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tft�
閱讀�11648時間�2010-10-13 08:54:05

  tft�(TFT-LCD),即薄膜場效�晶體管LCD,是有源矩陣類型液晶顯示�(AM-LCD)中的一�� 液晶平板顯示器,特別TFT-LCD,是目前�亮度、對比度、功�、壽�、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過CRT的顯示器�,它的性能�(yōu)良、大�(guī)模生產特性好,自動化程度高,原材料成本低�,發(fā)展空間廣�,將迅速成為新世紀的主流產品,�21世紀全球經濟增長的一個亮��

特點

  和TN技術不同的�,TFT的顯示采用“背透式”照射方式——假想的光源路徑不是像TN液晶那樣從上至下,而是從下向上。這樣的作法是在液晶的背部設置特殊光管,光源照射時通過下偏光板向上透出。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電�,在FET電極導通時,液晶分子的表現(xiàn)也會�(fā)生改�,可以通過遮光和透光來達到顯示的目的,響應時間大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的對比度和更豐富的色�,熒屏更新頻率也更快,故TFT俗稱“真彩”�
  相對于DSTN而言,TFT-LCD的主要特點是為每個像素配置一個半導體開關器件。由于每個像素都可以通過點脈沖直接控�。因而每個節(jié)點都相對獨立,并可以進行連續(xù)控制。這樣的設計方法不僅提高了顯示屏的反應速度,同時也可以精確控制顯示灰度,這就是TFT色彩較DSTN更為逼真的原因�
  由于TFT是主動式矩陣LCD可讓液晶的排列方式具有記憶�,不會在電流消失后馬上恢復原狀。TFT還改善了STN閃爍(水波�)-模糊的�(xiàn)象有效地提高了播放動�(tài)畫面的能�。和STN相比,TFT有出色的色彩飽和�、還原能力和更高的對比度,但是缺點就是比較耗電,而且成本也比較高�

應用

  目前,絕大部分筆記本電腦廠商的產品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于筆記本電腦的制�。盡管在當時TFT相對于DSTN具有極大的優(yōu)�,但是由于技術上的原�,TFT-LCD在響應時間、亮度及可視角度上與傳統(tǒng)的CRT顯示器還有很大的差距。加上極低的成品率導致其高昂的價格,使得桌面型的TFT-LCD成為遙不可及的尤��
  不過,隨著技術的不斷�(fā)�,良品率不斷提高,加上一些新技術的出現(xiàn),使得TFT-LCD在響應時�、對比度、亮�、可視角度方面有了很大的進步,拉近了與傳�(tǒng)CRT顯示器的差距。如�,大多數(shù)主流LCD顯示器的響應時間都提高到50ms以下,這些都為LCD走向主流鋪平了道路�
  LCD的應用市場應該說是潛力巨�。但就液晶面板生產能力而言,全世界的LCD主要集中在中國臺�、韓國和日本三個主要生產基地。亞洲是LCD面板研發(fā)及生產制造的中心,而臺、日、韓三大產地的發(fā)展情況各有不��

時序分析

  下圖是TFT屏的典型時序。其中VSYNC是幀同步信號,VSYNC每發(fā)�1個脈�,都意味著新�1屏視頻資料開始發(fā)�。而HSYNC為行同步信號,每個HSYNC脈沖都表明新�1行視頻資料開始發(fā)�。而VDEN則用來標明視頻資料的有效,VCLK是用來鎖存視頻資料的像數(shù)時鐘�
  并且在幀同步以及行同步的頭尾都必須留有回掃時�,例如對于VSYNC來說前回掃時間就是(VSPW+1)+(VBPD+1�,后回掃時間就是(VFPD+1);HSYNC亦類�。這樣的時序要求是當初CRT顯示器由于電子槍偏轉需要時�,但后來成了實際上的工業(yè)標準,乃至于后來出現(xiàn)的TFT屏為了在時序上于CRT兼容,也采用了這樣的控制時序�

TFT屏的典型時序

主流面板

  目前主流的TFT面板有a-Si(非晶硅薄膜晶體管)、TFT技術和LTPS TFT(低溫復晶硅)TFT技��
  在a-Si方面,三個生產基地的技術各有千�。日本廠商曾經研制出分辨率高�2560×2048的LCD產品。因此,有些人認�,a-Si TFT技術完全可滿足高分辨率的產品需�,但�,由于技術的不成�,它還不能滿足高速視頻影像或動畫等的需�。LTPS TFT相對可以節(jié)約成�,這對于TFT LCD的推廣有著重要意�。目前,日本廠商已經有量�12.1英寸LTPS TFT LCD的能�。而中國臺灣已開發(fā)完成LTPS組件制造技術與LTPS SXGA面板技�。韓國在這方面缺少專門的設計人員和研發(fā)專家,但像三星等主要企業(yè)已經推出了LTPS產品,顯示出韓國廠商的實力。不�,目前LTPS技術尚不成熟,產品集中在小屏幕,而且良品率低,成本優(yōu)勢尚無從談起�
  與LTPS相比,a-Si無疑是目前TFT LCD的主�。日本公司的a-SiTFT投資策略上幾乎都以第三代LCD產品為主,通過制造技術及良品率的改善來提高產量,降低成本。日本一直走高端路線,其技術無疑是�。由于研�(fā)力量有限,臺灣的a-Si TFT技術主要來自日本廠商的轉讓,但由于臺灣企業(yè)一般屬于勞動密集型,技術含量價低,以生產低端產品為�。韓國在a-Si方面有著強大的研�(fā)實力,比如三星公司就量產了臺24寸a-Si TFT LCD�240T,它的響應時間小�25ms,可以滿足一般應用需要;而可視角度達到了160�,使得LCD在傳�(tǒng)弱項上不輸給CRT。三�240T標志著大屏幕TFT LCD技術走向成�,也向世人展示了韓國廠商的實力不容置��

市場分析

  tft屏是有源矩陣液晶顯示�(AM LCD)的典型代�,其研究最活躍、發(fā)展最�、應用增長也最迅�,在筆記本電�、攝像機與數(shù)字照相機�(jiān)視器等方面的應用獨領風騷,另外,它在地理信息系統(tǒng)以及飛機座艙、便攜式DVD、臺式電腦和多媒體顯示器等方面都得到很好的應�。彩色tft屏的構思最初由美國�(西屋公司)�1972年提�、日本東芝公司在1982年率先實�(xiàn)這一技術的�(guī)模生產,但那時的生產技術還不成�。自1993年日本掌握了tft屏生產技術以來,分辨率已由CGA (320 * 200)�(fā)展到今天的UXGA (1600 * 1200),基片尺寸也已有代�240 * 270-32O * 400mm2�(fā)展到2001年日本夏�、韓國三星電子和LG-Philips公司分別上馬的第七代�1350 * 1700 mm2。目�,tft屏的應用主要在小尺寸的移動電話市�、中型尺寸的掌上電腦與筆記本電腦市場、大型尺寸的液晶顯示�(jiān)視器和液晶電視市場等五個方靀�2005年tft屏將被主要應用于顯示�(39[%])、筆記本電腦(25[%])、手�(16[%]),液晶電視(10[%]), PDA(6[%])五大領域,市場銷售金額將超過250億美�,占LCD市場比例超過90[%],成為液晶乃至整個平板顯示技術領域的主導技��

制造工�

  tft屏的制造工藝有以下幾部分:在TFT基板上形成TFT陣列;在彩色濾光片基板上形成彩色濾光圖案及ITO導電層;用兩塊基板形成液晶盒;安裝外圍電�、組裝背光源等的模塊組裝�
  1. 在TFT基板上形成TFT陣列的工�
  �(xiàn)已實�(xiàn)產業(yè)化的TFT類型包括:非晶硅TFT(a-Si TFT�、多晶硅TFT(p-Si TFT�、單晶硅TFT(c-Si TFT)幾種。目前使用最多的仍是a-Si TFT�
  a-Si TFT的制造工藝是先在硼硅玻璃基板上濺射柵極材料膜,經掩膜曝光、顯影、干法蝕刻后形成柵極布線圖案。一般掩膜曝光用步進曝光機。第二步是用PECVD法進行連續(xù)成膜,形成SiNx�、非摻雜a-Si�,摻磷n+a-Si膜。然后再進行掩膜曝光及干法蝕刻形成TFT部分的a-Si圖案。第三步是用濺射成膜法形成透明電極(ITO膜),再經掩膜曝光及濕法蝕刻形成顯示電極圖案。第四步柵極端部絕緣膜的接觸孔圖案形成則是使用掩膜曝光及干法蝕刻�。第五步是將AL等進行濺射成膜,用掩膜曝光、蝕刻形成TFT的源�、漏極以及信號線圖案。用PECVD法形成保護絕緣膜,再用掩膜曝光及干法蝕刻進行絕緣膜的蝕刻成形�(該保護膜用于對柵極以及信號線電極端部和顯示電極的保護)。至�,整個工藝流程完成�
  TFT陣列工藝是tft屏制造工藝的關鍵,也是設備投資最多的部分。整個工藝要求在很高的凈化條件(例如10級)下進行�   2. 在彩色濾光片(CF)基板上形成彩色濾光圖案的工�
  彩色濾光片著色部分的形成方法有染料法、顏料分散法、印刷法、電解沉積法、噴墨法。目前以顏料分散法為主�
  顏料分散法的步是將顆粒均勻的微細顏料(平均粒徑小�0.1μm�(R、G、B三色)分散在透明感光樹脂�。然后將它們依次用涂敷、曝�、顯影工藝方�,依次形成R. G. B三色圖案。在制造中使用光蝕刻技�,所用裝置主要是涂敷、曝�、顯影裝��
  為了防止漏光,在RGB三色交界處一般都要加黑矩陣(BM�。以往多用濺射法形成單層金屬鉻膜,�(xiàn)在也有改用金屬鉻和氧化鉻復合型的BM膜或樹脂混合碳的樹脂型BM�
  此外,還需要在BM上制做一層保護膜及形成IT0電極,由于帶有彩色濾光片的基板是作為液晶屏的前基板與帶有TFT的后基板一起構成液晶盒。所以必須關注好定位問題,使彩色濾光片的各單元與TFT基板各像素相對應�
  3. 液晶盒的制備工藝
  首先是在上下基板表面分別涂敷聚酰亞胺膜并通過摩擦工藝,形成可誘導分子按要求排列的取向�。之后在TFT陣列基板周邊布好密封膠材�,并在基板上噴灑襯墊。同時在CF基板的透明電極末端涂布銀�。然后將兩塊基板對位粘接,使CF圖案與TFT像素圖案一一對正,再經熱處理使密封材料固�。在印刷密封材料時,需留下注入�,以便抽真空灌注液晶�
  近年�,隨著技術進步和基板尺寸的不斷加大,在盒的制做工藝上也有很大的改�,比較有代表性的是灌晶方式的改變,從原來的成盒后灌注改為ODF�,即灌晶與成盒同步進行。另�.墊襯方式也不再采用傳�(tǒng)的噴灑法,而是直接在陣列上用光刻法制作�
  4. 外圍電路、組裝背光源等的模塊組裝工藝
  在液晶盒制作工藝完成�,在面板上需要安裝外圍驅動電路,再在兩塊基板表面貼上偏振�。如果是透射型LCD.還要安裝背光��

主要�(yōu)�

  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(fā)�,不�10年的時間,tft屏迅速成長為主流顯示�,這與它具有的�(yōu)點是分不開的。主要特點是�
 ?�?)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�;平板化,又輕薄,節(jié)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屏甚至只有CRT的百分之一左右,節(jié)省了大量的能�;tft屏產品還有規(guī)格型�、尺寸系列化,品種多�,使用方便靈�、維�、更�、升級容易,使用壽命長等許多特點。顯示范圍覆蓋了�1英寸�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;顯示質量從最簡單的單色字符圖形到高分辨率,高彩色保真度,高亮�,高對比度,高響應速度的各種規(guī)格型號的視頻顯示�;顯示方式有直視型,投影�,透視式,也有反射��
  �2)環(huán)保特性好
  無輻�、無閃爍,對使用者的健康無損�。特別是tft屏電子書刊的出現(xiàn),將把人類帶入無紙辦�、無紙印刷時�,引�(fā)人類學習、傳播和記栽文明方式的革��
 ?�?)適用范圍寬
  �-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屏低溫工作溫度可達到零下80�。既可作為移動終端顯�,臺式終端顯示,又可以作大屏幕投影電�,是性能�(yōu)良的全尺寸視頻顯示終��
 ?�?)制造技術的自動化程度高
  大規(guī)模工�(yè)化生產特性好。tft屏產�(yè)技術成�,大�(guī)模生產的成品率達�90[%]以上�
 ?�?)tft屏易于集成化和更�?lián)Q�
  是大�(guī)模半導體集成電路技術和光源技術的完美結合,繼�(xù)�(fā)�?jié)摿�?。目前有非晶、多晶和單晶硅tft屏,將來會有其它材料的TFT,既有玻璃基板的又有塑料基板�

技術水平和�(xiàn)狀

  tft屏技術已經成�,長期困擾液晶平板顯示器的三大難題:視角、色飽和�、亮度已經獲得解�。采用多區(qū)域垂直排列模式(MVA模式)和面內切換模式(IPS模式)使液晶平板顯示的水平視角都達到�170�。MVA模式還使響應時間縮短�20ms�
  (a) TN+Film
  從技術角度來�,TN+Film解決方案是最簡單的一種,TFT顯示器制造商將過去用于老式LCD顯示器的扭曲向列(TN:Twisted Nematic)技�,同TFT技術相結合,從而有了TN+Film技術。這項技術主要就是通過顯示屏覆蓋一層特殊的薄膜,來擴大可視角度——可以把可視角度�90度擴大到大約140�。如�6所示:TN+Film同標準TFT顯示器一樣都是通過排列液晶分子來實�(xiàn)對圖象的控制,它在上表面覆蓋一層薄膜來增大可視角度�   不過TFT顯示器相對弱的對比度和緩慢的反應時間這些缺點仍然沒有改變。所以TN+Film這種方式并不是做好的解決方案,除了它的造價之外沒有任何可取之處�
  (b)IPS(In-Plane Switching�
  IPS就是In-Plane Switching的簡�,意思就是平板開�,又稱為Super TFT。最早由Hitachi(日立)開發(fā),現(xiàn)在NEC和Nokia也使用此項技術制成顯示器。這項技術同扭曲向列顯示器(TN-Film)的不同就在于液晶分子相對于基本排列方式不同,如�7,當加上電壓之后液晶分子與基板平行排列。采用這項技術的顯示器的可視角度達到�170�,已經同陰極射線管的可視角度相當�,不過這項技術也有缺點:為了能讓液晶分子平行排列,電極不能象扭曲向列顯示器(TN-Film)一�,在兩層基板上都有,只能放在低層的基板上——這樣導致的直接結果就是顯示器的亮度和對比度明顯的下降,為了提高亮度和對比度,只有增強背光光源的亮�。這樣一來,反應時間和對比度相對于普通TFT顯示器而言更難提高�。所以這項技術似乎也不是的解決方案�
  (c)MVA(Multi-Domain Vertical Alignment)
  MVA多區(qū)域垂直排列技�,是由日本富士通(Fujitsu)公司開�(fā)�,單從技術的角度�,它兼顧了可視角度和反應時間兩個方�。找到了一個折中的解決方法。MVA技術使得可視角達到�160度—� 雖然不如IPS能達到的170度的可視角度,不過它`仍然是好�,因為這項技術能夠提供更好的對比度和更短的反應時間�
  MVA中的M代指“multi-domains� —� 多區(qū)域的意�。圖8所�,那些紫色的突起(protrusion)構成了所謂的區(qū)�。富士通目前生產的MAV顯示器中一般就有這樣4個區(qū)��
  VA是“vertical alignment”的簡稱,意為垂直排列。不過單從字面上看會產生一些誤�,因為液晶分子并不是如圖所示的“突起”(protrusion)完全垂直。請看圖8所示黑色示意圖。當電壓生成一個電場時,液晶分子如圖相互平行排�,這樣背光光源就能穿過,而且能將光線向各個方向發(fā)�,從而擴大了可視角度�
  另外,MVA還提供了比IPS和TN+Film技術都快的反應時間,這對于取得良好的視頻回收和殘視覺效果都是非常重要�。MVA液晶顯示器的對比度也有所提高,不過同樣也會隨著可視度的變換而變��
  在采用光學補償彎曲技術(OCB)的基礎上發(fā)展起來的場序列全彩色(FSFC)LCD技術不僅取消了占成本三分之一的彩色濾光膜(CF�,還可使分辨率提�3倍,透過率提�5�,同時簡化了工藝,降低了成本。彩膜技術和背光源技術的�(fā)展使tft屏的彩色再現(xiàn)能力達到甚至超過了CRT。作為商品顯示器tft屏的主要技術指標綜合性能在各類顯示器件中是秀的,特別是tft屏產品的大規(guī)模生產技術的完善,多品種、多系列的產品發(fā)展空�,應用范圍無所不至 。最近韓國三星電子已經生產出�38英寸單一基板的tft屏液晶電視和40英寸tft屏顯示器,以其優(yōu)良的性能向公認的應為PDP霸占的大尺寸彩電市場進軍�
  LCD是所有顯示器中耗電的產品,�13.3英寸XGA tft屏為�,其功�1998年為4.4��1999年為3.3�,到2001年將小于2.5�,特別是反射型tft屏的研制成功,由于取消了背光�,其功耗比透射式tft屏低了一個數(shù)量級。同時由于幾改�,低溫激光退火多晶硅(P-Si)技術成�,以至最近發(fā)展起來的單晶硅技術使得tft屏的響應速度更快,電路集成化水平更高,鎖相環(huán)技術的應用,一種功能更�,更全的周邊電路的采�,系�(tǒng)集成(System on glass)技術的�(fā)�,使得tft屏更�、更薄�13.3英寸tft屏其厚度�1998年為7.2mm�1999年為5.5mm�2001年降�5mm以下,其重量1998年為580��1999年為450�,到2001年降�400克以�。tft屏的大生產技術也已成�,已實現(xiàn)全自動生產,其第五代生產線在2002年將進入實用生產階段,生產成本將不斷下降。tft屏在技術上的成熟與進步以及其特有的性能�(yōu)勢確定了tft屏最終取代CRT的格局�

產業(yè)特點

  1、資金密�,規(guī)模經�
  建立一�4.5代線生產線投資在10億美元左�。建立一�8代線需要人民幣300�,建立一�10代線需要人民幣500~600�。技術密集:涉及到半導體技�、精密機�、精密光�、自動控制、大�(guī)模集成電路設計和制造技�、光電子、微電子、精細化�、光源、材�、通訊、計算機軟件等�
  2、發(fā)展速度�,核心技術穩(wěn)�
  tft屏產�(yè)化十年來生產線經歷了7次大的發(fā)�,平�1年半生產線就要更新一次。但是tft屏的核心技術是相對�(wěn)定的�
  帶動的產�(yè)面廣,對國民經濟具有全局意義:上游原�、生產設備、生產技術涉及到�(xiàn)代工�(yè)生產的幾十個領�。新材料的開�(fā)、大�(guī)模生產設備的制�、先進生產技術的應用,將帶動上游產業(yè)�。tft屏模塊是信息產業(yè)的核心器件,涉及到通訊、交�、家�、計算機、教�、工�(yè)、醫(yī)�、國防等幾乎所有的領域�

維庫電子�,電子知識,一查百��

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