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TFT-LCD 簡介
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)過不斷的改良在1991年時成功的商業(yè)化為筆記型計算機用面板﹐從此進入TFT-LCD的世代。
TFT-LCD 結構：
簡單的說TFT-LCD面板的基本結構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) 。當施電壓于晶體管時﹐液晶轉向﹐光線穿過液晶后在前端面板上產(chǎn)生一個畫素。背光模塊位于TFT-Array面板之后負責提供光源。彩色濾光片給予每一個畫素特定的顏色。結合每一個不同顏色的畫素所呈現(xiàn)出的就是面板前端的影像。
TFT Pixel Element：
TFT面板就是由數(shù)百萬個TFT device以及ITO((In Ti Oxide，此材料為透明導電金屬)區(qū)域排列如一個matrix所構成，而所謂的Array就是指數(shù)百萬個排列整齊的TFT device之區(qū)域，此數(shù)百萬個排列整齊的區(qū)域就是面板顯示區(qū)。下圖為一TFT畫素的結構
不論TFT板的設計如何的變化,制程如何的簡化，其結構一定需具備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TFT device關掉，此時就將電子整個關(Keep)在ITO區(qū)域.
上圖為各畫素點指定的時間變化﹐由t1到tn閘極驅動IC持續(xù)選擇開啟G1﹐使得源極驅動IC以D1、D2到Dn的順序對G1上的TFT畫素充電。tn+1時﹐閘極驅動IC再度選擇G2﹐源極驅動IC再D1開始依序選擇。
上圖可以表達幾件事情：
液晶站立的角度越垂直,越多的光不會被液晶導引，不同角度的液晶站立角度會導引不同數(shù)量的光線，以上面的例子來看，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決定穿透光的強弱，因此只要了解液晶站立的角度會導光的強弱即可)。
不受導引的光線會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。
新世代與尺寸
各世代玻璃基板與尺寸的關系?
許多人不了解TFT-LCD產(chǎn)業(yè)的各世代廠房之差異，其實原理相當簡單。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，當時日本設計建造了一代廠( 簡稱G1 )的制程。 一代廠的玻璃基板大約是30 X 40公分大小，約相當于全開的雜志，可做成一片15吋的面板。 到了達碁科技 ( 其后與聯(lián)友光電合并為 友達光電 ) 于1996進入產(chǎn)業(yè)，當時技術已進步到3.5代廠 ( G3.5 )，玻璃基板尺寸約為60 X 72公分。 演進至今，友達光電已發(fā)展到六代廠( G6 ) 制程，而G6玻璃基板尺寸則達到了150 X 185公分，相當于一張雙人床大小。 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)品應用的多元性。因此全球TFT-LCD廠商無不投入新世代廠房的制程技術。
TFT-LCD 制程介紹
何謂TFT-LCD?
TFT-LCD 即是thin-film transistor liquid-crystal display的縮寫.(薄膜晶體管液晶顯示器)TFT-LCD如何點亮?簡單說，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。當電流通過晶體管產(chǎn)生電場變化，造成液晶分子偏轉，藉以改變光線的偏極性，再利用偏光片決定畫素(Pixel)的明暗狀態(tài)。此外，上層玻璃因與彩色濾光片貼合，形成每個畫素(Pixel)各包含紅藍綠三顏色，這些發(fā)出紅藍綠色彩的畫素便構成了面板上的影像畫面。
TFT-LCD的三段主要的制程:
前段Array
-前段的 Array 制程與半導體制程相似，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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最新技術研發(fā)
有機發(fā)光顯示器
有機發(fā)光顯示器(Organic Light Emitting Display)或稱有機發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode)，簡稱OLED，此一技術具有下列優(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 高對比
l 微秒級反應時間
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，系在透明陽極與金屬陰極間蒸鍍有機薄膜，注入電子與電洞，并利用其在有機薄膜間復合，將能量轉成可見光。并且可搭配不同的有機材料，發(fā)出不同顏色的光，來達成全彩顯示器的需求。
主動式OLED
有機發(fā)光顯示器依驅動方式可分為被動式 (Passive Matrix, PMOLED)與主動式 (Active Matrix, AMOLED)。而所謂的主動式驅動OLED(AMOLED)，即是利用薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)，搭配電容儲存訊號，來控制OLED的亮度灰階表現(xiàn)。
雖然被動式OLED的制作成本及技術門坎較低，卻受制于驅動方式，分辨率無法提高，因此應用產(chǎn)品尺寸局限于約５"以內，產(chǎn)品將被限制在低分辨率小尺寸市場。若要得到高精細及大畫面則須以主動方式驅動為主，所謂的主動式驅動是以電容儲存訊號，所以當掃描線掃過后畫素仍然能保持原有的亮度；至于被動驅動下，只有被掃描線選擇到的畫素才會被點亮。因此在主動驅動方式下，OLED并不需要驅動到非常高的亮度，因此可達到較佳的壽命表現(xiàn)，也可以達成高分辨率的需求。OLED結合TFT的技術可實現(xiàn)主動式驅動OLED，可符合對目前顯示器市場上對于畫面撥放的流暢度，以及分辨率越來越高要求，充分展現(xiàn)OLED上述之優(yōu)越的特性。
在玻璃基板上成長TFT的技術，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的差異。LTPS TFT擁有較高的載子移動率，較高載子移動率意味著TFT能提供更充份的電流，然而其制程上卻較繁復；而a-Si TFT則反之，雖然a-Si的載子移動率不如LTPS，但由于其制程較簡單且成熟，因此在成本上具有較佳的競爭優(yōu)勢。綜觀世界上開發(fā)主動式OLED的公司，唯有友達光電能同時成功地將OLED分別結合LTPS與a-Si TFT，成為主動式OLED技術上的領先者
低溫多晶硅
什么是 LTPS ?
Polysilicon (多晶硅) 是一種約為0.1至數(shù)個um大小、以硅為基底的材料，由許多硅粒子組合而成。在半導體制造產(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: 此為目前最廣為運用的方法。Excimer雷射為主要動力，用于加熱及融化a-Si，含有低量氫成分然后再結晶為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膜的制成遠比a-Si復雜許多，然而LTPS TFT比a-Si TFT的機動性多上一百倍。并且可以在玻璃基板上直接進行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動電路,因而降低成本。
2. Vehicle for OLED : 高遷移率代表可提供OLED Device 較大之驅動電流,因此較適合作為主動型OLED顯示器之基板。
3. 模塊緊密：由于部份驅動電路可制作于玻璃基板上,因此PCB上的電路相對簡單,因而可節(jié)省PCB之面積。
MVA
MVA技術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的問題。
使用MVA技術的優(yōu)點有﹕
l 高對比
l 廣視角
l 無灰階反轉
l 高分辨率
l 快速反應時間
半穿透半反射式
液晶屏幕要放映映象是經(jīng)由背光透過透過彩色濾鏡﹐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也就越高﹐然而所耗之電量也越大。
" 反射式 "架構經(jīng)由反射板之裝置利用外部光源來顯示畫面﹐此裝置省電但在缺乏外部光源是就較難看到畫面。
" 半穿透半反射式 " 為兩者之折中﹐此裝置以反射鏡(half mirror)來取代反射板除了可以透過背光以外也可以利用外部光源的反射﹐以達到省電、提高亮度與減輕重量的效果。
COG
不同于傳統(tǒng)制程﹕COG技術將驅動IC直接假設于玻璃基板上﹐此技術之優(yōu)點包含有:
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制程為一劃時代的制造方法，以往耗時、良率低且不易達成的困難；如生產(chǎn)大型面板的電視產(chǎn)品、因應快速反應的小Gap面板、或先進高質量的MVA 面板，運用ODF制程技術，問題均可迎刃而解。
傳統(tǒng)制程和ODF制程簡單比較如下：
利用ODF制程，我們可以從當中獲得到的優(yōu)點有:
1. 機臺投資額下降: 運用ODF制程，我們不再需要真空回火制程、液晶注入機、封口機及封口后的面板清洗設備。
2. 空間及人力節(jié)省: 由于項目一所述之制程縮減，相對的人力及空間均可節(jié)省下來。
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。更能省下封口膠及相關面板清洗時所需的水、電、氣及洗劑等。
4. 制造時間減縮: 由于省下的制程原本就是傳統(tǒng)制程中最曠日費時的制程，而且隨著面板的大型化趨勢，或小Cell Gap的高質量面板，時間的耗費更久。通常Cell 制程在傳統(tǒng)做法尚需至少三天方能完成，但對ODF制程而言，不到一天就可完成。
工商網(wǎng)監(jiān)
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