TFT-LCD、LTPS和OLED技術(shù)教學(xué)講解課件

TFT-LCD、LTPS和OLED

超級(jí)變變變科技成果部顯示原理模型開關(guān)光源

顯示原理模型顯示單元由控制開關(guān)和顯示光源組成。第一次變形第二次變形第三次變形第四次變形一、LCD顯示技術(shù)開關(guān)光源顯示驅(qū)動(dòng)開關(guān)液晶顯示單元變LCD顯示模型第一次變形背光源偏光片液晶彩色濾光片偏光片液晶顯示單元結(jié)構(gòu)偏光片原理偏光片有個(gè)固定的偏光軸。偏光片的作用就是只允許振動(dòng)方向與偏光軸方向一致的光通過，而振動(dòng)方向與偏光軸垂直的光被吸收。

偏光片就像“百葉窗”，可以控制光線的通過。偏光片液晶(扭曲向列型液晶)偏光片1、控制液晶器件上的電壓，可以控制液晶分子的扭曲程度，2、光線傳輸方向隨液晶分子一起扭轉(zhuǎn)，故可以通過控制電壓，從而控制液晶器件的光透過率。液晶顯示原理彩色濾光片原理彩色濾光膜的R、G、B三基色按一定圖案排列，并與TFT基板上的TFT子象素一一對應(yīng)（注意：一個(gè)象素由三個(gè)子象素組成）。背光源發(fā)出的白光，經(jīng)濾光膜后變成相應(yīng)的R、G、B色光。通過TFT陣列可以調(diào)節(jié)加在各個(gè)子象素上的電壓值，從而改變各色光的透射強(qiáng)度。不同強(qiáng)度的RGB色光混合在一起，就實(shí)現(xiàn)了彩色顯示。色料著色方法成膜方法制造名稱染料染色光學(xué)微影單層法(染色法)多層法染料分散光學(xué)微影蝕刻法彩色感光材料法印刷其他噴墨(InkJet)法顏料顏料分散光學(xué)微影蝕刻法彩色感光材料法轉(zhuǎn)印法印刷凹版印刷法平版印刷法網(wǎng)版印刷法電鍍光學(xué)微影其他電子照相法激光燒成法

彩色濾光片制造方法的分類LCD顯示器結(jié)構(gòu)

液晶面板由背光板，偏光片、玻璃基板、TFT、彩色濾光片、濺射板、反射板等組成。玻璃基板偏光片漫射板濺射圖案偏光片玻璃基板彩色濾光片液晶TFT反射板冷陰極燈管導(dǎo)光板冷陰極燈管選通點(diǎn)(子像素)LCD內(nèi)部結(jié)構(gòu)無鈉玻璃數(shù)據(jù)線偏光片薄膜晶體管透明顯示電極透明普通電極光線過濾層無鈉玻璃偏光鏡存儲(chǔ)電容擴(kuò)散體LCD顯示器結(jié)構(gòu)二、OLED顯示技術(shù)開關(guān)光源顯示驅(qū)動(dòng)開關(guān)OLED

顯示光源變OLED顯示模型第二次變形OLED概念：

OLED(OrganicLight-EmittingDiode),即有機(jī)發(fā)光二極管。OLED是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場驅(qū)動(dòng)下，通過載流子

注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象。1947年美籍華裔教授鄧青云在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了有機(jī)發(fā)光二極體，也就是OLED，由此展開了對OLED的研究。1987年鄧青云教授和VanSlyke采用了超薄膜技術(shù)，用透明導(dǎo)電膜作陽極，Alq3作發(fā)光層，三芳胺作空穴傳輸層，Mg/Ag合金作陰極，制成了雙層有機(jī)電致發(fā)光器件。1990年Burroughes等人發(fā)現(xiàn)了以共軛高分子PPV為發(fā)光層的OLED，從此在全世界范圍內(nèi)掀起了OLED研究的熱潮。鄧教授被稱為“OLED之父”，“沃爾夫”化學(xué)獎(jiǎng)獲得者，2014與諾貝爾獎(jiǎng)失之交臂。OLED發(fā)展史OLED的陽極為薄而透明的銦錫氧化物(ITO)，陰極為金屬組合物，而將有機(jī)材料層(包括電洞傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層等)包夾在其中。接通電流，陽極的電洞與陰極的電荷就會(huì)在發(fā)光層結(jié)合，發(fā)出光亮。根據(jù)包夾在其中的有機(jī)材料的不同，會(huì)發(fā)出不同顏色的光。

小分子發(fā)光材料(SMOLED)大分子發(fā)光材料(POLED)發(fā)光效率>15lm/W20lm/W加工方法真空熱蒸發(fā)旋涂或噴涂(或噴墨印刷)優(yōu)點(diǎn)容易彩色化，制作過程簡單且穩(wěn)定，材料合成及提純較為容易設(shè)備成本低，器件構(gòu)造簡單，耐熱性較好缺點(diǎn)設(shè)備成本較高，對濕氣的抵抗性較差，蒸發(fā)效率低造成材料浪費(fèi)，熱穩(wěn)定性與機(jī)械性能較差，驅(qū)動(dòng)電壓較高彩色化比較困難，科研開發(fā)進(jìn)展緩慢OLED按發(fā)光材料分子大小分為小分子OLED和高分子OLED。LCD和OLED結(jié)構(gòu)對比背景燈偏光片玻璃板液晶玻璃板偏光片彩色濾光片背景燈發(fā)出的光線穿過/不穿過液晶體，然后由濾光片處理彩色像素。有機(jī)發(fā)光二極管能自動(dòng)發(fā)光，只要向電極中輸入電壓，激活層就可產(chǎn)生所需要的彩色光。負(fù)極(金屬)正極空穴傳輸層玻璃板光線電子傳輸層TFT和OLED顯示效果對比性能OLEDLCD發(fā)光機(jī)制自行發(fā)光，不需要背光需要背光顯示亮度亮度高，可在陽光下顯示亮度低，很難在陽光下使用反應(yīng)速度很快，以微秒計(jì)，比LCD快1000倍很慢，以毫秒計(jì)會(huì)產(chǎn)生“拖影”現(xiàn)象顯示失真很小很大，有水平和垂直視角失真視角所有方向都可超過160度有限制，尤其是垂直方向厚度可以小于2mm至少1cm以上柔軟性用塑料基板可以做成能夠彎曲的柔性顯示面板不能做成可彎曲顯示面板耗電極省，40寸彩電耗電80-100瓦采用CCFL背光的40寸彩電耗電290瓦成本低，比LCD低20%以上高壽命低，目前約5千小時(shí)壽命長，1萬-5萬小時(shí)OLED和LCD性能對比三、TFT技術(shù)開關(guān)光源晶體管開關(guān)第三次變形變晶體管開關(guān)Transistor變成英文變薄變成薄膜薄膜Transistor變成英文ThinFilmTransistorTFT薄膜晶體管

TFT概念TFT（ThinFilmTransistor）是指薄膜晶體管，意即每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在像素點(diǎn)后面的薄膜晶體管來驅(qū)動(dòng)。薄膜晶體管是一種絕緣柵場效應(yīng)晶體管。T(Transistor)是指晶體管。晶體管，本名是半導(dǎo)體三極管，是內(nèi)部含有兩個(gè)PN結(jié)，外部通常為三個(gè)引出電極的半導(dǎo)體器件，具有檢波、整流、放大、開關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制等多種功能。晶體管作為一種可變電流開關(guān)，能夠基于輸入電壓控制輸出電流。在TFT中的晶體管均為場效應(yīng)晶體管，簡稱“場效應(yīng)管”。

晶體管及TFT結(jié)構(gòu)保護(hù)膜半導(dǎo)體層(非晶硅)漏極源極像素電極(ITO)柵極絕緣膜柵極非晶硅TFT液晶屏的基本構(gòu)造硅Si(Silicon)硅（臺(tái)灣、香港稱矽xī）是一種化學(xué)元素，它的化學(xué)符號(hào)是Si。原子序數(shù)14，相對原子質(zhì)量28.0855。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導(dǎo)體；摻入微量的第VA族元素，形成n型硅半導(dǎo)體。硅是制作半導(dǎo)體元件的重要材料。原子結(jié)構(gòu)圖分子結(jié)構(gòu)圖硅外觀圖硅的分類1、硅分為有晶體硅和非晶硅兩種同素異形體。2、晶體硅分為單晶硅和多晶硅。3、多晶硅按照制程溫度分為低溫多晶硅和高溫多晶硅。硅Si晶體硅非晶硅α-Si單晶硅C-Si多晶硅P-Si低溫多晶硅LTPS高溫多晶硅HTPS硅分類圖：a-SiP-Si非晶硅和多晶硅晶向圖硅結(jié)構(gòu)電子遷移率應(yīng)用像素開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路存儲(chǔ)器非晶硅TFT結(jié)構(gòu)LTPSTFT結(jié)構(gòu)底柵頂柵結(jié)構(gòu)應(yīng)用制程7層CMOS4-5層NMOS垂直結(jié)構(gòu)的a-Si:HTFTLTPS工藝部分非晶硅TFT、氧化物和低溫多晶硅TFT對比表Cell工程Module工程[信號(hào)基板］[驅(qū)動(dòng)IC][ＬＣＤPanel][BLU］[LCDModule][連接電路][保護(hù)板]檢查裝配綁定[LCDPanel]液晶滴下真空貼合切割［CF］［TFT基板］TFT工程成膜[膜][Glass基板][PR]涂布曝光[Mask]現(xiàn)像刻蝕剝離[TFT基板]重復(fù)[Glass基板]TFT面板制作流程OLED面板制作流程四、有源陣列顯示技術(shù)第四次變形變小變小8×8像素矩陣有源矩陣驅(qū)動(dòng)無源驅(qū)動(dòng)法有源驅(qū)動(dòng)法ScanDriverDataDriverClcCsCsCsClcClcClcCsCsCsClcClcClcCsCsCsClcClc…像素像素像素像素像素像素像素像素像素C1C2CMR1R2RN…

~低功耗~高對比度~高分辨率矩陣驅(qū)動(dòng)方式有源矩陣驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)無源矩陣驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)控制信號(hào)數(shù)據(jù)線像素柵極行信號(hào)列信號(hào)玻璃基板陰極陽極發(fā)光層陰極列信號(hào)陽極單色OLED行信號(hào)PMOLED在陰極和陽極線交叉處是OLED發(fā)光的像素區(qū)。在ITO陽極加上正電壓，金屬陰極上加負(fù)電壓，交叉點(diǎn)像素就會(huì)有電流通過發(fā)光。缺點(diǎn)：非選通像素上的等效電容和電極間的漏電，會(huì)引起脈沖信號(hào)在電極間的串?dāng)_，導(dǎo)致交叉串?dāng)_現(xiàn)象，顯示圖像失真。無源矩陣驅(qū)動(dòng)方式玻璃基板TFT像素電極電子傳輸層發(fā)光層空穴傳輸層有機(jī)層陰極封裝層或蓋板AMOLED是采用薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)的有機(jī)發(fā)光顯示器，優(yōu)點(diǎn)是：1）同一畫面的各個(gè)像素是同時(shí)發(fā)光，發(fā)光亮度高、壽命長；2）各個(gè)像素獨(dú)立控制，驅(qū)動(dòng)電壓也降低，耗電少，適合大面積顯示；3）避免交叉串?dāng)_。有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式主動(dòng)式驅(qū)動(dòng)(有源驅(qū)動(dòng)AMOLED)

有源驅(qū)動(dòng)屬于靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式，可獨(dú)立控制每個(gè)像素的發(fā)光，易于實(shí)現(xiàn)高亮度和高分辨率。OLED驅(qū)動(dòng)方式被動(dòng)式驅(qū)動(dòng)(無源驅(qū)動(dòng)PMOLED)

分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電路，靜態(tài)容易出現(xiàn)交叉效應(yīng)而動(dòng)態(tài)則有占空比的問題，且驅(qū)動(dòng)電壓高，不適合用在大尺寸與高分辨率面板上玻璃基底絕緣層A-Si:HTFT垂直電極數(shù)據(jù)線漏電極玻璃基板絕緣層a-Si:HTFT引線電極信號(hào)線漏極背光源柵極及掃描線導(dǎo)光板偏振片像素電極源極共用電極彩膜偏振片陣列單元像素結(jié)構(gòu)n+a-Si源極絕緣層?xùn)啪€柵極信號(hào)線a-Si:H漏極TFT像素電極絕緣層鄰柵線存儲(chǔ)電容ClcCs彩膜基板TFT陣列基板液晶層液晶層電容陣列單元像素結(jié)構(gòu)等效電路TFTClcCs彩膜基板TFT陣列基板液晶層液晶層電容液晶層ClcTFTCs等效電路有源矩陣液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)顯示顏色的形成顏色顏色值R(紅色)0-255G(綠色)0-255B(藍(lán)色)0-255共可現(xiàn)實(shí)1678萬種顏色人眼可識(shí)別13-18萬種顏色顏色顯示模式-RGB模式人眼對空間的分辨距離約為0.1mm，而像素三原色間距小于0.1mm,故可以看到三原色的混色。動(dòng)態(tài)畫面的形成

人之所以可以看到連續(xù)動(dòng)態(tài)的畫面是利用了人的“視覺暫留”原理。人的視覺暫留時(shí)間是0.1-0.4秒，極限為0.025秒。而顯示器的掃描周期周期低于0.1秒，故可以可以看到連續(xù)的畫面。(電影每秒24幀，每幀1/24秒；

電視每秒60幀以上，每幀1/60秒。)tF=16.7mstg(gateontime)G0G1G2G3+––V1+V2–V3offoffoffonononoffoffoffoffoffoffCst有源陣列掃描總結(jié)LCD：液晶顯示。液晶面板由背光板、偏光片、玻璃基板、TFT、彩色濾光片等組成。由電壓控制液晶分子的扭轉(zhuǎn)角度來控制液晶顯示。OLED:有機(jī)發(fā)光二極管

，顯示器的另一種顯示方式。由二極管發(fā)光進(jìn)行顯示。TFT：薄膜晶