TFT-LCD技术及生产工艺流程简介（附AUO厂内实景）

光电与显示 · 公众号 · 硬件 · 2016-12-29 11:08

正文

概述

　　TFT（Thin Film Transistor）LCD即薄膜场效应晶体管LCD，是有源矩阵类型液晶显示器（AM-LCD）中的一种。液晶平板显示器，特别TFT-LCD，是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件，它的性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉，发展空间广阔，将迅速成为新世纪的主流产品，是21世纪全球经济增长的一个亮点。

　　主要特点

　　TFT的显示采用“背透式”照射方式——假想的光源路径不是像TN液晶那样从上至下，而是从下向上。这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现也会发生改变，可以通过遮光和透光来达到显示的目的，响应时间大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，故TFT俗称“真彩”。

　　相对于DSTN而言，TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制。因而每个节点都相对独立，并可以进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反应速度，同时也可以精确控制显示灰度，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。

　　主要优点

　　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：

　　（1）使用特性好

　　低压应用，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。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。

　　（2）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。

　　（3）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。

　　（4）制造技术的自动化程度高

　　大规模工业化生产特性好。TFT-LCD产业技术成熟，大规模生产的成品率达到90%以上。

　　（5）TFT-LCD易于集成化和更新换代

　　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。目前有非晶、多晶和单晶硅TFT-LCD，将来会有其它材料的TFT，既有玻璃基板的又有塑料基板。

　　TFT Process（薄膜晶体管的制程）

　　1、Array Process（阵列制程）

以AUO为例，TFT-LCD面板工厂的制造工艺流程实景

简单说，TFT-LCD面板可视为两片玻璃基板中间夹着一层液晶，上层的玻璃基板是与彩色滤光片(Color Filter) 结合，而下层的玻璃则有电晶体镶嵌于上。当电流通过电晶体产生电场变化，造成液晶分子偏转，借以改变光线的偏极性，再利用偏光片决定画素(Pixel)的明暗状态。此外，上层玻璃因与彩色滤光片贴合，形成每个画素(Pixel)各包含红蓝绿三颜色，这些发出红蓝绿色彩的画素便构成了面板上的影像画面。

TFT-LCD的三段主要的制程：

前段Array

前段的Array 制程与半导体制程相似，但不同的是将薄膜电晶体制作于玻璃上，而非矽晶圆上。

中段Cell

中段的Cell ，是以前段Array的玻璃为基板，与彩色滤光片的玻璃基板结合，并在两片玻璃基板间灌入液晶(LC)。

后段Module Assembly (模组组装)

后段模组组装制程是将Cell制程后的玻璃与其他如背光板、电路、外框等多种零组件组装的生产作业。

TFT-LCD面板制作流程

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)模块

薄膜晶体管液晶显示器模块

TFT-LCD：三明治的构造

液晶显示器的构造如同三明治一般，将液晶夹在两片玻璃基板之间，这两片玻璃基板就是TFT Array玻璃与彩色滤光片。 TFT Array玻璃上面有无数的画素(pixel)排列，彩色滤光片则是画面颜色的来源，液晶便夹在TFT Array以及彩色滤光片之间。当电压施于TFT(晶体管)时，液晶转向，光线便穿过液晶在面板上产生一个画素，而此光源则是由背光模块负责提供。此时，彩色滤光片给予每一个画素特定的颜色。结合每一个不同颜色的画素所呈现出的，就是面板前端的影像。