薄膜晶体管液晶显示屏(TFT-LCD)

薄膜晶体管液晶显示屏

（TFT-LCD）

摘要：

薄膜晶体管液晶显示屏（TFT-LCD）是目前使用最为广泛的液晶显示器。本文从TFT的结构、原理、制造工艺、特性指标、研究进展与应用等方面介绍了TFT-LCD 的基本情况。

关键词：薄膜晶体管液晶TFT 结构原理工艺参数应用

TFT-LCD技术是微电子技术和LCD技术巧妙结合的高新技术。人们利用微电子精细加工技术和Si材料处理技术，来开发大面积玻璃板上生长Si材料和TFT平面阵列的工艺技术。再与日益成熟的LCD制作技术结合，以求不断提高品质，增强自动化大规模生产能力，提高合格率，降低成本，使其性能/价格比向CRT逼近。

一、TFT-LCD的结构与工作原理

薄膜晶体管（TFT）液晶显示器是在扭曲向列（TN）液晶显示器中引入薄膜晶体管开关而形成的有源矩阵显示，从而克服无源矩阵显示中交叉干扰、信息量少、写入速度慢等缺点，大大改善了显示品质，使它可以应用到计算机高分辨率全色显示等领域。

成品TFT-LCD主要部件是LCD显示模组（LCM）,LCM是由Panel板和背光源(back light)组成。Panel板是整个液晶显示器的核心部分，它的制造工艺也是最复杂的。人们通常所说的亮点也就是在Panel板的制造过程中发生的。背光源的好坏能直接影响显示效果，它通常也是影响液晶显示器的寿命的关键所在。

1. Panel板的结构及工作原理

TFT-LCD Panel板的结构

在Panel板下层玻璃基板上建有TFT阵列，每个像素的ITO电极与TFT漏电极联结，栅极与

扫描总线连结，原源电源与信号总线连结。施加扫描信号电压时，原源电极导通使信号电压施加到存储电容器上并充电，在帧频内存储电容器的信号电压施加到液晶像素上，使之处于选通态。再一次寻址时，由信号电压大小来充电或放电。这样各像素之间被薄膜晶体管开关元件隔离，既防止了交叉干扰又保证了液晶响应速度满足于帧频速度，同时以存储信息大小来得到灰度级，目前灰度已可达到256级，可得到1670万种颜色，几乎可获得全色显示。从上世纪90年代形成产业以来，薄膜晶体管（TFT）液晶显示器的生产线已由第一代发展到了第六代，没换代一次基板玻璃的面积都大幅增加，而且产量不断提高、成本不断降低。如第七代薄膜晶体管（TFT）液晶显示器生产线的玻璃基板尺寸将达到1870*2200mm，目前可制成的液晶电视屏94cm(37inch),笔记本电脑屏幕的最大尺寸为38.1cm(15inch),监视器屏幕最大尺寸达63.5cm(25inch)。薄膜晶体管（TFT）液晶显示器的另一种发展趋势是薄型化、轻量化、低功耗化。基于新型材料的开发、制造工艺技术的革新、设备精度和自动化程度的提高及软件技术的进步，使得薄膜晶体管（TFT）液晶显示器产品的更新换代的速度非常快。

TFT断面图

2.背光源（Backlight）的结构及其原理

（1）Lamp

是自Inverter(反向交流器)接收高电压而发生可视光线的光源。主要使用CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp).还有HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)。

（2）Lamp housing

反射自Lamp出光的光源, 入射到导光板上。使用黄铜、铝以及黄铜上附合Ag等材料的薄膜反射。

（3）Light guide Panel (导光板)

主要使用丙烯（PMMA)以Injection Molding或Casting的方法而制作的，导光入射的光源，并且具有均匀分布光源的作用。

（4）Reflector

主要是聚醚(PET)器材上为减少导光板入射的光源损失，具有反射功能。（5）Diffuser Down (扩散Sheet)

主要是聚醚(PET)器材上以丙烯类树脂形成球形的形状，均匀扩散自导光板出光的光源，同时起集光的作用。

（6）Bottom Prism

主要是聚醚(PET)器材上以丙烯类树脂起规则地形成棱柱形状而集光的作用. 辉度增加率为user表面的1.55倍。

（7）Top Prism

具有与Bottom Prism同样的功能，以Bottom Prism表面的1.33倍增加辉度. Prism以相互十字交叉布置，收集X轴和Y轴方向的光源.

（8）Diffuser Up (Protector Film)

具有与Diffuser Down同样的构造，以保护Prism的作用为主要目的，亦称为保护膜。要使用透过性的Diffuser，由此，多少带来Top Prism集光的光源损失，但为减少Prism特性的不良而使用。

二、TFT-LCD的制造工序

1.薄膜晶体管(TFT)制造工序

TFT的制造工序分坚膜、清洗、Photo、刻蚀、脱膜、检测六大工序。如图所示

TFT制造工序图

(1) 坚膜工序

坚膜工序是指将Gate电极、Data(Source/Drain)电极、像素电极、绝缘膜、保护膜以及半导体膜, 以物理或化学方法,使其在Glass(玻璃)上形成膜的工序。

Gate电极、Data(Source/Drain)电极、像素电极是金属物质(铝、铬、ITO、钼)，利用Sputtering（溅射）物理方法，再Target(主要是金属)和Glass之间的Plasma （离子区）, 将Target物质贴在Glass上。Plasma（离子区）是两个电极之间注入的不活性Gas上施加高电压, 从而离子化生成。离子化的不活性Gas在Target上冲击, 然后脱掉的Target物质移到Glass而形成膜

坚膜工序详解

绝缘膜、保护膜、半导体膜是利用化学方式的PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)工序，即利用两个电极之间注入Gas之后施加高频率电源而生成的Plasma(等离子)，在Glass上生成膜的方式。

(2)清洗工序

清洗工序是指将初期投入或工序中Glass或膜表面的污染、Particle事先除去，以免发生不良的工序。对确保膜与膜之间的黏着性有所帮助。主要Unit有UV清洗Unit、Brush清洗Unit、Mega Sonic Unit、CJ( Cavitation Jet) Unit。

(3)Photo 工序

Photo 工序是指用膜上形成要制作形态的Mask通过光, 其形态从Mask移到感