TFT元件结构与原理

1、1TFT元件結構及原理2TFT-LCD的面板構造3G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1 SnSource 線儲存電容Gate 線液晶電容TFTArray面板說明comITOCLC4單一畫素結構AABBAATFT儲存電容(Cst)BBGDSLW5G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2 Sn-1 SnArray 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

2、.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(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GDS8認識 TFTGDSDSG1. 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

3、SG9TFT元件的運作原理(1)VgsVth：訊號讀取DSGGDSCLCcomG GD DS SV VGSGS V VththV VSDSDDSGTFT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 。 10TFT元件的運作原理(2)VgsVth則ON,當VGSVth則 OFF。11TFT元件的運作原理DSGVDSIdsVgsVthVgs=Vth+2Vgs=Vth+4Vgs=Vth+6Vgs=Vth+8線性區飽和區VgdVth一 VgsVth：形成感應通道Ids=1/2u

4、nCox(W/L)(Vgs-Vth)Vds-Vds2三 VgsVth&VgdVth：進入夾止區(在 Drain側通道消失)Ids=1/2unCox(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/L12Vg(V)Log Id01020-10-201.0 x10-111.0 x10-101.0 x10-91.0 x10-81.0 x10-71.0 x10-61.0 x10-5TFT之Vg V.S. Log Id圖註：此圖為一特定之Vds下所量得13VCVCOMT1vv第一圖場第二圖場一圖框T2V

5、GVIDVP(a)驅動波形圖v 1.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T1時域(水平選擇期間)TFT ON，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)TFT OFF， 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。14(b)電路圖VGVPCGDCGSCSTCLCVCOMVID 1.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

6、。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。15儲存電容AAAAVgVSV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GDSGate 線CstCLCComVgVsCgs161. 臨界電壓：Vth2. 電子遷移率(Mobility)：un Vp=unE3. Ion/Ioff4. 開口率(Aperture Ratio) (1)TFT；(2)Gate&Source 線；(3)Cst； (4)上下基板對位誤差；(5)Disclination of LC5. 因Cgs產生之DC Voltage Offset6.