TFT-LCD设计及制作―TFT原理ppt课件.ppt

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1、TFT-LCD设计及制作（2）■TFT工作原理■TFT基本结构■各种TFT技术■TFT工作原理■TFT基本结构■各种TFT技术MOSFET绝缘栅型场效应管（InsulatedGateFieldEffectTransistor，缩写为IGFET）的栅极与源极、栅极与漏极之间均采用Si02绝缘层隔离，因此而得名。在IGFET中，目前应用最为广泛的是MOS场效应管（即金属-氧化物-半导体场效应管:Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor,缩写为MOSFET）MOS结构是MIS（Metal

2、-Insulator-Semiconductor）结构中的一种，当绝缘膜采用氧化膜时就是MOS结构，在硅器件中，氧化膜是通过硅衬底的热氧化形成的。它的栅-源间电阻比结型场效应管大得多，可达1010Ω以上。它比结型场效应管温度稳定性好、集成化时工艺简单，是微处理器、半导体存储器等超大规模集成电路中的核心器件和主流器件，也是一种重要的功率器件。根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时漏极电流也为零，管子是呈截止状态；加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。

3、因而增强型MOSFET就是指必须施加栅压才能开启的一类MOFET。耗尽型则是指：当VGS=0时漏极电流不为零，即形成沟道；加上正确VGS的时，能使多数载流子流出沟道，从而“耗尽”了载流子，使管子转向截止。因而耗尽型MOSFET是指必须施加栅压才能关闭的一类MOSFET。TFT与MOSFET之比较分析TFT与MOSFET的工作原理比较TFT与MOSFET的工作原理相似,当栅极施加正电压时,在栅极和半导体层间会产生一个电场,在这个电场的作用下,形成了电子沟道,使源极与漏极之间形成导通状态,在栅极所加的电压越大,吸引的电子也愈多,所以导通电流也越

4、大;而当栅极施加负电压时,使得源极与漏极之间形成关闭状态。在实际LCD生产中，主要利用a-Si：HTFT的开态（大于开启电压）对像素电容快速充电，利用关态来保持像素电容的电压，从而实现快速响应和良好存储的统一。TFT与MOSFET的结构非常的相似。TFT与MOSFET相似也为一三端子元件,在LCD的应用上可将其视为一开关。TFT与MOSFET不同之处1、沟道与源、漏极MOSFET的载流子沟道所形成的界面,与源、漏极处于同一边,因此,载流子沟道形成后,会直接连接至源、漏极,TFT的电子沟道是形成于半导体层下方的界面,而源ö漏极却是在半导体层上

5、方的界面,因此,TFT的电子沟道要连接到源、漏极,必须再经过半导体层厚度,载流子的流动需要经过这个低导电性的区域,因而影响TFT的导电特性。2、栅极与源、漏极的重叠MOSFET的源、漏极掺杂,是利用栅极本身作为掩模,利用离子注入来形成,具有自动对准的效果,栅极与源、漏极之间并不会重叠。而TFT的源、漏极,是另外用掩模来定义的,TFT的导通特性包括了半导体层厚度本身造成的电阻,如果栅极与源、漏极之间没有重叠,会造成一段不会形成沟道的距离,形成很大的阻值使其充电能力大幅降低。因此,必须在栅极与源、漏极之间故意地形成重叠,来避免这样的情况。3、栅

6、极绝缘层的材料MOSFET的栅极绝缘层是在高温下形成的氧化硅,其本身和与硅半导体界面的品质都是极佳的。而TFT的栅极绝缘层,由于基板耐温的限制而无法在高温下成长,而仅能以等离子体沉积的方式形成。TFT等效电路1.右图为TFT一个像素的等效电路图，扫描线连接同一列所有TFT栅极电极，而信号线连接同一行所有TFT源极电极。2.当ON时信号线的数据写入液晶电容，此时，TFT组件成低阻抗(RON)，当OFF时TFT组件成高阻抗(R)，可防止信号线数据的泄漏。3.一般RON与ROFF电阻比至少约为105以上。扫描线信号线RONROFF液晶存储电容GD

7、SG1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2Sn-1SnArray面板示意圖14非晶硅TFT源漏电流与栅极电压的关系没有光照的情况下，TFT开态电流与关态电流之比在7个数量级的水平，管子开关特性很好。但在2000lx白光的照射下，如图中虚线所示，相同条件下关态电流迅速增大，使开态电流和关态电流之比减小到5个数量级，导致管子工作不稳定。这是采用窄禁带光敏半导体硅材料的固有缺陷。TFT与对比度在TFT-LCD中，TFT的电学特性是确定显示器对比度的关键。一般要求TFT开态电流与关态电流之比要达到107以上。如果TFT栅极电阻太大，使栅

8、极脉冲延迟时间延长，则导致数据信号写入不足，会降低显示器的对比度TFT的寄生电容与交叉串扰一般认为，TFT矩阵驱动的图像不会产生类似无源驱动的交叉串扰的问题，但是，实际上由于在数