7.TFT-LCD所用材料
薄膜晶体管液晶显示器技术简（精品pdf）
摘要: TFT-LCD结构。
薄膜晶体管液晶显示器由显示屏、背光源及驱动电路三大核心部件组成。
TFT-LCD显示屏，包括阵列玻璃基板、彩色滤光膜以及液晶材料。
阵列玻璃基板制备工艺是：用三个光刻掩膜板，首先在玻璃基板上连续淀积ITO膜（厚20～50n m）和Cr膜（厚50～100nm），并光刻图形，然后连续淀积绝缘栅膜SiN：（厚约400n m），再本征a-Si（厚50～100n m）和n＋a-Si层，并光刻图形（干法）淀积Al膜，光刻漏源电极，最后以漏源电极作掩膜，自对准刻蚀象素电极上的Cr膜和TFT源漏之间n＋a-Si膜。
这就是TFT反交错结构的简单制造工艺。
下一步是：在玻璃基板上涂布聚酰亚胺取向层，用绒布沿一定方向摩擦，使取向层表面形成方向一致的微细沟道，控制液晶分子定向排列。
在保证两块玻璃基板上下取向槽沟的槽方向正交的条件下，将两块玻璃基板上下密封成一个盒，盒间隙一般只有几个微米（如10μm），然后抽真空封灌液晶材料。
彩色滤光膜（Color Filter）简称CF。
TFT-LCD的彩色显示，实际是通过阵列基板的光，照射在彩膜上，显示屏就能显示颜色。
彩色滤光膜（如同着色的玻璃纸）可以制作在透明的电极之上（透明电极和液晶层之间），也可制作在透明电极之下（透明电极和玻璃之间），上下玻璃基板与CF膜对准精度非常高，要求CF膜黑白矩阵正好对准ITO象素电极的边缘，CF膜附着在液晶盒表面，然后用两片无色偏振片夹住液晶盒。
彩色显示原理可以简述为：把TFT-LCD的一个象素点分割成红、绿、蓝（R、G、B）三基色，并对应CF膜的RGB，起光阀作用的LCD对透过CF膜的三色光量，进行平衡、调节得到所要的彩色。
穿过CF膜的入射光如果漏射，则会影响TFT-LCD的对比度，所以在间隙处要设置遮光的黑矩阵（Black Matrix）简称BM。
为了稳定性和平滑性，使用丙烯基树脂和环氧树脂制成厚0.5～2μm的保护层（oe cota）简称OC。
TFT LCD 基板简介解析
TFT-LCD玻璃基板特性
張力點(Strain Point)
为玻璃密积化的一种指标,须耐光电产品液晶显示器生产制程之 高温.
比重
对TFT- LCD而言,笔记型计算机为目前最大的市场,因此该玻璃 基板之密度越小越好,以便于运送及携带 .
热膨胀系数
该系数将决定玻璃材质因温度变化造成外观尺寸之膨胀或收缩 之比例,其系数越低越好,以使大屏幕之热胀冷缩减至最低 .
友达光电
台湾 台湾 台湾 台湾
奇美电子
台湾 台湾 台湾 台湾
中华映管
瀚宇彩晶 广辉电子 群创光电
台湾 台湾 台湾 台湾 台湾
台湾
台湾
4.5
5
a-Si
a-Si
730×920
1100×1300
2004
2004
Q4
Q4
38
65
中國大陸TFT-LCD面板生产线状况
中国大陆境内TFT-LCD面板生产线状况
厂商 京东方 广电NEC 新华日 吉林彩 晶 龙腾光 电
量产年份
2003 2004 2005 2005 2006 2001 2003 2005 NA 2001 2003 2005 2005 2004 2005 2003 2005
量产季度
Q2 Q2 Q4 Q1 Q4 Q3 Q4 Q1 NA Q1 Q2 Q1 Q2 Q1 Q2 Q2 Q3
月产能(千 片)
50 70 80 150 初期30 88 145 120 90 60 75 90 90 120 90 30 90
中国昆山
5
a-Si
NA
2006
NA
设计：90
资料来源：FPDisplay
台湾地区4G以上TFT-LCD面板生产线状况 厂商
tft液体单晶材料原材料
tft液体单晶材料原材料TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）是一种常见的显示技术，广泛应用于液晶显示屏中。
TFT液晶显示屏具有高分辨率、高亮度、低功耗等优点，已成为手机、电视、电脑等电子产品的主要显示技术。
而TFT液晶显示屏中所使用的液晶单晶材料是关键之一，本文将详细介绍TFT液晶显示屏中液晶单晶材料的原材料。
TFT液晶显示屏所使用的液晶单晶材料是一种有机化合物，具有液态和晶态之间的特殊性质。
液晶单晶材料通常由若干原材料组成，其中包括主要原料和辅助原料。
主要原料主要指的是液晶单晶材料的主要成分，而辅助原料则是用于调节液晶材料的特性和性能的添加剂。
液晶单晶材料的主要原料是基于有机化合物的液晶分子。
有机液晶分子由苯环、咪唑环、吡啶环等基团组成，并通过酯、醚、醚酮等键进行连接。
根据液晶分子中苯环的取向方式，可将液晶分子分为各向同性液晶和向列型液晶。
各向同性液晶是指液晶分子在无外界作用下呈现无序排列的状态，是液态；而向列型液晶是指液晶分子在有外界作用下呈现定向排列的状态，是晶体。
TFT液晶显示屏通常使用向列型液晶。
在液晶分子中，主要通过改变苯环、咪唑环、吡啶环等基团的结构和数量来调控液晶分子的物理性质。
这些基团的改变可以影响液晶分子的热学性质、电学性质以及响应速度等。
此外，还可以通过改变分子中酯、醚酮等键的结构和长度，调节液晶分子的相变温度、黏度以及折射率等。
辅助原料在TFT液晶显示屏中起到一种调节作用，可以调节液晶单晶材料的特性和性能。
一种常见的辅助原料是偏振剂，其作用是调整液晶显示屏的偏振特性。
液晶显示屏利用液晶材料的光学性质，通过调整偏振特性实现图像的显示。
偏振剂通常是一种染料，能吸收特定方向的光，从而调整偏振方向。
通过控制偏振器和像素之间的角度差，可以实现对光的调制，从而显示出不同的图像。
此外，还有其他一些辅助原料，如稳定剂、增黏剂等。
稳定剂主要起到保护液晶分子的作用，防止其在长时间使用中发生分解或变质。
显示器件的材料选择与应用考核试卷
10. A,B,C
11. A,B,C
12. A,B,C,D
13. A,B
14. A,B,C
15. A,B,D
16. B,C
17. A,B
18. A,B,C
19. A,B,C
20. A,B,C
三、填空题
1.有机小分子
2.液晶
3.对比度
4. ITO
5.电荷迁移率
6.镓氮化物
7.量子点
8.聚酰亚胺
9. LED
10.持久性
四、判断题
1. ×
2. ×
3. √
4. ×
5. ×
6. ×
7. √
8. ×
9. √
10. ×
五、主观题（参考）
1. LCD依赖背光，OLED自发光。LCD在成本和寿命上有优势，OLED在对比度和色彩表现上更佳，适合高端显示需求。
2.材料选择应考虑发光效率、稳定性、导电性、成本等，这些因素直接影响显示器件的性能和成本。
A.高色彩准确性
B.高对比度
C.低功耗
D.制造成本高
（答题括号）
（试卷结束）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1. OLED显示技术中，常用作发光层材料的是______。（答题括号）
2. LCD显示器的核心组件是______。（答题括号）
3.提高显示器件的对比度，通常需要考虑材料的______。（答题括号）
2.结合材料特性，阐述在选择显示器件材料时，应考虑的主要因素及其对显示器件性能的影响。
3.请比较Micro-LED与OLED显示技术的特点，并分析哪一种技术在未来显示市场中具有更大的发展潜力。
TFT-LCD常用辅料介绍
硅胶条摩擦系数测量设备
拉力計 牽引線
螺桿
法碼 Rubber Sheet
平板玻璃
基座
牽引平台
硅胶条产品摩擦系数
测试报告
1.目的 测量硅橡胶片与玻璃之间的摩擦系数 2.仪器 水平拉力机(TMI Release & Adhesion Tester)，200克砝码(201.52g) 3.材料 5X5cm普通白玻璃片(49.93g)，灰色和黑色硅橡胶薄片 4.测量方法 用薄双面胶将硅橡胶薄片固定于水平拉力机的滑台平面上。在硅橡胶薄片面上放置一块玻璃片，用胶带将玻璃片连接在水 平拉力机的夹头上。在玻璃片上放置一块200克砝码。运行拉力机（滑台移动速度：30cm/min），读取拉力曲线上第一个峰 的极大值记为拉动砝码和玻璃片的力(F)。 5.测量结果
表面
F, gf
黑色硅橡胶薄片的雾面（3U)
356
黑色硅橡胶薄片的光面(18U)
765
灰色硅橡胶薄片的雾面(3U)
389
灰色硅橡胶薄片的光面(18U)
767
摩擦系数
m=
F/(49.93+201.52)
1.4
3.0
1.5
3.1
2.Sponge缓冲材
前铁框贴附sponge，缓冲、密封防尘作用 常用的有日东SCF系列
导电胶最主要的功能是起导电作用导电胶最主要的功能是起导电作用一般是将一些导电粒子材质加到胶水中一般是将一些导电粒子材质加到胶水中常用的有碳粉粉镍粉镍粉银粉等等银粉等等因为这些粒子是加到胶水当中的因为这些粒子是加到胶水当中的所以这种导电胶本身并没有办法导电导电需要将导电胶贴在导电介质上需要将导电胶贴在导电介质上如铜箔如铜箔铝箔另外还有采用导电纤维或是铜铝箔当基材另外还有采用导电纤维或是铜铝箔当基材这种型态的导电胶带需要介质的传导需要介质的传导
TFTLCD玻璃生产简介
学习总结目前在商业上应用的玻璃基板，其主要厚度为0.5 mm到0.7 mm，且即将迈入更薄（如0.4 mm）厚度之制程。
一片TFT- LCD面板需使用两片玻璃基板，分别供作底层玻璃基板（TFT）及彩色滤光片(Col or Filter )底板。
所谓TFT-LCD几代生产线,实际是指液晶面板的经济切割尺寸,即TFT-LCD生产线的代数越高,基板经济切割尺寸越大。
业界公认的液晶面板经济切割数值为6片。
5代线和5代线以下主要是以生产笔记本和台式电脑用的显示器为主,液晶材料某些参数要求相对要低些;而6代线、7代线或更高代次则以生产液晶电视为主,液晶材料参数要求相对要高点。
玻璃基板的生产工艺比较复杂，目前该技术主要集中在美国康宁( Corning )公司、日本的旭硝子（AGC）、电气硝子（NEG）、板硝子（NHT）、德国肖特公司等手中，肖特的产销量非常小，并于2008年退出了玻璃基板行业。
超薄平板玻璃基材之特性主要取决于玻璃的组成，而玻璃的组成则影响玻璃的热膨胀、黏度(应变、退火、转化、软化和工作点)、耐化学性、光学穿透吸收及在各种频率与温度下的电气特性，产品质量除深受材料组成影响外，也取决于生产制程整个玻璃基板的制程中，主要技术包括进料、薄板成型及后段加工三部分，其中进料技术主要控制于配方的好坏，首先是在高温的熔炉中将玻璃原料熔融成低黏度且均匀的玻璃熔体，不但要考虑玻璃各项物理与化学特性，并需在不改变化学组成的条件下，选取原料最佳配方，以便有效降低玻璃熔融温度，使玻璃澄清，同时达到玻璃特定性能，符合实际应用之需求。
而薄板成型技术则攸关尺寸精度、表面性质和是否需进一步加工研磨，以达成特殊的物理、化学特性要求，后段加工则包含玻璃之切割、研磨、清洗等制程。
到目前为止，生产平面显示器用玻璃基板有三种主要之制程技术，分别为浮式法(Float Process)、槽口下拉法(SDDP)及溢流法(Fusion overflow)。
显示屏生产考核试卷
（）
13.以下哪些方法可以减少显示屏的反射？
A.使用防反射涂层
B.使用磨砂处理的面板
C.增加显示屏的亮度
D.改变观看角度
（）
14.在显示屏生产中，哪些因素可能导致生产成本增加？
A.材料成本上升
B.生产工艺复杂
C.质量控制标准严格
D.市场需求增加
（）
15.以下哪些因素会影响显示屏的触控准确性？
D.偏振片技术
（）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1. TFT-LCD中的TFT代表的是_______。
（）
2.显示屏的_______是指屏幕上最小可分辨的物体大小。
（）
3. OLED显示屏的发光层主要使用的是_______材料。
（）
4.提高显示屏的_______可以减少运动图像的模糊。
B.亮度
C.对比度
D.响应时间
（）
8.显示屏的点距是什么？
A.显示屏上两个相邻像素之间的距离
B.显示屏上两个相邻颜色之间的距离
C.显示屏上两个相邻发光点之间的距离
D.显示屏上两个相邻点之间的距离
（）
9.以下哪种类型的显示屏具有自发光特性？
A. LCD
B. LEDC. OLEDD. DLP（）
10.显示屏的视角是什么？
C.色域
D.分辨率
（）
5.下列哪种技术可以减少显示屏的耗电量？
A.提高亮度
B.提高对比度
C.使用OLED材料
D.使用LCD材料
（）
6.在TFT-LCD生产过程中，光刻工艺的作用是什么？
A.制造TFT阵列
B.制造彩色滤光片
TFT-LCD基本原理
1. Resolution: 1920xRGBx1080 2. MVA: CR~ 8000:1 3. Viewing angle: 180o 4. Response time <8 ms 5. Color gamut: 92% NTSC
天马
玻璃尺寸及生产线Gen的概念
Gen 5
Gen 10
玻璃尺寸： 2950*3400mm 2850*3050mm
2200×2500mm 1950mm×2250mm
附注 2005年一季度投产，2008年底扩产至10万片/ 月 已于2009年10月投产 2009年3月底前动工、2010年底前投产 预计将于2011年10月投产。同时亦有规划建第 二条8代线
2004年第四季度投产，重组后售与深天马大股 东中航技，由深天马管理。
左图：两偏光片垂直 右图：两偏光片平行
TFT（薄膜晶体管）基本概念
Source
Gate
Drain W
+ve source
Current flow
gnd drain
L Channel
Conductive channel
glass
Gate insulator
Semiconductor
+ve + ve
Array 制程与半导体制程相似，但不同的是将ay基板与彩色滤光片的玻璃基板贴 合，并在两片玻璃基板间滴入液晶(LC) ；
模组组装制程是将Cell制程后的面板与其它如背光单元、 电路、外框等多种零组件组装的过程。
a-Si TFT array process – step 1
基板尺寸 1100×1300mm 730×920mm 1500×1850 mm 2200×2500mm
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LSI Chip
: 不良减少(原材料不良的大部分Tape)
2.无Assembly 工艺 : TAT节俭效果大 ■ 缺点 1.Bumper Uniformity被定位成重要的factor,所以
工序管理是重要的point
2.Rework 的难度大
TCP (Tape Carrier Package)
COF (Chip on Film)
颜料 1.0 ~ 3.0 ㎛ 优秀 250℃, 1h 非常优秀 不好
第四节 偏光片
4.1 偏光片的偏光性能
主要性能指标：偏光度和透过率
即保持偏光度又可提高透过率的途径： ⅰ、改良PVA膜的延伸条件； ⅱ、作为附带机能的有关材料的改善。
各种偏阵片的光学特性表
偏阵片 染色系 单体 40％ 平行 31％ 垂直 0.20％ 偏光度 95.36％
LCD Controller
Source driver
• • • •
Source driver
•
• •
• • • •
•
• • • • •
•
gate driver
• • •
• •
• • • • • • • •
•
VGA Card
gate driver
• • • •
• • • •
• • • •
• • • •
B.分子结构
F tail
β
μ
director
mesogenic group polar terminal group
C.主要性质
. 光学异方性 (birefringence anisotropy) : Δn = n∥- n⊥
n⊥ n∥
cx = c / nx
折射率的椭球表示…
ne
nz
nx
ny
nx = ny< nz
第五节 Backlight
5.1 什么是Backlight ?
■ Backlight向Panel供给适合的(要求规格)光的主要部品 ■ 要求的规格 ▶ Brightness (亮度) ▶ Uniformity (均一性) ▶ 信赖性(寿命, VIB:震动, SHOCK:冲击,高温高湿,低温动作, 等 ..) ▶ 画面品质 (MURA, 漏光, 白/黑点,等等) ▷ More Lignt (更轻) ▷ More Slim (更薄) ▷ More Chip (更便宜)
ⅰ 直下式背光源 ⅱ 侧灯式背光源 ⅲ 面状光源
5.4 各类CCFL Backlight的比较
导光板方式 平板方式 优 高亮度(使用多个光 源) 发光面宽 点 面发光容易 楔型方式
(a) 直下型
直下型
能够实现薄型化(低功耗)
(b) 平板方式
缺 薄型化困难.
面发光复杂.
(c) 楔型方式
点
功耗大.
5.5 Backlight的要求性能
项 目 面亮度 光 学 特 性 及 电 学 特 性 面亮度 均一性 色再现性 照光特性 温度特性 效率性 功耗 重量,尺寸 其 它 寿命 要求特性 高亮度 (CRT水平以上) 亮度均一 高色再现性 连续照光功能 低温亮度稳定 高效率光源 高效率点灯装置 低功耗 薄型化，轻量化 现 况
小型(14英寸以下):2000 cd/m2 大型(15英寸以上):6000 cd/m2 均一度 85%左右 需要使分光分布与彩膜分光透过率吻合 照光范围 100~30%(或 5:1) 功能保证 0~60℃ 急速稳定 3 Min 低功耗 减少发热
• • • •
•
• • • •
•
■Gate Driver IC : 为TFT Gate ON/OFF供给电压
• • • •
• •
6.2 TCP COF Vs COG
[ TCP Type ]
Base Film
Copper
LSI Chip
Bumper
Adhesive Flex hole area Solder Resist
生产厂家
旭硝子 日本电气硝子
浮法 拉伸法 无源矩阵 （STN-LCD）
生产方法
用途
B.TFT-LCD用玻璃的主要性能
1) 低比重性
2) 耐药性 3) 热稳定性 ⅰ、在玻璃制备时预先进行热处理（退火）； ⅱ、使用转变温度高的玻璃，提高玻璃基板形变温度的下限； 4) 平坦度 翘曲度、起伏度、平滑度 5) 缺陷特性 表面缺陷和内部缺陷 6) 硬度 400～550kgf/mm2之间 7) 耐高温性 达到650℃以上 8) 量产性 适于大工业生产
C.发展趋势 液晶显示器趋势
轻量 薄型化 广视角 高亮度
要求玻璃基板
更薄 更轻 更亮 更耐用 适于生产 更便宜 厚度1.1mm→0.7, 0.5 mm 密度则从2.7g/cm3→2.3g/cm3，厚度降低 光透性 化学安定性，内部缺陷 热膨胀系数低（利于COG技术应用），Sag小，机械强度大 降低生产成本
第三节 Color Filter
染色法
电沉积法
颜料分散法
印刷法
制作工艺
着色剂 Film Thickness 色 特性 耐热性 耐光性 大型化的可能性
染料 1.0 ~ 2.5 ㎛ 非常优秀 180℃, 1h 普通 优秀
颜料 1.5 ~ 2.5 ㎛ 普通 250℃, 1h 非常优秀 普通
颜料 1.5 ~ 2.5 ㎛ 优秀 250℃, 1h 非常优秀 优秀
碱玻璃 化学成分（碱含量） 软化点（℃） 热膨胀率（×10-7/k） 密度（g/cm3） 13.5 510 85 （50—350℃） 2.49 旭硝子 日本板硝子 Center硝子 浮法 无源矩阵 （STN-LCD） 低碱玻璃 7.0 535 51 （50—380℃） 2.36 无碱玻璃 0 593～667 37～48 （0—380℃） 2.49～2.78 康宁（7059/1737） NH（NA45/NA35） 旭硝子（NA635） 日本电气硝子(OA2) 熔融法、拉伸法 对辊压延法、浮法 有源矩阵 （TFT-LCD）
COG (Chip On Glass)
外观形态
存在形式 安装形态
TCP的组装状态 连续被卷入Reel里
COF的组装状态 连续被卷入Reel里
Bumped Chip状态 装在Tray里
IC
IC
IC
应用
LCD驱动 以生产大型TFT LCD为主
LCD驱动 以生产大型TFT LCD为主
LCD驱动 以生产小型LCD为主
一般碘素系
41％
34％
0.06％
99.82％
高对比度碘素系
42％
34％
0.02％
99.94％
4.2 偏光片的分类
偏 阵 片
聚乙烯醇/碘素系（高分子薄膜型）
二向色性有机染料系 其它
碘素系偏阵片的பைடு நூலகம்学特性（透过率和偏光度）较优，染料系偏 阵片的耐久性等较好。一般单片偏阵片的透过率约在 38～48％之间 变化。
光源的细径化 导光板的薄型化
小型(14英寸以下): 10,000小时 大型(15英寸以上): 50,000小时 亮度维持率 50%以上(寿命末期)
长寿命 低亮度低下
5.6 Backlight各组成部件介绍
Protection sheet (保护板) 上 Prism sheet (上棱镜片) 下 Prism sheet (下棱镜片)
第五章 洁 净 技 术
第一节 洁净工程 第二节 净化室出入步骤 第三节 洁净区着装要求 第四节 操作间不良工作现象
LGP(导光板)
Diffuser sheet (扩散板) Dot Pattern Reflector sheet (反射板)
CCFL(灯)
Lamp reflector (灯反射板)
Back cover(后金属盖)
第六节 Driver IC
6.1 Driver IC 功能
■Source Driver IC : 为驱动液晶提供电压
5.2 Back Light Unit 的构成
[ Notebook PC用 Backlight ]
[ Desktop PC用 Backlight]
5.3 Backlight的分类 ★ 背光源种类 ⅰ 冷阴极管荧光灯（CCFL） ⅱ 发光二极管（LED） ⅲ 电致发光（EL）
★ CCFL背光源的分类
.电学异方性(dielectric anisotropy) : Δε = ε∥-ε⊥
Polar Terminal group : -CN, -F, -CF3, -OCF3, -Cl,-CH3 …
F
posi
F
F
F
nega
电场
第二节 玻璃
A.LCD用玻璃基板的种类及特征
L C D所用玻璃基板可分为碱玻璃及无碱玻璃两大类： 碱玻璃 包括钠玻璃及中性硅酸硼玻璃两种，多应用于TN及STN LCD上 无碱玻璃 以无碱硅酸铝玻璃(主成分为SiO2、Al2O3、B2O3及BaO等)为主，其碱金 属总含量在1%以下，主要用于TFT- LCD上
[ COF Type ]
[ COG Type ] Bumper 将Chip直接安装在 LCD Panel上的这种 方式没有Assembly过程, Bumping后直接 在Tray处packing后供给客户.
COG( Chip On Glass) :采用在Panel Pad上直接安装 chip的方式. ■ 优点 1.无Tape : 成本节约效果大
ＴＦＴ－ＬＣＤ 基础知识培训讲座
第四章
TFT-LCD所用材料
第一节 液晶 第二节 玻璃 第三节 彩膜
第四节 偏光片
第五节 Backlight 第六节 Driver IC
LCD 材料构成图
第一节 液晶