tft屏

tft屏特点

　　和TN技术不同的是，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”。
　　相对于DSTN而言，TFT-LCD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。
　　由于TFT是主动式矩阵LCD可让液晶的排列方式具有记忆性，不会在电流消失后马上恢复原状。TFT还改善了STN闪烁(水波纹)－模糊的现象有效地提高了播放动态画面的能力。和STN相比，TFT有出色的色彩饱和度、还原能力和更高的对比度，但是缺点就是比较耗电，而且成本也比较高。

tft屏的应用

　　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-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。

TFT屏时序分析

　　下图是TFT屏的典型时序。其中VSYNC是帧同步信号，VSYNC每发出1个脉冲，都意味着新的1屏视频资料开始发送。而HSYNC为行同步信号，每个HSYNC脉冲都表明新的1行视频资料开始发送。而VDEN则用来标明视频资料的有效，VCLK是用来锁存视频资料的像数时钟。
　　并且在帧同步以及行同步的头尾都必须留有回扫时间，例如对于VSYNC来说前回扫时间就是（VSPW+1）＋（VBPD+1），后回扫时间就是（VFPD+1）；HSYNC亦类同。这样的时序要求是当初CRT显示器由于电子枪偏转需要时间，但后来成了实际上的工业标准，乃至于后来出现的TFT屏为了在时序上于CRT兼容，也采用了这样的控制时序。

tft屏主流面板

　　目前主流的TFT面板有a－Si(非晶硅薄膜晶体管)、TFT技术和LTPS TFT（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－Si TFT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。LTPS TFT相对可以节约成本，这对于TFT LCD的推广有着重要意义。目前，日本厂商已经有量产12.1英寸LTPS TFT LCD的能力。而中国台湾已开发完成LTPS组件制造技术与LTPS SXGA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TFT LCD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-Si TFT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24寸a-Si TFT LCD—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TFT LCD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屏市场分析

　　tft屏是有源矩阵液晶显示器(AM LCD)的典型代表，其研究最活跃、发展最快、应用增长也最迅速，在笔记本电脑、摄像机与数字照相机监视器等方面的应用独领风骚，另外，它在地理信息系统以及飞机座舱、便携式DVD、台式电脑和多媒体显示器等方面都得到很好的应用。彩色tft屏的构思最初由美国人(西屋公司)于1972年提出、日本东芝公司在1982年率先实现这一技术的规模生产，但那时的生产技术还不成熟。自1993年日本掌握了tft屏生产技术以来，分辨率已由CGA (320 * 200)发展到今天的UXGA (1600 * 1200),基片尺寸也已有第一代的240 * 270-32O * 400mm2发展到2001年日本夏普、韩国三星电子和LG-Philips公司分别上马的第七代的1350 * 1700 mm2。目前，tft屏的应用主要在小尺寸的移动电话市场、中型尺寸的掌上电脑与笔记本电脑市场、大型尺寸的液晶显示监视器和液晶电视市场等五个方面。2005年tft屏将被主要应用于显示器(39[%])、笔记本电脑(25[%])、手机(16[%]),液晶电视(10[%]), PDA(6[%])五大领域，市场销售金额将超过250亿美元，占LCD市场比例超过90[%]，成为液晶乃至整个平板显示技术领域的主导技术。

tft屏的制造工艺

　　tft屏的制造工艺有以下几部分：在TFT基板上形成TFT阵列；在彩色滤光片基板上形成彩色滤光图案及ITO导电层；用两块基板形成液晶盒；安装外围电路、组装背光源等的模块组装。
　　1. 在TFT基板上形成TFT阵列的工艺
　　现已实现产业化的TFT类型包括：非晶硅TFT（a-Si TFT）、多晶硅TFT（p-Si TFT）、单晶硅TFT(c-Si TFT)几种。目前使用最多的仍是a-Si TFT。
　　a-Si TFT的制造工艺是先在硼硅玻璃基板上溅射栅极材料膜，经掩膜曝光、显影、干法蚀刻后形成栅极布线图案。一般掩膜曝光用步进曝光机。第二步是用PECVD法进行连续成膜，形成SiNx膜、非掺杂a-Si膜，掺磷n+a-Si膜。然后再进行掩膜曝光及干法蚀刻形成TFT部分的a-Si图案。第三步是用溅射成膜法形成透明电极（ITO膜），再经掩膜曝光及湿法蚀刻形成显示电极图案。第四步栅极端部绝缘膜的接触孔图案形成则是使用掩膜曝光及干法蚀刻法。第五步是将AL等进行溅射成膜，用掩膜曝光、蚀刻形成TFT的源极、漏极以及信号线图案。最后用PECVD法形成保护绝缘膜，再用掩膜曝光及干法蚀刻进行绝缘膜的蚀刻成形，(该保护膜用于对栅极以及信号线电极端部和显示电极的保护)。至此，整个工艺流程完成。
　　TFT阵列工艺是tft屏制造工艺的关键,也是设备投资最多的部分。整个工艺要求在很高的净化条件（例如10级）下进行。 　　2. 在彩色滤光片（CF）基板上形成彩色滤光图案的工艺
　　彩色滤光片着色部分的形成方法有染料法、颜料分散法、印刷法、电解沉积法、喷墨法。目前以颜料分散法为主。
　　颜料分散法的第一步是将颗粒均匀的微细颜料（平均粒径小于0.1μm）(R、G、B三色)分散在透明感光树脂中。然后将它们依次用涂敷、曝光、显影工艺方法，依次形成R. G. B三色图案。在制造中使用光蚀刻技术，所用装置主要是涂敷、曝光、显影装置。
　　为了防止漏光，在RGB三色交界处一般都要加黑矩阵（BM）。以往多用溅射法形成单层金属铬膜，现在也有改用金属铬和氧化铬复合型的BM膜或树脂混合碳的树脂型BM。
　　此外，还需要在BM上制做一层保护膜及形成IT0电极,由于带有彩色滤光片的基板是作为液晶屏的前基板与带有TFT的后基板一起构成液晶盒。所以必须关注好定位问题，使彩色滤光片的各单元与TFT基板各像素相对应。
　　3. 液晶盒的制备工艺
　　首先是在上下基板表面分别涂敷聚酰亚胺膜并通过摩擦工艺，形成可诱导分子按要求排列的取向膜。之后在TFT阵列基板周边布好密封胶材料，并在基板上喷洒衬垫。同时在CF基板的透明电极末端涂布银浆。然后将两块基板对位粘接，使CF图案与TFT像素图案一一对正，再经热处理使密封材料固化。在印刷密封材料时，需留下注入口，以便抽真空灌注液晶。
　　近年来,随着技术进步和基板尺寸的不断加大,在盒的制做工艺上也有很大的改进,比较有代表性的是灌晶方式的改变,从原来的成盒后灌注改为ODF法,即灌晶与成盒同步进行。另外.垫衬方式也不再采用传统的喷洒法,而是直接在阵列上用光刻法制作。
　　4. 外围电路、组装背光源等的模块组装工艺
　　在液晶盒制作工艺完成后，在面板上需要安装外围驱动电路，再在两块基板表面贴上偏振片。如果是透射型LCD.还要安装背光源。

tft屏的主要优点

　　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屏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屏甚至只有CRT的百分之一左右，节省了大量的能源；tft屏产品还有规格型号、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屏电子书刊的出现，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屏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屏产业技术成熟，大规模生产的成品率达到90[%]以上。
　　（5）tft屏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屏，将来会有其它材料的TFT，既有玻璃基板的又有塑料基板。

tft屏技术水平和现状

　　tft屏技术已经成熟，长期困扰液晶平板显示器的三大难题：视角、色饱和度、亮度已经获得解决。采用多区域垂直排列模式（MVA模式）和面内切换模式（IPS模式）使液晶平板显示的水平视角都达到了170度。MVA模式还使响应时间缩短到20ms。
　　(a) TN+Film
　　从技术角度来看，TN+Film解决方案是最简单的一种，TFT显示器制造商将过去用于老式LCD显示器的扭曲向列（TN:Twisted Nematic）技术，同TFT技术相结合，从而有了TN+Film技术。这项技术主要就是通过显示屏覆盖一层特殊的薄膜，来扩大可视角度——可以把可视角度从90度扩大到大约140度。如图6所示：TN+Film同标准TFT显示器一样都是通过排列液晶分子来实现对图象的控制，它在上表面覆盖一层薄膜来增大可视角度。 　　不过TFT显示器相对弱的对比度和缓慢的反应时间这些缺点仍然没有改变。所以TN+Film这种方式并不是做好的解决方案，除了它的造价最便宜之外没有任何可取之处。
　　(b)IPS（In-Plane Switching）
　　IPS就是In-Plane Switching的简称，意思就是平板开关，又称为Super TFT。最早由Hitachi(日立)开发，现在NEC和Nokia也使用此项技术制成显示器。这项技术同扭曲向列显示器（TN-Film）的不同就在于液晶分子相对于基本排列方式不同，如图7，当加上电压之后液晶分子与基板平行排列。采用这项技术的显示器的可视角度达到了170度，已经同阴极射线管的可视角度相当了，不过这项技术也有缺点：为了能让液晶分子平行排列，电极不能象扭曲向列显示器（TN-Film）一样，在两层基板上都有，只能放在低层的基板上——这样导致的直接结果就是显示器的亮度和对比度明显的下降，为了提高亮度和对比度，只有增强背光光源的亮度。这样一来，反应时间和对比度相对于普通TFT显示器而言更难提高了。所以这项技术似乎也不是最好的解决方案。
　　(c)MVA(Multi-Domain Vertical Alignment)
　　MVA多区域垂直排列技术，是由日本富士通（Fujitsu）公司开发的，单从技术的角度看，它兼顾了可视角度和反应时间两个方面。找到了一个折中的解决方法。MVA技术使得可视角达到了160度—— 虽然不如IPS能达到的170度的可视角度，不过它`仍然是好的，因为这项技术能够提供更好的对比度和更短的反应时间。
　　MVA中的M代指“multi-domains” —— 多区域的意思。图8所示，那些紫色的突起（protrusion）构成了所谓的区域。富士通目前生产的MAV显示器中一般就有这样4个区域。
　　VA是“vertical alignment”的简称，意为垂直排列。不过单从字面上看会产生一些误解，因为液晶分子并不是如图所示的“突起”（protrusion）完全垂直。请看图8所示黑色示意图。当电压生成一个电场时，液晶分子如图相互平行排列，这样背光光源就能穿过，而且能将光线向各个方向发散，从而扩大了可视角度。
　　另外，MVA还提供了比IPS和TN+Film技术都快的反应时间，这对于取得良好的视频回收和残视觉效果都是非常重要的。MVA液晶显示器的对比度也有所提高，不过同样也会随着可视度的变换而变化。
　　在采用光学补偿弯曲技术（OCB）的基础上发展起来的场序列全彩色（FSFC）LCD技术不仅取消了占成本三分之一的彩色滤光膜（CF），还可使分辨率提高3倍，透过率提高5倍，同时简化了工艺，降低了成本。彩膜技术和背光源技术的发展使tft屏的彩色再现能力达到甚至超过了CRT。作为商品显示器tft屏的主要技术指标综合性能在各类显示器件中是最优秀的，特别是tft屏产品的大规模生产技术的完善，多品种、多系列的产品发展空间，应用范围无所不至 。最近韩国三星电子已经生产出了38英寸单一基板的tft屏液晶电视和40英寸tft屏显示器，以其优良的性能向公认的应为PDP霸占的大尺寸彩电市场进军。
　　LCD是所有显示器中耗电最低的产品，以13.3英寸XGA tft屏为例，其功耗1998年为4.4瓦，1999年为3.3瓦，到2001年将小于2.5瓦，特别是反射型tft屏的研制成功，由于取消了背光源，其功耗比透射式tft屏低了一个数量级。同时由于几改进，低温激光退火多晶硅（P-Si）技术成熟，以至最近发展起来的单晶硅技术使得tft屏的响应速度更快，电路集成化水平更高，锁相环技术的应用，一种功能更新，更全的周边电路的采用，系统集成（System on glass）技术的发展，使得tft屏更轻、更薄。13.3英寸tft屏其厚度在1998年为7.2mm，1999年为5.5mm，2001年降到5mm以下，其重量1998年为580克，1999年为450克，到2001年降到400克以下。tft屏的大生产技术也已成熟，已实现全自动生产，其第五代生产线在2002年将进入实用生产阶段，生产成本将不断下降。tft屏在技术上的成熟与进步以及其特有的性能优势确定了tft屏最终取代CRT的格局。

tft屏的产业特点

　　1、资金密集，规模经营
　　建立一条4.5代线生产线投资在10亿美元左右。建立一条8代线需要人民币300亿，建立一条10代线需要人民币500~600亿。技术密集：涉及到半导体技术、精密机械、精密光学、自动控制、大规模集成电路设计和制造技术、光电子、微电子、精细化工、光源、材料、通讯、计算机软件等。
　　2、发展速度快，核心技术稳定
　　tft屏产业化十年来生产线经历了7次大的发展，平均1年半生产线就要更新一次。但是tft屏的核心技术是相对稳定的。
　　带动的产业面广，对国民经济具有全局意义：上游原料、生产设备、生产技术涉及到现代工业生产的几十个领域。新材料的开发、大规模生产设备的制造、先进生产技术的应用，将带动上游产业群。tft屏模块是信息产业的核心器件，涉及到通讯、交通、家电、计算机、教育、工业、医疗、国防等几乎所有的领域。