TFT-LCD结构及工作原理.doc

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1、TFT-LCD结构及工作原理TFT-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-L

2、CD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。目前，绝大部分笔记本电脑厂商的产品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于笔记本电脑的制造。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

3、-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。LCD的应用市场应该说是潜力巨大。但就液晶面板生产能力而言，全世界的LCD主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。亚洲是LCD面板研发及生产制造的中心，而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同。目前主流的TFT面板有a－Si(非晶硅薄膜晶体管)、T

4、FT技术和LTPSTFT（低温复晶硅）TFT技术。在a-Si方面，三个生产基地的技术各有千秋。日本厂商曾经研制出分辨率高达2560×2048的LCD产品。因此，有些人认为，a－SiTFT技术完全可满足高分辨率的产品需要，但是，由于技术的不成熟，它还不能满足高速视频影像或动画等的需要。LTPSTFT相对可以节约成本，这对于TFTLCD的推广有着重要意义。目前，日本厂商已经有量产12.1英寸LTPSTFTLCD的能力。而中国台湾已开发完成LTPS组件制造技术与LTPSSXGA面板技术。韩国在这方面缺少专门的设计人员和研发专家，但像三星等主要企

5、业已经推出了LTPS产品，显示出韩国厂商的实力。不过，目前LTPS技术尚不成熟，产品集中在小屏幕，而且良品率低，成本优势尚无从谈起。与LTPS相比，a-Si无疑是目前TFTLCD的主流。日本公司的a－SiTFT投资策略上几乎都以第三代LCD产品为主，通过制造技术及良品率的改善来提高产量，降低成本。日本一直走高端路线，其技术无疑是最先进的。由于研发力量有限，台湾的a-SiTFT技术主要来自日本厂商的转让，但由于台湾企业一般属于劳动密集型，技术含量价低，以生产低端产品为主。韩国在a-Si方面有着强大的研发实力，比如三星公司就量产了全球第一台2

6、4寸a-SiTFTLCD—240T，它的响应时间小于25ms，可以满足一般应用需要；而可视角度达到了160度，使得LCD在传统弱项上不输给CRT。三星240T标志着大屏幕TFTLCD技术走向成熟，也向世人展示了韩国厂商的实力不容置疑。TFT型液晶显示器结构通常的a-SiTFT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-SiTFT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-S

7、i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-SiTFT是

8、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型液晶显示器的运作原理从TFT-LCD的切面结构图（下图）可以看到LCD是由二层玻璃基板夹住液晶组成的，形成一