在薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）中，TFT的功能就是一個開關(guān)管。常用的TFT是三端器件。在玻璃基板上制作半導(dǎo)體層，在兩端有與之相連接的源極和漏極。并通過柵極絕緣膜，與半導(dǎo)體相對置，利用施加于柵極的電壓來控制源、漏電極間的電流。

　　對于顯示屏來說，每個像素從結(jié)構(gòu)上可以看作為像素電極和共同電極之間夾一層液晶。更重要的是從電的角度可以把它看作電容。其等效電路為圖1所示。要對j行i列的像素P（i,j）充電，就要把開關(guān)T（i,j）導(dǎo)通，對信號線D（i）施加目標(biāo)電壓。當(dāng)像素電極被充分充電后，即使開關(guān)斷開，電容中的電荷也得到保存，電極間的液晶分子繼續(xù)有電場作用。數(shù)據(jù)（列）驅(qū)動器的作用是對信號線施加目標(biāo)電壓，而柵極（行）驅(qū)動器的作用是起開關(guān)的導(dǎo)通和斷開。由于加在液晶層上的電壓可存儲使液晶層能穩(wěn)定地工作。這個顯示電壓通過TFT也可在短時間內(nèi)重新寫入，因此，即使對高清晰度LCD，也能滿足圖像品質(zhì)要求。

　　顯示圖像的關(guān)鍵還在于液晶在電場作用下的分子取向。一般通過對基板內(nèi)側(cè)的取向處理，使液晶分子的排列產(chǎn)生希望的形變來實(shí)現(xiàn)不同的顯示模式。在電場作用下，液晶分子產(chǎn)生取向變化，并通過與偏振片的配合，使入射光在通過液晶層后強(qiáng)度發(fā)生變化。從而實(shí)現(xiàn)圖像顯示。

　　薄膜晶體管液晶顯示器與無源TN-LCD、STN-LCD的簡單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個象素上都有一個薄膜晶體管（TFT），可有效地克服非選通時的串?dāng)_，使之顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無關(guān)，因此大大提高了圖像質(zhì)量。而開關(guān)單元（即TFT）的特性，則要滿足通態(tài)電阻低，閉態(tài)電阻非常大這一要求。

　　薄膜晶體管液晶顯示器彩色化則一般是通過加一層彩色濾光片，在顯示器的前面板上實(shí)現(xiàn)。它要求在每個像素上制作紅、綠、藍(lán)三色和遮光用黑矩陣。

　　隨著九十年代初TFT技術(shù)的成熟，彩色液晶平板顯示器迅速發(fā)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(yōu)點(diǎn)是分不開的。主要特點(diǎn)是：

　�。�1）使用特性好

　　低壓應(yīng)用，低驅(qū)動電壓，固體化使用安全性和可靠性提高；平板化，又輕薄，節(jié)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(jié)省了大量的能源；TFT-LCD產(chǎn)品還有規(guī)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(diǎn)。顯示范圍覆蓋了從1英寸至40英寸范圍內(nèi)的所有顯示器的應(yīng)用范圍以及投影大平面，是全尺寸顯示終端；顯示質(zhì)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(yīng)速度的各種規(guī)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(huán)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(xiàn)，將把人類帶入無紙辦公、無紙印刷時代，引發(fā)人類學(xué)習(xí)、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(nèi)都可以正常使用，經(jīng)過溫度加固處理的TFT-LCD低溫工作溫度可達(dá)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(yōu)良的全尺寸視頻顯示終端。

　�。�4）制造技術(shù)的自動化程度高

　　大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)特性好。TFT-LCD產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟，大規(guī)模生產(chǎn)的成品率達(dá)到90%以上。

　　（5）TFT-LCD易于集成化和更新?lián)Q代

　　是大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路技術(shù)和光源技術(shù)的完美結(jié)合，繼續(xù)發(fā)展?jié)摿�很大。目前有非��、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。

　　薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）通常采用兩個加工過程并行進(jìn)行加工成成品，如圖1所示。其基本工藝如下：

　　● 通過前玻璃基板/彩色濾光基板工藝過程形成精確排列的彩色濾光層。

　　● 薄膜基板工藝形成薄膜晶體管液晶（TFT）陣列及顯示器像素控制所用其它電子元件。每個像素一般對應(yīng)三個薄膜晶體管液晶（TFT），每個像素控制一個共同構(gòu)成一個像素的“色點(diǎn)”。薄膜形成工藝采用與半導(dǎo)體制造技術(shù)相類似的CVD、Etch及PVD等工藝技術(shù)。此類工藝步驟應(yīng)反復(fù)數(shù)次，連續(xù)膜層方可形成一個功能元件（圖2）。

　　● 兩塊基板合二為一，中間注入液晶材料。

　　● 組裝背光及驅(qū)動電子元件，制造出TFT-LCD 模塊。

　　薄膜晶體管液晶顯示器的制造工藝有以下幾部分：在TFT基板上形成TFT陣列；在彩色濾光片基板上形成彩色濾光圖案及ITO導(dǎo)電層；用兩塊基板形成液晶盒；安裝外圍電路、組裝背光源等的模塊組裝。

　　1. 在TFT基板上形成TFT陣列的工藝

　　現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的TFT類型包括：非晶硅TFT（a-Si TFT）、多晶硅TFT（p-Si TFT）、單晶硅TFT(c-Si TFT)幾種。目前使用最多的仍是a-Si TFT。

　　a-Si TFT的制造工藝是先在硼硅玻璃基板上濺射柵極材料膜，經(jīng)掩膜曝光、顯影、干法蝕刻后形成柵極布線圖案。一般掩膜曝光用步進(jìn)曝光機(jī)。第二步是用PECVD法進(jìn)行連續(xù)成膜，形成SiNx膜、非摻雜a-Si膜，摻磷n+a-Si膜。然后再進(jìn)行掩膜曝光及干法蝕刻形成TFT部分的a-Si圖案。第三步是用濺射成膜法形成透明電極（ITO膜），再經(jīng)掩膜曝光及濕法蝕刻形成顯示電極圖案。第四步柵極端部絕緣膜的接觸孔圖案形成則是使用掩膜曝光及干法蝕刻法。第五步是將AL等進(jìn)行濺射成膜，用掩膜曝光、蝕刻形成TFT的源極、漏極以及信號線圖案。用PECVD法形成保護(hù)絕緣膜，再用掩膜曝光及干法蝕刻進(jìn)行絕緣膜的蝕刻成形，(該保護(hù)膜用于對柵極以及信號線電極端部和顯示電極的保護(hù))。至此，整個工藝流程完成。

　　TFT陣列工藝是TFT-LCD制造工藝的關(guān)鍵,也是設(shè)備投資最多的部分。整個工藝要求在很高的凈化條件（例如10級）下進(jìn)行。

　　2. 在彩色濾光片（CF）基板上形成彩色濾光圖案的工藝

　　彩色濾光片著色部分的形成方法有染料法、顏料分散法、印刷法、電解沉積法、噴墨法。目前以顏料分散法為主。

　　顏料分散法的步是將顆粒均勻的微細(xì)顏料（平均粒徑小于0.1μm）(R、G、B三色)分散在透明感光樹脂中。然后將它們依次用涂敷、曝光、顯影工藝方法，依次形成R. G. B三色圖案。在制造中使用光蝕刻技術(shù)，所用裝置主要是涂敷、曝光、顯影裝置。

　　為了防止漏光，在RGB三色交界處一般都要加黑矩陣（BM）。以往多用濺射法形成單層金屬鉻膜，現(xiàn)在也有改用金屬鉻和氧化鉻復(fù)合型的BM膜或樹脂混合碳的樹脂型BM。

　　此外，還需要在BM上制做一層保護(hù)膜及形成IT0電極,由于帶有彩色濾光片的基板是作為液晶屏的前基板與帶有TFT的后基板一起構(gòu)成液晶盒。所以必須關(guān)注好定位問題，使彩色濾光片的各單元與TFT基板各像素相對應(yīng)。

　　3. 液晶盒的制備工藝

　　首先是在上下基板表面分別涂敷聚酰亞胺膜并通過摩擦工藝，形成可誘導(dǎo)分子按要求排列的取向膜。之后在TFT陣列基板周邊布好密封膠材料，并在基板上噴灑襯墊。同時在CF基板的透明電極末端涂布銀漿。然后將兩塊基板對位粘接，使CF圖案與TFT像素圖案一一對正，再經(jīng)熱處理使密封材料固化。在印刷密封材料時，需留下注入口，以便抽真空灌注液晶。

　　近年來,隨著技術(shù)進(jìn)步和基板尺寸的不斷加大,在盒的制做工藝上也有很大的改進(jìn),比較有代表性的是灌晶方式的改變,從原來的成盒后灌注改為ODF法,即灌晶與成盒同步進(jìn)行。另外.墊襯方式也不再采用傳統(tǒng)的噴灑法,而是直接在陣列上用光刻法制作。

　　4. 外圍電路、組裝背光源等的模塊組裝工藝

　　在液晶盒制作工藝完成后，在面板上需要安裝外圍驅(qū)動電路，再在兩塊基板表面貼上偏振片。如果是透射型LCD.還要安裝背光源。

　　薄膜晶體管液晶顯示器技術(shù)是由歐美國家率先提出的，但由于技術(shù)和制作過程不夠成熟，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，且最終超過陰極射線管的市場份額，到2000年前后，開啟了液晶電視新行業(yè), 據(jù)中國電子報報道，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薄膜晶體管液晶顯示器，尋找別的突破口發(fā)展我國的平板顯示產(chǎn)業(yè)，而應(yīng)迅速開展TFC: LCD 生產(chǎn)線和相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新能力的建設(shè)，提高我國薄膜晶體管液晶顯示器件產(chǎn)業(yè)在國際上的競爭力。

　　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；當(dāng)控制一個單元時不會影響到其他單元。當(dāng)像素?cái)?shù)量增加到極大如以百萬計(jì)時，這種方式就變得不實(shí)際，注意到每個像素的紅、綠、藍(lán)三色都要有個別的連接線。 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正電位驅(qū)動，而一行中的所有像素都由一個負(fù)電位驅(qū)動，則行與列的交叉點(diǎn)像素會有的電壓而被切換狀態(tài)。然而此法仍有些問題，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。）解決方法是每個像素都添加一個配屬于它的晶體管開關(guān)，使得每個像素都可被獨(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)畫面更新之前，施加在像素的電壓不會任意喪失掉。每個像素是個小的電容器，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態(tài)訪問存儲器，只不過整個架構(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)所需的溫度會超過玻璃的熔點(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的晶體管。