主动式矩阵液晶显示器-Part.-II

FundamentalsofAMLCD(II)FundamentalsofAMLCD(II)Reporter:Chao-yiChen2012/09/24OutlineOutline•ColorTFT-LCDDesign•ColorTFT-LCDFabricationProcess•ColorTFT-LCDDesign
TFTStructure
TFTDesignParameters
StorageCapacitorDesign
GateBus-lineDesign
PanelandPixelDesign•ColorTFT-LCDFabricationProcessOutlineOutlineColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTStructureTFTStructureII-VI族化合物半導體薄膜TFT(1962~)Amorphous薄膜TFT(a-SiTFT,1979~)低溫Poly-silicon薄膜TFT(LTPS-TFT,1986~)微結晶Silicon薄膜TFT(μc-SiTFT)高溫Poly-silicon薄膜TFT(HTPS,1966~)氧化物半導體薄膜TFT(TOS-TFT,1964~)有機半導體薄膜TFT(OTFT,1983~)ColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTStructureTFTStructurea-SiTFTLTPSTFTHTPSTFTC-SiTFT移動度移動度移動度移動度[cm2/Vs]0.3~1.010~60010~150300~600Device構造構造構造構造n-chn-ch,p-ch,CMOSn-ch,p-ch,CMOSn-ch,p-ch,CMOS基板種類基板種類基板種類基板種類無鹼玻璃無鹼玻璃石英SiWafer透明性透明性透明性透明性透明透明透明不透明基板基板基板基板Size[m]一邊0.5~2一邊0.4~10.15~0.3m直徑0.15~0.3m直徑Process溫度溫度溫度溫度[℃℃℃℃]100~350100~600800~1000800~1000ProcessCost低中高高Mask枚數枚數枚數枚數3~66~1315~2030~40優點優點優點優點低價格大面積多尺寸對應直視型Display部份代替LSI多尺寸對應IntelligentDisplay直視型Display高精細Display投射型Display高驅動能力高速處理大面積Memory投射型Display缺點缺點缺點缺點畫素元件使用製程成本略高製程成本高大面積困難透過型Display大面積困難ColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTStructureTFTStructureInsulatorInsulatorGateDevice構造構造構造構造MeritDemeritTopGate型型型型1.三枚Mask製作可能2.a-Si膜厚可較薄3.不需Passivation透過型須對光做遮蔽BottomGate型型型型(ChannelEtching型型型型)可四枚Mask製作1.a-Si膜厚需沉積較厚2.TFT完成後需要PassivationBottomGate型型型型(Channel保護膜型保護膜型保護膜型保護膜型)a-Si膜厚可較薄1.比ChannelEtching型多一道光罩2.TFT完成後需要PassivationColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTStructureTFTStructureColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTDesignParametersTFTDesignParameters關鍵因子群組關鍵因子群組關鍵因子群組關鍵因子群組：：：：A.CLC,Cs,Cgd
△△△△Vp,Flicker,Imagesticking…B.RK,Cs,Csk
橫向橫向橫向橫向Crosstalk。。。。C.Cds,CLC,Cs
縱向縱向縱向縱向Crosstalk。。。。D.走線走線走線走線RCLoading
充電率充電率充電率充電率,△△△△Vp均一性均一性均一性均一性&Flicker(中大尺寸中大尺寸中大尺寸中大尺寸)。。。。E.△△△△Vp均一性均一性均一性均一性、、、、縱向縱向縱向縱向Crosstalk
Flicker。。。。ColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTDesignParametersTFTDesignParametersColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTDesignParametersTFTDesignParametersgoodswitch:Ion/Ioff106ColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTDesignParametersTFTDesignParametersCurrentgainW/L↑↑↑↑,K↑↑↑↑(goodswitchingperformance)apertureratio↓↓↓↓L↓↓↓↓,ΔΔΔΔL↑↑↑↑,Cgd↑↑↑↑,ΔΔΔΔV↑↑↑↑ColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTDesignParametersTFTDesignParametersA(一字型一字型一字型一字型)G(L字型字型字型字型)H(U字型字型字型字型)C(廿字型廿字型廿字型廿字型)D(口字型口字型口字型口字型)E(11字型字型字型字型)F(11字型字型字型字型2)B(縮脖子縮脖子縮脖子縮脖子)(縮脖子縮脖子縮脖子縮脖子型型型型)(一字型一字型一字型一字型)(U字型字型字型字型)(11字型字型字型字型)(口字型口字型口字型口字型)(廿字型廿字型廿字型廿字型)W/CgdW/Cgd(一字型一字型一字型一字型)(縮脖子縮脖子縮脖子縮脖子)(U字型字型字型字型)(11字型字型字型字型)(口字型口字型口字型口字型)(廿字型廿字型廿字型廿字型)TFTSizeTFTSize優優優優劣劣劣劣大大大大小小小小充電率充電率充電率充電率,△△△△Vp考量考量考量考量開口率考量開口率考量開口率考量開口率考量ColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••TFTDesignParametersTFTDesignParametersH字型字型字型字型ㄇㄇㄇㄇ字型字型字型字型U字型字型字型字型口字型口字型口字型口字型通常搭配通常搭配通常搭配通常搭配CsonGate使開口率增加使開口率增加使開口率增加使開口率增加，，，，但小尺寸已不採用此設計但小尺寸已不採用此設計但小尺寸已不採用此設計但小尺寸已不採用此設計。。。。目前小尺寸面板常用設計目前小尺寸面板常用設計目前小尺寸面板常用設計目前小尺寸面板常用設計。。。。ColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••StorageCapacitorStorageCapacitorDesignDesignColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesignㄇㄇㄇㄇ字型字型字型字型U字型字型字型字型口字型口字型口字型口字型畫素開口率畫素開口率畫素開口率畫素開口率口字型口字型口字型口字型U字型字型字型字型ㄇㄇㄇㄇ字型字型字型字型Cs電容電容電容電容低低低低高高高高目前中小畫素目前中小畫素目前中小畫素目前中小畫素，，，，大部分是採用大部分是採用大部分是採用大部分是採用U字型字型字型字型CS設計設計設計設計。。。。主要是因為此設計的主要是因為此設計的主要是因為此設計的主要是因為此設計的Cs電容較高電容較高電容較高電容較高可降低可降低可降低可降低△△△△Vp外外外外，，，，開口率亦不差開口率亦不差開口率亦不差開口率亦不差。。。。△△△△Vp=Cgd/(Cgd+CLC+Cs)*(VGH-VGL)••StorageCapacitorStorageCapacitorDesignDesignColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesignVHR↑↑↑↑,CR↑↑↑↑△△△△V↓↓↓↓,lessFlickerCS↑↑↑↑VHR↑↑↑↑CS↑↑↑↑△△△△V↓↓↓↓Cs↑開口率↓Cs↑K↓••StorageCapacitorStorageCapacitorDesignDesignColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••StorageCapacitorStorageCapacitorDesignDesignCsonCommonCsonGateLowerapertureratioLowerRCdelayLoweryieldrate(增加信號線的跨接點增加信號線的跨接點增加信號線的跨接點增加信號線的跨接點,製造複雜製造複雜製造複雜製造複雜)CsonCommonLargerapertureratioIncreasesRCdelay(Gate電容增加電容增加電容增加電容增加,電路驅動複雜電路驅動複雜電路驅動複雜電路驅動複雜)HigheryieldrateColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••StorageCapacitorStorageCapacitorDesignDesignColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesignGateLine(800××××3)VoltagePulsedelayedandDistortedTond1d2400reducethisRCdelayproblem1.gatebus-lineuselowresistancematerial(Al)2.largerlinewidthreducedapertureratio造成畫面的亮暗不均造成畫面的亮暗不均造成畫面的亮暗不均造成畫面的亮暗不均••GateBusGateBus--lineDesignlineDesignColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••GateBusGateBus--lineDesignlineDesignLetRCDelay↓↓↓↓andK↑↑↑↑=LowresistancematerialSize↑,R↑Resolution↑,Ton↓ColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesign••PanelandPixelDesignPanelandPixelDesign基板基板基板基板LAYOUTPanel組立製程組立製程組立製程組立製程a.基板內基板內基板內基板內panel位置位置位置位置b.畫素原點位置畫素原點位置畫素原點位置畫素原點位置c.Panel組立用組立用組立用組立用alignmentmark位置位置位置位置f.切斷位置精度切斷位置精度切斷位置精度切斷位置精度g.pattern禁止領域禁止領域禁止領域禁止領域Panel周周周周邊邊邊邊layoutCFProcessd.CF外形寸法外形寸法外形寸法外形寸法e.alignment評價評價評價評價mark位置位置位置位置h.pattern有有有有効効効効領域領域領域領域•BMLAYOUTBMLAYOUT•表示表示表示表示AREA寸法寸法寸法寸法(a,b)•CF畫素原點位置畫素原點位置畫素原點位置畫素原點位置(a,b)•表示表示表示表示area~BM端距離端距離端距離端距離(f,d)•Alignment評價評價評價評價mark位位位位置置置置,CFalignmentmark位置位置位置位置(c,h)面付設計面付設計面付設計面付設計面設週邊面設週邊面設週邊面設週邊設計設計設計設計ColorTFTColorTFT--LCDDesignLCDDesignTFT畫素構造畫素構造畫素構造畫素構造畫素畫素畫素畫素BM遮光設計遮光設計遮光設計