薄膜晶体管的技术特点

二、薄膜晶体管的技术特点

薄膜晶体管液晶显示器（thin film transistor liquid crystal display，TFTLCD）是以液晶为介质、以薄膜晶体管为控制元件的集大规模半导体集成电路技术和平板光源技术于一体的光电子产品。

1.TFT-LCD的主要优点

（1）TFT-LCD产品使用特性好，具有固体化、平板化、低功耗、规格型号系列化，品种多样，使用方便灵活，维修、更新、升级容易，使用寿命长等许多优点。其显示范围、显示质量以及显示方式覆盖面广。

（2）环保特性好，无辐射，无闪烁，对使用者的健康无损害，超薄的平板结构节省原材料，节约空间。特别是TFT-LCD电子书刊将把人类带入无纸信息时代，引发人类学习、传播和记载文明方式的革命，消除造纸工业对森林和对环境的破坏。

（3）适用范围广，从-30℃到＋80℃的温度范围内都可以正常使用。既可以作移动显示终端、台式显示终端，又可以作挂壁式电视，还可以作大屏幕投影电视，是性能优良的全尺寸数字化信息终端。

（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了95%以上。

（5）液晶平板显示器结构科学合理，如图0.2所示。随着材料科学、光源技术和半导体工艺技术同步发展，向集成化、智能化、经济化发展的空间非常广阔，潜力很大。

图0.2　TFT-LCD的结构

通常的半导体大规模集成电路（large-scale integration，LSI）工艺技术是通过掺杂、扩散、光刻等工艺在单晶片上形成电路。是一种“体”技术。在大规模半导体集成电路技术的发展中，除了提高集成度以外，最重要的发展方向就是新材料和新工艺的研究，扩大其应用领域。LSI通常是在硅单晶片上制作的，由于人类制造单晶能力的限制，半导体单晶片面积不可能做得太大，而且成本昂贵，大规模半导体集成电路的应用是有一定的局限性的。

为了扩大LSI技术的应用领域并降低成本，国际上从20世纪70年代开始研究薄膜晶体管（thin film transistor，TFT）技术。

TFT技术是采用新材料和新工艺的大规模半导体集成电路技术，是高质量平板显示器的基础。TFT技术是在玻璃或塑料等非单晶基板上（当然也可以在单晶片上）制作大规模半导体集成电路，通过溅射、化学沉积等成膜工艺形成制造电路必需的各种膜，通过对膜的加工制造电路。采用非单晶基板大幅度地降低了成本，是传统大规模集成电路向大面积、多功能、低成本方向的延伸，为器件和电路的一体化打开了通道。

在大面积的玻璃或塑料基板上制造控制液晶（liquid crystal，LC）或有机电致发光（organic electroluminescence，OEL）像素元开关性能的TFT对生产环境、原材料纯度、生产设备和生产技术的严格要求开创了现代信息制造业的产业时代，是现代大生产的顶尖技术。

2.TFT-LCD的主要特点

（1）大面积。第8代生产线的基板面积可以做到2 400mm×2 800mm，是12in半导体单晶片的92倍。图0.3所示是日本夏普公司龟山2006年8月开始量产的世界上第1条第8代TFT-LCD生产线的玻璃基板。基板尺寸是2 160mm×2 460mm，每块基板可以制造8个46in的液晶电视模块。人们甚至开始考虑建设更大规模的、玻璃基板为2 880mm×5 080mm的第10代TFT-LCD生产线。

图0.3　第8代TFT-LCD生产线的玻璃基板

（2）大规模生产特性好，工业自动化程度高。一条月产能10万块玻璃基板的第8代TFT-LCD生产线，理论上一年可以制造960万台46in的液晶电视模块，这是传统制造业无法比拟的。

（3）高集成度，功能强大。可以实现驱动电路集成（chip on glass，COG）、系统集成（system on glass，SOG），甚至可以直接将驱动和中央处理器（central processing unit，CPU）集成在玻璃基板上。

（4）低电压驱动，可以直接和各种接口电路配套，使用安全，方便。

TFT工艺技术是平板显示产业的基础，无论是TFT-LCD还是有机电致发光，甚至无机电致发光，TFT是高亮度、高对比度、高清晰度平板显示的技术基础。开展新型TFT材料和器件研究是平板显示器产业发展的基础建设。电脑-电视-电信三电一体化最后都要归总到平板显示器的麾下。TFT-LCD不再是传统意义上的简单的显示器，它代表了一个新的技术时代。