1. Lecture Plan for LCD (Electronic Materials: 2010)
Chapter 1 Design and operating principle of Color TFT-LCD
1 Structure of Color TFT-LCD
Design of TFT-Array Panel
Operating principle of Color TFT-LCD
4 Design Simulation of TFT-LCD
Chapter 2 Manufacturing Technology of Color TFT-LCD
1 Mass production of Color TFT-LCD
2 Processing Technology of TFT-Array
Processing Technology of TFT-Array Panel
4 Manufacturing of Color Filter
5 Formation of Liquid Crystal Cell
6 Module
Tel:

2. 1 Structure of Color TFT-LCD
Structure of Color LCD Panel
Driving Circuit Unit
3 Backlight & Chassis Unit

3. 2 Design of TFT-Array Panel
Thin Film Transistor
Data Electrode
Pixel Electrode and Storage Capacitor
Edge of Panel
Pixel and Viewing Angle
Product Yield of TFT-Array Panel

4. Storage Capacitor(Cs)
TFT-LCD의 Unit Pixel & Equivalent Circuit
Data Line (Source line)
Storage Capacitor(Cs)
Pixel Electrode
(ITO)
TFT
Gate Line(Select Line)

5. Unit Cell & Equivalent Circuit
Data Line
화소전극
(ITO)
Data 신호배선
Source
Drain
보호막
n+ a-Si
Cst 전극
축적용량
(Cst)
축적용량
(Cst)
화소전극
(ITO)
a-Si
Gate
Gate 절연막
Cst 전극
TFT
TFT

6. Planar 구조 (c-Si MOS) TFT Top Gate 구조 Staggered 구조 Etch-back 구조
Type of Thin Film Transistor in terms of structure
Planar 구조
(c-Si MOS)
TFT
Top Gate 구조
(Staggered 구조)
Staggered 구조
Etch-back 구조
(a-Si TFT)
Bottom Gate 구조
(inverted Staggered 구조)
Etch-stopper 구조

7. Planar Structure
Staggered Structure
p-MOS FET
a-Si TFT(Top-Gate)

9. Structure of Unit Cell in TFT-Array
Bottom Gate
축적용량 (Cst)
Source
Drain
보호막
(SiN)
화소전극
(ITO)
(a) Etch-back
Bottom Gate TFT
n+ a-Si
SiN
a-Si
Etch Stopper(SiN)
Source
Drain
(b) Etch-stopper
Bottom Gate TFT
n+ a-Si
SiN
a-Si
Gate
Top Gate
n+ a-Si
SiN
Source
Drain
(c) Top Gate TFT
절연막
a-Si
차광막

10. TFT Channel의 광차단 구조 주변광 Color Filter a-Si Gate 전극 Backlight
Black Matrix
Color Filter 기판
S/D 전극
Color Filter
a-Si
TFT-Array 기판
Gate 전극
Backlight

11. Staggered TFT의 전극간 OverlapW
Source
Drain
Gate
화소전극
(ITO)
Data 배선 L DL DL

12. Self-Align 노광 / 전극 Overlap 최소화
PR(감광막)
Gate
Etch-Stoper
a-Si
(1) W
Back-side uv-노광
SiN
PR(현상후)
a-Si
Drain
Source DL L DL
(2)
n+ a-Si
SiN
Etch-Stopper
(SiN etch 후)
(3)
Etch-Stoper
Gate
a-Si

13. 2 Design of TFT-Array Panel
Thin Film Transistor
Data Electrode
Pixel Electrode and Storage Capacitor
Edge of Panel
Pixel and Viewing Angle
Product Yield of TFT-Array Panel

14. Ton 밝기변화 RC-delay Design Rule Writing Error 無 Writing Error 有 충전률 100%
Low RC-Time 신호배선 설계
Writing Error & Shading
Ton
RC-Delay
밝기변화
신호방향
Writing Error 無
충전률 100%
Writing Error 有
Low 충전률
RC-delay Design Rule
* 허용 RC-Delay :
20% of Writing Time
AMLCD
Gate 배선
Matrix(Cell 수)
Writing Time
허용 RC
10.4” VGA
211.2 mm
640 x 3 x 480
32 msec
6.4 msec
12.1” SVGA
246.0 mm
800 x 3 x 600
27 msec
5.4 msec
13.3” XGA
270.3 mm
1024 x 3 x 768
21 msec
4.2 msec
17.0” SXGA
337.9 mm
1280 x 3 x 1024
16 msec
3.2 msec
21.3” UXGA
432.0 mm
1600 x 3 x 1200
13 msec
2.6 msec

15. Al-Gate 신호배선 설계 Al O Al Mo (Ta, Cr, Mo-W) Al Mo (Ta, Cr, Mo-W) Al
2 3
Aluminum (Al) Gate
Bottom Gate(1st Step)
Hillock 형성
Poor Chemical Stability
① Al 양극산화 Al
Mo (Ta, Cr, Mo-W)
② Al-Clad 구조 Al
Mo (Ta, Cr, Mo-W)
③ Double Metal Al
④ Al-Alloy
Al-Nd

16. 2 Design of TFT-Array Panel
Thin Film Transistor
Data Electrode
Pixel Electrode and Storage Capacitor
Edge of Panel
Pixel and Viewing Angle
Product Yield of TFT-Array Panel

17. 독립배선 방식 축적용량 설계
Data 배선
Gate 배선
축적용량 전극
(독립배선)
축적용량
화소전극
(ITO)
TFT

18. Cs-On-Gate 방식 축적용량 설계
Data 배선
Gate 배선
축적용량
(Cs)
화소전극
(ITO)
TFT

19. 독립배선 Cs 방식의 개구율 증대 TFT Cs 전극 화소전극(ITO) Gate 전극 Backlight 차단 TFT
화소전극 (2nd-ITO)
Cs 전극(1st -ITO)
(B)
Gate 전극
Backlight 투과

20. 독립배선 Cs 방식의 개구율 증대
(A)
(B)

21. 2 Design of TFT-Array Panel
Thin Film Transistor
Data Electrode
Pixel Electrode and Storage Capacitor
Edge of Panel
Pixel and Viewing Angle
Product Yield of TFT-Array Panel

22. Shorting 배선을 이용한 ESD 방지 Glass Cut Glass Cut Bonding PAD Data 신호배선
Gate 신호배선
Shorting

23. 정전기 보호회로를 이용한 ESD 방지
Glass Cut
Bonding PAD
Glass Cut

24. ESD 보호회로와 Shorting 배선을 이용한 ESD 방지
Glass Cut
Glass Cut
Bonding
PAD
Data 신호배선
Shorting
ESD 보호회로
Gate 신호배선
Shorting

25. 2 Design of TFT-Array Panel
Thin Film Transistor
Data Electrode
Pixel Electrode and Storage Capacitor
Edge of Panel
Pixel and Viewing Angle
Product Yield of TFT-Array Panel

26. Unit Pixel 의 Opaque & Aperture area
(2) Gate 신호배선
(4)축적용량 전극
(3)Data 신호배선
(5) BM
BM Overlap
Aperture
(1)TFT
CF 기판
화소전극
(ITO)
정렬오차
TFT 기판
Data 신호배선

27. BM-on-TFT Array 구조를 이용한 개구율 확장
Aperture
BM Overlap
BM-on-C/F
CF 기판
화소전극
정렬오차(~10mm) BM
TFT 기판
Data 신호배선
Aperture
CF 기판
화소전극
정렬오차(~1mm) BM
TFT 기판
Data 신호배선
BM-on-TFT-Array

28. 2 Design of TFT-Array Panel
Thin Film Transistor
Data Electrode
Pixel Electrode and Storage Capacitor
Edge of Panel
Pixel and Viewing Angle
Product Yield of TFT-Array Panel

29. TFT-LCD와 Si 반도체의 비교 구 분 a-Si TFT-LCD c-Si Semiconductor
기 능 Visual function Memory & arithmetic function
최소 단위 단위화소 크기 Transistor, Capacitor 크기
Design Rule 불변 세대 변화시 마다 계속 축소됨
기술 개발 방향 기판 확대로 생산성 증대 Chip Size 축소로 생산성 증대
TFT-LCD와 Si 반도체의 비교

30. TFT-Array 의 결함 및 극복 기술 TFT-Array의 결함 Point defect (점결함) Line defect
(선결함)
결함의 형태
Pattern 유실
TFT 결함
Pattern간 Short
Line Open
Line간 Short
결함의 원인
Dual-TFT
Dual-Pixel
Laser cutting 수리
이중 절연막
이중화 수직적
이중화 수평적
Repair 배선 설치
이중 절연막
극복 기술

31. TFT-Array의 Defects 점 결함 선 결함 Cs 전극 short Data open Data - ITO short
Inter-layer Short
TFT short
ITO 형성 결함
ITO-ITO short
Gate - ITO short
TFT 형성 결함
Gate open

32. TFT-Array 의 Redundancy 설계
Data line
Gate line
Data line i
Gate line i Cs Cs
Pattern유실
화소전극
(ITO)
화소전극
(ITO)
S-D 전극 short
Laser Cutting
(c) Dual-Pixel
(b) Dual-TFT
(a) Dual-TFT Cs
화소전극(ITO)
Data line
Gate line

33. TFT-Array의 Redundancy 구조
이중 Gate 절연막(SiNx/SiOx)
Double-metal S/D 전극(Al/Cr)
Double-metal (Ta/Al) Gate 구조

34. Gate 신호배선 이중화 설계 Open 결함 (Fault-tolerant) Gate 신호배선(1) Gate 신호배선(2)
Inter-layer short 결함
(Laser Cutting 수리 후)
Gate 신호배선
Data 신호배선

35. 수평적 이중화 redundancy 설계 Data 배선(1) Data 배선(2) 축적용량 (Cs) 단위 화소 화소전극 (ITO)
Gate 배선

36. Dual-Pixel Design
Data Line
Cst
화소전극
(Dual Pixel)
Gate Line
Unit Cell

37. Dual TFT Design
Cst
Cst
화소전극
화소전극
2nd TFT
Short 불량
Laser Cut

38. TFT-Array의 Defects 점 결함 선 결함 Cs 전극 short Data open Data - ITO short
Inter-layer Short
TFT short
ITO 형성 결함
ITO-ITO short
Gate - ITO short
TFT 형성 결함
Gate open

39. Repair 배선과 Data 신호배선 Redundancy 설계
LDI
Laser Welding
Data 신호배선
Repair line
Display area