TFT-LCD设计及制作(2)-TFT原理

TFT-LCD设计及制作（2）

■TFT工作原理■TFT基本结构

■各种TFT技术■TFT工作原理■TFT基本结构

■各种TFT技术TFT-LCD设计及制作MOSFET绝缘栅型场效应管（InsulatedGateFieldEffectTransistor，缩写为IGFET）的栅极与源极、栅极与漏极之间均采用Si02绝缘层隔离，因此而得名。在IGFET中，目前应用最为广泛的是MOS场效应管（即金属-氧化物-半导体场效应管:Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor,缩写为MOSFET）TFT-LCD设计及制作MOS结构是MIS（Metal-Insulator-Semiconductor）结构中的一种，当绝缘膜采用氧化膜时就是MOS结构，在硅器件中，氧化膜是通过硅衬底的热氧化形成的。它的栅-源间电阻比结型场效应管大得多，可达1010Ω以上。它比结型场效应管温度稳定性好、集成化时工艺简单，是微处理器、半导体存储器等超大规模集成电路中的核心器件和主流器件，也是一种重要的功率器件。TFT-LCD设计及制作根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时漏极电流也为零，管子是呈截止状态；加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。因而增强型MOSFET就是指必须施加栅压才能开启的一类MOFET。TFT-LCD设计及制作耗尽型则是指：当VGS=0时漏极电流不为零，即形成沟道；加上正确VGS的时，能使多数载流子流出沟道，从而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。因而耗尽型MOSFET是指必须施加栅压才能关闭的一类MOSFET。TFT-LCD设计及制作TFT与MOSFET之比较分析

TFT与MOSFET的工作原理比较TFT与MOSFET的工作原理相似,当栅极施加正电压时,在栅极和半导体层间会产生一个电场,在这个电场的作用下,形成了电子沟道,使源极与漏极之间形成导通状态,在栅极所加的电压越大,吸引的电子也愈多,所以导通电流也越大;而当栅极施加负电压时,使得源极与漏极之间形成关闭状态。TFT-LCD设计及制作在实际LCD生产中，主要利用a-Si：HTFT的开态（大于开启电压）对像素电容快速充电，利用关态来保持像素电容的电压，从而实现快速响应和良好存储的统一。TFT-LCD设计及制作TFT与MOSFET的结构非常的相似。TFT与MOSFET相似也为一三端子元件,在LCD的应用上可将其视为一开关。TFT-LCD设计及制作

TFT与MOSFET不同之处1、沟道与源、漏极MOSFET的载流子沟道所形成的界面,与源、漏极处于同一边,因此,载流子沟道形成后,会直接连接至源、漏极,TFT的电子沟道是形成于半导体层下方的界面,而源ö漏极却是在半导体层上方的界面,因此,TFT的电子沟道要连接到源、漏极,必须再经过半导体层厚度,载流子的流动需要经过这个低导电性的区域,因而影响TFT的导电特性。TFT-LCD设计及制作2、栅极与源、漏极的重叠MOSFET的源、漏极掺杂,是利用栅极本身作为掩模,利用离子注入来形成,具有自动对准的效果,栅极与源、漏极之间并不会重叠。而TFT的源、漏极,是另外用掩模来定义的,TFT的导通特性包括了半导体层厚度本身造成的电阻,如果栅极与源、漏极之间没有重叠,会造成一段不会形成沟道的距离,形成很大的阻值使其充电能力大幅降低。因此,必须在栅极与源、漏极之间故意地形成重叠,来避免这样的情况。TFT-LCD设计及制作3、栅极绝缘层的材料MOSFET的栅极绝缘层是在高温下形成的氧化硅,其本身和与硅半导体界面的品质都是极佳的。而TFT的栅极绝缘层,由于基板耐温的限制而无法在高温下成长,而仅能以等离子体沉积的方式形成。TFT-LCD设计及制作TFT等效电路1.右图为TFT一个像素的等效电路图，扫描线连接同一列所有TFT栅极电极，而信号线连接同一行所有TFT源极电极。2.当ON时信号线的数据写入液晶电容，此时，TFT组件成低阻抗(RON)，当OFF时TFT组件成高阻抗(R)，可防止信号线数据的泄漏。3.一般RON与ROFF电阻比至少约为105以上。扫描线信号线RONROFF液晶存储电容GDSTFT-LCD设计及制作G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2Sn-1SnArray面板示意圖14非晶硅TFT源漏电流与栅极电压的关系没有光照的情况下，TFT开态电流与关态电流之比在7个数量级的水平，管子开关特性很好。但在2000lx白光的照射下，如图中虚线所示，相同条件下关态电流迅速增大，使开态电流和关态电流之比减小到5个数量级，导致管子工作不稳定。这是采用窄禁带光敏半导体硅材料的固有缺陷。TFT-LCD设计及制作TFT与对比度在TFT-LCD中，TFT的电学特性是确定显示器对比度的关键。一般要求TFT开态电流与关态电流之比要达到107以上。如果TFT栅极电阻太大，使栅极脉冲延迟时间延长，则导致数据信号写入不足，会降低显示器的对比度TFT-LCD设计及制作TFT的寄生电容与交叉串扰一般认为，TFT矩阵驱动的图像不会产生类似无源驱动的交叉串扰的问题，但是，实际上由于在数据信号线和公用电极之间，数据信号线与像素电极之间都可能存在寄生电容，它们会影响数据信号波形和幅度，因此，在TFT-LCD显示中也会产生交叉串扰(crosstalk)。TFT-LCD设计及制作所谓串扰就是信号波形畸变导致的灰度错乱，例如在白色背景中显示黑色横条时，横条的左右两边的颜色比正常颜色浅一些;或者在白色背景中显示黑色竖条时，竖条的上下两边的颜色比正常颜色浅一些，当然从设计的角度寻找消除或抵消寄生电容的途径也不是不可能的，考虑到开口率等多种原因，一般还是在驱动电路上做些设计比较合适。TFT-LCD设计及制作TFT与开口率影响像素元开口率的主要因素：TFT电极;栅极信号bus-line;数据bus-line;存储电容电极，黑矩阵材料。这些部分的面积总和决定了一个像素的开口率。TFT做得越小，布线越细，开口率越高。TFT-LCD设计及制作TFT-LCD设计及制作遗憾的是，在实际的设计和制造工艺上是很难两者兼顾的。为了防止数据线和像素ITO之间的空隙漏光以及显示屏表面反射光，彩膜基板上的黑矩阵的面积总是做得大于间隙面积的。在制屏工艺中，如果彩膜基板和阵列(array)基极的对准定位发生偏移，则也会造成开口率的下降。TFT-LCD设计及制作如果把黑矩阵做到阵列基板上，则可以消除由对准定位偏离造成的开口率下降。另一方面，黑矩阵做在阵列基板上可以非常精确地和数据线、像素ITO衔接，从而进一步提高开口率。TFT-LCD设计及制作TFT-LCD设计及制作在独立存储电容Cs的设计中，如果用ITO制作存储电容电极则可以有效地提高像素的开口率。采用ITO膜制作存储电容Cs电极可以改善像素的开口率。传统的存储电容Cs的电极是不透明的金属，背光源的光会被金属电极反射回来;采用ITO膜做的存储电容Cs的电极，背光源的光直接透过电极，对提高像素的亮度做出了贡献。TFT-LCD设计及制作TFT-LCD设计及制作TFT与亮度

为什么TFT-LCD光能利用率只有10%左右，还能有比较高的亮度，就是因为TFT寻址解决了无源驱动扫描占空比的问题。采用TFT有源寻址，可以使像素元上的电压保持到下一个扫描信号的到达，从而保持了像素元的亮度。

因此TFT是平板显示实现高亮度的核心。TFT-LCD设计及制作TFT与闪烁TFT性能不良，例如TFT设计不合理，或者工艺条件不合适，造成开态电流太小，导致信号写入畸变，或者由于存储电容电压保持特性不合适，都会引起画面闪烁(flicker)TFT-LCD设计及制作TFT与响应速度

响应速度是评价液晶显示器最主要的技术指标之一。确定液晶显示器的响应速度的主要因素是液晶材料的特性。TIT的驱动特性对液晶显示器的响应速度也有一定的影响，因为TFT沟道的长宽比直接与像素电容的充电时间有关。TFT-LCD设计及制作TFT与闪烁

TFT性能不良，例如TFT设计不合理，或者工艺条件不合适，造成开态电流太小，导致信号写入畸变，或者由于存储电容电压保持特性不合适，都会引起画面闪烁(flicker)TFT-LCD设计及制作■TFT工作原理■TFT基本结构

■各种TFT技术TFT-LCD设计及制作TFT结构的分类结构：金属栅极、栅极绝缘层、非晶硅层、n+非晶硅层、源极/漏极和保护层TFT-LCD设计及制作目前大部分采用底栅型结构。为什么呢？因为底栅型结构的金属栅极和绝缘层同事可以作为半导体层的光学保护层，以防止因背光源发出的光照射到非晶硅层产生的光速载流子而破坏半导体层的电学特性。TFT-LCD设计及制作那么顶栅型的TFT用在什么地方呢？反射式的液晶显示器中（投影机）多晶硅TFT基本上都采用顶栅型结构TFT-LCD设计及制作顶栅型结构的优点：制造工艺简单，需要光刻次数少通过改进光刻技术，可以大幅度降低成本但是必须要为半导体层设置一层保护膜，防止因背光源的光刺激有源层产生的光生载流子而破坏有源层的电学特性。TFT-LCD设计及制作底栅型TFT的分类背沟道刻蚀型（BackChannelEtched,BCE)刻蚀阻挡型（EtchStopper,ES)TFT-LCD设计及制作底栅型结构顶栅型结构背沟道刻蚀型沟道保护型非晶硅层a-Si层厚（200－300nm）a-Si层薄（30－50nm）通过大幅度改进光刻技术，可以大大降低成本。工艺刻蚀n+a-Si层时，a-Si层也被刻蚀，因为腐蚀选择比较小，所以a-Si层相应要厚，工艺难度大刻蚀n+a-Si层时，SiNx层也被刻蚀，因为腐蚀选择比较大，所以a-Si层可以做得薄一些，工艺简单PECVD工艺特性a-Si层相应要厚，工艺难度大a-Si层薄一些，工艺简单TFT-LCD设计及制作现在大部分LCD制造公司，基本都采用BCE型工艺，因为与ES型工艺相比，它的工艺流程要简单一些。BCE结构的TFT至少节省了一次光刻工艺步骤。但是它需要相当厚的本征a-Si层（约200nm）,才能保证在刻蚀n+a-Si层时有足够的刻蚀余量，n+a-Si层必须过刻蚀才能保证完全去除掉。而在ES工艺中，背沟道被SiNx层覆盖并保护，n+a-Si层的刻蚀相当容易，当然它的制造过程要复杂一些，现在已经渐渐被BCE型所取代了。ES型TFT的优点是因为光照产生的漏电流更小，串联电阻更小。TFT-LCD设计及制作我们不仅要设计一个性能优越的TFT，还要给每个像素设计一个可以在一个帧频周期维持像素信号电压的像素电容Cs。大面积的像素电容不仅可以改善像素电压保持率，还能改善图像的闪烁和对比度。最简单的办法是在像素上设计一个独立的电容，但是同时会降低像素的开口率。TFT-LCD设计及制作独立存储电容的TFTTFT-LCD设计及制作独立存储电容的剖面示意图TFT-LCD设计及制作共栅极存储电容TFT-LCD设计及制作■TFT工作原理■TFT基本结构

■各种TFT技术TFT-LCD设计及制作TFT技术分类硅基非硅基非晶硅多晶硅微晶硅金属氧化物有机TFT纳米TFT单晶硅载流子迁移率增大TFT-LCD设计及制作非晶硅TFT选用a-Si的理由今天大家熟知的TFT，其发展历史实际始于1962年RCA实验室的P.K.Weimer的研究工作。近五十年来，TFT技术已经发生了巨大的变革、发展和改进。从最初的CdS和CdSe后来被a-Si所代替并成为应用最广泛的TFT有源层材料，在组成TFT有源层的所有材料中，没有哪种材料能与a-Si材料这么吸引投资。TFT-LCD设计及制作这一点，与其说是一个物理问题，倒不如说是个经济问题，因为只有a-Si材料可以很容易地搭建起生产设备并应用相对少的工艺步骤，得到性能稳定TFT器件。TFT-LCD设计及制作非晶硅TFT具有以下特点：（1）工艺温度低(约350℃左右)；（2）成本低;（3）适合大面积器件;（4）阈值电压低，一般在1－4V;（5）漏电流小，一般在1pA左右;（6）载流子迁移率低，只有0.1-1.0cm2v-1s-1;（7）需要专用栅极与源极驱动电路。TFT-LCD设计及制作多晶硅TFT多晶硅载流子迁移率比非晶硅高出2-3个数量级。TFT-LCD设计及制作多晶硅(Poly-SiTFT)

高温多晶硅（HTPS：Hightemperaturepoly-silicon)

工艺温度必须在600℃（甚至1000℃)以上，一般只能在石英基板上制作。

低温多晶硅（LTPS:Lowtemperaturepoly-silicon)

工艺温度一般在550℃，可以在玻璃基板上制造。

TFT-LCD设计及制作多晶硅TFT薄膜的优点低温多晶硅与a-SiTFT最大的差异在于p-SiTFT的晶体管需进一步接受激光退火的制程步骤，将非晶硅的薄膜转变为多晶硅薄膜层，使得p-SiTFT在硅晶结构上较a-SiTFT来的排列有序。多晶硅(PolySi)TFT–LCD与非晶硅(a-Si)TFT–LCD特性差异大，多晶硅提升电子迁移率达200(cm2/V·sec)，反应时间快10倍以上、多晶硅电子移动速度较快使得面板厚度可缩小、多晶硅开口率高出70%以上、多晶硅可采更低功耗背光源。TFT-LCD设计及制作多晶硅TFT薄膜的优点1.

反应速度加快2.

轻薄化3.降低材料成本4.省电特性5.高分辨率6.降低不良率7.把驱动IC的外围电路集成到面板基板上的可行性更强；

8.反应速度更快，外观尺寸更小，联结和组件更少；

9.面板系统设计更简单；

10.面板的稳定性更强；

。TFT-LCD设计及制作LTPS的特点电子迁移速率更快

传统的a-Si非晶硅材料LCD，电子迁移率指标多数都在0.5cm2/V·sec以内，而P-Si多晶硅面板的电子迁移率可达到200cm2/V·sec，整整是非晶硅材料的400倍之多。由于在该项指标上多晶硅材料占据绝对优势，使得多晶硅LCD的反应速度极快，体现在显示器产品中便是响应时间可以做到更短，更好满足大屏幕LCD的实用需求。

TFT-LCD设计及制作薄膜电路面积更小

传统a-Si非晶硅材料在开口率方面的表现难如人意，原因就在于对应的薄膜电路体积较大用p-Si多晶硅材料制造的LCD面板，薄膜电路可以做得更小、更薄，电路本身的功耗也较低。更重要的是，较小的薄膜电路让多晶硅LCD拥有更高的开口率，在背光模块不变的情况下可拥有更出色的亮度及色彩输出。采用多晶硅材料也可以在确保亮度不变的前提下，有效降低背光源的功率，整机的功耗将因此大大降低。

TFT-LCD设计及制作TFT-LCD设计及制作更高的分辨率

多晶硅技术所能达到的分辨率远超乎人们的想象，如在三片式LCD投影机中，高温多晶硅技术被广泛使用，而它可以在面板尺寸仅有1.3英寸时，就实现1024×768的超高分辨率，如果换作是普通的非晶硅技术则远远无法达到这一指标。

TFT-LCD设计及制作结构简单、稳定性更高

传统的非晶硅LCD显示器，驱动IC与玻璃基板之间需要大量的连接器。这不可避免导致结构变得复杂，模块制造成本居高不下，且面板的稳定性较差，故障率会比较高。驱动IC与玻璃基板的分离式设计也让LCD难以实现进一步轻薄化低温多晶硅技术，驱动IC可以同玻璃基板直接集成，所需的连接器数量锐减到200个以下，显示器的元器件总数比传统的a-Si非晶硅技术整整少了40％。这也使得面板的结构变得很简单、稳定性更强，理论上说，多晶硅LCD面板的制造成本也将低于传统技术。TFT-LCD设计及制作尤其对LTPS区别于a-Si制造的制造程序“激光退火”（laseranneal）要求更是如此。与a-Si相比，LTPS的电子移动速度要比a-Si快100倍，这个特点可以使p-Si器件在两个方面优于a-Si器件：首先，每个LTPSPANEL都比a-SiPANEL反应速度快；其次，LTPSPANEL外观尺寸都比a-SiPANEL小。因此，作为多晶硅技术的一个分支，低温多晶硅对液晶显示器件来说，可以使薄膜电路做得更薄更小、功耗更低等等。TFT-LCD设计及制作但在多晶硅技术发展的初期，为了将玻璃基板从非晶硅结构（a-Si）转变为多晶硅结构，就必须借助一道激光退火（LaserAnneal）的高温氧化工序，此时玻璃基板的温度将超过摄氏1000度。众所周知，普通玻璃在此高温下就会软化熔融，根本无法正常使用，而只有石英玻璃才能够经受这样的高温处理。而石英玻璃不仅价格昂贵且尺寸都较小，无法作为显示器的面板，厂商很自然选择了廉价的非晶硅技术。TFT-LCD设计及制作与传统的高温多晶硅相比，低温多晶硅虽然也需要激光照射工序，但它采用的是准分子激光作为热源，激光经过透射系统后，会产生能量均匀分布的激光束并被投射于非晶硅结构的玻璃基板上，当非晶硅结构的玻璃基板吸收准分子激光的能量后，就会转变成为多晶硅结构。由于整个处理过程是在摄氏500-600度以下完成，普通的玻璃基板也可承受，这就大大降低了制造成本TFT-LCD设计及制作实现多晶硅TFT的主要技术途径多晶硅是由众多微小晶粒组成的，晶粒与晶粒之间存在很多缺陷，形成大量的界面态，在获得开态高迁移率的同时，也使关态漏电流大幅度上升。为了获得良好的器件电学性能，开发了许多制作多晶硅的方法。TFT-LCD设计及制作实现多晶硅薄膜的主要途径序号技术途径材料成膜温度（℃）1分子束沉积多晶硅5502低压气相沉积SiH46503感应耦合式等离子气相沉积非晶硅1504引控式等离子体化学气相沉积多晶硅2805触媒式化学气相沉积SiH44006物理气相沉积非晶硅1007氧注入分离＋转移黏合单晶硅4508金属诱导横向晶化法非晶硅5009固相结晶法非晶硅60010准分子激光退火再结晶非晶硅45011无表面激光退火技术多晶硅室温12连续波激江横向晶化非晶硅55013选择性扩大激光晶化非晶硅55014连续硅晶界薄膜非晶硅55015循序性横向晶化多晶硅550TFT-LCD设计及制作现在较常使用的有快速退火(RTA:rapidthermalannealing)、准分子激光晶化(ELC:excimerlasercrystallization)固相晶化(SPC:solidphasecrystallization)金属诱导非晶硅晶化(MIC:metalinducedcrystallization)等。TFT-LCD设计及制作快速退火(RTA:rapidthermalannealing)：是一个高温(>600℃)过程,而且材料的缺陷密度高。准分子激光晶化(ELC:excimerlasercrystallization)：可以说是低温制备技术,而且用ELC可制备出低缺陷密度的多晶硅材料.可是ELCTFT技术的设备昂贵,制备过程复杂,而且器件的均匀性不十分理想.固相晶化(SPC:solidphasecrystallization)常规的SPCTFT确实是低成本技术,但是其缺陷密度高,晶化温度约为600℃,对玻璃衬底来说制备温度偏高.TFT-LCD设计及制作金属诱导非晶硅晶化(MIC:metalinducedcrystallization)技术可在低温工艺下制备出高性能的多晶硅TFT.MIC与其他低温多晶硅技术相比有明显的优势,MIC优于ELC是因为它是低成本技术,而MIC多晶硅的质量明显的高于SPC多晶硅.但是MIC的晶化速率仍然不高，并且随着热处理时间的增长，速率会降低。它作为一项生产技术还有待于完善和提高。TFT-LCD设计及制作多晶硅的缺点缺点:工艺难度大，材料对可见光敏感。技术的稳定性和产品的合格率仍然是一大难题。TFT-LCD设计及制作微晶硅TFTTFT-LCD设计及制作TFT-LCD设计及制作夏普的微晶硅-TFT液晶面板该TFT没有特别显眼的耀斑和串扰，像素TFT特性良好。通过结合准分子激光退火，微晶硅-TFT的特性（使迁移率达到2.2cm2/Vs）得到了提升。TFT-LCD设计及制作硅基液晶显示技术（LCos）LCos：Liquidcrystalonsilicon),是一类新型的反射式显示器，是半导体超大规模集成电路技术和液晶显示技术结合的产物，通常只有指甲大小，显示芯片对角线长度一般在18mm左右。LCos可以利用常规的金属氧化物半导体技术生产，载流子迁移率在800cm2(V.s)-1数量级。LCos显示器低功耗、为尺寸、超轻量，在投影和个人便携式显示应用方面优势非常突出。TFT-LCD设计及制作整个硅基板都是在常规集成电路芯片生产线上制造的。在加工好的LCos显示芯片上，覆盖取向层，涂上密封胶，粘合附着ITO电极的玻璃盖板，最后向这个液晶盒灌注液晶材料就形成了LCos显示器。虽然显示芯片的面积很小，但绝大部分是像素晶体管阵列，与大规模集成电路相比，晶体管密度还是很低，产品合格率还是很高的。TFT-LCD设计及制作非硅基高迁移率TFT采用非晶硅材料制造的TFT完成了人类显示技术由真空到平板的转型。以非晶硅和多晶硅为基础的TFT，尤其是以非晶硅TFT为核心的平板显示技术虽然在现阶段的平显示技术取得了极大的成功，但这只是平板显示技术的初级阶段。硅基材料禁带宽度只有1.12-1.38eV,是典型的光敏半导体，用来制作发光显示器件的控制元件有很多无法克服的缺点。TFT-LCD设计及制作在TFT平板显示技术进步的历史长河中，对可见光透明的非硅基宽禁带半导体薄膜材料和高导电率的透明电极材料是TFT平板显示器技术升级的核心。平板显示的系统集成是发展方向，研究高迁移率新型宽禁带半导体薄膜材料和工艺技术，是实现平板显示器驱动电路的集成甚至系统芯片的集成的基础。TFT-LCD设计及制作无机氧化物宽禁带半导体TFT透明氧化物如In-GaO3-(ZnO)4,In2O3和ZnO薄膜的迁移率都比非晶硅高，而且工艺温度低。用全透明氧化物TFT代替a-SiTFT作为像素开关，将大大提高有源矩阵的开品率，从而提高亮度，降低功耗。TFT-LCD设计及制作韩国LG电子2006年展出了透明非结晶氧化物半导体In-Zn-Ga-O(a-IZGO)TFT驱动的3.5in，像素为176×220的彩色有机电致发光屏。TFT沟道的宽度为10μm、长度为20μm，载流子迁移率为90cm2(V.s)-1、开关电流比为1.1×107、阈值电压为1.1V。无机半导体薄膜In-Ga－ZnO不仅电学性能好，热学、化学稳定性也很好，还是高性能透明和环境友好材料。TFT-LCD设计及制作ZnO是一种宽禁带直接带隙化合物半导体，具有生长温度低、抗辐射能力强、化学稳定性好和材料来源丰富、无毒害等优点。ZnO薄膜对衬底要求不高，在普通玻璃和塑料衬底上均可生长高质量的薄膜。制备在透明衬底上的薄膜在可见光范围内有很高的透射率，是制作透明高迁移率TFT的热门材料。TFT-LCD设计及制作其他可以考虑用来制作高迁移率透明TFT的氧化物半导体才料还有:ZnO:In2O3(a-IZO)（摩尔比为1：1）ZnO:SnO2(a-ZSO)（摩尔比为1：1和1：2）等。它们的场效应迁移率达到20～50cm2(V.s)-1

TFT-LCD设计及制作2007年12月15日，三星在美国旧金山开幕的国际电子器件大会IEDM2008上展示了氧化物TFT新技术，该技术的信道结构设计可使电子运动达到130cm2/V·sec，是目前的氧化物TFT的单信道结构的3倍。电子运动的改良可有效提升半导体显示设备的屏幕质量和显示能力。随着平板显示器超越全高清标准向超高清UD水平发展，这种大容量信息处理能力也成为可能。并且，驱动TFT的临限电压可以通过连接到各种半导体传感器来控制。更为重要的是，非晶氧化物TFT技术可以通过对现有液晶面板生产线进行改造来生产，有效降低改造成本。这项新技术能像液晶面板一样广泛应用于AMOLED、柔性显示器、透明显示器、太阳能电池、LED及传感器等产品。长期来看，这项技术将成为未来显示器的关键技术。目前，有不少机构已经在氧化物TFT领域展开了研究。TFT-LCD设计及制作氧化物TFT在透明非结晶氧化物半导体国际会议“InternationalWorkshopontransparentamorphousoxidesemiconductors（TAOS2010）”（1月25～26日，东京工业大学SUZUKAKEDAI校区）首日主题演讲会之后举行的“FPDI”研讨会上，代表日本和韩国的3家FPD企业分别发布了透明氧化物半导体TFT的最新开发成果。夏普、韩国LG显示器及韩国三星电子（SamsungElectroncis）依次登台演讲。3公司对透明氧化物半导体TFT的优势及目标用途的认识基本一致。为了确保可靠性达到实用水平，三方已展开激烈竞争。

TFT-LCD设计及制作夏普开发的氧化物TFT液晶面板TFT-LCD设计及制作夏普使用透明氧化物半导体IGZO（In,Ga,Zn,O）的2.6英寸QVGA（320×240像素素）TFT液晶面板。解决了IGZO溅射工艺稳定性及IGZO-TFT可靠性两方面的问题。夏普还称，IGZO-TFT的可靠性可与普通TFT液晶面板使用的非结晶硅TFT相当。试制的液晶面板为TN模式、灰阶为6bit、对比度为300：1。TFT-LCD设计及制作LG显示器的氧化物TFT近况：（1）在刻蚀阻挡层（EtchStopper）中采用SiO2的IGZO-TFT；LG目前正在使用这种IGZO-TFT，开发15英寸电视用有机EL面板。每个像素由5个晶体管和两个电容器组成。像素数为1366×768，亮度为200cd/m2。

（2）在IGZO层上形成TiOx膜的新结构IGZO-TFT的开发。设有TiOx膜的IGZO-TFT，LG称与SiO2刻蚀阻挡结构的IGZO-TFT相比，制造工艺简单，而且成本低。该公司此次还提到了IGZO-TFT的性能及可靠性，称“与SiO2刻蚀阻挡结构的IGZO-TFT相当”。据称迁移率可达到9cm2/Vs以上。

TFT-LCD设计及制作三星电子的演讲内容包括，（a）基于6步光掩模工艺的刻蚀阻挡结构IGZO-TFT的开发；（b）在液晶面板的底板使用IGZO-TFT时的长期可靠性；（c）IGZO-TFT面板的试制等三个方面。关于（a）中提到的基于6步光掩模工艺的刻蚀阻挡结构IGZO-TFT，三星称可开发出高性能TFT。该公司表示，能够获得迁移率为5～7cm2/Vs、NBTS（negativebiastemperaturestress）稳定性低于1V的出色性能。据称光对断态电流产生的影响也小于非晶硅TFT，而且十分稳定。（b）中提及的用于液晶面板时的长期可靠性，仍是今后的研究课题。三星指出了光会造成阈值电压随偏压应力（BiasStress）变化加快的问题。这会造成液晶面板显示混乱。作为最新的研究案例，该公司介绍了亮度为10000cd/m2的白色LED背照灯光的影响。关于（c）中提到的IGZO-TFT面板试制，三星介绍了显示器用17英寸SXGA液晶面板，以及内置栅极驱动器（GateDriver）的个人电脑用15.1英寸WXGA液晶面板。TFT-LCD设计及制作使用a-IGZO膜的TFT的特性在迁移率、阈值以及S值等方面已完全可以驱动有源矩阵型有机EL显示器和TFT液晶显示器。在“FPDInternational2009”展会上，使用氧化物半导体TFT的显示器也展现出了良好的图像显示特性。虽然在技术上似乎达到了实用化水平，但“‘稳定性’依然可能成为量产化的技术课题”。TFT-LCD设计及制作有机TFT有机TFT（organicthin-filmtransistor,OTFT）全称为有机薄膜晶体管，20世纪80年代中期开始出现，在国际上受到重视，并迅速发展，核心材料采用了有机半导体。有机晶体管由衬底、栅电极、栅极绝缘、源极和漏极电极、有机半导体（例如并五苯）和一个保护性的钝化层构成。OTFT加工要求比较低，可以采用微触点印刷（一种凸版印刷方法，类似于橡皮凸版印刷）和打印技术制作，制作温度一般在200℃以下，制作成本低，生产效率高，是低功耗和环境友好的技术。TFT-LCD设计及制作有机TFT、有机电子学和有机半导体技术属于技术先导性质的前沿研究领域，相关的基本理论架构还没有建立，器件结构、材料和加工方法都处于探索阶段，近十几年是有机TFT技术发展的历史机遇期。从长远发展来看，OTFT将成为有机TFT液晶显示器（OTFT－LCD）、有机TFT电子纸（OTFT－Eink）、有机TFT电致发光显示（OTFT－OLED）等有源矩阵平板显示技术和廉价塑料芯片的核心技术。TFT-LCD设计及制作有机TFT有机