TFT显示器简介

TFTDisplay是一种薄膜晶体管型液晶显示器。TFT液晶为每个像素配备了一个半导体开关，每个像素都可以通过点脉冲直接控制。所以各个节点相对独立，可以连续控制，既提高了显示屏的响应速度，又可以精确控制显示的色阶，使TFT液晶的色彩更加真实。

一、TFTVS液晶显示器

在众多平板显示器（FPD）的激烈竞争中，TFT显示器为何能脱颖而出，成为新一代主流显示器？这绝非偶然，而是人类科技和思维方式的必然发展。

液晶避免了难以发光的问题，利用液晶作为光阀的优良特性，将发光显示装置分解为光源和光源的控制两部分。

作为光源，在光效、色彩饱满、使用寿命等方面都取得了辉煌的成绩，并且还在不断深化。

自LCD发明以来，背光源不断改进，从单色到彩色，从厚到薄，从侧面荧光灯型到平面荧光灯型。发光光源的最新成果将为液晶显示器提供新的背光源。随着光源技术的进步，将会出现更新更好的光源并应用于液晶显示器。

剩下的就是光源的控制了。移植半导体大规模集成电路技术和工艺，开发薄膜晶体管（TFT）生产工艺，实现液晶光阀的矩阵寻址控制和光阀与液控器的配合液晶显示，实现了液晶显示的优势。

二、TFT显示工作原理

TFT是“ThinFilmTransistor”的缩写，一般指的是薄膜液晶显示器，但实际上指的是薄膜晶体管（矩阵）——可以“主动”控制屏幕上的每一个独立像素，这就是所谓有源矩阵TFT。

那么图像究竟是如何产生的呢？基本原理很简单：TFT显示屏是由许多可以发出任何颜色光的像素点组成的，通过控制每个像素点显示相应的颜色就可以达到目的。

在TFT显示器中，一般采用背光技术。为了准确控制每个像素的颜色和亮度，需要在每个像素后安装一个类似快门的开关。当“百叶窗”打开时，光线可以通过。反之，光不能通过。当然，从技术上讲，并没有这么简单。LCD利用液晶的特性（受热变成液体，受冷结晶成固体）。一般来说，液晶有三种形式：

●类似粘土的近晶型液晶

●类似细火柴棒的向列液晶

●类似于胆固醇的胆汁淤积液晶

液晶显示器使用灯丝，当外界环境发生变化时，其分子结构也会发生变化。因此，它将具有不同的物理特性——达到让光通过或阻挡光的目的——就像百叶窗一样。

三基色大家都知道，所以显示屏上的每个像素都需要三个类似的基本元件来分别控制红、绿、蓝三种颜色。

最常用的一种是扭曲向列TFT显示器。下图说明了这种TFT显示屏的工作原理。

上下两层均有凹槽。上层凹槽纵向排列，下层凹槽横向排列。液晶在自然状态下不加电压时，扭曲向列TFT显示器的发光层发出的光通过中间层后会扭曲90度，从而可以通过下层顺利。

当在两层之间施加电压时，会产生电场。这时液晶是垂直排列的，所以光线不会扭曲——结果就是光线无法穿过下层。

三、TFT像素架构

彩色滤光片按颜色分为红色、绿色和蓝色。它们排列在玻璃基板上，形成一组与一个像素相对应的点间距。每个单色滤光片称为一个子像素。换句话说，如果TFT显示器支持1280×1024的最大分辨率，那么至少需要1280×3×1024的子像素和晶体管。

对于15英寸TFT显示器（1024×768），那么一个像素大约是0。0188英寸（相当于0。30mm），对于18。1英寸TFT显示器（1280×1024），它是0。011英寸（相当于0。28mm）。

众所周知，像素对于显示来说是决定性的。每个像素越小，显示器所能达到的最大分辨率就越大。但是由于晶体管物理特性的限制，现阶段TFT的每个像素的尺寸基本都是0。0117英寸（0。297mm），所以对于15英寸的显示器来说，最大分辨率只有1280×1024。

四、主要特点

TFT液晶显示器具有亮度好、对比度高、层次感强、色彩鲜艳等特点，但也存在功耗大、成本高等缺点。TFT显示技术加速了彩色手机的发展。新一代彩屏手机很多都支持65536色TFT彩屏，有的甚至支持16万色屏。因此，TFT的高对比度和丰富色彩的优势变得非常重要。

1.技术特点

TFT技术是在1990年代开发的。它采用新材料和新工艺制造大规模半导体集成电路，是液晶（LC）、无机和有机薄膜EL、OEL平板显示器的基础。

TFT是通过溅射、化学沉积等工艺在非单晶片如玻璃或塑料基板（当然也可以在晶片上）上形成的薄膜，是制造电路所必需的。通过薄膜加工，制造出大规模半导体集成电路（LSIC）。

使用非单晶衬底可以大大降低成本，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素（LC或OLED）开关性能的TFT在技术上比在硅上制造大规模IC更难。生产环境要求（净化度100级），原材料纯度要求（电子特种气体纯度99。999985%），生产设备和生产工艺要求超过大规模集成半导体，是现代大规模生产技术的顶端。其主要特点是：

(1)大面积

第一代大面积玻璃基板（300mm×400mm）TFT显示屏生产线于1990年代初投产。到2000年上半年，玻璃基板面积已扩大到680mm×880mm，950mm×1200mm玻璃基板也将投产。原则上没有面积限制。

(2)高集成度

用于液晶投影的1。3英寸TFT芯片，分辨率为XGA，包含数百万像素。SXGA（1280×1024）16。1英寸TFT阵列非晶硅膜厚仅为50nm，采用TABONGLASS和SYSTEMONGLASS技术。其IC的集成度、对设备和供应技术的要求、技术难度都超过了传统的LSI。

(3)强大的功能

TFT首先被用作矩阵定位电路，以改善液晶的光阀特性。对于高分辨率显示器，通过在0-6V（一般为0。2-4V）范围内的电压调节，可以精确控制物体，使LCD实现高品质、高分辨率的显示成为可能。

TFT显示器是人类历史上第一款显示质量超过CRT的平板显示器。而人们开始将驱动IC集成在玻璃基板上，整个TFT的功能将更加强大，这是传统大规模半导体集成电路无法比拟的。

(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辟了广阔的应用空间。

(5)灵活的流程

除了溅射、CVD（化学气相沉积）、MCVD（分子化学气相沉积）等传统工艺成膜外，激光退火技术也开始应用。该技术可以生产非晶薄膜、多晶薄膜和单晶薄膜。此外，它不仅可以生产硅薄膜，还可以生产II-VI族和III-V族的半导体薄膜。

(6)广泛的应用领域

基于TFT技术的液晶平板显示器是信息社会的支柱产业。该技术还可以应用于快速发展的薄膜晶体管有机电致发光（TFT-OLED）平板显示器。

2.其他主要特点

随着1990年代初期TFT技术的成熟，彩色LCD平板显示器发展迅速。在不到10年的时间里，TFT显示器迅速成长为主流显示器，这与其优势是分不开的。主要特点是：

(1)良好的操作特性：

●低压应用，驱动电压低，提高了固体使用的安全性和可靠性；

●平板，轻薄，节省大量原材料和使用空间；

●功耗低，约为CRT显示器的十分之一，反射式TFT显示器甚至仅为CRT的百分之一左右，节省大量能源；

●TFT显示产品也有规格、型号、尺寸系列，品种繁多。它们使用方便灵活，易于维护和更新。

●显示范围涵盖1英寸到40英寸的所有显示器和大投影平面的应用范围，是全尺寸显示终端；

●显示质量从最简单的单色字符图形到各种规格型号的高分辨率、高色彩保真、高亮度、高对比度、高响应速度的视频显示器；

●显示方式有直视式、投影式、透视式和反射式。

(2)环保性好无辐射、无频闪、不危害用户健康。尤其是TFT显示电子书的出现，将人类带入无纸化办公、无纸化印刷时代，引发人类学习、传播、记录文明的革命。

(3)适用范围广，可在-20℃至+50℃温度范围内正常使用。温度强化后的TFT显示屏低温工作温度可达-80℃。可作为移动终端显示器、桌面终端显示器、大屏幕投影电视使用，是一款性能卓越的全尺寸视频显示终端。

(4)制造技术自动化程度高，具有良好的规模化工业生产特性。TFT显示产业技术成熟，量产良率达到90%以上。

(5)TFT显示屏易于集成升级。它是大规模半导体集成电路技术与光源技术的完美结合，具有巨大的持续发展潜力。目前，有非晶、多晶和单晶硅TFT显示器。未来还会有其他材料的TFT，包括玻璃基板和塑料基板。