TFT定義

  TFT（ThinFilmTransistor）即薄膜場效應晶體管。所謂薄膜晶體管，是指液晶顯示器上的每一液晶象素點都是由集成在其后的薄膜晶體管來驅動。從而可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息。TFT屬于有源矩陣液晶顯示器。

  TFT-LCD液晶顯示屏[1]是薄膜晶體管型液晶顯示屏，也就是“真彩”（TFT）。TFT液晶為每個像素都設有一個半導體開關，每個像素都可以通過點脈沖直接控制，因而每個節點都相對獨立，并可以連續控制，不僅提高了顯示屏的反應速度，同時可以精確控制顯示色階，所以TFT液晶的色彩更真。

  TFT工作原理

  （1）TFT是如何工作的TFT就是“ThinFilmTransistor”的簡稱，一般代指薄膜液晶顯示器，而實際上指的是薄膜晶體管（矩陣）——可以“主動的”對屏幕上的各個獨立的象素進行控制，這也就是所謂的主動矩陣TFT（activematrixTFT）的來歷。那么圖象究竟是怎么產生的呢？基本原理很簡單：顯示屏由許多可以發出任意顏色的光線的象素組成，只要控制各個象素顯示相應的顏色就能達到目的了。在TFTLCD中一般采用背光技術，為了能精確地控制每一個象素的顏色和亮度就需要在每一個象素之后安裝一個類似百葉窗的開關，當“百葉窗”打開時光線可以透過來，而“百葉窗”關上后光線就無法透過來。當然，在技術上實際上實現起來就不像剛才說的那么簡單。LCD（LiquidCrystalDisplay）就是利用了液晶的特性（當加熱時為液態，冷卻時就結晶為固態），一般液晶有三種形態：

  類似粘土的層列（Smectic）液晶

  類似細火柴棒的絲狀（Nematic）液晶

  類似膽固醇狀的（Cholestic）液晶

  液晶顯示器使用的是絲狀，當外界環境變化它的分子結構也會變化，從而具有不同的物理特性——就能夠達到讓光線通過或者阻擋光線的目的——也就是剛才比方的百葉窗。

  大家知道三原色，所以構成顯示屏上的每個象素需上面介紹的三個類似的基本組件來構成，分別控制紅、綠、藍三種顏色。

  目前使用的普遍的是扭曲向列TFT液晶顯示器（TwistedNematicTFTLCD），下圖就是解釋的此類TFT顯示器的工作原理?，F存的技術差別很大，我們將會在本文的部分中詳細介紹。

  在上、下兩層上都有溝槽，其中上層的溝槽是縱向排列，而下層是橫向排列的。而下層是橫向排列的。當不加電壓液晶處于自然狀態，從發光圖2a扭曲向列TFT顯示器工作原理圖示意圖層發散過來的光線通過夾層之后，會發生90度的扭曲，從而能在下層順利透過。

  當兩層之間加上電壓之后，就會生成一個電場，這時液晶都會垂直排列，所以光線不會發生扭轉——結果就是光線無法通過下層。

  （2）TFT象素架構:彩色濾光鏡依據顏色分為紅、綠、藍三種，依次排列在玻璃基板上組成一組（dotpitch）對應一個象素每一個單色濾光鏡稱之為子象素（sub-pixel）。也就是說，如果一個TFT顯示器支持1280×1024分辨率的話，那么至少需要1280×3×1024個子象素和晶體管。對于一個15英寸的TFT顯示器（1024×768）那么一個象素大約是0.0188英寸（相當于0.30mm），對于18.1英寸的TFT顯示器而言（1280×1024），就是0.011英寸（相當于0.28mm）。

  大家知道，象素對于顯示器是有決定意義的，每個象素越小顯示器可能達到的分辨率就會越大。不過由于晶體管物理特性的限制，目前TFT每個象素的大小基本就是0.0117英寸（0.297mm），所以對于15英寸的顯示器來說，分辨率只有1280×1024。

  TFT的技術特點

  TFT技術是二十世紀九十年代發展起來的，采用新材料和新工藝的大規模半導體全集成電路制造技術，是液晶（LC）、無機和有機薄膜電致發光（EL和OEL）平板顯示器的基礎。TFT是在玻璃或塑料基板等非單晶片上（當然也可以在晶片上）通過濺射、化學沉積工藝形成制造電路必需的各種膜，通過對膜的加工制作大規模半導體集成電路（LSIC）。采用非單晶基板可以大幅度地降低成本，是傳統大規模集成電路向大面積、多功能、低成本方向的延伸。在大面積玻璃或塑料基板上制造控制像元（LC或OLED）開關性能的TFT比在硅片上制造大規模IC的技術難度更大。對生產環境的要求（凈化度為100級），對原材料純度的要求（電子特氣的純度為99.999985%），對生產設備和生產技術的要求都超過半導體大規模集成，是現代大生產的頂尖技術。其主要特點有：

  （1）大面積：九十年代初代大面積玻璃基板（300mm×400mm）TFT-LCD生產線投產，到2000年上半年玻璃基板的面積已經擴大到了680mm×880mm），近950mm×1200mm的玻璃基板也將投入運行。原則上講沒有面積的限制。

  （2）高集成度：用于液晶投影的1.3英寸TFT芯片的分辨率為XGA含有百萬個象素。分辨率為SXGA（1280×1024）的16.1英寸的TFT陣列非晶體硅的膜厚只有50nm，以及TABONGLASS和SYSTEMONGLASS技術，其IC的集成度，對設備和供應技術的要求，技術難度都超過傳統的LSI。

  （3）功能強大：TFT早作為矩陣選址電路改善了液晶的光閥特性。對于高分辨率顯示器，通過0-6V范圍的電壓調節（其典型值0.2到4V），實現了對象元的精確控制，從而使LCD實現高質量的高分辨率顯示成為可能。TFT-LCD是人類歷史上種在顯示質量上超過CRT的平板顯示器。現在人們開始把驅動IC集成到玻璃基板上，整個TFT的功能將更強大，這是傳統的大規模半導體集成電路所無法比擬的。

  （4）低成本：玻璃基板和塑料基板從根本上解決了大規模半導體集成電路的成本問題，為大規模半導體集成電路的應用開拓了廣闊的應用空間。

  （5）工藝靈活：除了采用濺射、CVD（化學氣相沉積）MCVD（分子化學氣相沉積）等傳統工藝成膜以外，激光退火技術也開始應用，既可以制作非晶膜、多晶膜，也可以制造單晶膜。不僅可以制作硅膜，也可以制作其他的Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族半導體薄膜。

  （6）應用領域廣泛，以TFT技術為基礎的液晶平板顯示器是信息社會的支柱產業，也技術可應用到正在迅速成長中的薄膜晶體管有機電致發光(TFT-OLED)平板顯示器也在迅速的成長中。

  TFT-LCD的主要特點：

  隨著九十年代初TFT技術的成熟，彩色液晶平板顯示器迅速發展，不到10年的時間，TFT-LCD迅速成長為主流顯示器，這與它具有的優點是分不開的。主要特點是：

  （1）使用特性好：低壓應用，低驅動電壓，固體化使用安全性和可靠性提高；平板化，又輕薄，節省了大量原材料和使用空間；低功耗，它的功耗約為CRT顯示器的十分之一，反射式TFT-LCD甚至只有CRT的百分之一左右，節省了大量的能源；TFT-LCD產品還有規格型號、尺寸系列化，品種多樣，使用方便靈活、維修、更新、升級容易，使用壽命長等許多特點。顯示范圍覆蓋了從1英寸至40英寸范圍內的所有顯示器的應用范圍以及投影大平面，是全尺寸顯示終端；顯示質量從簡單的單色字符圖形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高對比度，高響應速度的各種規格型號的視頻顯示器；顯示方式有直視型，投影型，透視式，也有反射式。

  （2）環保特性好：無輻射、無閃爍，對使用者的健康無損害。特別是TFT-LCD電子書刊的出現，將把人類帶入無紙辦公、無紙印刷時代，引發人類學習、傳播和記栽文明方式的革命。

  （3）適用范圍寬，從-20℃到+50℃的溫度范圍內都可以正常使用，經過溫度加固處理的TFT-LCD低溫工作溫度可達到零下80℃。既可作為移動終端顯示，臺式終端顯示，又可以作大屏幕投影電視，是性能優良的全尺寸視頻顯示終端。

  （4）制造技術的自動化程度高，大規模工業化生產特性好。TFT-LCD產業技術成熟，大規模生產的成品率達到90%以上。

  （5）TFT-LCD易于集成化和更新換代，是大規模半導體集成電路技術和光源技術的結合，繼續發展潛力很大。目前有非晶、多晶和單晶硅TFT-LCD，將來會有其它材料的TFT，既有玻璃基板的又有塑料基板。

  總結

  目前TFT-LCD已達到的技術水平狀況：

  （1）水平和垂直角都達到170度；

  （2）顯示亮度達到500尼特，對比度500：1；

  （3）壽命超過3萬小時；

  （4）場序列全彩色（FSFC）技術開始應用于工業生產；

  （5）大屏幕薄膜晶體管液晶顯示彩色電視（TFT-LCTV）已經開始進入大規模工業生產，TFT-LCTV的畫質已經達到甚至超過了CRT，如28英寸TFTLCTV的分辨率為1920×1200，水平垂直視角均為170度；38英寸的TFTLCTV已研制成功；40英寸的TFT-LCD也已研制成功；

  （6）大面積低溫多晶硅TFT-LCD已經開發成功，并投入工業生產，非晶硅TFT的自掃描LCD已經商品化；

  （7）反射式TFT-LCD彩色顯示器開始商品化。例如分辨率是400×234，畫面為16：9的5.8英寸反射式顯示器的反射率為30%，響應速度為30ms，消耗功率為0.15瓦。

  （8）730×920mm基板大屏幕生產線已經研制成功，更大尺寸基板的大屏幕生產線正在建設之中。

  （9）塑料基板TFT-LCD開始商品化。日本現有5個品種的塑料基板產品。

  （10）背光源和逆變器，雖在積極開發反射式LCD，但用背光源的透射型TFT-LCD在相當長時間內還是主流產品。背光源是其重要配件。德國研制成用于液晶模塊的平板熒光燈背光源，亮度達到5000-7000cd/m2，壽命達到10萬小時。一些新型自熱式背光源可以在-40℃到85℃范圍內正常工作。OEL背光源和高亮度LED背光源已開發成功，并開始用于TFT-LCD、Linfinity。Microelectrunies發明了冷陰極背光源長壽命逆變器，光源調制范圍達到500：1。

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