薄膜晶體管液晶顯示器顯示原理與設(shè)計(jì)

作 譯 者:廖燕平等

出版時(shí)間:2016-06 千 字 數(shù):450

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第1章 液晶顯示的基本概念 1

1.1 液晶簡(jiǎn)介 1

1.2 液晶的特性 2

1.2.1 電學(xué)各向異性 2

1.2.2 光學(xué)各向異性 3

1.2.3 力學(xué)特性 4

1.2.4 其他特性 4

1.3 偏光片 5

1.3.1 偏光片的基本原理 5

1.3.2 偏光片的基本構(gòu)成 6

1.3.3 偏光片的參數(shù) 9

1.3.4 偏光片的表面處理 11

1.4 玻璃基板 12

1.5 液晶顯示的基本原理 12

1.5.1 液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu) 12

1.5.2 液晶顯示原理 13

1.6 顯示器的光電特性 14

1.6.1 透過(guò)率 14

1.6.2 對(duì)比度 15

1.6.3 響應(yīng)時(shí)間 15

1.6.4 視角 16

1.6.5 色域 16

1.6.6 色溫 17

1.7 畫(huà)質(zhì)改善技術(shù) 17

1.7.1 量子點(diǎn)技術(shù) 17

1.7.2 高動(dòng)態(tài)范圍圖像技術(shù) 18

1.7.3 局域調(diào)光技術(shù) 18

1.7.4 姆拉擦除技術(shù) 19

1.7.5 運(yùn)動(dòng)圖像補(bǔ)償技術(shù) 19

1.7.6 幀頻轉(zhuǎn)換技術(shù) 20

1.8 立體顯示技術(shù)原理 21

1.8.1 雙眼視差 21

1.8.2 立體顯示技術(shù)分類 23

1.8.3 眼鏡式3D顯示技術(shù) 24

1.8.4 裸眼3D顯示技術(shù) 28

1.8.5 3D顯示的主要問(wèn)題 33

第2章 氫化非晶硅薄膜晶體管材料與器件特性 34

2.1 氫化非晶硅薄膜的特點(diǎn) 34

2.1.1 原子排列和電子的態(tài)密度 34

2.1.2 氫化非晶硅的導(dǎo)電機(jī)理 37

2.1.3 氫化非晶硅的亞穩(wěn)定性 39

2.2 絕緣層材料的特點(diǎn) 40

2.2.1 氮化硅 41

2.2.2 氧化硅 41

2.2.3 絕緣層的導(dǎo)電機(jī)理 42

2.3 薄膜沉積 45

2.3.1 概述 46

2.3.2 a-Si:H薄膜的沉積 46

2.3.3 a-Si:H薄膜的影響因素 47

2.3.4 n+ a-Si:H薄膜的沉積 52

2.3.5 絕緣層薄膜的沉積 52

2.3.6 薄膜的界面效應(yīng) 55

2.4 薄膜刻蝕 57

2.4.1 導(dǎo)電薄膜的刻蝕 57

2.4.2 功能薄膜的刻蝕 58

2.5 TFT器件結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 59

2.5.1 底柵結(jié)構(gòu) 60

2.5.2 頂柵結(jié)構(gòu) 62

2.5.3 器件基本特性 62

2.6 器件電學(xué)性能的不穩(wěn)定性 65

2.7 薄膜評(píng)價(jià)方法 66

2.7.1 傅里葉變換紅外光譜 66

2.7.2 紫外線-可見(jiàn)光譜 67

2.7.3 恒定光電流方法 68

2.7.4 拉曼光譜 69

2.7.5 橢偏儀 69

第3章 液晶面板設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng) 70

3.1 顯示屏的構(gòu)成 70

3.1.1 顯示區(qū) 70

3.1.2 密封區(qū) 76

3.1.3 襯墊區(qū) 77

3.1.4 特征標(biāo)記 78

3.2 玻璃基板上薄膜的邊界條件 79

3.2.1 彩膜基板上的邊界條件 79

3.2.2 陣列基板上的邊界條件 80

3.3 液晶顯示模式與原理 80

3.3.1 液晶顯示模式 80

3.3.2 液晶顯示光閥原理 82

3.4 曝光工藝技術(shù) 85

3.4.1 掩模版 85

3.4.2 曝光機(jī)類型 86

3.4.3 光刻工藝 87

3.4.4 五次/四次光刻工藝過(guò)程 88

3.4.5 光透過(guò)率調(diào)制掩模版技術(shù) 89

3.5 像素設(shè)計(jì)原理 91

3.5.1 電容 91

3.5.2 像素中電阻計(jì)算 100

3.5.3 TFT性能要求 101

3.5.4 像素充電率模擬 105

3.6 面板的驅(qū)動(dòng) 107

3.6.1 面板的電路驅(qū)動(dòng)原理圖 107

3.6.2 極性反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 108

3.7 GOA驅(qū)動(dòng)原理 113

3.7.1 GOA基本概念 113

3.7.2 GOA工作原理 114

3.7.3 GOA設(shè)計(jì) 120

3.7.4 GOA的模擬仿真 126

3.7.5 GOA設(shè)計(jì)的其他考慮 131

第4章 液晶顯示顏色基礎(chǔ) 132

4.1 色度基礎(chǔ) 132

4.1.1 可見(jiàn)光譜 132

4.1.2 輻射度與光度 133

4.1.3 顏色的辨認(rèn) 135

4.1.4 顏色三要素 136

4.2 顏色的表征 138

4.2.1 格拉斯曼混合定律 138

4.2.2 光譜三刺激值 139

4.2.3 色坐標(biāo)計(jì)算 144

4.2.4 均勻色度系統(tǒng)及色差 146

4.3 液晶顯示的顏色參數(shù)及計(jì)算 148

4.3.1 顏色再現(xiàn)原理 148

4.3.2 色坐標(biāo)和亮度計(jì)算 148

4.3.3 灰階與色深 150

4.3.4 色域計(jì)算 150

4.3.5 色溫計(jì)算 152

第5章 液晶光學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 154

5.1 概述 154

5.1.1 液晶盒的主要參數(shù) 154

5.1.2 常見(jiàn)的液晶顯示模式 155

5.2 透過(guò)率 156

5.2.1 液晶光學(xué)偏振原理 156

5.2.2 不同顯示模式的透過(guò)率 168

5.3 對(duì)比度和視角 176

5.3.1 對(duì)比度和視角的影響因素 176

5.3.2 不同模式下的對(duì)比度和視角 178

5.4 閾值電壓和響應(yīng)時(shí)間 183

5.4.1 液晶電學(xué)和力學(xué)原理 183

5.4.2 不同顯示模式的閾值電壓和響應(yīng)時(shí)間 186

5.5 工作溫度對(duì)液晶的影響 189

5.6 液晶參數(shù)對(duì)顯示影響概述 190

第6章 驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 191

6.1 模組驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng) 191

6.1.1 OC的驅(qū)動(dòng)電路 191

6.1.2 LED背光源的驅(qū)動(dòng)電路 193

6.2 電源管理集成電路 196

6.2.1 Buck電路 197

6.2.2 Boost電路 198

6.2.3 Buck-Boost電路 200

6.2.4 LDO電路 201

6.2.5 電荷泵電路 202

6.2.6 VCOM電路 204

6.2.7 多階柵驅(qū)動(dòng)電路 204

6.3 時(shí)序控制器 205

6.3.1 時(shí)序控制器概述 205

6.3.2 接口信號(hào)特點(diǎn) 207

6.3.3 LVDS接口 210

6.3.4 eDP接口 213

6.3.5 mini-LVDS接口 213

6.3.6 Point to Point接口 215

6.3.7 V-by-One接口 215

6.4 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)集成電路 216

6.4.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)集成電路概述 216

6.4.2 雙向移位寄存器 218

6.4.3 數(shù)據(jù)緩沖器 219

6.4.4 電平轉(zhuǎn)換器 220

6.4.5 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 221

6.4.6 緩沖器和輸出多路轉(zhuǎn)換器 222

6.4.7 預(yù)充電電路 223

6.4.8 電荷分享電路 224

6.5 掃描驅(qū)動(dòng)集成電路 225

6.5.1 掃描驅(qū)動(dòng)集成電路概述 225

6.5.2 掃描驅(qū)動(dòng)集成電路時(shí)序 226

6.5.3 XAO電路 226

6.6 Gamma電路與調(diào)試 227

6.6.1 Gamma電路 228

6.6.2 Gamma數(shù)值計(jì)算 229

6.6.3 Gamma電壓調(diào)試 229

6.7 ACC調(diào)試 232

6.8 ODC調(diào)試 233

6.9 電視整機(jī)電路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述 235

第7章 機(jī)構(gòu)光學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 240

7.1 熒光燈光源 241

7.2 發(fā)光二極管光源 243

7.2.1 LED的基本特點(diǎn) 243

7.2.2 LED的分類與光譜 245

7.2.3 LED的I-V特性 247

7.2.4 LED的輻射參數(shù) 248

7.2.5 LED的光電特性 250

7.3 光學(xué)膜材 253

7.3.1 反射片 254

7.3.2 導(dǎo)光板 254

7.3.3 擴(kuò)散板 257

7.3.4 擴(kuò)散片 257

7.3.5 棱鏡片 258

7.3.6 反射型偏光增亮膜 260

7.4 背光模組結(jié)構(gòu) 261

7.4.1 直下式背光結(jié)構(gòu) 262

7.4.2 側(cè)光式背光結(jié)構(gòu) 262

7.5 機(jī)構(gòu)部品材料特點(diǎn) 264

7.5.1 金屬部品的特點(diǎn) 264

7.5.2 非金屬部品的特點(diǎn) 265

7.5.3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)散熱的影響 265

7.5.4 包裝材料的特點(diǎn) 265

7.6 能耗標(biāo)準(zhǔn) 266

第8章 液晶顯示器性能測(cè)試 268

8.1 TFT電學(xué)性能測(cè)試 268

8.1.1 TFT特性參數(shù)測(cè)試儀 268

8.1.2 被測(cè)樣品準(zhǔn)備 269

8.1.3 參數(shù)定義 269

8.1.4 TFT轉(zhuǎn)移特性曲線測(cè)試 270

8.1.5 TFT輸出特性曲線測(cè)試 273

8.1.6 TFT的光偏壓應(yīng)力測(cè)試 274

8.1.7 TFT的熱偏壓應(yīng)力測(cè)試 275

8.1.8 TFT的電偏壓應(yīng)力測(cè)試 276

8.2 顯示器光學(xué)特性測(cè)試 278

8.2.1 亮度及亮度均勻性測(cè)試 279

8.2.2 對(duì)比度測(cè)試 279

8.2.3 視角測(cè)試 280

8.2.4 色度學(xué)測(cè)試 281

8.3 響應(yīng)時(shí)間測(cè)試 284

8.3.1 灰階響應(yīng)時(shí)間測(cè)試 284

8.3.2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試 285

8.4 閃爍測(cè)試 285

8.4.1 JEITA測(cè)試法 285

8.4.2 FMA測(cè)試法 286

8.5 泛綠測(cè)試 286

8.6 串?dāng)_測(cè)試 287

8.7 殘像測(cè)試 288

8.8 VT曲線測(cè)試 289

8.9 Gamma曲線測(cè)試 290

第9章 陣列制造工程 292

9.1 陣列制造工程概述 292

9.2 濺射 294

9.3 磁控濺射 296

9.3.1 磁控濺射的特點(diǎn) 296

9.3.2 工藝條件對(duì)沉積薄膜的影響 297

9.4 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 299

9.4.1 薄膜沉積基本過(guò)程 299

9.4.2 沉積SiNx薄膜 300

9.4.3 沉積a-Si:H薄膜 301

9.4.4 沉積n+ a-Si:H薄膜 303

9.5 光刻膠的涂布與顯影工藝 303

9.5.1 光刻膠材料特性 303

9.5.2 光刻膠涂布工藝 304

9.5.3 光刻膠顯影工藝 304

9.5.4 光刻膠剝離工藝 305

9.6 干法刻蝕工藝 306

9.6.1 干法刻蝕基本原理 306

9.6.2 干法刻蝕種類 306

9.7 濕法刻蝕 310

9.8 陣列不良的檢測(cè)與修復(fù) 312

9.8.1 檢測(cè)與修復(fù)概述 312

9.8.2 自動(dòng)光學(xué)檢查 313

9.8.3 斷路/短路檢查 316

9.8.4 陣列綜合檢測(cè) 318

9.8.5 陣列不良修復(fù) 320

第10章 彩膜制造工程 322

10.1 彩膜制造工程概述 322

10.2 光刻膠的主要組分與作用 323

10.2.1 顏料 323

10.2.2 分散劑 325

10.2.3 堿可溶性樹(shù)脂 326

10.2.4 感光樹(shù)脂 327

10.2.5 光引發(fā)劑 328

10.2.6 有機(jī)溶劑 328

10.2.7 其他添加劑 328

10.3 彩膜制作工藝流程 328

10.4 彩膜中各層薄膜的特性 330

10.4.1 黑矩陣 330

10.4.2 色阻 331

10.4.3 平坦化層 332

10.4.4 透明導(dǎo)電薄膜 332

10.4.5 柱狀隔墊物 333

10.5 彩膜制程各工藝特點(diǎn) 335

10.5.1 清洗 335

10.5.2 涂布工藝 336

10.5.3 前烘工藝 338

10.5.4 曝光工藝 338

10.5.5 顯影工藝 339

10.5.6 后烘工藝 339

10.6 不良的檢測(cè)與修復(fù) 340

10.6.1 不良的檢測(cè) 340

10.6.2 不良的修復(fù) 341

10.7 再工工程 341

10.8 材料測(cè)試與評(píng)價(jià) 342

10.8.1 色度和光學(xué)密度 342

10.8.2 對(duì)比度 342

10.8.3 色阻的位相差 343

10.8.4 黏度 343

10.8.5 固含量 343

10.8.6 溶劑再溶解性 343

10.8.7 制版性 344

10.8.8 電學(xué)特性 345

10.8.9 表面特性測(cè)試 346

第11章 液晶盒制造工程 348

11.1 液晶盒制造工程概述 348

11.2 取向?qū)油坎脊に?349

11.2.1 取向?qū)硬牧咸攸c(diǎn) 349

11.2.2 凸版印刷方式 352

11.2.3 噴墨印刷方式 354

11.2.4 熱固化 356

11.3 取向技術(shù) 357

11.3.1 取向機(jī)理 357

11.3.2 摩擦取向 358

11.3.3 光控取向 362

11.4 液晶滴注 364

11.5 邊框膠涂布 365

11.6 真空對(duì)盒 367

11.7 紫外固化和熱固化 367

11.8 切割和研磨 368

11.9 液晶盒檢測(cè)和修復(fù) 370

11.10 清洗 372

第12章 模組制造工程 374

12.1 模組制造工程概述 374

12.2 偏光片貼附工藝 375

12.2.1 偏光片貼附 375

12.2.2 加壓脫泡 376

12.3 OLB工藝 376

12.3.1 ACF材料特點(diǎn) 377

12.3.2 COF邦定 378

12.3.3 UV膠涂布 379

12.4 回路調(diào)整 379

12.5 模組組立 380

附錄A 薄膜晶體管的SPICE模型與參數(shù)提取 381

A.1 概述 381

A.2 數(shù)據(jù)獲取 382

A.2.1 工藝參數(shù)的確定 383

A.2.2 閾值電壓的確定 383

A.2.3 場(chǎng)效應(yīng)遷移率的確定 383

A.2.4 器件開(kāi)關(guān)比的確定 384

A.2.5 亞閾值斜率的確定 384

A.3 模型參數(shù)的優(yōu)化 384

A.3.1 薄膜晶體管等效電路 385

A.3.2 氫化非晶硅器件模型 385

A.3.3 低溫多晶硅器件模型 386

A.4 模型參數(shù)提取 389

A.4.1 提取工具簡(jiǎn)介 389

A.4.2 模型參數(shù)提取實(shí)例 393

附錄B 面板設(shè)計(jì)流程與驗(yàn)證工具 403

B.1 設(shè)計(jì)流程概述 403

B.1.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理工具 404

B.1.2 電路原理圖設(shè)計(jì) 404

B.1.3 電路仿真 406

B.1.4 版圖設(shè)計(jì) 409

B.2 版圖驗(yàn)證 411

B.2.1 DRC驗(yàn)證 412

B.2.2 ERC驗(yàn)證 415

B.2.3 LVS驗(yàn)證 417

B.2.4 LVL驗(yàn)證 420

參考文獻(xiàn) 421

本書(shū)基于薄膜晶體管液晶顯示器的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，首先介紹了薄膜晶體管液晶顯示器的基本概念和器件原理，然后以產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的角度從面板設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)、液晶盒顏色設(shè)計(jì)、液晶光學(xué)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)光學(xué)設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)介紹，接著介紹了顯示器的性能測(cè)試方法，最后再介紹了陣列、彩膜、液晶盒和模組四大工藝制程。

因建造TFT工廠的巨大花費(fèi)，因此主要的皮膚代工廠商或許不會(huì)超出四或五家。幾個(gè)為大家所知的是夏普、友達(dá)、奇美、三星、樂(lè)金飛利浦等。

未進(jìn)行系統(tǒng)及ID組裝前皮膚模塊通常會(huì)在廠內(nèi)分成三個(gè)類，這三種分別是亮暗點(diǎn)數(shù)目、皮膚顯示出的灰階及色彩的均勻性及一般性的產(chǎn)品品質(zhì)。此外地，同批號(hào)的不同片皮膚仍會(huì)有+/-2ms反應(yīng)時(shí)間上的差別。品質(zhì)上判定最差的皮膚后來(lái)會(huì)賣予白牌的廠商。

品質(zhì)上較差的皮膚或是15英吋以下尺寸通常不會(huì)含有數(shù)字信號(hào)兼容接口DVI，因此它們的未來(lái)適用性或許會(huì)受限。較高的17英吋或19英吋機(jī)種,用于玩家及辦公室所使用的屏幕或許會(huì)有雙重顯示插槽:模擬的D-sub及數(shù)字的DVI;幾乎所有專業(yè)的屏幕都會(huì)有DVI及為了書(shū)信模式而轉(zhuǎn)90度的設(shè)計(jì)。無(wú)論如何，即始使用了DVI的影象信號(hào),也不保證會(huì)有較佳的影象品質(zhì):一個(gè)好的圖像卡RAMDAC及合適且俱保護(hù)的模擬VGA線亦能提供相同的顯示品質(zhì)。

薄膜晶體管液晶顯示器技術(shù)是由歐美國(guó)家率先提出的，但由于技術(shù)和制作過(guò)程不夠成熟，直到上世紀(jì)80年代末期，日本廠商完全掌握了主要生產(chǎn)技術(shù)，并開(kāi)始進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，形成了目前的巨大產(chǎn)業(yè) 年，1992年，隨著筆記本電腦對(duì)液晶顯示器件產(chǎn)品的需求，薄膜晶體管液晶顯示器確立了作為液晶顯示的主流地位，并隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，薄膜晶體管液晶顯示器的生產(chǎn)成本大幅度下降，促使人們對(duì)顯示器件的需求從笨重的陰極射線管轉(zhuǎn)向輕薄的薄膜晶體管，且最終超過(guò)陰極射線管的市場(chǎng)份額，到2000年前后，開(kāi)啟了液晶電視新行業(yè), 據(jù)中國(guó)電子報(bào)報(bào)道，目前薄膜晶體管液晶顯示器制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到8 代線， 10代線、11 代線、12 代線的建設(shè)也已經(jīng)在規(guī)劃中, 我國(guó)薄膜晶體管液晶顯示器在顯示領(lǐng)域已經(jīng)落后，但專家建議我們不能繞過(guò)薄膜晶體管液晶顯示器，尋找別的突破口發(fā)展我國(guó)的平板顯示產(chǎn)業(yè)，而應(yīng)迅速開(kāi)展TFC: LCD 生產(chǎn)線和相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新能力的建設(shè)，提高我國(guó)薄膜晶體管液晶顯示器件產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。

在當(dāng)前迅速發(fā)展的液晶顯示技術(shù)中，薄膜晶體管液晶顯示器以其大容量、高清晰度和高品質(zhì)全真彩色受到人們的廣泛青睞。薄膜晶體管液晶顯示器的顯示質(zhì)量和整體性能在很大程度上取決于薄膜晶體管性能，薄膜晶體管(787)是眾多場(chǎng)效應(yīng)晶體管(897)中的一種非晶硅用于制作薄膜晶體管液晶顯示器技術(shù)的成熟，使非晶體薄膜晶體管液晶顯示器在薄膜晶體管液晶顯示器的市場(chǎng)中占據(jù)了主導(dǎo)地位，而非晶硅薄膜晶體管由于其低遷移率、電導(dǎo)率等性能，嚴(yán)重制約了薄膜晶體管液晶顯示器的發(fā)展，尋找合適的替代品，追求高遷移率和高電導(dǎo)率一直是研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，多晶硅、微晶硅相繼發(fā)展，雖然在一定程度上暫時(shí)解決了遷移率、電導(dǎo)率低的問(wèn)題，但因多晶硅、微晶硅的價(jià)格昂貴、材料短缺，因而未能動(dòng)搖非晶硅的主導(dǎo)地位。 隨后的納米硅薄膜晶體管液晶顯示器依靠其本身具有高電導(dǎo)率、高遷移率的優(yōu)越性以及當(dāng)前納米技術(shù)的進(jìn)展而成為一個(gè)引人注目的新亮點(diǎn)。

前段-Array

前段的Array 制程與半導(dǎo)體制程相似，但不同的是將薄膜晶體管制作于玻璃上，而非硅晶圓上。

中段-Cell

中段的Cell 制程，是以前段Array的玻璃為基板，與彩色濾光片的玻璃基板結(jié)合，并在兩片玻璃基板間灌入液晶(LC)。

后段-Module Assembly (模塊組裝)

后段模塊組裝制程是將Cell制程后的玻璃與其他如背光板、電路、外幀等多種零組件組裝的生產(chǎn)作業(yè)

薄膜晶體管液晶顯示器的顯示質(zhì)量和性能在很大程度上都取決于薄膜晶體管的性能，而質(zhì)量良好的薄膜又是保證薄膜晶體管的性能的關(guān)鍵所在。薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)一般分為:正交疊結(jié)構(gòu)和反交疊結(jié)構(gòu)和反交疊結(jié)構(gòu)包括背溝道刻蝕型和背溝道保護(hù)型。由于正交疊結(jié)構(gòu)形成的薄膜晶體管的源極和漏極與有源層構(gòu)成的歐姆接觸很不理想，所以大多在制造薄膜晶體管時(shí)選用反交疊結(jié)構(gòu)。 正交疊結(jié)構(gòu)薄膜晶體管、背溝道保護(hù)型結(jié)構(gòu)薄膜晶體管也稱為頂柵式薄膜晶體管、背溝道阻擋型薄膜晶體管。但不論是正交疊結(jié)構(gòu)，還是反交疊結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的組成基本都是一樣的，一般包括:柵金屬電極、柵絕緣層、有源層、歐姆接觸層、源電極、漏電極。 柵電極金屬可選用金、鉻、鋁、鉬、銅以及某些合金材料等，但就其成本而言，鋁被最廣泛采用的。 柵絕緣層可采用由不同方法制備的二氧化硅薄膜和氮化硅薄膜，這兩種薄膜各有利弊，初期的薄膜晶體管是用二氧化硅薄膜作為柵絕緣層的，二氧化硅可以填補(bǔ)有源層的晶粒缺陷，增大晶粒密度。而現(xiàn)在越來(lái)越青睞于應(yīng)用氮化硅薄膜作柵絕緣層，但氮化硅薄膜的厚度對(duì)薄膜晶體管的影響很大，太厚導(dǎo)致充電電流I較小，像素電容電壓較低，液晶不能被充分驅(qū)動(dòng)，降低了薄膜晶體管的開(kāi)關(guān)性能和器件的對(duì)比度，甚至無(wú)法顯示圖像;太薄時(shí)抗擊穿的能力變差，容易出現(xiàn)柵電極與源極短路現(xiàn)象。 針對(duì)這一問(wèn)題，有關(guān)研究人員提出了雙層?xùn)沤^緣層結(jié)構(gòu)。有源層采用硅薄膜，硅薄膜按其平均晶粒大小、晶態(tài)百分比、氫原子數(shù)含量等不同，依次分為非晶硅、微晶硅、納米硅、多晶硅、單晶硅。

尋常的液晶顯示器好比計(jì)算器(calculator)的顯示面版，其圖像元素是由電壓直接驅(qū)動(dòng);當(dāng)控制一個(gè)單元時(shí)不會(huì)影響到其他單元。當(dāng)像素?cái)?shù)量增加到極大如以百萬(wàn)計(jì)時(shí)，這種方式就變得不實(shí)際，注意到每個(gè)像素的紅、綠、藍(lán)三色都要有個(gè)別的連接線。 為了避免這種困境，將像素排成行與列則可將連接線數(shù)量減至數(shù)以千計(jì)。如果一列中的所有像素都由一個(gè)正電位驅(qū)動(dòng)，而一行中的所有像素都由一個(gè)負(fù)電位驅(qū)動(dòng)，則行與列的交叉點(diǎn)像素會(huì)有最大的電壓而被切換狀態(tài)。然而此法仍有些問(wèn)題，即是同一行或同一列的其他像素雖然受到的電壓僅為部分值，但這種部份切換仍可使像素變暗(以不切換為亮的液晶顯示器而言。)解決方法是每個(gè)像素都添加一個(gè)配屬于它的晶體管開(kāi)關(guān)，使得每個(gè)像素都可被獨(dú)立控制。晶體管所擁有的低漏電流特征所代表的意義乃是當(dāng)畫(huà)面更新之前，施加在像素的電壓不會(huì)任意喪失掉。每個(gè)像素是個(gè)小的電容器，前方有著透明的銦錫氧化物(ITO)層，后方也有透明層，并有絕緣性的液晶處在其中。

此種電路布置方式很類似于動(dòng)態(tài)訪問(wèn)存儲(chǔ)器，只不過(guò)整個(gè)架構(gòu)不是建在硅晶圓上，而是建構(gòu)在玻璃上。許多硅晶圓制程技術(shù)所需的溫度會(huì)超過(guò)玻璃的熔點(diǎn)。尋常半導(dǎo)體的硅基質(zhì)是利用液態(tài)硅長(zhǎng)出很大的單晶，具有晶體管的良好特質(zhì)。而薄膜晶體管液晶顯示器所用到的硅層是利用硅化物氣體制造出非晶硅層或多晶硅層，這種制造方法較不適合做出高等級(jí)的晶體管。

TN

TN+film(Twisted Nematic +film)是最常見(jiàn)的類型，主因于產(chǎn)品低價(jià)及多樣性。在現(xiàn)代的TN型皮膚上，像素的反應(yīng)時(shí)間已快到足以大幅減少殘影問(wèn)題，甚至在規(guī)格上反應(yīng)時(shí)間已經(jīng)很快，但這個(gè)傳統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間是由ISO制定的標(biāo)準(zhǔn)，只定義了由全黑至全白的轉(zhuǎn)換時(shí)間，但并不表示是灰階間的轉(zhuǎn)換時(shí)間。在灰階之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間(這是平常液晶實(shí)際上較頻繁的轉(zhuǎn)換)比由ISO所定義的要來(lái)得久?，F(xiàn)在使用的RTC-OD(Response TimeCompensation-Overdrive)技術(shù)，讓制造商得以有效的降低不同灰階間(G2G)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，然而，ISO所定義的反應(yīng)時(shí)間實(shí)際上并未改變。反應(yīng)時(shí)間現(xiàn)在被用G2G的數(shù)字來(lái)表示，例如4ms及2ms，在TN+Film的產(chǎn)品上已司空見(jiàn)慣。這個(gè)市場(chǎng)策略，擁有相對(duì)于VA型較低成本的TN型皮膚，已在主導(dǎo)TN于消費(fèi)性市場(chǎng)的走向。TN型顯示器苦于視角上的限制，特別是在垂直方向上，而且大部份無(wú)法顯示由現(xiàn)行繪圖卡輸出的16.7百萬(wàn)色(24位的真實(shí)色彩)。經(jīng)由特殊的方式，RGB三色使用6 bits來(lái)當(dāng)作8bits用，它使用結(jié)合鄰近像素的降階法去趨近24-bits色彩,以此來(lái)模擬出所需的灰階。也有人使用FRC(Frame Rate Control)

對(duì)液晶顯示器來(lái)說(shuō)，像素實(shí)際的穿透率一般不會(huì)與施予的電壓成線性變化。

B-TN(Best TN)由三星發(fā)展。改善TN色彩與反應(yīng)時(shí)間。

VA CPA(Continuous Pinwheel Alignment)由夏普開(kāi)發(fā) 。色彩再現(xiàn)高，產(chǎn)量少價(jià)格貴。MVA(Multi-domain Vertical Alignment)由富士通于1998年開(kāi)發(fā)，目的是作為TN與IPS的折衷方案。在當(dāng)時(shí)，它擁有快速的像素反應(yīng)、廣視角及高對(duì)比，但相對(duì)的犠牲了亮度與色彩再現(xiàn)性。分析家預(yù)測(cè)MVA技術(shù)將主導(dǎo)整個(gè)主流市場(chǎng)，但TN卻擁有此優(yōu)勢(shì)。主因?yàn)镸VA的成本較高，及較慢的像素反應(yīng)(它會(huì)在小變化亮度時(shí)戲劇性的增加)。

P-MVA(Premium MVA)改善MVA可視角度與反應(yīng)時(shí)間。A-MVA(Advanced MVA)由友達(dá)發(fā)展。S-MVA(Super MVA)由奇美發(fā)展。VAextreme由奇美發(fā)展。PVA(Patterned Vertical Alignment)由三星發(fā)展，雖然三星稱其為目前具有最好對(duì)比的技術(shù)，不過(guò)卻也存在著與MVA相同的問(wèn)題。S-PVA(Super PVA)由三星發(fā)展，改善PVA可視角度與反應(yīng)時(shí)間。C-PVA由三星發(fā)展。

IPS IPS(In-Plane Switching)由日立在1996為改TN型皮膚的不良視角及色再現(xiàn)性而發(fā)展出來(lái)的。這種改善卻增加了反應(yīng)時(shí)間，它的初始就是50ms的等級(jí),IPS型的皮膚成本也是極昂貴的。

S-IPS(Super IPS)擁有IPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之外,又改善了像素的更新時(shí)間。色再現(xiàn)性更接近CRTs，價(jià)格也降低，然而對(duì)比仍然十分不佳。目前S-IPS僅應(yīng)用于專業(yè)目的的較大型顯示器上。