tft-lcd原理及制程简介--五道光罩.ppt
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1 TFT 元件結構及原理 2 TFT-LCD 的面板構造 3 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 4 單一畫素結構 儲存電容 (Cs) B B G S D A A TFT A A A 5 G1 G2 G3 Gm Gm-2 Gm-1 S1 S2 S3 Sn-2 Sn-1 Sn Array 面板示意圖 6 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 7 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 8 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 9 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 。 10 TFT 元件的運作原理 (2)V gs V th :訊號保持 D S G G D S C LC com V SD G G D S V GS 〈 V th D S 1.TFT 元件在閘極 (G) 給予適當電壓。當 V GS 小於起始電壓 時沒有感應出載子則通道成斷路。 2. 故 TFT 元件可看成開關 , 當 V GS V th 則 ON, 當 V GS V th 則 OFF 。 11 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 :感應通道未形成 I ds =0 二 V gs V gd 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 12 V g (V) Log I d 0 10 20 -10 -20 1.0x10 -11 1.0x10 -10 1.0x10 -9 1.0x10 -8 1.0x10 -7 1.0x10 -6 1.0x10 -5 TFT 之 V g V.S. Log I d 圖 註:此圖為一特定之 Vds 下所量得 13 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。 14 (b) 電路圖 V G V P C GD C GS C S
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