15英吋的tft-lcd
薄膜電晶體液晶顯示器英文名是thin film transistor-liquid crystal display,tft-lcd是英文本頭的縮寫。 薄膜電晶體液晶顯示器技術是一種微電子技術與液晶顯示器技術巧妙結合的技術。 把單晶上進行微電子精細加工的技術，移植到在大面積玻璃上進行薄膜電晶體（tft）陣列的加工，再將該陣列基板與另一片帶彩色濾色膜的基板，利用與業已成熟的液晶顯示器（lcd）技術，形成乙個液晶盒，再經過後工序如偏光片貼覆等過程，最後形成液晶顯示器件。
tft-lcd（薄膜電晶體液晶顯示器, thin film transistor liquid crystal display）是多數液晶顯示器的一種，它使用薄膜電晶體技術改善影象品質。雖然tft-lcd被統稱為lcd，不過它是種主動式矩陣lcd。它被應用在電視、平面顯示器及投影機上。
簡單說，tft-lcd**可視為兩片玻璃基板中間夾著一層液晶，上層的玻璃基板是與彩色濾光片（color filter）、而下層的玻璃則有電晶體鑲嵌於上。當電流通過電晶體產生電場變化，造成液晶分子偏轉，藉以改變光線的偏極性，再利用偏光片決定畫素（pixel）的明暗狀態。此外，上層玻璃因與彩色濾光片貼合，形成每個畫素（pixel）各包含紅藍綠三顏色，這些發出紅藍綠色彩的畫素便構成了**上的影象畫面。
tft-lcd結構。薄膜電晶體液晶顯示器由顯示屏、背光源及驅動電路三大核心部件組成。
tft-lcd顯示屏，包括陣列玻璃基板、彩色濾光膜以及液晶材料。
陣列玻璃基板製備工藝是：用三個光刻掩膜板，首先在玻璃基板上連續澱積ito膜（厚20～50n m）和cr膜（厚50～100nm），並光刻圖形，然後連續澱積絕緣柵膜sin：（厚約400n m），再本徵a-si（厚50～100n m）和n＋a-si層，並光刻圖形（乾法）澱積al膜，光刻漏源電極，最後以漏源電極作掩膜，自對準刻蝕象素電極上的cr膜和tft源漏之間n＋a-si膜。
這就是tft反交錯結構的簡單製造工藝。下一步是：在玻璃基板上塗佈聚醯亞胺取向層，用絨布沿一定方向摩擦，使取向層表面形成方向一致的微細溝道，控制液晶分子定向排列。
在保證兩塊玻璃基板上下取向槽溝的槽方向正交的條件下，將兩塊玻璃基板上下密封成乙個盒，盒間隙一般只有幾個微公尺（如10μm），然後抽真空封灌液晶材料。
彩色濾光膜（color filter）簡稱cf。tft-lcd的彩色顯示，實際是通過陣列基板的光，照射在彩膜上，顯示屏就能顯示顏色。彩色濾光膜（如同著色的玻璃紙）可以製作在透明的電極之上（透明電極和液晶層之間），也可製作在透明電極之下（透明電極和玻璃之間），上下玻璃基板與cf膜對準精度非常高，要求cf膜黑白矩陣正好對準ito象素電極的邊緣，cf膜附著在液晶盒表面，然後用兩片無色偏振片夾住液晶盒。
彩色顯示原理可以簡述為：把tft-lcd的乙個象素點分割成紅、綠、藍（r、g、b）三基色，並對應cf膜的rgb，起光閥作用的lcd對透過cf膜的三色光量，進行平衡、調節得到所要的彩色。穿過cf膜的入射光如果漏射，則會影響tft-lcd的對比度，所以在間隙處要設定遮光的黑矩陣（black matrix）簡稱bm。
為了穩定性和平滑性，使用丙烯基樹脂和環氧樹脂製成厚0.5～2μm的保護層（oe cota）簡稱oc。然後在這個保護層上面形成共用電極，即透明電極膜。
bm層通常是由金屬鉻（cr）製作，為了降低表面反射，也有用氧化鉻（crox）或樹脂。金屬鉻厚度約為1000～1500埃，用樹脂、染料或顏料，作為著色層來著色。每個象素點的著色圖形，因tft-lcd的用途而不同。
如可按條形、瑪賽克形、三角形等排列。cf膜的特性用透過率、色純度、對比度以及低反射化表示，所以對cf膜的要求是：高透過率和色純度；高對比度和平整性以及極低的擴散反射。
一． 磁控濺射（mcs）
濺射是指在反應室中，被電離的正離子在暗區電場的加速下撞擊陰極靶，使靶材濺射而
澱積在基板上形成薄膜。磁控濺射（mcs）則是指在陰極靶背後加裝磁場，使二次電子在
洛侖茲力的作用下被束縛在靶表面。延長二次電子運動軌跡，使產生更多的正離子來轟擊靶，
同時消耗了電子能量，具有澱積速率高和溫度低兩大優點。
mcs 在tft-lcd 生產中，用於澱積柵電極，源/漏電極和銦錫氧化物（ito）畫素電極。
也用於彩色濾光片（cf）中的澱積，如黑色矩陣和ito 共用電極的澱積。澱積的材料則用
ta, cr, mota, mow, moalnd 等。對澱積工藝的要求是：電阻率低，厚度均勻，光滑，和底
層粘附好，台階覆蓋好，應力小，沾汙少，不形成小丘，電遷移率小，不起弧等。
目前tft-lcd 生產使用的mcs 裝置**商有ulvac，unaxis, akt 等公司。其中
ulvac 公司在2006 年佔全部市場的94%。靶的**商則有nikko 公司。一條7 代生產線
就需要8 臺mcs 裝置。每台的**大約為1050 萬美元。
目前tft-lcd 生產使用的mcs 裝置**商有ulvac，unaxis, akt 等公司。其中
ulvac 公司在2006 年佔全部市場的94%。靶的**商則有nikko 公司。一條7 代生產線
就需要8 臺mcs 裝置。每台的**大約為1050 萬美元。
液晶材料。據不完全統計，可以作液晶材料的高分子化合物，已超過1萬種。用一種液晶材料通常很難滿足器件要求的溫度範圍、彈性係數、介電常數、折射率各向異性以及粘度等主要技術指標，工程上必須用混合液晶來調製物理效能。
常用的具有代表性的液晶材料，按分子排列方向不同可分成三大類：一類是向列相液晶。這種液晶材料，分子長軸平行，分子除轉動滑動外，還可以上下移動；二是膽甾相液晶。
這種液晶材料，分子在不同的平面上取向，在同一平面上，分子長軸平行各平面的指向矢，並逐層扭轉呈螺旋變化；三是近相晶液晶。這種液晶材料，分子排列為層狀，各層的分子長軸平行，可以相互平行移動，但分子在層與層之間不能自由滑動。液晶材料的主要特點是：
具有細長分子結構，在和分子指向矢垂直和平行兩個方向，其層電率、介電常數、折射率均不相同，並隨溫度和驅動頻率等外界條件而變化。另外，折射率各向異性大，在產生同樣光學效應的情況下，可以使液晶盒變薄。相同電壓下的電場強度就能加快液晶盒的響應速度。
tft-lcd背光源。液晶本身並不發光，外部必須施加照射光，這種外部照射光稱為背光源。液晶顯示器的背光源，按液晶顯示面與光源的相對位置，大體上可分為邊緣式、直下式和自發光式三種。
白熾燈、白鹵素燈為點光源，螢光燈（熱陰極、冷陰極）為線光源，電致發光（el）以及矩陣式發光二極體為面光源。邊緣式背光源是在顯示區的側面，裝配線光源的螢光燈。為了確保顯示區亮度的均勻性，邊緣式背光源均採取集光和導光措施。
集光是為有效地使入射光能從乙個側面射出去，導光是將集光射出的光進行反射，使之成為平面光源；直下式背光源是在顯示區的正下方，裝配1只或幾隻併排的冷陰極燈，在冷陰極燈的上面同時裝配漫散射板，以消除冷陰極燈造成的斑點；自發光式背光源是在顯示區的下方，裝配電致發光板。電致發光為面發光，可整面均勻發光且沒有斑點，發光顏色為綠、藍、白，亮度為30～100尼特。tft-lcd背光源的發展趨勢是：
大畫面、高亮度、廣視角以及薄型化、輕量化、低功耗化和低**化。
tft-lcd驅動電路。為了顯示任意圖形，tft-lcd用m×n點排列的逐行掃瞄矩陣顯示。在設計驅動電路時，首先要考慮液晶電解會使液晶材料變質，為確保壽命一般都採用交流驅動方式。
已經形成的驅動方式有：電壓選擇方式、斜坡方式、dac方式和模擬方式等。由於tft-lcd主要用於膝上型電腦，所以驅動電路大致分成：
訊號控制電路、電源電路、灰度電壓電路、公用電極驅動電路、資料線驅動電路和定址線驅動電路（柵極驅動ic）。上述驅動電路的主要功能是：訊號控制電路將數碼訊號、控制訊號以及時鐘訊號供給數字ic，並把控制訊號和時鐘訊號供給柵極驅動ic；電源電路將需要的電源電壓供給數字ic和柵極驅動ic；灰度電壓電路將數字驅動電路產生的10個灰度電壓各自供給資料驅動；公用電極驅動電路將公用電壓供給相對於象素電極的共用電極；資料線驅動電路將訊號控制電路送來的rgb訊號的各6個位元顯示資料以及時鐘訊號，定時順序鎖存並續進內部，然後此顯示資料以6位元da變換器轉換成模擬訊號，再由輸出電路變換成阻抗，供給液晶屏的資料線；柵極驅動電路將訊號控制電路送來的時鐘訊號，通過移位暫存器轉換動作，將輸出電路切換成on／off電壓，並順次加到液晶屏上。
最後，將驅動電路裝配在tab（自動焊接柔性線路板）上，用acf（各向異性導電膠膜）、tcp（驅動電路柔性引帶）與液晶顯示屏相連線。
tft-lcd工作原理。首先介紹顯示原理。液晶顯示的原理基於液晶的透光率隨其所施電壓大小而變化的特性。
當光通過上偏振片後，變成線性偏振光，偏振方向與偏振片振動方向一致，與上下玻璃基板上面液晶分子排列順序一致。當光通過液晶層時，由於受液晶折射，線性偏振光被分解為兩束光。又由於這兩束光傳播速度不同（相位相同），因而當兩束光合成後，必然使振光的振動方向發生變化。
通過液晶層的光，則被逐漸扭曲。當光達到下偏振片時，其光軸振動方向被扭曲了90度，且與下偏振片的振動方向保持一致。這樣，光線通過下偏振片形成亮場。
加上電壓以後，液晶在電場作用下取向，扭曲消失。這時，通過上偏振片的線性偏振光，在液晶層不再旋轉，無法通過下偏振片而形成暗場。可見液晶本身不發光，在外光源的調製下，才能顯示，在整個顯示過程中，液晶起到乙個電壓控制的光閥作用。
tft-lcd的工作原理則可簡述為：當柵極正向電壓大於施加電壓時，漏源電極導通，當柵極正向電壓等於0或負電壓時，漏源電極斷開。漏電極與ito象素電極鏈結，源電極與源線（列電極）鏈結，柵極與柵線（行電極）鏈結。
這就是tft-lcd的簡單工作原理。
tft-lcd的關鍵技術。tft-lcd的關鍵技術很多，主要有以下幾個大的方面：
一是提高開口率技術。開口率指tft-lcd顯示屏光透過部分和不透過部分之比，開口率越大，亮度越高。影響開口率的主要是柵和源匯流排寬度、tft尺寸、上下基板對盒精度、存貯電容尺寸及黑矩陣尺寸等。
為了提高開口率，採取的辦法是：將黑白矩陣和彩膜都做在tft基板上，此辦法避免了對盒精度引起的開口率下降，但成品率不是很高，成本也會相應加大。另外就是柵源匯流排，採用積體電路微加工技術。
90年代tft矩陣微加工約10μm，開口率為35％，微加工達到5μm時，開口率為80％。第三就是採用自對準光刻技術。主要是消除柵極和源漏極重疊形成的寄生電容。
用自對準光刻技術，把柵電極作掩膜板，光刻n＋a-si和源漏電極，以減少柵源電極之間的重疊。最後是改善柵源材料。為了增加開口率，應盡量將匯流排寬度取小，但要考慮由於匯流排電阻過大，輸入訊號延遲，驅動不充分，從而降低對比度的問題。
通常採用cr或mota金屬包al的辦法，這樣就能得到低電阻匯流排。
二是擴大視角技術。液晶分子的各向異性，決定了液晶分子空間分布的不同，不同的立體角光透過率不同，這是造成顯示對比度不均勻的重要原因。因此，擴大視角是液晶顯示技術的關鍵課題之一。
一般採取的技術措施有：補償膜技術。在液晶顯示屏上，貼光漫射膜和光強補償膜，使通過液晶屏的光均勻漫射，並補償某些角度的光強。
另外就是採用多疇技術，在象元內劃分兩個以上不同液晶分子排列區域，形成多疇液晶分子取向，從而達到擴大視角的目的。擴大視角技術還有ips、a**等方法和措施。
三是簡化tft陣列工藝。一般tft陣列工藝刻蝕次數為7～9次，工藝流程過長，影響產品合格率和生產能力。國外文獻報道，已有4次套刻工藝，比常規的tft陣列工藝減少了一半。
當然，液晶顯示器的關鍵技術不只是以上三個方面，但它們是影響tft-lcd品質的最關鍵技術，其它關鍵技術這裡就不一一贅述。
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