阵列工艺介绍.ppt

ARRAY製程 * TFT-LCD的面板構造 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 CLC 單一畫素結構 A A’ B B’ A A’ TFT 儲存電容(Cst) B B’ G S D L W G1 G2 G3 Gm Gm-2 Gm-1 S1 S2 S3 Sn-2 Sn-1 Sn Array 面板示意圖 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 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 RON ROFF 液晶 保持電容 G D S TFT元件的運作原理 (1)VgsVth：訊號讀取 D S G G D S CLC com G D S VGS Vth V SD D S G TFT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 。 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 TFT元件的運作原理 (2)VgsVth：訊號保持 D S G G D S CLC com G G D S VGS〈Vth V SD D S 1.TFT元件在閘極(G)給予適當電壓。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VGSVth則ON,當VGSVth則 OFF。 TFT元件的運作原理 D S G VDS Ids Vgs〈Vth Vgs=Vth+2 Vgs=Vth+4 Vgs=Vth+6 Vgs=Vth+8 線性區 飽和區 VgdVth 一 VgsVth：感應通道未形成 Ids=0 二 VgsVgdVth：形成感應通道 Ids=1/2unCox(W/L)[(Vgs-Vth)Vds-Vds2] 三 VgsVthVgdVth：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. Vth 2. un：Mobility 3. Cox：Gate到Channel的電容 4. W/L Vg(V) Log Id 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Vg V.S. Log Id圖 註：此圖為一特定之Vds下所量得 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.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。 (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: 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。 儲存電容