TFT-LCD發(fā)明于1960年,經(jīng)過不斷的改良在1991年時成功的商業(yè)化為筆記本電腦用面板,從此進(jìn)入TFT-LCD的世代。
簡單的說TFT-LCD面板的基本結(jié)構(gòu)為兩片玻璃基板中間夾住一層液晶。前端LCD面板貼上彩色濾光片,后端TFT面板上制作薄膜晶體管(TFT)。當(dāng)施電壓于晶體管時,液晶轉(zhuǎn)向,光線穿過液晶后在前端面板上產(chǎn)生一個畫素。背光模塊位于TFT-Array面板之后負(fù)責(zé)提供光源。彩色濾光片給予每一個畫素特定的顏色。結(jié)合每一個不同顏色的畫素所呈現(xiàn)出的就是面板前端的影像。
TFT面板就是由數(shù)百萬個TFT device以及ITO(Indium Tin Oxide,此材料為透明導(dǎo)電金屬)區(qū)域排列如一個matrix所構(gòu)成,而所謂的Array就是指數(shù)百萬個排列整齊的TFT device之區(qū)域,此數(shù)百萬個排列整齊的區(qū)域就是面板顯示區(qū)。
不論TFT板的設(shè)計如何的變化,制程如何的簡化,其結(jié)構(gòu)一定需具備TFT device和控制液晶區(qū)域(光源若是穿透式的LCD,則此控制液晶的區(qū)域是使用ITO,但對于反射式的LCD是使用高反射式率的金屬,如Al等。)
TFT device是一個開關(guān)器,其功能就是控制電子跑到ITO區(qū)域的數(shù)量,當(dāng)ITO區(qū)域流進(jìn)去的電子數(shù)量達(dá)到我們想要的數(shù)值后,再將TFT device關(guān)掉,此時就將電子整個關(guān)(Keep)在ITO區(qū)域。
(1)LTPS
Polysilicon (多晶硅)是一種以硅為基底,由許多約為0.1至數(shù)個um大小的硅晶粒所組合而成的材料。在半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)中,多晶硅通常先以LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition)沉積后,再以高于900°C的退火形成,此方法即為SPC (Solid Phase Crystallization)。然而此種方法卻不適用于平面顯示器制造產(chǎn)業(yè),此乃因?yàn)椴AУ男巫儨囟戎挥?50°C。因此,LTPS技術(shù)即是特別應(yīng)用在平面顯示器的制造上的多晶硅成膜技術(shù)。
現(xiàn)在已有許多方法可以在玻璃或塑料基板上制造LTPS薄膜:
• Metal Induced Crystallization (MIC):屬于SPC方法之一。然相較于傳統(tǒng)的SPC,此方法能在較低溫下(約500~600°C)制造出多晶硅。這是因?yàn)橐槐咏饘僭诮Y(jié)晶前即先形成
在硅薄膜上,而此金屬成分是降低結(jié)晶化所需要的活化能,使其能在較低溫結(jié)晶的重要關(guān)鍵。
• Cat-CVD:一種無須經(jīng)由退火處理、而可直接沉積多晶薄膜(poly-film)的方法。沈積溫度可低于300°C。成長機(jī)制包含SiH4-H2混合體的catalytic cracking reaction。
• Laser anneal:此為目前最廣為運(yùn)用的方法。利用Excimer雷射加熱及融化含氫量低的a-Si,然后再結(jié)晶為多晶硅薄膜。
LTPS薄膜的制備遠(yuǎn)比a-Si復(fù)雜許多,然而LTPS TFT的載子遷移率(mobility)比a-Si TFT高出一百倍,并且可以在玻璃基板上直接進(jìn)行CMOS制程。以下列出幾種p-Si優(yōu)于a-Si的特性:
• 可直接整合驅(qū)動電路于玻璃基板上,意指較小的周邊電路使用面積,而且降低成本。
• 高開口率:高遷移率代表使用幾何尺寸較小的晶體管即可提供足夠的充電能力,因此光穿透的有效面積變大。
• Vehicle for OLED:高遷移率代表可提供OLED Device較大之驅(qū)動電流,因此較適合作為主動型OLED顯示器之基板。
• 模塊緊密:由于部份驅(qū)動電路可制作于玻璃基板上,因此PCB上的電路相對簡單,因而可節(jié)省PCB之面積。
(2)半穿透半反射式
液晶屏幕要放映映像是經(jīng)由背光透過彩色濾鏡,然后才映入我們的眼窗,這種搭載背光的模式稱為“穿透式”液晶屏幕,其電力大部份經(jīng)由背光裝置消耗。背光越亮呈現(xiàn)于屏幕前之亮度相對也就越高,然而所耗之電量也越大。
“反射式”架構(gòu)經(jīng)由反射板之裝置利用外部光源來顯示畫面,裝置省電但在缺乏外部光源是就較難看到畫面。
“半穿透半反射式(Transflective)”為兩者之折衷,此裝置以反射鏡(Reflector)來取代反射板,除了可以透過背光以外也可以利用外部光源的反射,以達(dá)到省電、提高亮度與減輕重量的效果。
(3)MVA
MVA (Multi-domain Vertical Alignment)技術(shù)因液晶的特殊排列模式不但提高面板視角并解決大部份灰階反轉(zhuǎn)的問題。使用MVA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有:
•高對比度
•廣視角
•無灰階反轉(zhuǎn)
•高分辨率
•快速反應(yīng)時間