩塊玻璃之間封入TN型液晶構成的。下基板制備有作為像素開關的TFT器件、顯示用的透明像素電極、存儲電容、控制TFT柵極的掃描線（行）、控制TFT源端的信號線（列）等。上基板制備彩色濾色膜和遮光用的黑矩陣，并在其上制備透明的公共電極。在兩片玻璃基板的內側制備取向層，使液晶分子定向排列。兩片玻璃之間灌注液晶，并通過封框膠粘結，同時起到密封的作用。在基板上均勻散布一些襯墊（spacer），保證間隙的均勻性。為了將上基板的公共電極引到下基板以便和外圍的集成電路相連，需在兩片玻璃之間采用銀點膠制備連接點（contact）。兩片玻璃基板的外側分別貼有偏振片。此外，非晶硅TFT的柵線和信號線需要與外部的驅動集成電路和PCB電路板相連，下基板比上基板略大，其邊緣制備有壓焊點。18透射式TFTLCD側視圖PrintedcircuitboardPrismsheet偏光板TFT框膠TABDriverLSI擴散板Spacer間隙粒子分光片反射板側光偏光板像素電極存儲電容液晶配向膜共通電極Overcoat保護膜ColorfilterBlackmatrix玻璃基板19204.1.2TFT陣列面板TFTLCD是通過調整薄膜晶體管上的電壓,以控制液晶轉向來產生灰階.上下兩層玻璃間,夾著液晶,形成平板電容器，大小約為0.1pF。以一般60Hz的畫面更新頻率,需要保持約16ms。但實際無法將電壓保持這么久,造成電壓出現(xiàn)變化,所顯示的灰階就會不正確.因此在面板設計上,會再加一個儲存電容CS(storagecapacitor，約為0.5pF),以便讓充好電的電壓能保持到下一次更新畫面的時候.可以說，TFT本身只是一個使用晶體管制作的開關。它主要的工作是決定LCDgatedriver上的電壓是不是要充到這個點來，至于該點要充到多高的電壓,以便顯示出怎樣的灰階，都由外面的LCDsourcedriver來決定.常用的TFT是三端器件。一般在玻璃基板上制作半導體層，在其兩端有與之相連接的源極和漏極。并通過柵極絕緣膜，與半導體相對置，設有柵極。利用施加于柵極的電壓來控制源、漏電極間的電流。

21G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1SnSource線儲存電容Gate線液晶電容TFTArray面板說明comITOCLC22G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2Sn-1SnArray面板示意圖23TFT顯示像素單元由TFT晶體管、存儲電容、透明像素電極、掃描電極與信號電極構成一個完整的像素單元。完全相同的像素單元重復排列構成有源矩陣液晶顯示。24（1）1934年第一個TFT的發(fā)明專利問世-----設想.（2）TFT的真正開始----1962年，由Weimer第一次實現(xiàn).

特點：器件采用頂柵結構，半導體活性層為CdS薄膜.柵介質層為SiO,除柵介質層外都采用蒸鍍技術.

器件參數(shù)：跨導gm=25mA/V,載流子遷移率150cm2/vs,最大振蕩頻率為20MHz.CdSe----遷移率達200cm2/vsTFT與MOSFET的發(fā)明同步，然而TFT發(fā)展速度及應用遠不及MOSFET?!4.2薄膜晶體管

TFT

4.2.1TFT發(fā)展歷程25（3）1962年，第一個MOSFET實驗室實現(xiàn).（4）1973年，實現(xiàn)第一個CdSe

TFT-LCD(6*6)顯示屏.-----TFT的遷移率20cm2/vs,Ioff=100nA.之后幾年下降到1nA.（5）1975年，實現(xiàn)了基于非晶硅-TFT.隨后實現(xiàn)驅動LCD顯示.----遷移率＜1cm2/vs,但空氣（H2O,O2)中相對穩(wěn)定.（6）80年代,基于CdSe,非晶硅TFT研究繼續(xù)推進.另外，實現(xiàn)了基于多晶硅TFT，并通過工藝改進電子遷移率從50提升至400.---當時p-SiTFT制備需要高溫沉積或高溫退火.---a-SiTFT因低溫、低成本，成為LCD有源驅動的主流.26（7）90年代后，繼續(xù)改進a-Si,p-SiTFT的性能，特別關注低溫多晶硅TFT制備技術.----非晶硅固相晶化技術.有機TFT、氧化物TFT亦成為研究熱點.---有機TFT具有柔性可彎曲、大面積等優(yōu)勢.TFT發(fā)展過程中遭遇的關鍵技術問題？低載流子遷移率穩(wěn)定性和可靠性低溫高性能半導體薄膜技術低成本、大面積沉膜挑戰(zhàn)：在玻璃或塑料基底上生長出單晶半導體薄膜！27TFT的種類按采用半導體材料不同分為：無機TFT有機TFT化合物:CdS-TFT,CdSe-TFT氧化物:ZnO-TFT硅基:非晶Si-TFT,多晶硅-TFT基于小分子TFT基于高分子聚合物TFT無/有機復合型TFT：采用無機納米顆粒與聚合物共混制備半導體活性層28TFT的主要應用1.LCD、OLED顯示有源驅動的關鍵器件右圖為簡單的兩管組成的模擬驅動方式，通過調制驅動管T2的柵極電流來控制流過OLED的電流，從而達到調節(jié)發(fā)光亮度的目的。T1管為尋址管。寫信號時，掃描線處于低電位，T1導通態(tài)，數(shù)據(jù)信號存到電容C1上；顯示時，掃描線處于高電位，T2受存儲電容C1上的電壓控制，使OLED發(fā)光.OTFT-OLED單元29TFT陣列面板的微觀形貌30柔性基底上制備的超高頻RFCPU芯片主要性能指標：工藝指標：2.基于TFT的數(shù)字邏輯集成電路RF頻率：915MHz編碼調制方式：脈寬調制數(shù)據(jù)速率：70.18kbits/sCPU時鐘：1.12MHzROM:4kB,RAM:512B0.8m多晶硅TFT工藝晶體管數(shù)目：144k芯片面積：10.5*8.9mm231基于有機TFT的全打印7階環(huán)形振蕩器電路323.敏感元件，如：氣敏、光敏、PH值測定N2O氣體環(huán)境N2OGasSensors原理圖溶液PH值測定原理圖Phototransistor結構圖33TFT的常用器件結構雙柵薄膜晶體管結構薄膜晶體管的器件結構錯列反向錯列

共面依據(jù)漏極/源極與柵極處在同一平面還是在相對的兩側344.2.2TFTArray工作原理TFTArray用來控制每個液晶單元是否偏扭轉(導通與否)及偏轉的角度大小(導通電壓決定).對于顯示屏來說，每個像素從結構上可以簡化看作為像素電極和共同電極之間夾一層液晶。導通時液晶分子排列狀態(tài)發(fā)生偏轉，這樣通過遮光和透光來達到顯示的目的。同時TFT具有電容效應，能夠保持電位狀態(tài)，先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態(tài)，直到電極下一次再加電改變其排列方式。要對j行i列的像素P（i,j）充電，就要把開關T（i,j）導通，對信號線D（i）施加目標電壓。當像素電極被充分充電后，即使開關斷開，電容中的電荷也得到保存，電極間的液晶層分子繼續(xù)有電壓施加場作用。數(shù)據(jù)（列）驅動器的作用是對信號線施加目標電壓，而柵極（行）驅動器的作用是起開關的導通和斷開。

35TFT的工作原理：輸入信號通過TFT元件對液晶電容進行充放電加保持電容，使液晶電容上的信息保持到下次新畫面保持電容TFT元件加入電壓液晶0.5pF0.1pF36SwitchOn時信號寫入液晶電容，此時，TFT組件成低阻抗(RON)，當OFF時TFT組件成高阻抗(ROFF)，可防止信號線數(shù)據(jù)的泄漏。一般RON與ROFF電阻比至少約為105以上。不論TFT板的設計如何的變化,其結構一定需具備TFTdevice和控制液晶區(qū)域.TFTdevice是一個開關器，其功能就是控制電子跑到ITO區(qū)域的數(shù)量，當ITO區(qū)域流進去的電子數(shù)量達到我們想要的數(shù)值后，再將TFTdevice關掉，此時就將電子整個關(Keep)在ITO區(qū)域。掃描線信號線RONROFF液晶保持電容GDS37TFT-LCD電路結構上玻璃板是一共用電極；下玻璃基板上要放置掃描線和尋址線（行、列線），在交點上再制作上TFT有源器件和像素電極。顯示矩陣和驅動電路封裝在一起形成一個液晶顯示模塊LCM?？刂芓FT柵極的稱為掃描線，與該行上所有TFT的柵極相連；控制TFT源端的稱為信號線，與該行上所有TFT的源極相連；TFT的漏端與液晶像素單元的一端相連，液晶像素單元的另一端接在一起形成公共電極。液晶像素可等效成一個電容。通常在TFT的漏端接一存儲電容，提高單元的存儲能力。38TFT單元的等效電路dataline:數(shù)據(jù)線，進行資料的傳輸。

scanline:掃描線，控制TFT的開關。

控制TFT上的電晶體是on/off。On時，資料可以傳

輸；off時，資料不能傳輸。掃描線信號線液晶存儲電容GDS3940TFTArrayTFT的作用：作為一個開關柵極控制開關的通斷源極控制對液晶電容充電電壓的大小DSGGDSDSG41

場效應晶體管是一種電壓控制器件，用輸入電壓控制輸出電流的半導體器件，僅由一種載流子參與導電。從參與導電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。MOSFET基本上是一種左右對稱的拓撲結構，它是在P型半導體上生成一層SiO2薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴散兩個高摻雜的N型區(qū)，從N型區(qū)引出電極，分別是漏極D和源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬作為柵極G。P型半導體稱為襯底，用符號B表示。MOS晶體管工作原理42工作原理：與MOSFET相似,TFT也是通過柵電壓來調節(jié)溝道電阻，從而實現(xiàn)對漏極電流的有效控制.與MOSFET不同的是：MOSFET通常工作強反型狀態(tài),而TFT根據(jù)半導體活性層種類不同,工作狀態(tài)有兩種模式：對于a-SiTFT、OTFT、氧化物TFT通常工作于積累狀態(tài).

對于p-SiTFT工作于強反型狀態(tài).工作于積累狀態(tài)下原理示意圖TFT的工作原理43TFT的特性44TFT元件的運作原理(1)Vgs>Vth：信號讀取DSGGDSCLCcomGDSVGS>VthVSDDSGTFT元件在柵極

(G)給予適當電壓(VGS>閾值電壓Vth),使通道(a-Si)感應出電子而使得源極

(S)漏極(D)導通。45S極D極電流GATE極正電壓玻璃基板Gate極D極即漏極S極即源極46(2)Vgs<Vth：信號保持DSGGDSCLCcomGGDSVGS〈VthVSDDS1.TFT元件在柵極(G)給予適當電壓。當VGS小于閾值電壓沒有感應出載流子，則通道成斷路。

2.故TFT元件可看成開關,當VGS>Vth則ON,

當VGS<Vth則OFF。474.2.3TFT-LCD的顯示過程TFT的柵極G接掃描電壓，源極S接信號電壓，漏極D接ITO像素電極，與液晶像素串聯(lián)。逐行在TFT的柵極上加正偏壓，使該行的TFT同時導通；同時把對應行上所要顯示的圖像信號送到各個信號極上，實現(xiàn)液晶顯示。信號電壓被存儲在像素電容和存儲電容上。行掃描信號結束后，TFT隨即關斷，被存儲的信號電壓將保持并持續(xù)驅動像素液晶，直到下幀掃描信號的到來。其它未選中行的TFT始終處于關斷狀態(tài)?？梢姡瑨呙栊盘栔患釉赥FT的柵上，通過控制TFT的導通，起到尋址顯示像素單元的作用；而驅動液晶顯示的圖像信號是通過導通的TFT對像素電容和存儲電容充電后，存儲在這兩個電容上的，在像素電極和公共電極之間形成的電位差的大小決定驅動液晶顯示的電壓的大小。48先開啟第一行，其余關閉。TFT玻璃電極DataLineScanLineONOFFOFFOFFTFTLCD的顯示方式49接著關閉第一行，電壓已經固定，所以顯示顏色也已固定。開啟第二行，其余仍保持關閉。依此類推，可完成整個畫面顯示。當柵線從第一行像素到依次選通到最后一行，即整個畫面選通完成后構成一個畫面，為1幀。ONOFFOFFOFF50當?shù)谝恍袞啪€加上掃描信號時，第一行上的所有TFT成為導電狀態(tài)（有源層的電子由價帶躍遷到導帶，形成可以自由移動的電子），使得數(shù)據(jù)線加上數(shù)據(jù)信號（自由移動的電子可以沿著電場方向移動形成電流），通過TFT加到像素電容和存儲電容上，并由各自的數(shù)據(jù)信號電壓充電。掃描下一個柵線時，第一行柵線所選擇的所有的像素，從數(shù)據(jù)線上斷電。由像素電容和存儲電容來保持，保持的電荷可以儲存到最后一行掃描結束。反復進行同樣的動作，完成1幀的驅動。1.行電極逐行選通2.列電極同時施加時序信號3.信號電壓對液晶像素電容和存儲電容充電4.存儲電容放電維持畫面顯示5.完成一幀后，重復上述過程51FrameTimeGateG1G2G3GN1H從Gate1~GateN，依次打開高電平。每個高電平出現(xiàn)時，則對應該行的點在該時間通電顯示。從Gate1~GateN為一個時間周期——幀頻。以1024x768分辨率屏幕為例,gate走線768條,source走線1024條,設更新頻率為60Hz,則:

每一個畫面的顯示時間約為:Tf=1/60=16.67ms

每一條gate走線的開關時間約為:Ton/off=16.67ms/768=21.7μs

TFT的掃描方式52對TFT的要求：高質量的顯示要求TFT的開態(tài)電流盡可能高，而關態(tài)電流盡可能低。較高的開關比，一般需105。為了與驅動液晶顯示的外圍電路相匹配，-Si:HTFT的驅動電壓應小于15V。漏極總線的極性每場變化一次，柵極總線的極性不能改變，但是TFT漏源間加不同極性電壓后其輸出特性是不一樣的。解決辦法是交替使用峰值不同的脈沖，或適當加一個偏壓。

TFT的開關速度必須能滿足圖象顯示的要求，即從斷態(tài)到通態(tài)的電流上升要陡。

TFT應有合適的導電溝道寬長比W/L。53531.臨界電壓：Vth2.電子遷移率：un3.Ion/Ioff4.開口率(ApertureRatio) (1)TFT；(2)Gate&Source線；(3)Cst；

(4)上下基板對位誤差；(5)DisclinationofLC5.DCVoltageOffset6.信號傳輸時的時間延遲及失真(Distortion)TFT-LCD關于Array重要參數(shù)54開口率55單元像素的大小APERTURERATIO=APERTURE/PIXELAREA*100%564.2.4TFT的種類

(1)α-SiTFT一般由柵電極、柵絕緣層（SiNx或SiOx）、有源層（a-Si：H層）、歐姆接觸層（n+a-Si：H）以及源漏電極等幾個主要部分組成。工藝簡單，玻璃基板成本低，導通比大，可靠性高，容易大面積化。柵絕緣層膜1膜2源漏溝道T1T2Tfm+VDa-Sixyz圖12簡化的底柵型a-SiTFT構造簡化的底柵型a-SiTFT的結構57溝道保護膜漏極象素電極單元a-Si

TFT的斷面保護膜源極N+a-Sia-Si柵極絕緣膜玻璃基板58-SiFET的工作原理：有源層是a-Si

:H，即氫化a-Si，屬弱n型非晶半導體材料。通過Si-H鍵有效減少了a-Si中的懸掛鍵。當柵極加正電壓，表面形成電子的累積，源漏加電壓后，形成導電溝道。在源極和漏極之間加一恒定電壓，響應的電流為源漏電流。加在柵極上的可變直流電壓，柵壓的作用就是在半導體表面引入一個垂直電場，使能帶在此按多數(shù)載流子密度升高的方式彎曲，形成導電溝道。溝道的產生和消失，以及溝道中載流子密度的高低都由柵壓來控制。5959a-SiTFT的結構倒柵型（底柵型）分為：背溝道刻蝕型和背溝道阻擋型。背溝道刻蝕型的半導體層a-Si層的厚度是200~300nm；刻蝕n+a-Si層時a-Si層也被刻蝕，由于刻蝕的選擇比小，所以a-Si層相應要厚，工藝難度大，生產率不高。背溝道阻擋型的半導層a-Si層的厚度是30~50nm；刻蝕n+a-Si層時SiN也被刻蝕，由于刻蝕選擇比大a-Si層可以做得薄，工藝簡單；a-Si層薄，P-CVD的生產性好。正柵型（頂柵型）：通過改進光刻有大幅度改善的可能性，即可能降低成本彩晶的10.4寸和16.1寸采用的是背溝道阻擋型結構；6.5采用的是背溝道刻蝕型結構60a-SiTFT的結構（1）背溝道阻擋型存儲電容柵電極源漏電級MoALMoMoW象素電極ITO玻璃基板歐姆接觸n+a-Si有緣層a-SiI/sSiN阻擋層鈍化層SiNg-SiN絕緣層2層SiO1PEP2PEP3PEP4PEP6PEP7PEP1PEP2PEP2PEP2PEP61a-SiTFT的結構（2）背溝道刻蝕型象素電極ITO絕緣層SiN歐姆接觸n+a-Si有緣層a-Si源漏電級MoALMo鈍化層SiN絕緣層SiN或SiO柵電極MoW玻璃基板存儲電容1PEP2PEP3PEP4PEP5PEP2PEP2PEP2PEP2PEPPEP:photoetchingprocess62a-SiTFT的結構遮光膜絕緣層漏電級源電極柵絕緣膜n+a-Sia-Si柵極（3）頂柵結構玻璃基板63-SiFET的優(yōu)點：因為不摻雜或輕摻雜的-Si具有很高的電阻率，故器件不需p-n結構的特別隔離工藝，可以采用簡單的結構；-SiFET具有高的開態(tài)與關態(tài)電流比；器件的所有制作過程可以用傳統(tǒng)的光刻工藝，所以可能實現(xiàn)高集成度；

器件在低于350C的低溫過程中制造，因此可以采用大面積、廉價的平板玻璃作襯底。缺點：

電子遷移率低（-Si缺陷多，俘獲低能量載流子多）6464（2）多晶硅薄膜晶體管有源矩陣高溫多晶硅（HTPS）HTPS要求特殊的基片材料，以防止在約1000C處理溫度下熔化，通常采用昂貴的石英晶體。HTPS制作方法：激光退火法、熔區(qū)再結晶法。低溫多晶硅（LTPS）首先在玻璃基片上形成一層-Si，然后采用激光熱處理工藝將-Si層轉變?yōu)槎嗑Ч鑀-Si層，生成較大和較不均勻的晶粒結構。激光熱處理在生產環(huán)境中很難控制，必須精確控制激光功率、波形和發(fā)射的連續(xù)時間。6565低溫多晶硅（LTPS）低溫多晶硅TFT早期制程以半導體設備方式進行，采用SPC(SolidPhaseCrystallization)制程，但高達1000度C的高溫制程下，必需采用熔點較高的石英基板，由于石英基板成本比玻璃基板貴10倍以上，且在基板尺寸的限制下，面板大約僅有2至3吋，只能發(fā)展小型面板；之后由于激光的發(fā)展，以激光結晶化(LaserCrystallization)或稱激光退火(LaserAnnealing，簡稱LA)的制程方式來降低溫度，運用此方式可將溫度降到500度的低溫，所以一般TFT-LCD所用的玻璃基板能被采用，因此大型化面板尺寸才得以實現(xiàn)。66低溫多晶硅自1991年就開始有研究樣品，直到1996年低溫多晶硅TFT-LCD才真正進入量產。Sharp、SONY的生產線為320mmx400mm基板。大型、高精細低溫多晶硅TFT問世，是由SeikoEpson在1995年所試作的10.4吋面板，而最初的SystemOnGlass技術是由東芝于1997年為量產所試作的12.1吋面板。所謂的低溫，是指制程溫度在600℃以下，利用準分子激光作為熱源，產生能量均勻分布的激光束，投射于非晶硅結構的玻璃基板上。當非晶硅薄膜吸收能量後，原子重新排列，形成多晶硅結構，減少缺陷，進而得到高電子遷移率（200cm2/VS)，因此可使TFT組件制作更小，增加開口率，在相同的分辨率及顯示面積下變輕、變薄、變窄，并且能提高面板透光度，降低消耗功率。67*由于電子遷移率增加，可以將部分驅動電路隨同TFT制程同時制造于玻璃基板上，大幅降低接線數(shù)目，并藉此大幅提升液晶顯示面板的特性及可靠度，使得面板制造成本大幅降低。*該項技術亦可與有機發(fā)光顯示器相結合于玻璃或塑料基板上制作。*PMOS或CMOS制程技術都可制作出LTPSTFT液晶顯示器；然而，成本及合格率的考慮之下，愈來愈多的公司與研究單位投入于P型LTPSTFT制程技術開發(fā)及應用。*LGPhilip首先于1998年率先提出P型TFT制程技術制作，包含面板周邊的驅動電路及畫素陣列(Pixelarray)。68LTPS的優(yōu)點：（1）采用普通玻璃做基片，有可能做出20英寸以上的廉價高質量顯示器；（2）LTPS的電子遷移率很大，可達100cm2/Vs，因此可以在形成有源FET矩陣的同時，直接在玻璃基片上制作行-列驅動電路，使液晶片與外電路的連接線大大減少；（3）驅動電路是直接裝在玻璃上，不存在驅動器IC芯片連接中斷，所以LTPSLCD屏可靠性大大提高；（4）LTPS的電磁輻射比-Si顯示器減少5dB，在系統(tǒng)設計中控制電磁輻射是較容易的；（5）LTPS顯示器比-Si屏更薄、更輕；（6）LTPS顯示器中全部驅動掃描線都只從顯示器一邊引出，所以顯示器設計簡單。6969非晶硅LCD與低溫多晶硅LCD技術

70TFTLCD特性比較

71TFT器件典型性能參數(shù)及特點比較注:表中數(shù)據(jù)僅為典型值.72p-SiTFT的電特性TFT電特性測試裝置p-Si高摻雜p-Si73p-SiTFF器件典型的輸出和轉移特性曲線轉移特性反映TFT的開關特性,VG對ID的控制能力.輸出特性反映TFT的飽和行為.特性參數(shù)：遷移率、開關電流比、關態(tài)電流、閾值電壓、跨導74p-SiTFF的改性技術（1）非晶硅薄膜晶化技術-----更低的溫度、更大的晶粒,進一步提高載流子遷移率.（3）采用高k柵介質----降低閾值電壓和工作電壓.（2）除氫技術----改善穩(wěn)定性.（4）基于玻璃或塑料基底的低溫工藝技術(<350oC).754.3TFT-LCD的制造TFT-LCD的整個制程一般可分為三個階段：TFT陣列基板形成階段,TFT-LCD形成階段及LCD模塊形成階段

TFTarray之制作主要包括清洗,成膜,而后黃光制板,后再經蝕刻制程形成所要的圖樣,然后依光罩數(shù)而作循環(huán)制程。在TFT-LCD玻璃完成所有制程后,再配合上另一層具有紅,綠,藍彩色濾光膜的玻璃,先刷配向膜,間隔物的涂布及上框膠之后再進行兩片玻璃上下封組,切割裂片磨邊導角,清洗,再進行液晶注入及封口,最后再目檢及電測。LCD模塊形成階段包括芯片玻璃基板的連接,可燒式印刷電路,壓著,封膠,機殼與背光源組裝及檢測.76

生產流程7778ArrayProcess（陣列制程）

79CFProcess（彩膜制程）80CellProcess（成盒制程）81ModuleProcess（模組制程）82制造過程ArrayProcessCellProcessModuleProcess834.3.1TFTArray制程清洗

成膜

黃光蝕刻

去光阻841.陣列電路設計工程2.光罩制作工程

3.透明玻璃基板加工工程

4.洗凈工程

5.硅薄膜形成工程

6.微影曝光工程7.蝕刻工程

8.柵極形成工程

9.激光退火結晶化技術10.摻雜工程11.金屬電極膜形成工程12.氫化工程13.透明電極形成工程薄膜晶體管液晶顯示器的標準化制造過程:8586TFT結構及工藝87工藝實現(xiàn)88陣列工藝概述GlassfilmPRGlassGlassGlassfilm成膜涂膠曝光顯影刻蝕Glass去膠鍍下一層膜3PEP源漏電極4PEP鈍化及過孔玻璃1PEP柵極2PEP有源島5PEP像素電極制屏清洗89*洗凈工程技術可分為:陣列工程前、液晶胞（cell）工程前、液晶胞工程后90*洗凈方式可分為:化學式以及物理式91薄膜工藝：濺射與CVD92CVD濺射93光刻工藝柵線薄膜玻璃基板光刻膠涂膠曝光顯影柵極紫外光掩膜版94涂膠：就是在基板上涂上一層光刻膠（樹脂、感光劑、添加劑、溶劑）。涂膠的方式是旋轉基板，用滴管從中間滴下光刻膠，并同時吹入N2，滴下的光刻膠從中間向四周散布涂敷整個基板的過程。涂膠的方法主要有旋涂、刮涂加旋涂、和刮涂三種。涂膠95曝光刻蝕顯影去膠96O/S檢查：是柵線形成之后的短路和斷路檢查，以便第一次光刻后的基板經淘汰和添補之后，形成一LOT完好無缺的基板。陣列終檢：是整個陣列的最后一道工序，對陣列的成品進行檢查及修復的過程。檢查97

例：底柵背溝道刻蝕工藝流程，5次光刻形成TFT圖形GateMetalSputterDepositonGateMetalPatterningUsing1stMASKDepositionofnta-Si/a-SVSiNx3-LayerUsingPECVDMethodPatterningofa-SiislandsUsing2ndMASKPixelITOSputerDepositionPixelITOPatterningUsing3rdMASK98以玻璃為基板。第一次光刻形成柵線原料為Cr。第二次光刻形成“硅島”——SiNx，a-Si，n+-a-Si層，第三次光刻形成ITO導電膜，第四次光刻形成源極漏極，材料為Cr，并進行n+切斷，基本形成TFT。最后第五次光刻形成SiNx保護膜。DataBusLineandS/DMetalSputteringDataBusLineandS/DPatterningUsing4thMASKEtch-Backofn+a-SiUsingS/DLayerasaMASKPassivationSiNxDepositionUsingPECVDPassivationSiNxEtchUsingRIE99100p-SiTFT制備中的關鍵工藝技術1、LTPSTFTLCDs技術水平2002年2005年2009年（320＊240）（640＊480）（刷新頻率）（1024＊768）（50~60）（60~120）1012002年2005年2009年TEOS:正硅酸乙酯1022、p-SiTFT制備中的摻雜及雜質激活摻雜工藝離子注入汽相沉積（CVD）雜質源:P+,As+,B+等雜質源:POCl3,PH3,B2H6雜質激活方法熱退火快速熱退火激光退火固相擴散（TFT制備中基本不采用）（TFT制備中基本不采用）（TFT制備中采用）（TFT制備中采用）103與VLSI摻雜技術相比，p-Si摻雜特點：(a)、襯底的低熱導率要求“溫和”的摻雜工藝以緩解對光阻的熱損傷；(b)、注入能量適合于有掩蔽層（或掩蔽層）時薄膜（＜100nm)的摻雜；(c)、設備簡單（低成本），且能對大面積基底實現(xiàn)高產率；(d)、摻雜工藝與低溫雜質激活工藝兼容（通常＜650oC,對于塑料基底＜200oC）.104TFT陣列的缺陷105TFT陣列工藝中常見缺陷TFT特性不良ITO-自信號線短路ITO-次信號線短路ITO-柵線短路ITO-CS短路過剩電荷IOFFLowVg在TFT陣列最終檢查中，點缺陷有：ITO-自數(shù)據(jù)線短路、ITO-次數(shù)據(jù)線短路、ITO-CS短路、過剩電荷、ITO-柵線短路、IOFF、LowVg，及其它的缺陷。106107TFT陣列工藝中常見缺陷刻蝕中的倒角（b）倒角現(xiàn)象2（b）倒角現(xiàn)象1（a）坡度角接觸電極ITO鈍化層SiNx絕緣層SiNx柵線電極刻蝕中出現(xiàn)倒角現(xiàn)象，就會出現(xiàn)跨斷現(xiàn)象。如上面的接觸電極ITO不能與下面柵線電極接觸上。108靜電擊穿靜電擊穿是指由于靜電導致絕緣層與半導體層被擊穿，柵極層與信號層直接相連而發(fā)生短路。比較容易發(fā)生在短路環(huán)或基板邊緣。靜電擊穿發(fā)生部位設備放電異常109TFT-LCDCell段製造流程4.3.2液晶單元的制程110液晶單元制程(1)111清洗112PICoating?CF&TFT淡黃色800~1200?APR:AsahiPhotosensitiveResin113液晶單元制程(2)114SealPrinting(1)115SealPrinting(2)SCREENMASKDISPENSER通常使用的兩種方法：116SpacerSpray制程：將間隙粒子均勻地分布在基板上，以作為TFT與CF間的支撐，使整個面板擁有均勻的間隙。分濕法和干法。Spacerspray(1)

117Attachment118Alignment119HotPressure一次可壓20片CF和TFT之間的距離GAP:4.85um120finishedCell121液晶單元制程3122Scribing&Breaking1231STCUTTING2NDCUTTINGCuttingMethod124E.g.第1代面板125E.g.第3.5代面板126液晶的注入將容器抽真空將裝有LC的容器上升與PANEL的注入端接觸，此時LC通過毛細現(xiàn)象上升。過一段時間后充入潔凈的空氣或氮氣破真空至常壓。通過真空差壓的原理，LC經過一段時間后充滿PANEL。127EndSeal目的：將灌好LC的PANEL封口。128Bev