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史上最全TFT解读

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TFT原理

TFTThin Film Transistor(薄膜晶体管)

  TFTMOSFEET的工作原理相似,当栅极施加正电压时,在栅极和半导体层间会产生一个电场。在这个电场的作用下,形成了电子沟道,使源极与漏极之间形成导通状态,在栅极所加的电压越大,吸引的电子也愈多,所以导通电流也就越大;而当栅极施加负电压时,使得源极与漏极之间形成矣闭状态。

  在实际LCD生产中,主要利用A-SI:H TFT的开态(在于开启电压)对像素电容快速充电,利用矣态来保持像素电容的电压,从而实现快速响应和良好存储的统一。

  TFT为一三端子元件,在面板的应用上可将其视为一开矣。

TFT与对比度

  在TFT-LCD中,TFT的电学特性是确定显示器对比度的关键。

  一般要求TFT开态电流与关态电流之比要达到107以上。如果TFT栅极电阻太大,使栅极脉部延迟时间延长,则导致数据信号写入不足,会阵低显示器的对比度。

TFT的寄生电容与交叉串扰

  一般认为,TFT矩阵驱动的图像不会产生类似无源驱动的交叉串扰的问题,但是,实际上由于在数据信号和公用电极之间,数据信号线与像素电极之间都可能存在寄生电容,它们会影响数据信号波形和幅度,因此,在TFT-LCD显示中也会产生交叉串扰。

TFT与开口率

影响像素元开口率的主要因素:

TFT电极:

栅极信号bus-line;

数据bus-line;

  存储电容电极,黑矩阵材料。这些部分的面积总和决定了一个像素的开口率。TFT做得越小,布线越细,开口率越高。

  遗憾的是,在实际的设计和制造工艺上是很难两者兼顾的。

  为了防止数据线和像素ITO之间的空隙漏光以及显示屏表面反射光,彩膜基板上的黑矩阵的面积总是做得大于间隙面积的。在制屏工艺中,如果彩膜基板和阵列(array)基极的对准定位发生偏移,则也会造成开口率的下阵。

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  如果把黑矩阵做到阵列基板上,则可以消除由对准定位偏离造成的开口率下阵。另一方面,黑矩阵做在

阵列基板上可以非常精确地和数据线、像素ITO衔接,从而进一步提高开口率。

 

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阵列基板黑矩阵技术改善像素开口率

  在独立存储电容Cs的设计中,如果用ITO制作存储电容电极则可以有效地提高像素的开口率。

采用ITO膜制作存储电容Cs电极可以改善像素的开口率。

  传统的存在电容Cs的电极是不透明的金属,背光源的光会被金属电极反射回来;采用ITO膜做的存储电容Cs的电极,背光源的光直接透过电极,对提高像素的亮度做出了贡献。

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采用透明电极制作存储电容Cs改善像素开口率

TFT与闪烁

  TFT性能不良,例如TFT设计不合理,或者工艺条件不合适,造成开态电流太小,导致信号写入畸变,或者由于储存电容电压保持特性不合适,都会引起画面闪烁(flicker

TFT与响应速度

  响应速度是评价液晶显示器最主要的技术指标之一。确定液晶显示器的响应速度的主要因素是液晶材料的特性。

TIT的驱动特性对液晶显示器的响应速度也有一定的影响,因为TFT沟道的长宽比直接与像素电容的充电时间有矣。

TFT结构分类

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结构:金属栅极、栅极绝缘层、非晶硅层、n + 非晶硅层、源极/漏极和保护层

  目前大部分采用底栅型结构。因为底栅型结构的金属栅极和绝缘层同时可以作为半导体层的光学保护层,以防止因背光源发出的光照射到非晶硅层产生的光速载流子而破坏半导体层的电学特性。

底栅型TFT的分类

u  背沟道刻蚀型(Back Channel Etched,BCE

u  刻蚀阻挡型(Etch Stopper,ES

 

 

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  大部分LCD制造公司,基本都采用BCE型工艺,因为与ES型工艺相比,它的工艺流程要简单一些。

BCE结构的TFT至少节省了一次光刻工艺步骤。但是它需要相当厚的本征a-Si层(约200nm),才能保证在刻蚀n+a-Si层时有足够的刻蚀余量,n+a-Si层必须过刻蚀才能保证完全去除掉。

而在ES工艺中,背沟道被SiNx层覆盖并保护,n+a-Si层的刻蚀相当容易,当然它的制造过程要复杂一些,现在已经渐渐被BCE型所取代了。ESTFT的优点是因为光照产生的漏电流更小,串联电阻更小。


底栅型结构


背沟道刻蚀型

沟道保护型

非晶硅层

a-Si层厚

200-300nm

a-Si层薄

30-50nm

工艺

刻蚀n*a-Si层时,a-Si层也被刻蚀,因为腐蚀选择比较小,所以a-Si层相应要厚,工艺难度大

刻蚀n*a-Si层时,SiN层也被刻蚀,因为腐蚀选择比较大,所以a-Si层可以做得薄一些,工艺简单

PECVD工艺特性

a-Si层相应要厚,工艺难度大

a-Si层薄一些,工艺简单

TFT LCD显示方式

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先开启第一行,其余关闭。

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  接着关闭第一列,电压已经固定,所以显示颜色也已固定。开启第二列,其余仍保持关闭。依此类推,可完成整个画面之显示。

TFT世代划分及产品尺寸

下面具体介绍世代的划分及大致对应的产品尺寸

世代玻璃基板尺寸(mm)大致对应的产品尺寸

1代线320*400 9寸以下的移动及专用产品

2代线320*470 9寸以下的移动及专用产品

3代线550*650 9寸以下的移动及专用产品

4代线680*880 9寸以下的移动及专用产品

5代线1100*1300 8寸~32寸移动、笔记本、显示器、电视

6代线1500*1850 18寸~37寸显示器、电视

7代线1950*2250 3242寸电视

8代线2200*2500 3260寸电视

9代线2880*1330 40寸、50寸以上电视

TFTLCD显示器面板所处的结构位置

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TFTLCD生产流程所处的环节

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TFT结构

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制造流程概述

 

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TFT制造流程概述

图片关键词

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TFT的循环制程图解

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