薄膜晶体管液晶显示概述

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1、薄膜晶体管液晶显示（TFT-LCD）概述源矩阵液晶显示(ActivcMatrixLCD,AMLCD)是在每个液晶像素上配置一个二端或三端的有源器件，这样每个像索的控制都是相互独立的，从而去除了像素间的交叉效应，实现了高质量图像显示。有源矩阵液晶显示器根据其中采用的有源器件的不同可以分为三端的晶体管驱动和二端的非线性元件驱动两大类，详细的分类如下图所示。 通常在显示矩阵中使用的晶体管均为电压控制型的场效应晶体管(FieldEffectTransistor,FET)，这类器件中的电流是由外加电压引起的电场控制的。利用晶体管的三端有源驱动方式主要包括使用单晶硅金属

2、一氧化物——半导体场效应晶体管Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistor,MOSFET)和薄膜场效应.晶体管(ThinFilmTransistor,TFT)两种。6半导体材料是一类导电特性介于金属和绝缘体之间的固体材料，在半导体中参与导电的粒子包括带正电的空穴和带负电的电子，它们统称为载流子。通常在半导体中掺入杂质能够改变半导体的电导率等特性。当在硅(Si)等半导体中掺人P等V族杂质，半导体将以电子导电为主，称为N型半导体;当在硅(Si)等半导体中掺人B等III族杂质，半导体将以空穴导电为主，称为P型半导体。

3、在半导体中通过杂质的扩散与注入等加工工艺技术能够实现非均匀掺杂。载流子在半导体中的运动形式有漂移、扩散、产生和复合等多种形式。载流子在电场的作用下定向漂移运动是形成电流的一种主要的运动形式;此外还可以通过另一种运动形式扩散形成电流，扩散是一种和载流子的不均匀分布相联系的运动形式，载流子通过扩散由高浓度区向低浓度区运动。载流子的迁移率是反映半导体中载流子导电能力的重要参数，其定义为单位电场作用下载流子的平均漂移速度，其常用单位为：厘米2/（伏·秒）（cm2/（V·s））。同样的掺杂浓度下，载流子的迁移率越大，半导体材料的电导率就越高，迁移率的大小不仅关系着导电

4、能力的强弱，而且还直接决定着载流子漂移和扩散运动的快慢，它对半导体器件的工作速度有直接的影响。通常半导体材料并不一定都是单晶，多晶、非晶材料也同样有半导体特性，如多晶硅、非晶硅。6单晶硅MOSFET能够利用成熟的集成电路工艺直接将显示矩阵制作在单晶硅片上，易于实现高分辨率和小型化的显示基板。但是单晶硅片价格比较昂贵，不适合于大画面、直视型的显示。近年来随着投影显示技术和集成电路微细加工技术的发展，以单晶硅MOSFET为代表的微型LCD迅速发展，日前这类显示器通常称为LCOS(LiquidCrystalOnSilicon)。利用非晶硅或者多晶硅材料制备的薄膜晶

5、体管液晶显示器（TFT-LCD）具有分辨率高、色彩丰富、屏幕反应速度较快、对比度和亮度都较高、屏幕可视角度大、容易实现大面积显示等一系列优点。是液晶显示技术进入高像素、真彩色的重要技术保证，是目前运用最广泛的平面显示器（FPD）。全球显示器的独立权威机构DisplayScarch的数据显示。2003年全球平面显示器(FPD)的总销售额超过400亿美元。其中TFT-LCD以320亿美元的销售额首次超过CRT显示器240亿美元的销售额，成为全球第一大显示器市场，市场份额达到49%。薄膜晶体管(ThinFilmTransistor,TFT)通常是指用半导体薄膜材料

6、制成的绝缘栅场效应晶体管。这种器件通常由半导体薄膜和与其一侧表面相接触的绝缘层组成，具有栅电极，源电极和漏电极。TFT根据其使用的半导体材料可以分为非晶硅、多晶硅和化合物半导体等。其中利用非晶硅材料制成的非晶硅(amorphousSilicon)薄膜晶体管(a-SiTFT)由于具有制作容易、基板玻璃成本低、能够满足有源矩阵液晶驱动的要求、开/关态电流比大、可靠性高及容易大面积化等一系列优点而受到广泛应用，成为了TFT-LCD中的主流技术。下图所示为TFT有源矩阵的结构示意图。它由显示矩阵和外围专用的扫描和数据驱动电路构成。显示矩阵和驱动电路封装在一起形成一个

7、模块，称为液晶显示模块(LCM6)。控制TFT栅极的称为扫描线(电极)，扫描线与该行上所有TFT的栅极相连；控制TFT源端的称为信号线(电极)，信号线与该列上所有的TFT的源极相连。TFT的漏端与液晶像素单元的一端相连，液晶像素单元的另一端接在一起形成公共电极。液晶像素单元可等效为一个电容。通常在TFT的漏端接一存储电容，以起到图像显示信号的辅助存储作用，提高像素单元的存储能力。    6在扫描电极上加一系列互不交叠的扫描信号，即逐行在TFT的栅上加正偏压，使该行的TFT同时导通，TFT由高阻态转变为低阻态；与此同时把对应行上所要显示的图像信号送到各个信号电

8、极上，于是图像信号便通过该行上开启的TFT对应行的液