TFTLCD制造工艺1课件

SUSTTFT液晶显示器制造工艺主要内容TFT液晶显示器的常用模式生产TFT-LCD的主要原材料TFT-LCD面板的生产工艺TFT-LCD背光系统及的制造工艺TFT-LCD模组的制造工艺一、TFT液晶显示器的常用模式LCDTVViewingAngleTechnologybySizeFull-HDWUXGAMVAIPSMVAMVAIPSMVAIPSMVAIPSMVAIPSWXGA+VA,IPSTNMVA,IPSTNMVAMVAIPSMVAIPSMVAMVAIPSSVGAVATNTNVGAVATN20”23”26”27”32”37”40”42”46”/47”52”55”+Currently,Samsung,AUO,CMOarealldeveloping26”TNforcustomerslikeSamsungTVandPhilipsTV.From2007,26”TNwilltakelargesharefromcurrent26”MVA/IPS.For32”andabove,thewideviewangletechnologyremainsmainstream.

Size

Source:DisplaySearchQ3’06L/ATFTProductPlanReport1、TN模式

TN模式是液晶显示中最早获得广泛应用的模式、工艺最为成熟的模式。一

TN-LCD基本结构及工作原理

1.TN-LCD的基本结构

彩色显示应增加彩色滤色膜Lamp(backlight)LinearpolarizerGlasssheetGlasssheetLinearpolarizerLC-material2<t<5mTransparentElectrode(ITO)Colorfilters大型高分辨率的显示器还需增加TFTCellofaTNAMLCD(2)液晶盒四周用密封材料密封;密封材料一般是环氧树脂、固化剂、和玻璃衬垫按一定比例混合。在液晶盒中透明电极内侧的整个显示区域都覆盖着一层聚酰亚胺取向层（厚度小于1000Å）;这层取向层需经无绒斜纹棉布定向摩擦，从而在摩擦层上形成数纳米宽的细沟槽.长棒型液晶分子只有沿沟槽平行躺下时体系的能量才最低；液晶分子通过这种方式实现取向。配向膜液晶分子ITO玻璃基板配向後的液晶分子为防止液晶层出现“畴区”缺陷，在取向时要设置2º~3º的预倾角；这个预倾角限制了加上电压后液晶分子的旋转方向。在液晶中还要掺入能形成单一右旋或左旋结构的手性材料来控制液晶分子只沿一个方向扭曲。最上層液晶第二層液晶最底層液晶上層偏光模下層偏光模光源如果不做适当的预倾斜和预扭曲处理，显示图象就会出现花斑即“畴区”缺陷，因为液晶盒中不同区域的液晶分子会向相反的方向转动产生大量“畴区”，从而引起反射光线因位置不同而产生差异。液晶玻璃基板只有使液晶分子预先产生一个具有预倾斜和预扭曲的环境，才能使液晶分子向同一方向转动，消除“畴区”缺陷。

在制造液晶盒时，上、下极板的取向层的取向方向应相互垂直；液晶分子由上基板到下基板逐渐旋转90º成扭曲排列状态。

液晶盒的厚度和均匀性是由衬垫决定的；玻璃衬垫决定液晶盒的厚度；塑料衬垫决定液晶盒的均匀性。液晶盒外侧有两片偏振片；上基板处的偏振片称为起偏器，下基板处的偏振片称为检偏器。TN-LCD的工作原理

整个液晶屏上的点处于两种状态：非选择态和选择态；非选择态：不通电的状态；选择态：通电的状态。LCDSystemTFTArrayLCDCellColorFilterLCM:Polarizerfilm,TABorCOG,Back-lightNormallyWhiteMode非选择态工作原理对于液晶显示屏上处于非选择态上的像素，在不施加电压的情况下，来自光源的自然光经过起偏器后只剩下平行于光轴方向的线偏振光射入液晶层。由于起偏器的光轴方向平行（或垂直）于入射光侧液晶分子的取向方向，经过起偏器后的线偏振光的偏振方向沿平行（或垂直）于入射侧液晶分子取向的方向方向，射向液晶层。TN-LCD液晶盒通常满足λ/nP0<<Δn/2n的莫根条件；线偏振光将以波导方式在液晶层传播：光在液晶层内传播过程中，其偏振方向伴随分子的扭曲方向同步旋转。液晶分子在液晶盒中旋转了90º；由起偏器产生的线偏振光到达检偏器时其波振面也相应旋转了90º。当两偏振片的光轴是正交设置，偏振光的偏振方向就与检偏器的光轴方向平行，射向检偏器的线偏光可以顺利通过检偏器，液晶显示器上的相应区域便呈现明亮的状态；如果整个液晶显示器都不施加电压，整个液晶显示器上都呈现明亮的状态，这就是常白方式。当两偏振片的光轴平行设置时，偏振光的偏振方向就与检偏器的光轴方向垂直；射向检偏器的线偏光无法通过检偏器，液晶显示器上的相应区域便呈现黑暗的状态；如果整个液晶显示器都不施加电压，整个液晶显示器上都呈现黑暗的状态，这就是常黑方式。选择态工作原理对于TL-LCD液晶显示器上的特定区域施加电压时，从阈值电压大于Uth起，液晶分子的指向矢就开始向电场方向旋转；在所施加电压为阈值电压Uth的2倍（选择态）情况下，由于正性介电各项异性Δε和电场的相互作用，除电极近旁的分子外，其它分子的指向矢都沿着平行于电场的方向重新排列。液晶层分子变成垂面取向，扭曲结构解体。自然光经过起偏器产生的线偏振光的波振面在液晶盒中不再旋转，保持原来偏振方向到达检偏器。如果两片振光的光轴正交设置，射向检偏器的偏振光的偏振方向就与检偏器的光轴方向垂直，线偏光无法通过检偏器；液晶显示器上的相应区域便呈现黑暗的状态。若两偏振片的光轴平行设置，射向检偏器的偏振光的偏振方向就与检偏器的光轴方向平行；线偏光可以顺利通过检偏器；液晶显示器上的相应区域便呈现明亮的状态。对于常白方式的TN-LCD，液晶显示器上非选择的区域呈现明亮状态、选择区域呈现黑暗状态，这样便在明亮的背景上显示出黑暗的图案。对于常白方式，可实现在白色背景上显示黑色图案，称为正像显示；对于常黑方式，可以实现在黑色背景上显示白色图案，称为负像显示。TN模式中两种方式的CR-Va/Vth曲线。横坐标采用驱动电压的归一化值。在低电压驱动领域，NB方式具有比NW高的对比度，但在高电压驱动领域，NW方式具有很高的对比度。常黑（

NB）方式和常白(NW)方式的电光特性如上图所示。其中点线、实线、点划线分别表示R,G,B三原色的T-V曲线。与NB方式相比，NW方式在低透过率区的三原色T-V曲线汇聚为一条线，而低透过区的三原色T-V曲线的会聚性对色再现性和对比度有极大影响。NW方式在低透过率区的三色会聚性好，因而其色再现性比较好；NW方式在低透过率T可达到非常小的值，为无电场时透过率的百分之一以下，因而可得到非常高的对比度。

NW方式的特点不仅色再现性好，对比度高。而且视角引起的色变化也小。TN模式的优点：成本最低技术最成熟生产难度最小易于彩色化TN模式的存在问题：视角小；响应速度慢；仅有增加TFT后才能制作大尺寸的显示器。3、TN模式的视角扩展视角问题产生的原因不同角度的光线从液晶层射出时所获得的相位延迟各不相同。而相位延迟的大小又决定着合成光的偏振状态，从而影响出射光强的大小。观察角度不同,获得的亮度不同

光线从液晶层射出时所获得的有效光程差Δnd值也就不一样了（注：液晶盒的最佳光程差是按照垂直入射光线进行优化设计的），从而获得不同的相位延迟。液晶分子的这种特性表现在显示质量上，就是我们感受到的在不同观察角度出射光强度会不一样的现象。

解决TN-LCD视角问题的根本途径在于消除Δnd值的各向异性。亮态时，TN盒的透过特性对视角特性的影响不大，而暗态（有场态）的透过率与视角关系十分灵敏，所以视角的补偿多集中在暗态的光学补偿上。TN模式中暗态是有电场状态，在饱和电压下，盒中心部位的液晶分子垂直于基板排列，而基板附近的分子几乎不扭曲地徐徐倾斜取向，形成指向矢沿盒厚方向连续变化但上下不对称的混合取向，如右图所示。

特征需要不对称的补偿膜.TN液晶显示器的视角非对称性来源于液晶分子的棒状结构和排列方式

。.由于在饱和电压作用下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[见图3-1-1（a）补偿膜部分]，这种膜的结构如图3-1-1(b)所示。

WithWVFilmCompensation:NarrowViewingAngleWiderLowContrastRatio

HigherGrayLevelInver