TFT元件结构及原理

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二階層,第三階層,第四階層,第五階層,*,TFT,元件結構及原理,1,TFT-LCD,的面板構造,2,G1,G2,G3,Gm,Gm-1,S1,S2,S3,Sn,-1,Sn,Source,線,儲存電容,Gate,線,液晶電容,TFT,Array,面板說明,com,ITO,C,LC,3,單一畫素結構,A,A,B,B,A,A,TFT,儲存電容(,Cst,),B,B,G,D,S,L,W,4,G1,G2,G3,Gm,Gm-2,Gm-1,S1,S2,S3,Sn,-2,Sn,-1,Sn,Array,面板示意圖,5,1.因,TFT,元件的動作類似一個開關(,Switch)，,液晶元件的,作用類似一個電容，藉,Switch,的,ON/OFF,對電容儲存的,電壓值進行更新/保持。,2.,SW ON,時信號寫入(加入、記錄)在液晶電容上，在以外,時間,SW OFF，,可防止信號從液晶電容洩漏。,3.在必要時可將保持電容與液晶電容並聯，以改善其保持,特性。,保持電容,TFT,元件,加入電壓,液晶,6,1.上圖為,TFT,一個畫素的等效電路圖，掃描線連接同一列,所有,TFT,閘極電極，而信號線連接同一行所有,TFT,源極,電極。,2.當,ON,時信號線的資料寫入液晶電容，此時，,TFT,元件成,低阻抗(,R,ON,)，,當,OFF,時,TFT,元件成高阻抗(,R,OFF,)，,可防,止信號線資料的洩漏。,3.一般,R,ON,與,R,OFF,電阻比至少約為10,5,以上。,掃描線,信號線,R,ON,R,OFF,液晶,保持電容,G,D,S,7,認識,TFT,G,D,S,D,S,G,1.,TFT,為一三端子元件。,2.在,LCD,的應用上可將其視為一開關。,3.為何要採,Inverted Staggered,之結構？,D,S,G,8,TFT,元件的運作原理,(1),V,gs,V,th,：,訊號讀取,D,S,G,G,D,S,C,LC,com,G,D,S,V,GS,V,th,V,SD,D,S,G,TFT,元件在閘極(,G),給予適當電壓(,V,GS,起始電壓,V,th,註),使通道(,a,-Si,),感應出載子(電子)而使得源極(,S),汲極(,D),導,通。,【註】：,V,th,為感應出載子所需最小電壓 。,9,TFT,元件的運作原理,(2),V,gs,V,th,則,ON,當,V,GS,V,th,則,OFF。,10,TFT,元件的運作原理,D,S,G,V,DS,I,ds,V,gs,V,th,V,gs,=V,th,+2,V,gs,=V,th,+4,V,gs,=V,th,+6,V,gs,=V,th,+8,線性區,飽和區,V,gd,V,th,一,V,gs,V,th,：,形成感應通道,I,ds,=1/2,u,n,C,ox,(W/L),(V,gs,-V,th,)V,ds,-V,ds,2,三,V,gs,V,th,&V,gd,V,th,：,進入夾止區(在,Drain,側通道消失),I,ds,=1/2,u,n,C,ox,(W/L),(V,gs,-V,th,),2,影響,Ids,之重要參數,1.,V,th,2.,u,n,：Mobility,3. C,ox,：Gate,到,Channel,的電容,4.,W/L,11,V,g,(V),Log I,d,0,10,20,-10,-20,1.0,x10,-11,1.0,x10,-10,1.0,x10,-9,1.0,x10,-8,1.0,x10,-7,1.0,x10,-6,1.0,x10,-5,TFT,之,V,g,V.S. Log I,d,圖,註：此圖為一特定之,Vds,下所量得,12,V,C,V,COM,T,1,v,v,第一圖場,第二圖場,一圖框,T,2,V,G,V,ID,V,P,(,a),驅動波形圖,v,1.,V,G,為掃描線電壓，,V,ID,為信號線電壓，分別加在,TFT,的閘極，源極。,2.在,T,1,時域(水平選擇期間),TFT ON，,畫素電極電位,V,P,會被,充電至信號電位,V,ID,。,在,T,2,時域(非選擇期間),TFT OFF，,在,OFF,的瞬間，,V,P,會下降,V，,此,V,的大小與,TFT,元件,的閘極與汲極間的寄生電容,C,GD,有關，因此在設計與製,程元件時盡量避免寄生電容的產生。,13,(,b),電路圖,V,G,V,P,C,GD,C,GS,C,ST,C,LC,V,COM,V,ID,1.,V,的大小關係如下:,C,GD,:,閘極與汲極間電容,C,LC,:,液晶電容,C,ST,:,保持電路,2.此下降電壓,V,與影像信號的極,性無關，永遠比畫素電位,V,P,下,降此一電壓值。因此，只要將彩,色濾光片的共用電極電位,V,COM,設,定成相對於信號線的中心電壓,V,C,低一偏移值,V，,便可以使加在,畫素電極上的電壓成為正負對稱,的波形，使直流位準的電壓降誤,差到最小值。,14,儲存電容,A,A,A,A,V,g,V,S,V,目的：降低,TFT,關閉時，因,Cgs,所引 起的,畫素電壓變化(,Voltage Offset)。,畫素電壓,Source,線,G,D,S,Gate,線,C,st,C,LC,Com,V,g,V,s,C,gs,15,1. 臨界電壓：,V,th,2.,電子遷移率(,Mobility)：u,n,V,p,=u,n,E,3. Ion,/Ioff,4.,開口率(,Aperture Ratio),(1)TFT；(2)Gate&Source,線；(3),C,st,；,(4),上下基板對位誤差；(5),Disclination,of LC,5.,因,Cgs,產生之,DC Voltage Offset,6.,訊號傳輸時的時間延遲(,Time Delay),及,失真(,Distortion),TFT-LCD,關於,Array,之重要參數,16,Gate Driver,Source Driver,Array,面板訊號傳輸說明,17,