TFT-LCD工艺设计培训

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驱动波形
T1 T2
△
v
VC VCOM
△
v
VID
VP
△
VG
上半周期 一周期 下半周期
v
(a)驱动波形图
1.VG为扫描线电压，VID为信 号线电压，分別加在TFT的栅 极，源极。 2.在T1时域(水平选择期 间)TFT ON，像素电极电位VP 会被充电至信号电位VID 。 在T2 时域(非选择期间)TFT OFF，在OFF的瞬間，VP会下 降△V，此△V的大小与TFT元 件的栅极与漏极间的寄生电 容CGD有关，因此在设计与制 作元件时尽量避免寄生电容 的产生。
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TFT阵列单元像素设计
a-Si TFT-LCD单元象素主要包括a-Si TFT器件、象 素电极、存储电容和栅电极及源电极的引线等几个部 分。 在对a-Si TFT器件优化设计的基础上，阵列单元象素 的设计主要集中在对存贮电容结构和大小的设计、栅 线和信号线的结构设计以及单元象素各个部分的合理 配合。引入存贮电容的目的是为了提高TFT-LCD信 号电压的保持时间，避免引起闪烁现象，存贮电容的 大小将影响到a-Si TFT-LCD的显示品质。同时由栅 源交叠电容产生的跳变电压∆Vp的表达式可知，存贮 电容的引入可减小跳变电压∆Vp，从而有效抑制由 ∆Vp引起的图象闪烁和残象现象。
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TFT特性
TFT ON TFT OFF
1、A-Si TFT断开电流约为1×10-12A左右，导通/断开之比高于1×106。 2、迁移率一般为0.2~1.0 cm2/Vs，Vth为2~4V。迁移率低是因为膜中缺陷多。
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TFT元件的运作原理
（1）VGS>Vth ：读信号 VSD D VGS > Vth G S D S
D
S
G D S CLC G com
G
TFT元件在栅极(G)给予适当电压(VGS>其始电压Vth ,注),使通道(a-Si)感应出载 子(电子)而使得源极(S)漏极(D)導通。 【注】：Vth 为感应出载子所需要的最小电压 。
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TFT阵列设计
a-Si TFT-LCD的阵列设计是把经过优化设 计的单元象素在行、列方向上分别重复M、N次， 即可得到所需要的M×N象素数的TFT矩阵。需要 注意的是Delta排列时情况较为复杂，需要根据 具体驱动要求进行单元设计。另外，黑矩阵的设 计将对a-Si TFT-LCD的亮度产生严重影响。黑矩 阵设计主要包括黑矩阵方式和大小的设计，以及 黑矩阵材料的选取。黑矩阵方式的选择和大小的 设计关系到TFT-LCD开口率的大小，是提高TFTLCD开口率和亮度的着手点之一，而黑矩阵材料 的选取则是改善TFT-LCD对比度的关键。
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Gate金属设计规则
上图中，红色为Source金属，绿色的为Gate金属，黄色的为ITO。 d 为Source金属和ITO之间的距离，d的最小值dMIN＝4μm； e 为Gate金属和ITO之间的距离，e的最小值eMIN＝3μm。
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接触孔设计规则
上图中，红色的为Source金属，草绿色的为接触孔，黄色代表其他金属。 a 为接触孔的尺寸，a的最小值aMIN＝6μm； b 为接触孔之间的距离，b的最小值bMIN＝10μm； c 为接触孔和其他金属之间的距离，c的最小值cMIN＝3μm。
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TFT工艺实现
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ＴＦＴ制作工艺技术
成膜技术 光刻技术 刻蚀技术
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成膜技术
1、真空技术 2、等离子体技术 3、化学气相沉积技术 4、溅射成膜
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真空测量
到真空系統
(1)热电偶真空计 (2)电离真空计 (3)其它真空计
热电偶
真空接头
加热 灯丝
Ｍ真空压 力表
真空接头
电源
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等离子基础知识
1、什么是等离子？ 它是一种能维持中性的导电流 体，被称为物质的第四态。 2、等离子的组成 带电粒子、受激粒子、中性粒子
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真空技术
真空区域划分 压强范围 托(Torr) 帕(Pa) 760~10 10~10-3 10-3~ 10-8 10-8~ 10-12 <10-12 101325~1333 1333~1.33X10-1 1.33X10-1~ 10-6 10-6~ 10-10 <10-10
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真空区域 低真空 中真空 高真空 超高真空 极高真空
CLC
S2
S3
Sn-1 Sn ITO
Gm-1 Gm
com
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单一像素结构
A A’ TFT S D
A
A’
G
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Array面板示意图（480*234）
S1 G1 G2 G3 S2 S3 Sn-2 Sn-1 Sn
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TFT元件的运作原理
(2)Vgs<Vth：信号保持 VSD D VGS〈Vth G S D
D
S
D S CLC G com
G
S
G
1.TFT元件在栅极(G)给予适当电压。当VGS小小于其始电压时没有感应出 载子则沟道断路。 2.故TFT元件可看成开关,当VGS>Vth则ON,当VGS<Vth则OFF。
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A-Si TFT器件的设计（2）
在a-Si TFT器件设计过程中，栅与源、漏 电极交叠大小也是影响a-Si TFT-LCD图象 显示品质的一个重要参数。寄生电容Cgd 会引起加在液晶象素上的信号电压变化， 从而造成显示图象的闪烁现象及显示灰度 级的错乱。另外，a-Si TFT器件各层薄膜 厚度的设计是影响a-Si TFT-LCD 阵列成 品率的关键因素，过厚或过薄的膜厚都将 引起电极之间的短路或断路缺陷。公司 6
存储电容
Vs
目的：降低TFT关 闭時，因Cgs所引 起的像素电压变 化(Voltage Offset)。
Vg G D S Cst Source Source 線
Gate 線 Cgs
CLC
Com
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Array 面板信号传输说明
Source Driver
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Gate Driver
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TFT-LCD面板构造
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Array 面板说明
S1 G1 G2 G3 TFT Source 線 Gate 線 液晶電容 儲存電容
Si岛的规则
a为Si自身的宽度，a的最小值aMIN＝6μm；
b为Si与Si之间的距离，TEG时使用，b的最小值bMIN＝5μm； c为Si与Source金属重叠部分的长度（下图），c的最小值cMIN＝6μm；
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Si岛的规则
d 为Gate金属与Source 金属之间的距离，d的最 小值dMIN＝3μm； e为Si岛与Gate金属之间 应该留有的余度，e的最 小值eMIN＝3μm； f为Source金属（沟道） 与Gate金属之间的距离， f的最小值fMIN＝4μm； g为沟道的长度，g的最 小值gMIN＝5μm； h为Source金属与Si岛之 间的距离，h的最小值 hMIN＝2μm。 上图中，红色为Source金属，绿色为Gate金属，褐色为Si岛。
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TFT元件工作示意图
VID C GS
1.△V的大小关系如下: CGD:栅极与漏极间电容 CLC:液晶电容 CST:存储电容
VG
CGD
VP CLC
CST
VCOM
2.此下降电压△V与影像信号的极性 无关，永远比像素电位Vp 下降此一 电压值。因此，只要將彩色滤光片 的共用电极电位VCOM设定成相对于信 号线的中心电压VC 低一偏移值△V， 便可以使加在像素电极上的电压成 为正负对称的波形，使直流位准的 电压降误差到最小值。
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等离子的主要特性
(1)是一种导电流体，但能 维持中性； (2)此聚集态物质间存在库 仑力，其运动行为受到 电场的影响和支配
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化学气相沉积技术（CVD）
沉积的膜
什么是CVD? CVD：Chemical Vapor Deposition(化学气相沉积) 在一定的温度下，利用化学 反应方式,将反应物(混合气体) 生成固态产物,并沉积在基体 表面以形成涂层和薄膜的一种 沉积技术。
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13.56ＭＨｚ ～
气体
等离子体
电极
泵抽走
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