TFT-LCD液晶屏特点研究

        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-LCD显示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:

        一、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-LCD液晶显示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。

        二、使用特性好
        低显示范围覆盖了从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。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-LCD甚至只有CRT的百分之一左右,节省了大量的能源;TFT-LCD液晶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。

        三、制造技术的自动化程度高
        大规模工业化生产特性好。TFT-LC液晶显示屏D产业技术成熟,大规模生产的成品率达到90%以上。

        四、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-LCD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、传播和记载文明方式的革命。

        五、TFT-LCD易于集成化和更新换代
        目前有非晶、多晶和单晶硅TFT-LCD液晶显示屏,将来会有其它材料的TFT,既有玻璃基板的又有塑料基板。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。


        发展速度快,核心技术稳定

        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-LCD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。TFT-LCD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-LCD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。

        在大面积玻璃或塑料基板上制造控制像元(LC或OLED)开关性能的TFT比在硅片上制造大规模IC的技术难度更大。对生产环境的要求(净化度为100级),对原材料纯度的要求(电子特气的纯度为99.999985%),对生产设备和生产技术的要求都超过半导体大规模集成,是现代大生产的顶尖技术。TFT的技术特点TFT技术是二十世纪九十年代发展起来的,采用新材料和新工艺的大规模半导体全集成电路制造技术,是液晶(LC)、无机和有机薄膜电致发光(EL和OEL)平板显示器的基础。TFT是在玻璃或塑料基板等非单晶片上(当然也可以在晶片上)通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜,通过对膜的加工制作大规模半导体集成电路(LSIC)。采用非单晶基板可以大幅度地降低成本,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。其主要特点有:

        一、功能强大
        现在人们开始把驱动IC集成到玻璃基板上,整个TFT的功能将更强大,这是传统的大规模半导体集成电路所无法比拟的。TFT最早作为矩阵选址电路改善了液晶的光阀特性。对于高分辨率显示器,通过0-6V范围的电压调节(其典型值0.2到4V),实现了对象元的精确控制,从而使LCD液晶屏实现高质量的高分辨率显示成为可能。TFT-LCD是人类历史上第一种在显示质量上超过CRT的平板显示器。

        二、大面积
        九十年代初第一代大面积玻璃基板(300mm×400mm)TFT-LCD液晶屏生产线投产,到2000年上半年玻璃基板的面积已经扩大到了680mm×880mm),而预计在09年启动的日本SHARP在大阪投资的10代线玻璃基板尺寸达到了2880mmX3080mm,该尺寸玻璃面板可裁切15片42寸的液晶电视。

        三、应用领域广泛
        以TFT技术为基础的液晶平板显示器是信息社会的支柱产业,也技术可应用到正在迅速成长中的薄膜晶体管有机电致发光(TFT-OLED)平板显示器也在迅速的成长中。

        四、工艺灵活
        除了采用溅射、CVD(化学气相沉积)MCVD(分子化学气相沉积)等传统工艺成膜以外,激光退火技术也开始应用,既可以制作非晶膜、多晶膜,也可以制造单晶膜。不仅可以制作硅膜,也可以制作其他的Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族半导体薄膜。

        五、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拓了广阔的应用空间。

        六、高集成度
        用于液晶投影的1.3英寸TFT芯片的分辨率为XGA含有百万个象素。分辨率为SXGA(1280×1024)的16.1英寸的TFT阵列非晶体硅的膜厚只有50nm,以及TABONGLASS和SYSTEMONGLASS技术,其IC的集成度,对设备和供应技术的要求,技术难度都超过传统的LSI。

        a-SiTFT-LCD技术研究现状

        一、分辨率:TFT-LCD液晶屏的分辨率在近几年中经由CGA(320*200),VGA(640*480),SVGA(800*600)。XGA(1024*768).SXGA(1280*1024)发展到目前的UXGA(1600*1200)、QXGA(2560*2048)的水平。

        二、对比度:美国P.P.Muhoray等人推出了波导基LCD技术,并利用这种技术实现了174:1的高对比度,而现在的TFT-LCD对比度最高可达到500:1。

        三、视角:由于液晶材料是各向异性的,其分子排列的取向及在电场作用下的重新排列取得均匀影响LCD器件视角的拓宽,这就造成了LCD器件视角上的缺点,现已提出多种宽视角技术,如同平面切换模式、相对称微单元模式、畴垂直模式等,视角可达到170度。

        四、最近推出了一种利用弹性连续聚合物稳定化的平面开关方法,可使响应时间缩短到10ms,采用光学补偿带可将响应时间缩短到2~3ms,目前已用本技术研制出响应时间为8ms的彩色LCD电视机。响应速度:当帧频为60%时,帧周期约为16ms,采用TN型LCD液晶显示屏的普通TFT-LCD器件的响应时间可低于20ms。

        五、寿命:由于制造技术的发展,TFT-LCD显示屏的寿命可达到3万小时以上。

        六、大屏幕和反射式己出现:已研制成功38in的TFT-LCTV,结束了大屏幕LC的拼接时代,反射式TFT-LCD彩色显示器也开始商品化。

        七、由于TFT制作技术的发展、液晶材料性能的改善、宽视角技术的采用、响应速度的提高和成品率的提高,TFT-LCD显示性能已并不亚于CRT。

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