TFT元件结构及原理.ppt

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1、TFT元件結構及原理1TFT-LCD的面板構造2G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1SnSource線儲存電容Gate線液晶電容TFTArray面板說明comITOCLC3單一畫素結構AA’BB’AA’TFT儲存電容(Cst)BB’GDSLW4G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2Sn-1SnArray面板示意圖51.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.SWON時信號寫入(加入、記錄)在液晶電容上，

2、在以外時間SWOFF，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61.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(RON)，當OFF時TFT元件成高阻抗(ROFF)，可防止信號線資料的洩漏。3.一般RON與ROFF電阻比至少約為105以上。掃描線信號線RONROFF液晶保持電容GDS7認識TFTGDSDSG1.TFT為一三端子元

3、件。2.在LCD的應用上可將其視為一開關。3.為何要採InvertedStaggered之結構？DSG8TFT元件的運作原理(1)Vgs>Vth：訊號讀取DSGGDSCLCcomGDSVGS>VthVSDDSGTFT元件在閘極(G)給予適當電壓(VGS>起始電壓Vth,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】：Vth為感應出載子所需最小電壓。9TFT元件的運作原理(2)Vgs

4、。當VGS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VGS>Vth則ON,當VGSVth：形成感應通道Ids=1/2unCox(W/L)[(Vgs-Vth)Vds-Vds2]三Vgs>Vth&Vgd

5、(W/L)(Vgs-Vth)2影響Ids之重要參數1.Vth2.un：Mobility3.Cox：Gate到Channel的電容4.W/L11Vg(V)LogId01020-10-201.0x10-111.0x10-101.0x10-91.0x10-81.0x10-71.0x10-61.0x10-5TFT之VgV.S.LogId圖註：此圖為一特定之Vds下所量得12VCVCOMT1△v△v第一圖場第二圖場一圖框T2VGVIDVP(a)驅動波形圖△v1.VG為掃描線電壓，VID為信號線電壓，分別加在TFT的閘極，源極。2.在T

6、1時域(水平選擇期間)TFTON，畫素電極電位VP會被充電至信號電位VID。在T2時域(非選擇期間)TFTOFF，在OFF的瞬間，VP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CGD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VGVPCGDCGSCSTCLCVCOMVID1.△V的大小關係如下:CGD:閘極與汲極間電容CLC:液晶電容CST: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VP下降此一電壓值。因此，只要將彩色濾光片的共用電極電位VCOM設定成相對於信號線

7、的中心電壓VC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AA’AA’VgVSV目的：降低TFT關閉時，因Cgs所引起的畫素電壓變化(VoltageOffset)。畫素電壓Source線GDSGate線CstCLCComVgVsCgs151.臨界電壓：Vth2.電子遷移率(Mobility)：unVp=unE3.Ion/Ioff4.開口率(ApertureRatio)(1)TFT；(2)Gate&Source線；(3)Cst；(4)上下基板對位誤差；(5)Dis

8、clinationofLC5.因Cgs產生之DCVoltageOffset6.訊號傳輸時的時間延遲(TimeDelay)及失真(Distortion)TFT-LCD關於Array之重要參數16GateDriverSourceDriverArray面板訊號傳輸說明17