TFL LCD阵列基板（后基板）的制作在线视频

我们现在讲液晶显示器

里边的不同的材料

我们看不同的材料有哪些

偏光板 玻璃板

最重要的一个是那个彩色片

阵列基板

是怎么做的

那么阵列基板是在

玻璃基板上做的

我们现在就讲基板

有前基板有后基板

前基板叫滤色膜基板

后基板叫做阵列基板

那么不论是前基板

还是阵列基板

我们都用到玻璃

这个玻璃叫做TFT玻璃

TFT玻璃

跟平板玻璃

它是个平板

表面上看是个平板玻璃

但是我们跟平常所用的

那个窗玻璃可是大不一样的

我们说一般的窗玻璃

是用什么是 用浮法

玻璃是熔晶成的

它的主要成分是二氧化硅

再加上百分之十几的氧化钠

再加上百分之几的氧化钙

一般窗玻璃叫做

石灰苏打玻璃

为什么叫石灰苏打玻璃

在玻璃窑里面

把二氧化硅放进去

把石灰放进去

把苏打放进去

苏打是碳酸钠

碳酸钠一受热

二氧化碳跑了

最后氧化钠进去了

碳酸钙一加热二氧化碳跑了

氧化钙进去了

跟二氧化硅一熔凝

现在采取的都是浮法玻璃

这是个浮法玻璃生产线

熔池 这是浮槽

这是吸的浮槽

那么熔融的玻璃流下来

往下拉的过程当中

它逐渐的就变硬了

变硬了以后

它就出来 出来可以了

浮法玻璃

现在我们国家200多条生产线

采用的都是浮法玻璃基本上

很可惜的现在都产能过剩

都是被淘汰的 产能过剩

那么现在我们浮法玻璃生产线

在非洲甚至在拉美

包括朝鲜都把生产线

给他们去做浮法玻璃

浮法玻璃普通的窗玻璃

不能做在液晶显示器上

为什么说我刚才讲了

液晶显示器是个电压器件

电流不能通过液晶材料里边去

一旦电流通过液晶材料

就坏了

寿命就短了

那么一般的窗玻璃里边

叫做石灰苏打玻璃

里面有苏打

苏打就是钠 钠离子

钠离子它如果液晶接触到

一般的平板玻璃窗玻璃

钠离子就会进去

一过去它就会导电

一通过电流就完了

液晶显示器是个电压器件

电流一定不能通过

这是石灰苏打玻璃

不能适应液晶显示器

另外浮法也不行

浮法为什么不行

浮法玻璃

表面上会有一个锡离子

锡金属的沾污

另外浮槽里边

有一些个什么它这个锡

它会低频的

比如哪地震了 随便说

它会有一些个不平

它这一不平

表面有一些个长波长的

一些个波纹

这种就影响液晶显示器的使用

因此普通的窗玻璃

不适应做液晶显示器

浮法不适应做液晶显示器

那么采取的什么

采取的是不含钠的

含三氧化二铝的

含三氧化二硼的

高软化点的玻璃

软化点很高

因为我们讲了

要做TFT

要做PCVD

要沉积非晶硅膜

它的工艺温度是400度左右

400度窗玻璃根本就不行

它一软化了变形了

根本就不行了

那采取什么办法

在原料上讲TFT原料

玻璃原料 另外采取的是溢流法

下拉法或者这些东西都不行

采取的是溢流法

溢流法也是高技术

溢流法现在开发最多的是康宁

美国的康宁公司

前几年在全世界有几十座

玻璃窑

再有是日本的

板硝子这些他行

但是技术垄断最严重的是什么

是康宁公司

最近康宁公司2015年

七八月份跟晶东方签了合同

要在合肥建造10.5代线的

液晶显示器

10.5代线它三米二几

乘以两米九几的大玻璃板

生产这种

当时的10.5代线是全世界最大的

那么现在三星

它要搞10.6代线

故意想超过我们晶东方

我们现在平板玻璃国内

有八条生产线

在建的还有三条

加这10.5代线统共有11条生产线

课程开始的时候讲过了

那么届时我们就会成为

全世界最大的平板显示器

生产国之一

采取的是溢流法

溢流法是什么意思

注意它是用一个白金的坩埚

把熔融的玻璃

打在里边去

使玻璃溶液往外溢流

流出来这边一流这边一流

下边就会合

一会合冷却

冷却的过程当中往下拉出

最后得到玻璃板

玻璃板的厚度是多少

早期有0.3的 0.5的 0.6的

0.7的 1.3的 1.5的

用在液晶显示器

分别用在什么 手机上

笔记本电脑上

台式监视器上

和家用电视机上

非常薄

要求纯度非常高

所谓纯度非常高

就是不含钾不含钠

不含锂

表面平滑 缺陷少

当然不能有气孔了

一般的浮法玻璃也不能有气孔

浮法玻璃一般有一条工序

叫做澄清化

澄清化得1650度

要使那气泡充分跑出来

玻璃上有气泡

不光是液晶玻璃不能用

一般窗玻璃也不能用

这要求是相当相当高的

溢流法生产的

平板玻璃

对平板玻璃的要求是相当高的

它这个屈服点

这无碱玻璃

这款玻璃是非常高的

石灰苏打玻璃

这得510度

593度到667度

热膨胀系数也是非常小的

它关键是什么

它不能有碱

这是含碱量是零

也就是不能含钾钠

什么这些东西

低碱玻璃是7.0

石灰苏打玻璃是13.5

所以什么

TFT玻璃

注意TFT玻璃

它要求非常高

我们说无源矩阵驱动的

无源矩阵驱动的STN的玻璃

它可以用苏打石灰玻璃

低碱玻璃

它为什么可以用

主要是早期

用在什么东西

平膜都很小

一般做成这种玻璃以后

表面上还给它要沉积一层

二氧化硅

有的是需要表面再掩膜

表面掩膜是在均等化

要有一层二氧化硅

就不会有碱离子进去了

但是对于液晶显示器

TFTLCD来讲不可能的

表面上涂上一层二氧化硅

表面上再掩膜

那那么大的板子再掩膜

根本就不可能

因此TFT玻璃

有源矩阵驱动的TFT玻璃

完全用的是无碱玻璃

采用的方法是溢流法

我刚才讲了

国产的玻璃

现在我们还不过关

因为我们好多面板

都是从台湾或者是从韩国进口的

前两天我看报纸

鸿海收购了日本的夏普

这说明日本的液晶显示器

它已经走下坡路了

它收购的它主要是低温多晶硅

是LTPC

低温多晶硅

为什么它收购它低温多晶硅

用到什么地方

后边我们课程当中我们再讲

也就是说玻璃瓶

液晶显示器用玻璃

是衡量液晶显示器

产业化水平的一个很重要的方面

待会我们还讲

这是早期的数据

这是用玻璃板规格

550×650玻璃基板的规格

它的要求很高

气孔气泡 什么缺口

什么翘区 什么切角

等等这些

都有非常严格的要求

是不用溢流法

生产的玻璃就不能满足

这种要求

现在比方说现在

是650到550

现在要三米二乘两米九

三米二乘三米的

把10.5代线

那个要求是非常高的

关于玻璃板

我现在讲一个什么问题

就是说

实际上液晶显示器的

产业化水平

完全是由玻璃板的尺寸来定的

正像我们集成电路产业

用特征线宽

来表示它的产业化水平是一样的

我们知道

晶圆 半导体集成电路

用它的特征线宽

表示产业化水平

最早期

因为小规模集成电路

中规模集成电路

大规模集成电路

超大规模集成电路

极大规模集成电路

这都是什么

这都是指的

微米亚微米

深亚微米以前的

那么现在表示它的产业化水平

已经用特征线宽

栅的长度来表示

190纳米 90纳米 65纳米 40纳米

32纳米 24纳米 14纳米

到5纳米 7纳米

都按照这个来表示它

液晶显示器

它不是从小的

来衡量它的产业化水平

它是从大的 从什么大的

从玻璃板尺寸

三代 四代 五代 六代

七代 八代 九代 十代

10.5代

它是用这个来表示

它的产业化水平

那么我们这两件事

大规模继承电路

是从小的特征线宽

1纳米量级的

我们这个是1米量级的

三点几米 两点几米

米量级的

从这个角度可以看到

微电子技术跟大电子学

（Micro-electronics） （large-electronics）

这两者它是不一样的

走两个极端

但是这两件事本身

它代表着相似的含义

我们就讲这个问题

为什么集成电路

它是以特征线宽

而平板显示器

按照玻璃板的尺寸

来衡量它的一个代

日本人叫世代

我们叫代

现在这边的代

是8.5代线

8.5代线有多少条

现在比8.5代线

更往上走的是10.5代线等等

表示产业化水平

那么大规模集成电路

现在比方说

国外的走在前边的

是24纳米了

我们国内这两年

28纳米的也成功了

这代表我们产业化水平

为什么

这两件事有异曲同工之感

为什么叫做异曲同工

就是说它用特征线宽

它用玻璃板的尺寸

它有三个原因

来代表它的产业化水平

第一条是投资量

它进步一代它不是简单的

按照算数比例来增加

它是按照多少倍

甚至几何级数的往上增长

我举例子来讲

从130纳米到90纳米

不是简单的

减了那么个几十纳米

它的投资水平要

比方说七倍 八倍 十倍来增加

那么液晶显示器也是这样

从六代线到八代线

简单的进到两代

是不是它的投资水平翻两番

不是 翻十番 翻几十倍

这是第一条

第二条理由它的关键设备

发生了重大的变化

从130纳米到90纳米

从6.5代线到8.5代线

它的关键设备

发生了很大的变化

这是第二条

第三条它的用户不一样的

在比方说130纳米

到65纳米 到40纳米

它用户它不一样了

供应的厂家不一样了

比方说苹果

人家就要45纳米的

那65纳米的 130纳米的

90纳米的人家不要了

那么供户

供一些个

水平比较低的一些用户

那么现在也是这样

液晶显示器也是这样

说8.5代线跟6.5代线比较起来

或者10.5代线比起来

我要生产大屏

我65英寸的

或者75英寸的大屏

那个低代次的根本就不行

为什么不行

生产几块 那个边很多

大量的浪费了

生产效率也低了 成本也高了

我用大尺寸的

玻璃板尺寸

我得切割成大屏的时候

比方说65的 75英寸的时候

我可以切割多快

而且也剩的边比较少

效率也高了 成本也低了

所以注意记着两件事

对比而言

对集成电路来讲

微电子学的集成电路来讲

用特征线宽

表示它的产业化水平

我对液晶显示器

我是用什么

用玻璃板的尺寸

来表示它的什么

表示它的产业化水平

当然这里边有一个

所以摩尔定律的问题

集成电路有集成电路的摩尔定律

液晶显示器

有液晶显示器的摩尔定律

集成电路的摩尔定律是什么

每单位面积上的存储器的数目

每单位面积上的三极管的数目

每三年翻两番

密度每三年翻两番

那么液晶显示器

它也有它的摩尔定律

比方说每多少年进展几代

每多少年进展几代

或者是我们晶东方

也发现了

如果性能不提高的很快

价格就会下降等等这些

都有各有各的摩尔定律

所以产业化的水平

跟技术上

产业化进步了一代

两代 三代 四代

跟技术上它是两回事

它是不一样的

我们说液晶显示技术

是TN型的

STN的 TFT型的

这是技术上的

有源矩阵驱动代替

无源矩阵驱动

这是技术型的

我们现在讲的是产业化的

进展的情况

好 下边我们讲

TFT阵列的制造工程

我们知道

在液晶显示器TFTLCD里边

每一个亚像素

都必须有一个薄膜三极管

作为控制用的

我们说薄膜三极管

是在后玻璃基板上

也就是阵列基板上

利用TFT阵列工程的流程

完成一个一个的

薄膜三极管

那么阵列工程的流程

与集成电路制造相同

针对不同的掩膜数

往复图中所述

所示的工艺即可

那么往复什么工艺

首先它是玻璃基板

玻璃基板要成膜

成膜的办法

可以是溅射的办法

或者是化学气相沉积的办法

那么溅射出薄膜以后

要涂布光胶

要进行光刻掩膜的

光刻 就曝光

曝光完了以后

显影

显影完了以后刻蚀

注意曝光 显影

是针对的光刻胶的

刻蚀

是针对的刚才沉积的

膜层的

最后

得到我们所需要的图形

那么把工序

往返几次

往返几次就可以实现

左边图上所示的

最后这个图形

那么我们说

由于它是

很大尺寸的玻璃板

那么在玻璃板上

制作我们需要的图形

它跟集成电路

它有它的困难

困难比方说它尺寸太大

涂胶 光刻 刻蚀等等这些

它会遇到许多新的问题

那么为了降低价格

提高生产效率

所以往复数越少越好

那么现在少到多少次

比方说少到四次

五次 四次

少 工作效率就高了

价钱也比较便宜了

我们说薄膜三极管

它是底栅的

沟道

蚀刻沟道型

采用五道掩膜的一个实例

注意它是底栅的

底栅

当然它也是场效应管了

薄膜三极管也是个场效应管了

场效应管就是MOS

它离不开金属

离不开氧化物

离不开半导体

这三者起来

比方说

我在制作过程当中

首先要制作一个栅极

注意它是底栅的

我们大规模集成电路里边

所用的

晶体管

场效应管

它是顶栅的

我们现在是底栅的

主要是考虑它

制作工艺的需要

那么首先

形成一层栅极膜

注意形成一层栅极膜

栅极膜形成了以后

一般是比方说钛 钨

做的栅极膜

栅极膜形成以后

就是要在上边涂光刻胶

曝光 显影 刻蚀

光刻胶剥离就形成了

栅极的图形了

栅极的图形形成了以后

我要在这上边做绝缘膜

做完了绝缘膜以后

大概也要需要这种工序

做完了绝缘膜以后

绝缘膜

也带有一定图形的了

然后在这上边

做非晶硅膜

注意非晶硅膜

它这里头

它已经有了关系了

什么关系

这是一个金属

氧化物

半导体

它已经MOS

那个基本的

那个雏形已经出来了MOS

注意这个是金属

这是底栅的

这是绝缘层

非晶硅是半导体层

因此

我们把栅极管

叫做TFT

Thin Film Transistor

它薄膜主要是用在

半导体薄膜

是非晶硅

为什么要用非晶硅

我前边已经讲得很清楚了

就是那个基板

是个玻璃基板

在玻璃基板上做

不是在半导体硅上做

是在玻璃基板上做

玻璃基板做

要求每一次制作温度

不能太高

因为玻璃基板的软化点

大概是

比方说屈服点 软化点

到800度左右

也很高了 800度左右

但是它的软化点是这么高

它的屈服点就比这个

要低得多了

如果温度太高

玻璃板一变形

前功尽弃

根本做不出合格的产品出来

但是采取非晶硅

就可以了

为什么可以了

因为非晶硅它是用

PECVD

Plasma Enhanced

Chmical Vapor Deposition

它是一种等离子的增强

化学气相沉积

它的温度

可以到350度左右

对玻璃基板来讲

是没有问题的

那么我做了一个

比方说栅极金属的

上边做个绝缘层

但是上边做半导体层

做了半导体层以后

就要是在

在这上边也涂上

也是硅

硅完了以后

注入以后

做成深掺杂的

半导体接触

欧姆接触

欧姆接触上边

做什么

做这种

那个信号线

信号线是金属线

那么它也是

利用了半导体结

通过离子注入

形成N型的 形成P型的

然后做半导体结

有了半导体结以后

就可以做信号线

最后的结果

肯定是这样

源 栅 漏

这是源 这栅 这是漏

漏级

通过信号线

跟什么

跟像素电极连起来

我们知道薄膜三极管本身

当然我不是

按尺寸画的图

薄膜三极管本身

它是不透明的

真正透明的

真正干事的 透明的

显示的就是像素电极

这要显示

当然像素电极

必须是透明导电膜

把光透过去

因为这一部分是不透光的

那么光线

也从这个地方透过去

它信号哪儿来

是从薄膜三极管

我们知道栅极

给的是选址线

源极给的是信号线

那么通过薄膜三极管

给了什么

源通过薄膜三极管

给漏

漏进行显示

显示控制灰度

控制开关 控制灰度

谁来控制

栅极来控制

注意 你们看看

薄膜三极管

怎么工作

栅 它是个电压器件

控制沟道

沟道在哪里头

是在非晶硅里边

是在非晶硅

那么通过栅极

控制沟道的宽度

来对信号进行控制

所以它的制作工程本身

跟大规模集成电路里边

硅半导体是大同小异

它不同的地方在于什么

就在于它玻璃板尺寸很大

那么工艺温度也比较低

得到的是非晶硅的

注意 是非晶硅的

（Thin film transistor）

就是它的基本的工作原理

那么将来

做好的薄膜三极管

每一个亚像素上有一个

每一个亚像素上有薄膜三极管

每一个亚像素上

有一个薄膜三极管

每一个亚像素上有一个薄膜三极管

那么通过刚才讲的栅极

控制它的关或者断

那么有源级

有源极给它数据信号电极

进行驱动

然后就是说扫描驱动了

扫描驱动

按照驱动频率

进行驱动