液晶顯示器(TFT)的原理

1、TFT元件結(jié)構(gòu)及原理1TFT-LCD的面板構(gòu)造2G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1 SnSource 線儲(chǔ)存電容Gate 線液晶電容TFTArray面板說明comITOCLC3單一畫素結(jié)構(gòu)AABBAATFT儲(chǔ)存電容(Cst)BBGDSLW4G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2 Sn-1 SnArray 面板示意圖5 1.因TFT元件的動(dòng)作類似一個(gè)開關(guān)(Switch)，液晶元件的 作用類似一個(gè)電容，藉Switch的ON/OFF對(duì)電容儲(chǔ)存的 電壓值進(jìn)行更新/保持。2.SW ON時(shí)信號(hào)寫入(加入、記錄)在液晶電容上，在以外 時(shí)間 SW OFF，可防止信號(hào)從液晶電容洩漏。3.

2、在必要時(shí)可將保持電容與液晶電容並聯(lián)，以改善其保持 特性。保持電容TFT元件加入電壓液晶6 1.上圖為TFT一個(gè)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(hào)線連接同一行所有TFT源極 電極。2.當(dāng)ON時(shí)信號(hào)線的資料寫入液晶電容，此時(shí)，TFT元件成 低阻抗(RON)，當(dāng)OFF時(shí)TFT元件成高阻抗(ROFF)，可防 止信號(hào)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(hào)線RONROFF液晶保持電容GDS7認(rèn)識(shí) TFTGDSDSG1. TFT為一三端子元件。2.在LCD的應(yīng)用上可將其視為一開關(guān)。3.為何要採 Inverted Staggered 之結(jié)構(gòu)？DS

3、G8TFT元件的運(yùn)作原理(1)VgsVth：訊號(hào)讀取DSGGDSCLCcomG GD DS SV VGSGS V VththV VSDSDDSGTFT元件在閘極(G)給予適當(dāng)電壓(VGS起始電壓Vth ,註),使通道(a-Si)感應(yīng)出載子(電子)而使得源極(S)汲極(D)導(dǎo)通。 【註】：Vth 為感應(yīng)出載子所需最小電壓 。 9TFT元件的運(yùn)作原理(2)VgsVth則ON,當(dāng)VGSVth則 OFF。10TFT元件的運(yùn)作原理DSGVDSIdsVgsVthVgs=Vth+2Vgs=Vth+4Vgs=Vth+6Vgs=Vth+8線性區(qū)飽和區(qū)VgdVth一 VgsVth：形成感應(yīng)通道Ids=1/2unC

4、ox(W/L)(Vgs-Vth)Vds-Vds2三 VgsVth&VgdVth：進(jìn)入夾止區(qū)(在 Drain側(cè)通道消失)Ids=1/2unCox(W/L)(Vgs-Vth)2影響Ids之重要參數(shù)1. Vth2. un：Mobility3. Cox：Gate到Channel的電容4. W/L11Vg(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12VCVCOMT1vv第一圖場第二圖場一圖框T2VGV

5、IDVP(a)驅(qū)動(dòng)波形圖v 1.VG為掃描線電壓，VID為信號(hào)線電壓，分別加在TFT 的閘極，源極。2.在T1時(shí)域(水平選擇期間)TFT ON，畫素電極電位VP會(huì)被 充電至信號(hào)電位VID 。在T2 時(shí)域(非選擇期間)TFT OFF， 在OFF的瞬間，VP會(huì)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(guān)，因此在設(shè)計(jì)與製 程元件時(shí)盡量避免寄生電容的產(chǎn)生。13(b)電路圖VGVPCGDCGSCSTCLCVCOMVID 1.V的大小關(guān)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(hào)的極 性無關(guān)，永遠(yuǎn)比畫素電位VP 下 降此一電壓值。因

6、此，只要將彩 色濾光片的共用電極電位VCOM設(shè) 定成相對(duì)於信號(hào)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(fù)對(duì)稱 的波形，使直流位準(zhǔn)的電壓降誤 差到最小值。14儲(chǔ)存電容AAAAVgVSV目的：降低TFT關(guān)閉時(shí)，因Cgs所引 起的 畫素電壓變化(Voltage Offset)。畫素電壓Source 線GDSGate 線CstCLCComVgVsCgs151. 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(duì)位誤差；(5)Disclination of LC5. 因Cgs產(chǎn)生之DC Voltage Offset6. 訊