TFT-LCD制造工艺(精)

1、rd%IllUlliiiiiiniPolarizerGlassBlack matrixITO electrode-ColorfitterSourcea-SiPolarizerStoragecapacitorelectrodePassivation._layerPolymeralignmePlanarizationlayerGateInsulating layerA&伶了腹不対AHV o O在饱和电压作用卜液晶分子为混合取向， 要得到充分补偿，补偿膜中的光轴取向最好 满足相应的分布。With WV Film Compensation:Narrow Viewing AngleWiderLo

2、w Contrast Ratio- HigherGray Level Inversion Still with Gray Level InversionModerate Color Shift Worse2、IPS模式AIPS是uTn Plane Switching（共 而开关）的缩写，IPS模式是又一种获 得广泛应用的广视角模式。IPS模式把这一对电极都制作在下基 板上（上基板无电极），通过控制加 在这-对电极之间的横向电场来控制 液晶分了的排列。所以IPS模式也称为 横向电场模式。 In-plane switching (IPS ): I d,w早期的 Hitachi IPS厶oFigur

3、e 12.9 An IPS mode using a fringing field on a homogeneously aligned cellHyundai and SamsungIPS VA with Ae 0Figure 12.10 An IPS mode using a vertically aligned positive Ae LC cellp丄A V = 0 , excellent dark stateV*0 , near edges equivalent two-domain貝有介电各向异性为负的向列相 液晶分子在基板间均匀平行沿面排 列；梳状内信号电极和公共电极用来 产生横

4、向电场，以改变液晶分了 的光轴在平行于基板平面内的方位 角，控制透光率。厂两偏振片正交设置，起偏器的偏振化方向与卜基板表面处液晶分子 指向矢平行；这种结构对在无电场时获得纯黑 态有重要意义。二、IPS模式的工 作原理”非选择态，起偏器 的偏光轴平行于液 晶分子指向矢；才当入射光经起偏器 得到的线性偏振光;严偏振光射入基板处A 液晶分子均匀平彳 沿而排列， 入射线偏 光在经过液晶层时也 不会发生旋转。A 上卜偏振片的正交 设置，使得该线偏光 完全被检偏器阻隔，* 这样就可以得到儿乎 接近纯黑的暗态显示入壯电A 选择态：在 梳形内数字电 极和公共电极 Z 间施加横向电场作用；/通电后产生扭曲角 g

5、 技 （分了指向矢与入射侧 偏振片偏光轴的夹角）， 这样一部分光就可以蹴欣 从检偏器射出，得到湘 亮态显示；初分子液晶分子在盒厚方向电 倾角始终为 o。，所以 IfS 模式中液晶分子表严 观长度的视角相依性入妆 极小。具有 的 液晶分子将转 向打该电场的 方向排列；三、IPS 模式特性分析占IPS模式暗态时液晶分了没育扰动，入射光完全被检偏器阻断，与视角无 关，因此，无论是垂直还是水平方向,80。 内均没有阶调反转现象；AIPS模式的对比度可达500：1以上。In-Plane-(a)未加电Ktt毫加电ffittS:TPS模式显示的电压保持率很高。其电压保持率几乎不随液晶材料电 阻率的变化而变化

6、，只需采用价格 较低的液晶材料，如瓠基化合物等, 就叮以获得和TN模式相当的电压保 持率；”所用液晶材料设计的自由度也大, 可全面提高显示性能。xlPS 模式视角特性的方位对称性不佳，在 某些方位角视角范国不够宽；为了解决这 个问题，可将电极形状设让成下图所示的 形状：在一个像索范围内使梳形电极折成 齿状，形成液晶分子可左、右旋转的两个 区域，因而获得分割取向，使视角特杵得到补偿这种改进型的 IPS 模式为 Super-IPSSuper-r PS模式的视角特性FIPS模式上下电极（材料一般为Cr或Al）都做在下基板上，使得开口 率下降，相同条件下透射光强度下 降，从而导致对比度下降（要获得 与

7、TN模式相当的对比度就得加大背 光源的亮度）。Figure 12.13 The device structure of an ERSO figure-on-plane modeFigure-on-plane ( FOP) IPS mode(ERSO)Conventional IPS : metal electrode = Apertureratio % of TNFOP IPS :ITO electrodes= Aperture ratio 80% of TNFringing Field Switching (FFS) Developed by Hyundai : ld(/()屮) Anoth

8、er way to improve the aperture ratio :unlike the IPS mode , there is no dead zoneprohibiting transmittanceNo dead zone prohibiting transmittanceFringing Field Switching (FFS)Tigure 12.14 Device sUucture and LC oricmution of J*.卜偏振器正交设置，线偏 光将完全被检偏器阻挡得到 的“纯黑显示”状态与视角 无关。N&gcitivePositive LCEE使用负性液晶

9、;”这利| “纯黑状态”使得 VA 模 式的对比度大大提髙。选择态在电极和公共电极 Z 间施加电场作用；具有- E 的液晶 分了将转向与该电场 乖直的方向排列；通电后产生液晶分 子旋转，一部分光从 检偏器射出,得到亮 太鼻Dark StateBright StateX Crcss-PoianzerPoianzerIIIIGlassGlassPoianzer厂与 TN 模式相比黑态更黑OfT )n (Dui: State)灰度等级更篡HgctKX) )uskesiduol phaseretardationResidual phoserefordotionHomcoliopic lypc(Veti

10、cally Alidad)Dark State与丁模式相比，由于VA模式去 掉了液晶分子的扭曲结构，工作 时液晶分子的排列状态只在水平 和垂11两种状态Z间变换，所以VA模式的响应速度大大高于普通TN模式。阈值特性非常陡峭；可用于大 容量直接矩阵显示器。VA模式的电光特性曲线在靠近 阈值部分基木没冇色分离。在垂 直入射光情况下，可在屏法线方 向获得极好的黑白显示。A 与普通T模式一样，在产生灰 阶图像显示时VA模式同样存在着 视角范围窄及视角方位不对称的 缺陷。二.MVA模式A 普通的单畴 VA 模式，为获得屮间灰阶显示, 液晶分子需均匀倾斜排列，正是液晶分子的 这种均匀倾斜排列使得液晶分/的

11、表观氏度 出现了视角相依性， 从而导致了视角问题的ia) Llonodomain VA-LCD5JL sDaik Suie观察角度不同,获得的亮度不同才为了解决这个问题， 采用分割像素 法。分割像素法的最主要特点是控制 每个像素中的液晶分子沿多个方向倾 斜排列，这样液晶分子具有对称取向, 在光学上得到互补，从何解决了液晶 分子表观长度的视角相依性。一-B-旧O O双畴垂直取向模式o o 采用双畴取向的液晶盒的视角特性图厂视角达到40。也未出现阶调反转, - 其等对比度视角范囤为枕形结构, 而且等对比度为10的上下视角范围还 比较窄。/为进一步改善视角特性，以便在所 有方向都获得较好的对比、亮度

12、和色 饱和度，需引入了多畴取向技术。采用4分割像素法，即产生4畴, 即可展宽上下、左右视角范围，而且 上下、左右具有几乎相同的对称视角 范围。理论和实践表明， 即使把像索分割 数增加到4分割以上，其视角特性L1无 多人改进，而且4分割Z后C观测不到2多畴取向的实现在普通 T模式中，利川单纯的摩擦収向技术就可以使液晶分了获得稳左的单畴及双畴取向。但随着畴数增多，对取向秸度些求越來越高，此时传统的摩擦取向技术已经无法适应批量半产的要求。为了改变这种现状，富士通公司开发了一种不需要摩擦的特姝取向技术：在基板上设置一层脊 状小凸起。自动成畴技术（ADF 技术）要点：不加电时，使人部分液晶分子垂而排列（

13、小凸 起处少数分了在坡而的作用卜发生略微倾斜）；当施加电压时，小凸起周围将获得倾斜电场， 首先使得位于小凸起坡面上的液晶分门和 1按 图示的方向旋转，受 1和 11旋转的影响，处 r小 凸起周围的液晶分子（下图中的 2、2, 3、3,和 4、4、）也朝和 1、相同的方向旋转， 这样液晶 盒内所仃液晶分子就町以获得稳定的双畴取向。 我们将这种取向技术称为ADF （Automat ic DomainFormati on:自动成畴）技术。Cliiss phHe”只需要改变阜板上小凸起的排列方式， 就可以获得我们所盂要的任意液晶畴。这 就是 MVA 模式液晶盒结构的主要特点。三、MVA 模式原理及特性

14、分析1. MVA 模式工作原理”将多畴技术应川在 VA 模式屮，就获得了 又一种广视角模式一 MVA 模式。MVA 模式的液晶盒结构如卜图所示MVA 模式的工作原理：”非选择态，在取向膜的作用下，绝大部 分液晶分子乖而取向，上下偏光片正交设 置，无场时为暗态。选择态，上下小凸起间产牛倾斜电场， 使得液晶分子变成倾斜取向。山 J：液晶分 /的双折射效应，入射线偏光经过倾斜取 向的液晶层后变成椭圆偏振光，就会有光 从检偏器射出得到亮态显示。随着电场的 加大，透射光强度也相应增大。半前 MVA-LCD 中采川的都是 4 分割像索 法，每个像素被分成 4 个畴区。A4 分割像素法中小凸起的排列方式设计

15、 成 I：下基板小凸起均设置成间隔均匀的 Z 7形平行条状，4 上下小凸起交替排列。 这样在施加电斥时，液晶分子就町以获 得 4 个不同的取向状态，亦即形成 4 个畴 区。可以证明，在这种排列方式下，当偏振片的吸收轴与液晶分子轴成 45。时, 入射光的利用率最大。A cCFfiKr小凸起排列方式设讣突出物高度(h):高度f,透光率T, LC配向穩定性T突出物間距(s):間距T,透光率f突出物寬幅(w)突出物材料的誘電率(环)突出物材料的阻抗率(PP)(a)突出物高度(h):高度透光率 f, LC 配向穩定性 f(b)突出物間距澗距 f,透光率丁MVAf沐A Stanly (1969-1992)

16、PVA. Samsung (1998)TOTH. IBM USASV. Sharp(K H. Yang. 1991)(2001)ITO SM, IBM USSVA, Sanyo(A. Lien 1992-1994)(2002)RFPMH. IBM USBSEMHA, ERSOfCPT(人Lien. 1998)(2002)MV A (Phase 1), Fujitsu (1998)MVA (Phase 2). Fujitsu(1999)PMVA. Fujitsu(2001)2. MVA模式的特点a、宽视角，高对比，响应速度快参畴取向技术的iI 入使得 MVA-LCD的视角特件 得到很大改善,水平

17、和垂直方向视角都可以达到 80。以上,而且高度对称,即使在 45。方向也在 土 5()。以上：MA 模式继承了 VA 模式拓对比、响应速度快的 优点，在水平和垂直方向当视角为土 80。时其对 比度还能达到30； 1,找至在土 90。时对比度仍可 保持在 10: 1以上。MVA-LCD 的对比应已经做到 800： 1,响应速度也在 8ins左右。(a) Mono-domain VA-LCD (b) 4-donain MVA-LCDHill啊的区以VA LCDfilMVA LCD视角特性对比MVALCD中不存在阶调反转现象。显示色彩的 视角相依性也大大降低，使得其色彩还原能力进 -步向传统 CRT

18、 显示器件靠近。b、取向不需摩擦，良率高在普通 TN LCD中采用摩擦取向技术使液晶分 r（在不加电状态卜）获得某种特定取向（即形成 “单畴”）。摩擦取向技术简便，适合批量生产, 一直被沿用,但它的静电吸尘（摩擦过程中易引 入杂质）、农面损伤、大浙枳不均匀（很难将摩 擦线的均匀度控制在可接受范围内）等问题，已 经不能适应高性能（高精细、广视角）显示器件 的要求。”在 MVA 模式中，要求每个像素内的液晶 分子形成4 个不同取向状态（即形成“务 畴”），此时传统的摩擦取向技术就显 得无能为力了。MVA-LCDP 采用的 ADF 技术很好的达到 了取向要求。ADF 技术的应川使 WMVA- LCD 血板的制作过程中省去了摩擦工艺， 缩短了制作