TFT-LCD的简介

·TFT-LCD的概述    
      TFT(ThinFilm Transistor)LCD即薄膜场效应晶体管LCD，是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种。
·     TFT=Thin-FilmTransistor=薄膜晶体管
·     LCD=Liquid-CrystalDisplay=液晶显示器
·     TFT-LCD（Thin FilmTransistor-liquid Crystal Display），薄膜电晶体液晶显示屏，诞生于1960年，经过不断的改良，于1991年正式应用于商业化笔记型，随着工艺技术的逐步成熟，目前TFT-LCD在各个应用领域正逐步取代CRT产品，成为显示技术之主流。
 
·     液晶显示屏的优点就是耗电小、工作电压低、解析度高、无辐射、显示屏本身比较轻薄、便于携带、使用寿命长等，由于具有这些优点，所以在很多领域得到广泛应用，如：电视机、显示器、笔记本、、卫星导航、PDA等。
 
液晶平板显示器，特别TFT-LCD，是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件，它的性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉，发展空间广阔，将迅速成为新世纪的主流产品，是21世纪全球经济增长的一个亮点。
 
　　主要特点
和TN技术不同的是，TFT的显示采用“背透式”照射方式——假想的光源路径不是像TN液晶那样从上至下，而是从下向上。这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现也会发生改变，可以通过遮光和透光来达到显示的目的，响应时间大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，故TFT俗称“真彩”。
 
TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制。因而每个节点都相对独立，并可以进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反应速度，同时也可以精确控制显示灰度，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。
 
　　应用
目前，绝大部分笔记本厂商的产品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于笔记本的制造。尽管在当时TFT相对于DSTN具有极大的优势，但是由于技术上的原因，TFT-LCD在响应时间、亮度及可视角度上与传统的CRT显示器还有很大的差距。加上极低的成品率导致其高昂的价格，使得桌面型的TFT-LCD成为遥不可及的尤物。
 
不过，随着技术的不断发展，良品率不断提高，加上一些新技术的出现，使得TFT-LCD在响应时间、对比度、亮度、可视角度方面有了很大的进步，拉近了与传统CRT显示器的差距。如今，大多数主流LCD显示器的响应时间都提高到50ms以下，这些都为LCD走向主流铺平了道路。
 
·TFT-LCD的主要优点    
随着TFT技术的成熟，彩色液晶平板显示器迅速发展，不到10年的时间，TFT-LCD迅速成长为主流显示器，这与它具有的优点是分不开的。主要特点是：
 
（1）使用特性好：低压应用，低驱动电压，固体化使用安全性和可靠性提高；平板化，又轻薄，节省了大量原材料和使用空间；低功耗，它的功耗约为CRT显示器的十分之一，反射式TFT-LCD甚至只有CRT的百分之一左右，节省了大量的能源；TFT-LCD产品还有规格型号、尺寸系列化，品种多样，使用方便灵活、维修、更新、升级容易，使用寿命长等许多特点。显示范围覆盖了从1英寸至40英寸范围内的所有显示器的应用范围以及投影大平面，是全尺寸显示终端；显示质量从最简单的单色字符图形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高对比度，高响应速度的各种规格型号的视频显示器；显示方式有直视型，投影型，透视式，也有反射式。
 
（2）环保特性好：无辐射、无闪烁，对使用者的健康无损害。特别是TFT-LCD电子书刊的出现，将把人类带入无纸办公、无纸印刷时代，引发人类学习、传播和记栽文明方式的革命。
 
（3）适用范围宽，从-20℃到+50℃的温度范围内都可以正常使用，经过温度加固处理的TFT-LCD低温工作温度可达到零下80℃。既可作为移动终端显示，台式终端显示，又可以作大屏幕投影电视，是性能优良的全尺寸视频显示终端。
 
（4）制造技术的自动化程度高，大规模工业化生产特性好。TFT-LCD产业技术成熟，大规模生产的成品率达到90%以上。
 
（5）TFT-LCD易于集成化和更新换代，是大规模半导体集成电路技术和光源技术的完美结合，继续发展潜力很大。目前有非晶、多晶和单晶硅TFT-LCD，将来会有其它材料的TFT，既有玻璃基板的又有塑料基板。
　　
TFT-LCD技术研究现状    
　　分辨率：TFT-LCD的分辨率在近几年中经由CGA( 320 * 2 00),VGA( 640 * 4 80),SVGA (1280 * 1024)。
XGA (1024 * 768). SXGA (1280 * 1024)发展到目前的UXGA (1600 * 1200)、QXGA (2560 * 2048)的水平。
 
对比度：美国P.P.Muhoray等人推出了波导基LCD技术，并利用这种技术实现了174:1的高对比度，而现在的TFT-LCD对比度最高可达到500:1。
 
视角： 由于液晶材料是各向异性的，其分子排列的取向及在电场作用下的重新排列取得均匀影响LCD器件视角的拓宽，这就造成了LCD器件视角上的缺点，现已提出多种宽视角技术，如同平面切换模式、相对称微单元模式、畴垂直模式等，视角可达到170度。
 
响应速度:当帧频为60% 时，帧周期约为16ms,采用TN型LCD的普通TFT-LCD器件的响应时间可低于20ms。最近推出了一种利用弹性连续聚合物稳定化的平面开关方法，可使响应时间缩短到10ms，采用光学补偿带可将响应时间缩短到2～3ms，目前已用本技术研制出响应时间为8ms的彩色LCD电视机。
 
　　寿命：由于制造技术的发展，TFT-LCD的寿命可达到3万小时以上。
　　大屏幕和反射式己出现:已研制成功38in的TFT-LCTV，结束了大屏幕LC的拼接时代，反射式TFT-LCD彩色显示器也开始商品化。
　　由于TFT制作技术的发展、液晶材料性能的改善、宽视角技术的采用、响应速度的提高和成品率的提高，TFT-LCD显示性能已并不亚于CRT。
　　
·TFT型液晶显示器结构
通常的a-Si TFT主要由玻璃基板、栅电极、栅绝缘层、半导体活性层a-Si,欧姆接触层n+a-Si、源漏电极及保护膜等组成，其中栅绝缘层和保护膜一般采用SiN。
 
a-Si TFT 的结构可分为四种典型结构：源、漏、栅三电极位于半导体活性层a-Si同一侧的平面结构，其中源、漏、栅三电极位于a-Si层上侧的称正栅平面结构，源、漏、栅三电极位于a-Si层下侧的称倒栅平面结构；源、漏、电极与栅电极位于a-Si层两侧的交错结构，其中栅电极在a-Si层上侧，源、漏电极在a-Si层下侧的称正栅交错结构或顶栅结构，栅极在a-Si下侧，源、漏电极在a-Si层上侧的称倒栅交错结构或底栅结构。
 
　　从制造工艺上看，交错结构的SiN，a-Si和n+a-Si三层(或其中二层)可以连续淀积，适合流水作业，又可减少交叉污染。现在，交错结构已成为主流，它不仅对a-Si，SiN。n+a-Si可连续作业，而且倒栅还可以作遮光层(不需另设遮光层)，这对a-Si TFT是重要的，因为a-Si对光敏感，一旦有光流入引起漏电流增加，将会导致像质恶化。
　　
TFT型液晶显示器原理
从TFT-LCD的切面结构图（上图）可以看到LCD是由二层玻璃基板夹住液晶组成的，形成一个平行板电容器，通过嵌入在下玻璃基板上的TFT对这个电容器和内置的存储电容充电，维持每幅图像所需要的电压直到下一幅画面更新。液晶的彩色都是透明的必须给LCD衬以白色的背光板上才能将五颜六色表达出来，而要使白色的背光板有反射就需要在四周加上白色灯光。因此在TFT-LCD的底部都组合了灯具，如CCFL或LED。
 
　　TFT-LCD需要背光，由于LCD面板本身并不发光，因此需要背光，液晶显示器就必须加上一个背光板, 来提供一个高亮度，而且亮度分布均匀的光源。LCD实际上是打开来自其后面光源的光来表现其色彩的。目前的常用背光源是CCFL或LED。
　
TFT-LCD驱动原理
一个TFT元件就相当于一个电控开关，扫描线（栅极）控制开关的打开和闭合，数据线（源极）提供液晶显示不同亮度所需要的灰阶电压。当在扫描线（栅极）上施以高电压时，TFT元件打开，灰阶电压就能从数据线（源极）进入像素电极（漏极），并经由透明像素电极施加于液晶层上，改变液晶的站立角度从而显示预定灰阶。

 
整个TFT-LCD面板的显示区域就是由数百万个独立TFT元件控制的像素矩阵构成。如下图，当扫描线打开第三行像素时，数据线会将第三行像素所需要的灰阶电压写入，然后关闭第三行，使其处于电压保持状态，同时打开第四行扫描线，写入第四行像素所需的灰阶电压，完成写入后关闭第四行，并开启第五行像素，依序逐行写入面板各行像素所需灰阶电压。

TFT-LCD 制程相关简要