液晶显示器的原理
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wk.baidu.com液晶显示器的原理
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2020/11/25
液晶显示器的原理
•TFT-LCD的面板構造
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液晶显示器的原理
•Array面板說明
•S1 •S2 •S3
•Sn-1 •Sn
•G1 •G2 •G3
•Gm-1 •Gm
•TFT •Source 線 •Gate 線 •液晶電容 •儲存電容
•ITO
• 【註】：Vth 為感應出載子所需最小電壓 。
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液晶显示器的原理
•TFT元件的運作原理 ••VSD
•(2)Vgs<Vth：訊號保持
•D
•S
•VGS〈Vth
•G
•D
•S
•D
•S
•G
•D •S
•G
•CLC •G •com
• 1.TFT元件在閘極(G)給予適當電壓。當VGS小於起始電 壓
•1.0x10-10
•1.0x10-11
•-20 •-10
•註：此圖為一特定之Vds下所量得
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•0
•10 •20
•Vg(V)
液晶显示器的原理
•T•1
•T•2
•△•v
•V•C •V•COM
••VID
•V•P
•△•v
•V•G
•△•v
•第一圖場
•第二圖場
•一圖框
•(a)驅動波形圖
• 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。
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液晶显示器的原理
•TFT元件
•液晶 •加入電壓
•保持電容
• 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。
Ids=1/2unCox(W/L)(Vgs-Vth)2
Drain側通道消失•) 3. •4.
Cox：Gate到Channel的電容 W/L
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液晶显示器的原理
•TFT之Vg V.S. Log Id圖
•1.0x10-5 •1.0x10-6
•Log Id
•1.0x10-7 •1.0x10-8 •1.0x10-9
•CLC
•Com
•A
•Vg •VS
•A’
•A
•A’
•畫素電壓
•V
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液晶显示器的原理
•TFT-LCD關於Array之重要參數
•1. 臨界電壓：Vth
•2. 電子遷移率(Mobility)：un
•
Vp=unE
•3. Ion/Ioff
•4. 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 LC
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液晶显示器的原理
•
•掃描線
信
•G
號 線
•S •D
•液晶 •RON
•ROFF
•保持電容
• 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。
• 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
液晶显示器的原理
•儲存電
容
•Vg
•目的：降低TFT關閉時，因Cgs所引 起的
•
畫素電壓變化(Voltage Offset)。
•Source
線
•Vs •Gate 線
•G
•Cgs
•D •S
•Cst
•G
•Vgs〈Vth •VDS
•一 Vgs<Vth：感應通道未形成
• Ids=0
•影響Ids之重要參數
•二 Vgs&Vgd>Vth：形成感應通道
•1. Vth
u • Ids=1/2 nCox(W/L)[(Vgs-Vth)Vds-Vds2]
•2. un：Mobility
•三 •
Vgs>Vth&Vgd<Vth：進入夾止區(在
•TFT元件的運作原理
••VSD
•D
•S
•VGS > Vth
•G
•D
•S
•(1)Vgs>Vth：訊號讀取
•D •D •S
•S •G
•CLC •G •com
•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。
• 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VGS>Vth則ON,當VGS<Vth則 • OFF。
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液晶显示器的原理
•TFT元件的運作原理
•D
•S
•Ids
•線性區
•飽和區 •Vgd<Vth
•Vgs=Vth+8 •Vgs=Vth+6 •Vgs=Vth+4 •Vgs=Vth+2
液晶显示器的原理
••VID •C•GS
•V•G
• 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
•C•GD •C•ST
•V•P •C•LC
•V•COM
•(b)電路圖
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•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
•3.一般RON與ROFF電阻比至少約為105以上。
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液晶显示器的原理
•認識 TFT
•D
•S
•D
•S •D
•S
•G
•G
•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？
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液晶显示器的原理
•5. 因Cgs產生之DC Voltage Offset
•6. 訊號傳輸時的時間延遲(Time Delay)及
• 失真(Distortion)
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液晶显示器的原理
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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液晶显示器的原理
•2.在T1時域(水平選擇期間)TFT ON，畫素電極電位VP會 被
• • • •
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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。
•CLC
•com
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液晶显示器的原理
•單一畫素結構
•L
•A
•TFT
•W
•A’ •A
•儲存電容(Cst)
•D •S
•A’ •G
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•B •B’
•B
•B’
液晶显示器的原理
•Array 面板示意圖
•S1 •S2 •S3
•G1 •G2 •G3
•Sn-2 •Sn-1 •Sn
•Gm-2 •Gm-1 •Gm
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•TFT-LCD的面板構造
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•Array面板說明
•S1 •S2 •S3
•Sn-1 •Sn
•G1 •G2 •G3
•Gm-1 •Gm
•TFT •Source 線 •Gate 線 •液晶電容 •儲存電容
•ITO
• 【註】：Vth 為感應出載子所需最小電壓 。
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液晶显示器的原理
•TFT元件的運作原理 ••VSD
•(2)Vgs<Vth：訊號保持
•D
•S
•VGS〈Vth
•G
•D
•S
•D
•S
•G
•D •S
•G
•CLC •G •com
• 1.TFT元件在閘極(G)給予適當電壓。當VGS小於起始電 壓
•1.0x10-10
•1.0x10-11
•-20 •-10
•註：此圖為一特定之Vds下所量得
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•0
•10 •20
•Vg(V)
液晶显示器的原理
•T•1
•T•2
•△•v
•V•C •V•COM
••VID
•V•P
•△•v
•V•G
•△•v
•第一圖場
•第二圖場
•一圖框
•(a)驅動波形圖
• 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。
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液晶显示器的原理
•TFT元件
•液晶 •加入電壓
•保持電容
• 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。
Ids=1/2unCox(W/L)(Vgs-Vth)2
Drain側通道消失•) 3. •4.
Cox：Gate到Channel的電容 W/L
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液晶显示器的原理
•TFT之Vg V.S. Log Id圖
•1.0x10-5 •1.0x10-6
•Log Id
•1.0x10-7 •1.0x10-8 •1.0x10-9
•CLC
•Com
•A
•Vg •VS
•A’
•A
•A’
•畫素電壓
•V
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•TFT-LCD關於Array之重要參數
•1. 臨界電壓：Vth
•2. 電子遷移率(Mobility)：un
•
Vp=unE
•3. Ion/Ioff
•4. 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 LC
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液晶显示器的原理
•
•掃描線
信
•G
號 線
•S •D
•液晶 •RON
•ROFF
•保持電容
• 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。
• 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
液晶显示器的原理
•儲存電
容
•Vg
•目的：降低TFT關閉時，因Cgs所引 起的
•
畫素電壓變化(Voltage Offset)。
•Source
線
•Vs •Gate 線
•G
•Cgs
•D •S
•Cst
•G
•Vgs〈Vth •VDS
•一 Vgs<Vth：感應通道未形成
• Ids=0
•影響Ids之重要參數
•二 Vgs&Vgd>Vth：形成感應通道
•1. Vth
u • Ids=1/2 nCox(W/L)[(Vgs-Vth)Vds-Vds2]
•2. un：Mobility
•三 •
Vgs>Vth&Vgd<Vth：進入夾止區(在
•TFT元件的運作原理
••VSD
•D
•S
•VGS > Vth
•G
•D
•S
•(1)Vgs>Vth：訊號讀取
•D •D •S
•S •G
•CLC •G •com
•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。
• 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VGS>Vth則ON,當VGS<Vth則 • OFF。
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•TFT元件的運作原理
•D
•S
•Ids
•線性區
•飽和區 •Vgd<Vth
•Vgs=Vth+8 •Vgs=Vth+6 •Vgs=Vth+4 •Vgs=Vth+2
液晶显示器的原理
••VID •C•GS
•V•G
• 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
•C•GD •C•ST
•V•P •C•LC
•V•COM
•(b)電路圖
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•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
•3.一般RON與ROFF電阻比至少約為105以上。
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液晶显示器的原理
•認識 TFT
•D
•S
•D
•S •D
•S
•G
•G
•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？
PPT文档演模板
液晶显示器的原理
•5. 因Cgs產生之DC Voltage Offset
•6. 訊號傳輸時的時間延遲(Time Delay)及
• 失真(Distortion)
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液晶显示器的原理
•2.在T1時域(水平選擇期間)TFT ON，畫素電極電位VP會 被
• • • •
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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。
•CLC
•com
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液晶显示器的原理
•單一畫素結構
•L
•A
•TFT
•W
•A’ •A
•儲存電容(Cst)
•D •S
•A’ •G
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•B •B’
•B
•B’
液晶显示器的原理
•Array 面板示意圖
•S1 •S2 •S3
•G1 •G2 •G3
•Sn-2 •Sn-1 •Sn
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