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薄膜晶体管

薄膜晶体管的定义:Thin Film Transistor (薄膜场效应晶体管),是指液晶显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。

从而可以做到高速度高亮度高对比度显示屏幕信息。

TFT属于有源矩阵液晶显示器。

补充:TFT(ThinFilmTransistor)是指薄膜晶体管,意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动,从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息,是目前最好的LCD彩色显示设备之一,其效果接近CRT显示器,是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。

TFT的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制,是有源像素点。

因此,不但速度可以极大提高,而且对比度和亮度也大大提高了,同时分辨率也达到了很高水平。

TFT ( Thin film Transistor,薄膜晶体管)屏幕,它也是目前中高端彩屏手机中普遍采用的屏幕,分65536 色及26 万色,1600万色三种,其显示效果非常出色。

平板显示器种类:经过二十多年的研究、竞争、发展,平板显示器已进入角色,成为新世纪显示器的主流产品,目前竞争最激烈的平板显示器有四个品种:1、场致发射平板显示器(FED);2、等离子体平板显示器(PDP);3、有机薄膜电致发光器(OEL);4、薄膜晶体管液晶平板显示器(TFT-LCD)。

场发射平板显示器原理类似于CRT,CRT只有一支到三支电子枪,最多六支,而场发射显示器是采用电子枪阵列(电子发射微尖阵列,如金刚石膜尖锥),分辨率为VGA(640×480×3)的显示器需要92.16万个性能均匀一致的电子发射微尖,材料工艺都需要突破。

目前美国和法国有小批量的小尺寸的显示屏生产,用于国防军工,离工业化、商业化还很远。

等离子体发光显示是通过微小的真空放电腔内的等离子放电激发腔内的发光材料形成的,发光效应低和功耗大是它的缺点(仅1.2lm/W,而灯用发光效率达80lm/ W以上,6瓦/每平方英寸显示面积),但在102~152cm对角线的大屏幕显示领域有很强的竞争优势。

业内专家分析认为,CRT、LCD和数字微镜(DMD)3种投影显示器可以与PDP竞争,从目前大屏幕电视机市场来看,CRT投影电视价格比PDP便宜,是PDP最有力的竞争对手,但亮度和清晰度不如PDP,LCD和DMD投影的象素和价格目前还缺乏竞争优势。

尽管彩色PDP在像质、显示面积和容量等方面有了明显提高,但其发光效率、发光亮度、对比度还达不到直观式彩色电视机的要求,最重要的是其价格还不能被广大家用消费者所接受,这在一定程度上制约了彩色PDP 市场拓展。

目前主要在公众媒体展示场合应用开始普遍起来。

半导体发光二极管(LED)的显示方案由于GaN蓝色发光二极管的研制成功,从而一举获得了超大屏幕视频显示器市场的绝对控制权,但是这种显示器只适合做户外大型显示,在中小屏幕的视频显示器也没有它的市场。

显示器产业的专家一直期望有机薄膜电致发光材料能提供真正的象纸一样薄的显示器。

有机薄膜电致发光真正的又轻又薄,低功耗广视角,高响应速度(亚微妙)的固体平板显示器。

大规模工业生产的成本很低,使用寿命目前只有几千小时。

OLE D在可以预见的将来将首先应用作为TFT-LCD的主要竞争对手,但目前还处于研究试制阶段。

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。

TFT工作原理:(1)TFT是如何工作的TFT就是“Thin Film Transistor”的简称,一般代指薄膜液晶显示器,而实际上指的是薄膜晶体管(矩阵)——可以“主动的”对屏幕上的各个独立的象素进行控制,这也就是所谓的主动矩阵TFT(active matrix TFT)的来历。

那么图象究竟是怎么产生的呢?基本原理很简单:显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的象素组成,只要控制各个象素显示相应的颜色就能达到目的了。

在TFT LCD中一般采用背光技术,为了能精确地控制每一个象素的颜色和亮度就需要在每一个象素之后安装一个类似百叶窗的开关,当“百叶窗”打开时光线可以透过来,而“百叶窗”关上后光线就无法透过来。

当然,在技术上实际上实现起来就不像刚才说的那么简单。

LCD(Liquid Crystal Display)就是利用了液晶的特性(当加热时为液态,冷却时就结晶为固态),一般液晶有三种形态:类似粘土的层列(Smectic)液晶类似细火柴棒的丝状(Nematic)液晶类似胆固醇状的(Cholestic)液晶液晶显示器使用的是丝状,当外界环境变化它的分子结构也会变化,从而具有不同的物理特性——就能够达到让光线通过或者阻挡光线的目的——也就是刚才比方的百叶窗。

大家知道三原色,所以构成显示屏上的每个象素需上面介绍的三个类似的基本组件来构成,分别控制红、绿、蓝三种颜色。

目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶显示器(Twisted Nematic TFT LC D),下图就是解释的此类TFT显示器的工作原理。

现存的技术差别很大,我们将会在本文的第二部分中详细介绍。

在上、下两层上都有沟槽,其中上层的沟槽是纵向排列,而下层是横向排列的。

而下层是横向排列的。

当不加电压液晶处于自然状态,从发光图2a扭曲向列TFT显示器工作原理图示意图层发散过来的光线通过夹层之后,会发生90度的扭曲,从而能在下层顺利透过。

当两层之间加上电压之后,就会生成一个电场,这时液晶都会垂直排列,所以光线不会发生扭转——结果就是光线无法通过下层。

2 、TFT的技术特点TFT技术是二十世纪九十年代发展起来的,采用新材料和新工艺的大规模半导体全集成电路制造技术,是液晶(LC)、无机和有机薄膜电致发光(EL和OEL)平板显示器的基础。

TFT是在玻璃或塑料基板等非单晶片上(当然也可以在晶片上)通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜,通过对膜的加工制作大规模半导体集成电路(LSIC)。

采用非单晶基板可以大幅度地降低成本,是传统大规模集成电路向大面积、多功能、低成本方向的延伸。

在大面积玻璃或塑料基板上制造控制像元(L C或OLED)开关性能的TFT比在硅片上制造大规模IC的技术难度更大。

对生产环境的要求(净化度为100级),对原材料纯度的要求(电子特气的纯度为99.99998 5%),对生产设备和生产技术的要求都超过半导体大规模集成,是现代大生产的顶尖技术。

其主要特点有:(1)大面积:九十年代初第一代大面积玻璃基板(300mm×400mm)TFT-LCD 生产线投产,到2000年上半年玻璃基板的面积已经扩大到了680mm×880mm),最近950mm×1200mm的玻璃基板也将投入运行。

原则上讲没有面积的限制。

(2)高集成度:用于液晶投影的1.3英寸TFT芯片的分辨率为XGA含有百万个象素。

分辨率为SXGA(1280×1024)的16.1英寸的TFT阵列非晶体硅的膜厚只有50nm,以及TAB ON GLASS和SYSTEM ON GLASS技术,其IC的集成度,对设备和供应技术的要求,技术难度都超过传统的LSI。

(3)功能强大:TFT最早作为矩阵选址电路改善了液晶的光阀特性。

对于高分辨率显示器,通过0-6V范围的电压调节(其典型值0.2到4V),实现了对象元的精确控制,从而使LCD实现高质量的高分辨率显示成为可能。

TFT-LCD是人类历史上第一种在显示质量上超过CRT的平板显示器。

现在人们开始把驱动IC集成到玻璃基板上,整个TFT的功能将更强大,这是传统的大规模半导体集成电路所无法比拟的。

(4)低成本:玻璃基板和塑料基板从根本上解决了大规模半导体集成电路的成本问题,为大规模半导体集成电路的应用开拓了广阔的应用空间。

(5)工艺灵活:除了采用溅射、CVD(化学气相沉积)MCVD(分子化学气相沉积)等传统工艺成膜以外,激光退火技术也开始应用,既可以制作非晶膜、多晶膜,也可以制造单晶膜。

不仅可以制作硅膜,也可以制作其他的Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族半导体薄膜。

(6)应用领域广泛,以TFT技术为基础的液晶平板显示器是信息社会的支柱产业,也技术可应用到正在迅速成长中的薄膜晶体管有机电致发光(TFT-OLED)平板显示器也在迅速的成长中。

3、TFT-LCD的主要特点:随着九十年代初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。

薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD2006-6-29 一、产品概述薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)是液晶显示器中最重要的一种,其产值和影响力在液晶显示器家族中有着举足轻重的地位。

广泛应用于电视机、笔记本电脑、监视器、手机等各个方面。

TFT-LCD根据薄膜晶体管材料的不同,又分为非晶硅TFT(a-Si TFT)、多晶硅(p-Si TFT)和单晶硅MOSFET(c-Si MOSFET),后者形成的LCD被用于LCOS(Liquid Crystal on Silcon)技术。

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