TFT

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发展历史

    液晶显示器出现，同时TFT-LCD（薄膜晶体管）液晶显示器技术被研发出来，但液晶技术仍未成熟，难以普及。80年代末90年代初，日本掌握了TFT-LCD生产技术，TFT LCD工业开始高速发展。

技术原理

    TFT LCD源自TN和STN，但不论是技术原理还是制造工艺却比TN和STN复杂的多，TFT LCD面板主要是由偏振片、玻璃基板、公共电极、ITO像素电极、控制IC、彩膜（CF）等构成（见下图）。

图1 TFT LCD 结构图

1.偏振片 2.玻璃基板 3.公共电极 4.取向层 5.封框胶 6.液晶 7.隔垫物 8.保护层

9.ITO像素电极 10.栅绝缘层 11.存贮电容底电极 12.OTFT漏电极 13.OTFT栅电极

14.有机半导体有源层 15.OTFT源电极及引线 16.各向异性导电胶（ACF）17.TCP

18.驱动IC 19.印刷电路板（PCB）20.控制IC 21.黑矩阵（BM）22. 彩膜（CF）

 

图2 TFT-LCD屏剖面图

    TFT就是“Thin Film Transistor”的简称，一般代指薄膜液晶显示器，而实际上指的是薄膜晶体管（矩阵）——  可以“主动的”对屏幕上的各个独立的像素进行控制，这也就是所谓的主动矩阵TFT（active matrix TFT）的来历。那么图像究竟是怎么产生的呢？基本原理很简单：显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的像素组成，只要控制各个像素显示相应的颜色就能达到目的了。在TFT LCD中一般采用背光技术，为了能精确地控制每一个像素的颜色和亮度就需要在每一个像素之后安装一个类似百叶窗的开关，当“百叶窗”打开时光线可以透过来，而“百叶窗”关上后光线就无法透过来。当然，在技术上实际上实现起来就不像刚才说的那么简单，

    目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶显示器（Twisted Nematic TFT LCD），我将就图3、4来讲解一下TFT的基本原理。一个成品TFT显示屏，一般由一个夹层组成，组成这个夹层的每一层大致是偏光板、彩色滤光片组成，这两层之间就是液晶层。偏光板、彩色滤光片决定了多少光可以通过以及生成何种颜色的光。这个夹层位于两层玻璃基板之间。在上层玻璃基板上有FED晶体管，而下层是共同电极，他们共同作用可以生成能精确控制的电场，电场决定了液晶的排列方式。 大家知道三原色，所以构成显示屏上的每个像素需上面介绍的三个类似的基本组件来构成，分别控制红、绿、蓝三种颜色。

图3扭曲向列TFT显示器工作示意图（关）

    在上、下两层上都有沟槽，其中上层的沟槽是纵向排列，而下层是横向排列的。而下层是横向排列的。当不加电压液晶处于自然状态，从发光图3扭曲向列TFT显示器工作原理图标意图层发散过来的光线通过夹层之后，会发生90度的扭曲，从而能在下层顺利透过。

图4 扭曲向列TFT显示器工作示意图 （开）

    当两层之间加上电压之后，就会生成一个电场，这时液晶都会垂直排列，所以光线不会发生扭转——结果就是光线无法通过下层（见图4）。

    TFT像素架构如图5示，彩色滤光镜依据颜色分为红、绿、蓝三种，依次排列在玻璃基板上组成一组（dot pitch）对应一个像素每一个单色滤光镜称之为子像素（sub-pixel）。也就是说，如果一个TFT显示器最大支持1280×1024分辨率的话，那么至少需要1280×3×1024个子像素和晶体管。对于一个15英寸的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英寸的TFT显示器而言（1280×1024），就是0.011英寸（相当于0.28mm）  

 

                                   图5 TFT LCD 像素示意图

    我们知道，像素对于显示器是有决定意义的，每个像素越小显示器可能达到的最大分辨率就会越大。不过由于晶体管物理特性的限制，目前TFT每个像素的大小基本就是0.0117英寸（0.297mm），所以对于15英寸的显示器来说，分辨率最大只有1280×1024。

产品应用

TFT LCD由于它的体积小、重量轻、无辐射等优点，在很多领域得到广泛应用。

n          电子仪器、仪表

n          文字处理机

n          电子手表、计算器

n          笔记本计算机、平板计算机

n          台式计算机监视器

n          工业监视器

n          摄像机、数码相机

n          投影显示

n          车载或携带型VCD、DVD

n          手机屏、PDA 、GPS

n          液晶电视、高清晰度数字电视