指导教授卢渊源

TFT/LCD製程TPM

指導教授：盧淵源博士第一組：組長

黃德強

組員

蔡國彬

廖燿堂

謝聰明

郭宗鑫

劉文欽盧世欽

民國九十四年一月九

日企業資源規劃與國際作業管理中山大學

EMBA-6液晶顯示器(LCD)之用途某A光電六道光罩PANELLCLCM五道光罩ARRAYCELLMODULE投片,清洗,薄膜,黃光,蝕刻,測試清洗,配向,框膠,熱壓,切裂,注入磨洗貼,FPC,COG,組裝,燒機,F/I投片,清洗,薄膜,黃光,蝕刻,測試清洗,配向,框膠,熱壓,切裂,注入磨洗貼FPC,COG,組裝,燒機,F/I工廠概況甚麼是TFT-LCD?TFT----薄膜電晶體

ThinFilmTransistorLCD----液晶顯示器

LiquidCrystalDisplayTFT-LCD剖面圖GATE閘極SOURCE源極DRAIN汲極ITO畫素電極液晶分子CRYSTALCF彩色濾光膜B.L背光TFT動作示意圖作動原理Array工程SourceDriverGateDriverTFT/LCD製程管理TFT(Array)Thin-FilmTransistorLC(Cell)LiquidCrystalLCMLiquidCrystalModuleCF彩色濾光膜ColorFilter

素玻璃PANELTFTTFTCF外購CellLCLCLCLCLCLCLC面背+++機

LCM鍍膜(sputter,CVD)上光阻(coater)對準,曝光(stepper)光罩(reticle)顯影(developer)顯影液蝕刻(etch)去光阻液

stripper去光阻酸,氣體鍍下層膜TFT循環製程圖解TFT之六步驟Cr1.GateSIN2.絕緣層Via3.Via

ITO4.畫素電極Al/Cr5.Source/DrainPassivation6.PassivationTFT之五步驟TI/AL/TIS-I-NTI/AL/TIPASSIVATION1.鍍上鈦鋁鈦合金(GATE)厚度500/1800/1000A2.S:SiNx(氮矽化合物,絕緣層)

I:a-Si(非結晶矽,通道層)

N:N+(高濃度磷的矽)降低界面電位差,使成為歐姆接觸(Omiccontact)

3.鍍上鈦鋁鈦合金(source,drain)厚度4.鍍上5.鍍上ITO(銦銻氧化物,畫素電極)保護層(把金屬部份蓋住)ITOTFT製程流程Thin-FilmPhotoCleaningInspectionVIACrSINITOAl/CrDevelopingADISputteringPECVDSteppingCoatingTestingEtchCell重複循環Wet/DryStripAEITestingRepairColorFilter簡述放大彩色濾光膜TFT&CF玻璃投入LCM投入Cell-PI製程CF&TFTAPR板PICoatingPolyimide塗覆淡黃色800~1200A

PIRubbingCF&TFTRubbingClothPI膜配向,基板和

roller成45度角TFT和CF基板方向差90度Cell-配向製程分散製程SealPaste(框膠點金膠)SpacerSPACERSPRAY(灑佈)溶劑含甲醇,水AuPaste框膠CF&TFT組合製程AttachmentUV膠TFT基板大片組合CF基板CF&TFT組合製程HotPress氣囊熱壓大片組合之基板熱壓機hotpressor115~200度C4小時,一次可壓18片壓力表CF&TFT切割製程Scribing&Breaking切割&裂片切一面,就翻面先裂這面,然後再切另一面,翻面再裂這一面Injection裂片後製程EndSealUV膠紫外線抽真空液晶注入示意圖液晶破真空再配向Anneal使用熱處理的方式,加高溫,讓液晶分子活潑化,再將溫度急速降下來,使液晶分子正確躺在rubbing好的PI槽內PanelClean將PANEL浸入清洗溶液中,一方面可以清洗PANEL上殘留的液晶分子和UV膠,也可以將再配向好的液晶分子相位固定.Beveling&PolarizerBeveling磨邊(去掉短路棒

shortingbar)短路棒Beveling&PolarizerPolarizerAttachment偏光片貼附上下偏光片濾光角度差90度LCDPacking點燈測試Packing背光版通電檢查TFT&CFTFT&CF之配向共製程PICoatingPre-CuringInspectionPICuringPIRubbingCleaning進料檢驗LCD製程管理

TFTCleaningCFCleaning分製程撒佈封膠CF/TFT組合HotPressTFTbakeTFTSeal&AupasteCFSpacerSprayCFCount液晶注入切裂LC再配向點燈電測LCMScribingBreakingInspectionInjectionEndSealCleaningLCM製程管理COG&TABLCDCell投入分製程COGTABCOGProcessCOGProcessBondingACF黏貼PanelACFAttachmentFPCACFAttachmentCOGBondingSamplingInspectionFPCBondingBonding後電測檢驗品檢封邊ModuleAssembly成品入庫SiliconDispenseCuring燒機燒機後測試外觀總檢AgingOQCSamplingOpticalMicroscopeCOGProcessCOGBonding包括:Chips&FPCBonding後用Silicon膠予以封住彈性印刷電路FPCICACFCFTFTAssembly背光導光板反射板菱鏡柔焦鏡BacklightPANEL燒機(BURNIN)壽命測試穩定性測試60度C6小時Packing外觀總檢PackingTheEnd平面顯示器上游材料產業結構

LCDPanel的成本結構中材料約佔50～60%，以目前市場的趨勢分析，材料將會慢慢的在國內生產，其中將會隱藏無限商機。由於液晶被廣泛的應用，及許多的廠商陸續投入生產，造成液晶價格慢慢的下滑，進而引嚮其景氣循環由三年縮短至兩年更甚至一年半。所以目前針對於材料作粗略的分析報告。雖然目前技術及材料大多由國外供應，但是在2000年底液晶的產量約可佔全球的20%，在材料方面已有少數在台灣生產，將來所有的材料更有可能將技術轉移至台灣或由國內自行研發量產。平面顯示器上游材料產業結構玻璃基版彩色濾光片驅動IC背光版背光燈源偏光版液晶LCDPanel工廠

TFTLCM中華映管達碁科技聯友光電瀚宇彩晶元太科技奇美電子廣輝電子統寶光電(LTPS)ArrayCellModule我國液晶顯示器化學藥品及材料趨勢單位：百萬新台幣19981999200020012002玻璃基版2912,0727,48014,66416,379ITO導電玻璃2,7246,9248,8309,98010,073彩色濾光片1013,58214,57031,85040,551配向膜126205438655748液晶6901,1793,1265,4226,228偏光膜3,3582,8594,9327,3318,764補償膜2062541,1841,3391,516ACF3073269491555驅動IC10,69619,93129,23336,89637,229背光源399404,83410,18412,812製程化學藥品4651,6073,0863,761光阻劑1381,0661,9432,086總計18,26238,62477,568123,843140,703資料來源：工研院化工所ITIS計畫整理(1999/11/29)百萬材料趨勢分析2001年平面顯示器材料趨勢預測康寧

目前月產能2000千片,新增月產能2000千片。（美康寧倍增產能2000年底前）,（日本康寧增設一座2000年3月）,（三星康寧增設三座2001年初前）（台灣加工廠預計2001年4月試車出貨）為世界佔有率最高的製造商。市場佔有率約70%旭硝子目前月產能2000千片,旭硝子預計在雲林科技工業區設廠日本電器硝子目前月產能1100千片NHTechnology目前月產能550千片,預計在台南科技工業區投資建廠※目前市面上通用的玻璃基板厚度為○．七毫米，康寧新推出的玻璃厚度可降低到○．六三毫米，可降低顯示器玻璃重量達三五％以上。根據估計，全球TFT玻璃基板市場目前約十億美元左右，而到二○○二年以前預計將以每年約四○％的速度快速成長

玻璃基版1999年2000年2001年CF月產量1500至17001800至20002300至2600CF年產量198002360029300公司名稱生產線概況基版月產能市場佔有率備註凸版(TOPPAN)第2.5代以下5條第3代1條第3.5代1條300K60K80K約50%以上競爭優勢在於機器設備產能量率高,子公司能自行生產顏料光阻，價格僅約市價的1/2至1/3。彩色濾光片全球TFT-LCD用彩色濾光片供需預測（單位：千片）日本前四大彩色濾光片廠商概況公司名稱生產線概況基版月產能市場佔有率備註DNP第2.5代以下3條第3代1條第3.5代1條90K40K約佔25%與和鑫光電策略聯盟TORAY第2.5代以下2條第3.5代1條100K50K小於10%尚無擴建計畫STI第2.5代以下1條第3.5代1條50K40K小於10%劍度計畫收購STI50%股權凸版印刷預計在台南科技工業區投資建廠，初期投資金額約50億台幣。從第3.5代製程切入，後續在引進最新的第四代彩色濾光片生產線。台灣彩色濾光片廠商奇美電子：研發中620*750mm自行研發（30K）世界顛峰：劍度電子：開發階段，預計00/3Q量產620*750mm（40K）與STI技術合作。和鑫光電：第一條線與IBM技術合作(550*650mm)（25K）第二條線預計與大日本印刷簽訂技術轉移(620*750mm)於2001年4月Total產量可達6萬片。第三條線預計於2001年8月引進。

展茂電子：開發階段，預計02/1Q量產650*750mm

（80K)與日本凸版（TOPPAN）技術合作※製造方法與構成原料方面，彩色濾光片主要的製造方法有四種，分別為染色法、印刷法、顏料分散法、與電著法，目前主要製造方法則為顏料分散法，此方法不受圖素配置方式的限制，且具有良好的分光特性；而彩色濾光片的主要構成原料分別為玻璃基板(Glass)、BlackMatrix(B/M)、紅藍綠(RGB)層、透明電極(ITO)。每座Fab投資金額約50億台幣。

目前日本的彩色濾光片廠商還沒有達到全能量產階段，各廠商生產設備的開工率約70%至80%，如果TFT-LCD廠商繼續提高產能，彩色濾光片廠商仍有擴產空間，不過由於日本凸版一家的市占率就超過一半，因此去年的彩色濾光片市場中，只有凸版一家獲利，盈餘也只有6%左右，預估彩色濾光片供過於求的情況將維持至2001年，所以台灣廠商是乎還有一場硬戰要打。但是目前第四代TFT生產線如雨後春筍般增加,CF廠商建廠速度並不見得跟得上的情況下，預計2001年第三季左右，平均每個月第四代CF基版的短缺數量，大約會在35左右。以18.1吋的彩色濾光片來看，去年價格約1萬日圓，今年價格則在9,000日圓以下，而15吋價格去年為5,800日圓，今年年則降至5,000日圓以下。預估今年價格跌幅可達10%至15%。劍度公司則預估彩色濾光片價格每年將以8%的幅度下滑，和鑫光電甚至更悲觀的認為今年價格跌幅將達10%。CF價格趨勢全球三.五代以上TFT彩色濾光片擴廠計畫廠商名稱設廠地點生產線編號基版尺寸(mm)月產能(K)估計量產時間凸版印刷新發田H7650*750501999Q2新發田H8680*880452000Q4埼玉研究用960*1100R&D1999Q3新發田H9960*1100252000Q4台灣台南680*880452001年以後大日本印刷大利根301760*980451999Q2三原401750*950402001Q1東麗滋賀4620*75032～601999Q3STI愛媛E2600*75040已量產ACTI黑崎1650*75040～501999Q2黑崎2730*920402001Q2三星電管天安600*72048已量產天安750*950502000Q3劍度新竹1620*750402001五月新竹2第四代未定未定展茂新竹1650*750502001Q3和鑫新竹620*750602001Q2勝華科技(TN&STN)默克光電劍度錸德科技ITO導電玻璃Sharp（茂矽代工年底產能達4.6K）Toshiba