LED是發光二極管（Light Emitting Diode）的意思，雖然也可以做為顯示屏，但通常用于超大屏幕顯示，如大廈外面的大型廣告牌等。
TFT是液晶屏的一種材質，Thin film Transistor，薄膜晶體管，液晶屏除了TFT材質以外，還有STN、UFB等，但目前像手機、筆記本電腦、PDA、數碼相機等一般都采用的是TFT的，一些比較比較老的手機屏幕可能就是采用的STN的屏。

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LED概述

      LED（Light Emitting Diode），發光二極管，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。

LED歷史
      50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于1960年。LED是英文light emitting diode（發光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環氧樹脂密封，即固體封裝，所以能起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

      發光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為P-N結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結施加反向電壓時，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作狀態時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。

      最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命、低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司采用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。 汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。

      對于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年白光的LED開發成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發藍光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發后發出黃色光射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合，可以得到得白光。現在，對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過藍光LED得到白光的方法，構造簡單、成本低廉、技術成熟度高，因此運用最多。

      上個世紀60年代，科技工作者利用半導體PN結發光的原理，研制成了LED發光二極管。當時研制的LED，所用的材料是GaASP，其發光顏色為紅色。經過近30年的發展，現在大家十分熟悉的LED，已能發出紅、橙、黃、綠、藍等多種色光。然而照明需用的白色光LED僅在近年才發展起來，這里向讀者介紹有關照明用白光LED。

      1、可見光的光譜和LED白光的關系。 眾所周之，可見光光譜的波長范圍為380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光——紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色光。例如LED發的紅光的峰值波長為565nm。在可見光的光譜中是沒有白色光的，因為白光不是單色光，而是由多種單色光合成的復合光，正如太陽光是由七種單色光合成的白色光，而彩色電視機中的白色光也是由三基色紅、綠、藍合成。由此可見，要使LED發出白光，它的光譜特性應包括整個可見的光譜范圍。但要制造這種性能的LED，在目前的工藝條件下是不可能的。根據人們對可見光的研究，人眼睛所能見的白光，至少需兩種光的混合，即二波長發光（藍色光＋黃色光）或三波長發光（藍色光＋綠色光＋紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍色光，所以攝取藍色光已成為制造白光的關鍵技術，即當前各大LED制造公司追逐的“藍光技術”。目前國際上掌握“藍光技術”的廠商僅有少數幾家，比如日本的日亞化學、日本的豐田合成、美國的CREE、德國的歐司朗等，所以白光LED的推廣應用，尤其是高亮度白光LED在我國的推廣還有一個過程。

      2、 白光LED的工藝結構和白色光源。 對于一般照明，在工藝結構上，白光LED通常采用兩種方法形成。第一種是利用“藍光技術”與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法都已能成功產生白光器件。第一種方法產生白光的系統如圖1所示，圖中LEDGaM芯片發藍光（λp=465NM），它和YAG（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當熒光粉受藍光激發后發出黃色光，結果，藍光和黃光混合形成白光（構成LED的結構如圖2所示）。第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起，通過各色光混合而產生白光。

      3、白光LED照明新光源的應用前景。 為了說明白光LED的特點，先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為12～24流明/瓦；熒光燈和HID燈的光效為50～120流明/瓦。對白光LED：在1998年，白光LED的光效只有5流明/瓦，到了1999年已達到15流明/瓦，這一指標與一般家用白熾燈相近，而在2000年時，白光LED的光效已達25流明/瓦，這一指標與鹵鎢燈相近。有公司預測，到2005年，LED的光效可達50流明/瓦，到2015年時，LED的光效可望達到150～200流明/瓦。那時的白光LED的工作電流就可達安培級。由此可見開發白光LED作家用照明光源，將成可能的現實。

      普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價格便宜，但光效低（燈的熱效應白白耗電），壽命短，維護工作量大，但若用白光LED作照明，不僅光效高，而且壽命長（連續工作時間100000小時以上），幾乎無需維護。目前，德國Hella公司利用白光LED開發了飛機閱讀燈；澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用了白光LED作路燈照明；我國的城市交通管理燈也正用白光LED取代早期的交通秩序指示燈。可以預見不久的將來，白光LED定會進入家庭取代現有的照明燈。

     LED光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強、穩定性高、響應時間短、對環境無污染、多色發光等的優點，雖然價格較現有照明器材昂貴，仍被認為是它將不可避免地現有照明器件。

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薄膜晶體管
     Thin Film Transistor (薄膜場效應晶體管)，是指液晶顯示器上的每一液晶象素點都是由集成在其后的薄膜晶體管來驅動。從而可以做到高速度高亮度高對比度顯示屏幕信息。TFT屬于有源矩陣液晶顯示器。

      補充：TFT（ThinFilmTransistor）是指薄膜晶體管，意即每個液晶像素點都是由集成在像素點后面的薄膜晶體管來驅動，從而可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色顯示設備之一，其效果接近CRT顯示器，是現在筆記本電腦和臺式機上的主流顯示設備。TFT的每個像素點都是由集成在自身上的TFT來控制，是有源像素點。因此，不但速度可以極大提高，而且對比度和亮度也大大提高了，同時分辨率也達到了很高水平。

        TFT ( Thin film Transistor，薄膜晶體管）屏幕，它也是目前中高端彩屏手機中普遍采用的屏幕，分65536 色及26 萬色，1600萬色三種，其顯示效果非常出色。 

TFT技術解析
        TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜場效應晶體管LCD，是有源矩陣類型液晶顯示器(AM-LCD)中的一種。

        和TN技術不同的是，TFT的顯示采用“背透式”照射方式——假想的光源路徑不是像TN液晶那樣從上至下，而是從下向上。這樣的作法是在液晶的背部設置特殊光管，光源照射時通過下偏光板向上透出。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導通時，液晶分子的表現也會發生改變，可以通過遮光和透光來達到顯示的目的，響應時間大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的對比度和更豐富的色彩，熒屏更新頻率也更快，故TFT俗稱“真彩”。

        相對于DSTN而言，TFT-LCD的主要特點是為每個像素配置一個半導體開關器件。由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制。因而每個節點都相對獨立，并可以進行連續控制。這樣的設計方法不僅提高了顯示屏的反應速度，同時也可以精確控制顯示灰度，這就是TFT色彩較DSTN更為逼真的原因。

        目前，絕大部分筆記本電腦廠商的產品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于筆記本電腦的制造。盡管在當時TFT相對于DSTN具有極大的優勢，但是由于技術上的原因，TFT-LCD在響應時間、亮度及可視角度上與傳統的CRT顯示器還有很大的差距。加上極低的成品率導致其高昂的價格，使得桌面型的TFT-LCD成為遙不可及的尤物。

        不過，隨著技術的不斷發展，良品率不斷提高，加上一些新技術的出現，使得TFT-LCD在響應時間、對比度、亮度、可視角度方面有了很大的進步，拉近了與傳統CRT顯示器的差距。如今，大多數主流LCD顯示器的響應時間都提高到50ms以下，這些都為LCD走向主流鋪平了道路。

        LCD的應用市場應該說是潛力巨大。但就液晶面板生產能力而言，全世界的LCD主要集中在中國臺灣、韓國和日本三個主要生產基地。亞洲是LCD面板研發及生產制造的中心，而臺、日、韓三大產地的發展情況各有不同。
        目前主流的TFT面板有a－Si(非晶硅薄膜晶體管)

TFT-LCD技術
一、前言

      進入新千年，作為信息產業的重要構成部分—顯示器件正在加速推進其平板化的進程。目前，世界已進入“信息革命”時代，顯示技術及顯示器件在信息技術的發展過程中占據了十分重要的地位，電視、電腦、移動電話、BP機、PDA等可攜式設備以及各類儀器儀表上的顯示屏為人們的日常生活和工作提供著大量的信息。沒有顯示器，就不會有當今迅猛發展的信息技術。顯示器集電子、通信和信息處理技術于一體,被認為是電子工業在20世紀微電子、計算機之后的又一重大發展機會。
科學技術的發展日新月異，顯示技術也在發生一場革命，特別是自90年代以來，隨著技術的突破及市場需求的急劇增長，使得以液晶顯示（LCD）為代表的平板顯示（FPD）技術迅速崛起。據Stanford公司預測，FPD市場規模正在以年增長率16.2%的速度發展著，到2000年FPD和CRT的產業都達到300億美元，CRT平均年增長率不足6.3%，遠低于FED的平均增長率，且FPD增長率仍在繼續提高，CRT在繼續下降，替代趨勢十分明朗，可以說平板顯示將成為21世紀顯示技術的主流，其產業和市場在不斷擴增之中。

      經過二十多年的研究、競爭、發展，平板顯示器已進入角色，成為新世紀顯示器的主流產品，目前競爭最激烈的平板顯示器有四個品種：
1、場致發射平板顯示器（FED）；
2、等離子體平板顯示器（PDP）；
3、有機薄膜電致發光器（OEL）；
4、薄膜晶體管液晶平板顯示器（TFT-LCD） 。

      場發射平板顯示器原理類似于CRT，CRT只有一支到三支電子槍，最多六支，而場發射顯示器是采用電子槍陣列（電子發射微尖陣列，如金剛石膜尖錐），分辨率為VGA（640×480×3）的顯示器需要92.16萬個性能均勻一致的電子發射微尖，材料工藝都需要突破。目前美國和法國有小批量的小尺寸的顯示屏生產，用于國防軍工，離工業化、商業化還很遠。

      等離子體發光顯示是通過微小的真空放電腔內的等離子放電激發腔內的發光材料形成的，發光效應低和功耗大是它的缺點（僅1.2lm/W，而燈用發光效率達80lm/W以上，6瓦/每平方英寸顯示面積），但在102～152cm對角線的大屏幕顯示領域有很強的競爭優勢。業內專家分析認為，CRT、LCD和數字微鏡(DMD)3種投影顯示器可以與PDP競爭，從目前大屏幕電視機市場來看，CRT投影電視價格比PDP便宜，是PDP最有力的競爭對手，但亮度和清晰度不如PDP，LCD和DMD投影的象素和價格目前還缺乏競爭優勢。盡管彩色PDP在像質、顯示面積和容量等方面有了明顯提高，但其發光效率、發光亮度、對比度還達不到直觀式彩色電視機的要求，最重要的是其價格還不能被廣大家用消費者所接受，這在一定程度上制約了彩色PDP市場拓展。目前主要在公眾媒體展示場合應用開始普遍起來。

      半導體發光二極管（LED）的顯示方案由于GaN藍色發光二極管的研制成功，從而一舉獲得了超大屏幕視頻顯示器市場的絕對控制權，但是這種顯示器只適合做戶外大型顯示，在中小屏幕的視頻顯示器也沒有它的市場。

      顯示器產業的專家一直期望有機薄膜電致發光材料能提供真正的象紙一樣薄的顯示器。有機薄膜電致發光真正的又輕又薄，低功耗廣視角，高響應速度（亞微妙）的固體平板顯示器。大規模工業生產的成本很低，使用壽命目前只有幾千小時。OLED在可以預見的將來將首先應用作為TFT-LCD的主要競爭對手，但目前還處于研究試制階段。

      液晶平板顯示器，特別TFT-LCD，是目前唯一在亮度、對比度、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過CRT的顯示器件，它的性能優良、大規模生產特性好，自動化程度高，原材料成本低廉，發展空間廣闊，將迅速成為新世紀的主流產品，是21世紀全球經濟增長的一個亮點。

二、TFT-LCD

    在眾多的平板顯示器激烈競爭中，何以TFT-LCD能夠脫穎而出，成為新一代的主流顯示器決不是偶然的，是人類科技發展和思維模式發展的必然。液晶先后避開了困難的發光問題，利用液晶作為光閥的優良特性把發光顯示器件分解成兩部分，即光源和對光源的控制。作為光源，無論從發光效率、全彩色，還是壽命，都已取得了輝煌的成果，而且還在不斷深化之中。LCD發明以來，背光源在不斷地進步，由單色到彩色，由厚到薄，由側置熒光燈式到平板熒光燈式。在發光光源方面取得的最新成果都會為LCD提供新的背光源。隨著光源科技的進步，會有更新的更好的光源出現并為LCD所應用。余下的就是對光源的控制，把半導體大規模集成電路的技術和工藝移植過來，研制成功了薄膜晶體管（TFT）生產工藝，實現了對液晶光閥的矩陣尋址控制，解決了液晶顯示器的光閥和控制器的配合，從而使液晶顯示的優勢得以實現。

    1、TFT工作原理
    （1）TFT是如何工作的 TFT就是“Thin Film Transistor”的簡稱，一般代指薄膜液晶顯示器，而實際上指的是薄膜晶體管（矩陣）——  可以“主動的”對屏幕上的各個獨立的象素進行控制，這也就是所謂的主動矩陣TFT（active matrix TFT）的來歷。那么圖象究竟是怎么產生的呢？基本原理很簡單：顯示屏由許多可以發出任意顏色的光線的象素組成，只要控制各個象素顯示相應的顏色就能達到目的了。在TFT LCD中一般采用背光技術，為了能精確地控制每一個象素的顏色和亮度就需要在每一個象素之后安裝一個類似百葉窗的開關，當“百葉窗”打開時光線可以透過來，而“百葉窗”關上后光線就無法透過來。當然，在技術上實際上實現起來就不像剛才說的那么簡單。LCD（Liquid Crystal Display）就是利用了液晶的特性（當加熱時為液態，冷卻時就結晶為固態），一般液晶有三種形態：

    類似粘土的層列（Smectic）液晶
    類似細火柴棒的絲狀（Nematic）液晶
    類似膽固醇狀的（Cholestic）液晶
    液晶顯示器使用的是絲狀，當外界環境變化它的分子結構也會變化，從而具有不同的物理特性——就能夠達到讓光線通過或者阻擋光線的目的——也就是剛才比方的百葉窗。

    大家知道三原色，所以構成顯示屏上的每個象素需上面介紹的三個類似的基本組件來構成，分別控制紅、綠、藍三種顏色。
    目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶顯示器（Twisted Nematic TFT LCD），下圖就是解釋的此類TFT顯示器的工作原理。現存的技術差別很大，我們將會在本文的第二部分中詳細介紹。

    在上、下兩層上都有溝槽，其中上層的溝槽是縱向排列，而下層是橫向排列的。而下層是橫向排列的。當不加電壓液晶處于自然狀態，從發光圖2a扭曲向列TFT顯示器工作原理圖示意圖層發散過來的光線通過夾層之后，會發生90度的扭曲，從而能在下層順利透過。

    當兩層之間加上電壓之后，就會生成一個電場，這時液晶都會垂直排列，所以光線不會發生扭轉——結果就是光線無法通過下層。
     （2）TF
T象素架構如圖4示，彩色濾光鏡依據顏色分為紅、綠、藍三種，依次排列在玻璃基板上組成一組（dot pitch）對應一個象素每一個單色濾光鏡稱之為子象素（sub-pixel）。也就是說，如果一個TFT顯示器最大支持1280×1024分辨率的話，那么至少需要1280×3×1024個子象素和晶體管。對于一個15英寸的TFT顯示器（1024×768）那么一個象素大約是0.0188英寸（相當于0.30mm），對于18.1英寸的TFT顯示器而言（1280×1024），就是0.011英寸（相當于0.28mm）

    大家知道，象素對于顯示器是有決定意義的，每個象素越小顯示器可能達到的最大分辨率就會越大。不過由于晶體管物理特性的限制，目前TFT每個象素的大小基本就是0.0117英寸（0.297mm），所以對于15英寸的顯示器來說，分辨率最大只有1280×1024。

    2 、 TFT的技術特點
    TFT技術是二十世紀九十年代發展起來的，采用新材料和新工藝的大規模半導體全集成電路制造技術，是液晶（LC）、無機和有機薄膜電致發光（EL和OEL）平板顯示器的基礎。TFT是在玻璃或塑料基板等非單晶片上（當然也可以在晶片上）通過濺射、化學沉積工藝形成制造電路必需的各種膜，通過對膜的加工制作大規模半導體集成電路（LSIC）。采用非單晶基板可以大幅度地降低成本，是傳統大規模集成電路向大面積、多功能、低成本方向的延伸。在大面積玻璃或塑料基板上制造控制像元（LC或OLED）開關性能的TFT比在硅片上制造大規模IC的技術難度更大。對生產環境的要求（凈化度為100級），對原材料純度的要求（電子特氣的純度為99.999985％），對生產設備和生產技術的要求都超過半導體大規模集成，是現代大生產的頂尖技術。其主要特點有：

    （1）大面積：九十年代初第一代大面積玻璃基板（300mm×400mm）TFT-LCD生產線投產，到2000年上半年玻璃基板的面積已經擴大到了680mm×880mm），最近950mm×1200mm的玻璃基板也將投入運行。原則上講沒有面積的限制。

    （2）高集成度：用于液晶投影的1.3英寸TFT芯片的分辨率為XGA含有百萬個象素。分辨率為SXGA（1280×1024）的16.1英寸的TFT陣列非晶體硅的膜厚只有50nm，以及TAB ON GLASS和SYSTEM ON GLASS技術，其IC的集成度，對設備和供應技術的要求，技術難度都超過傳統的LSI。

    （3）功能強大：TFT最早作為矩陣選址電路改善了液晶的光閥特性。對于高分辨率顯示器，通過0-6V范圍的電壓調節（其典型值0.2到4V），實現了對象元的精確控制，從而使LCD實現高質量的高分辨率顯示成為可能。TFT-LCD是人類歷史上第一種在顯示質量上超過CRT的平板顯示器。現在人們開始把驅動IC集成到玻璃基板上，整個TFT的功能將更強大，這是傳統的大規模半導體集成電路所無法比擬的。

    （4）低成本：玻璃基板和塑料基板從根本上解決了大規模半導體集成電路的成本問題，為大規模半導體集成電路的應用開拓了廣闊的應用空間。

    （5）工藝靈活：除了采用濺射、CVD（化學氣相沉積）MCVD（分子化學氣相沉積）等傳統工藝成膜以外，激光退火技術也開始應用，既可以制作非晶膜、多晶膜，也可以制造單晶膜。不僅可以制作硅膜，也可以制作其他的Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族半導體薄膜。

    （6）應用領域廣泛，以TFT技術為基礎的液晶平板顯示器是信息社會的支柱產業，也技術可應用到正在迅速成長中的薄膜晶體管有機電致發光(TFT-OLED)平板顯示器也在迅速的成長中。

    3、  TFT-LCD的主要特點：

    隨著九十年代初TFT技術的成熟，彩色液晶平板顯示器迅速發展，不到10年的時間，TFT-LCD迅速成長為主流顯示器，這與它具有的優點是分不開的。主要特點是：

    （1）使用特性好：低壓應用，低驅動電壓，固體化使用安全性和可靠性提高；平板化，又輕薄，節省了大量原材料和使用空間；低功耗，它的功耗約為CRT顯示器的十分之一，反射式TFT-LCD甚至只有CRT的百分之一左右，節省了大量的能源；TFT-LCD產品還有規格型號、尺寸系列化，品種多樣，使用方便靈活、維修、更新、升級容易，使用壽命長等許多特點。顯示范圍覆蓋了從1英寸至40英寸范圍內的所有顯示器的應用范圍以及投影大平面，是全尺寸顯示終端；顯示質量從最簡單的單色字符圖形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高對比度，高響應速度的各種規格型號的視頻顯示器；顯示方式有直視型，投影型，透視式，也有反射式。

    （2）環保特性好：無輻射、無閃爍，對使用者的健康無損害。特別是TFT-LCD電子書刊的出現，將把人類帶入無紙辦公、無紙印刷時代，引發人類學習、傳播和記栽文明方式的革命。

    （3）適用范圍寬，從-20℃到+50℃的溫度范圍內都可以正常使用，經過溫度加固處理的TFT-LCD低溫工作溫度可達到零下80℃。既可作為移動終端顯示，臺式終端顯示，又可以作大屏幕投影電視，是性能優良的全尺寸視頻顯示終端。

    （4）制造技術的自動化程度高，大規模工業化生產特性好。TFT-LCD產業技術成熟，大規模生產的成品率達到90%以上。

   （5）TFT-LCD易于集成化和更新換代，是大規模半導體集成電路技術和光源技術的完美結合，繼續發展潛力很大。目前有非晶、多晶和單晶硅TFT-LCD，將來會有其它材料的TFT，既有玻璃基板的又有塑料基板。