TFT-LCD残像原理与分析-加强篇一

残像是TFT-LCD的一种显示特性,主要表现为当液晶显示器长时间显示同一个画面,在把画面切换到下一个画面时,原先的画面会残留在下一个画面中。本文的加强篇一从设计面的Feedthrough DC成分、非对称像素结构、TFT相关的特别是Leak系导致的残像,具体分析了其原因和改善方法。     

高温竖向串扰发生机理的定量研究

为快速解决大尺寸薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)产品中的高温竖向串扰(V-CT)不良,本文研究了漏电流与V-CT现象间的定量关系,用以指导TFT特性相关工艺的调整。首先,基于V-CT电压梯度曲线及TFT开关实际工作状态下的漏电流,建立了一种定量表征漏电流的大小和V-CT严重程度间关系的测试方法。然后,应用此方法对客户端评测画面(CT-SEC)下发生的高温V-CT进行研究,实验结果表明:V-CT电压梯度曲线可以较好地匹配总体漏电流I_(off)__(total)渐变规律。高温初始及长期信赖性评价条件下,V-CT不良的发生同显示面板面内的光照漏电流I_(off)(V_(gl)__(GOUT)-V_(pixel)__(255-))强相关。     

ITO像素电极工序对于HADS产品TFT特性的影响

通过不同TFT几何结构验证ITO像素电极工序对于HADS产品TFT特性的影响。实验结果显示TN5mask与倒反HADS结构(源漏极→ITO像素电极)二者有比现行HADS结构(ITO像素电极→源漏极)更高的Ion,提升比率达到40%。推测主要原因为现行HADS结构(ITO像素电极→源漏极)在Si岛完成后进行ITO像素电极工序增加了N+与源漏极之间接触阻抗导致Ion降低。对于HADS产品,倒反HADS结构(源漏极→ITO像素电极)可以具有更好的TFT特性表现。对现行HADS结构,在沟道形成工序前的N+表面ITO残沙程度越少则Ioff越低;对于倒反HADS结构,沟道形成之后沟道表面ITO残沙程度对则对TFT特性没有明显影响。对于Poole-Frenkel区域,现行HADS结构(ITO像素电极→源漏极)比TN5mask与倒反HADS结构(源漏极→ITO像素电极)二者较低Ioff[Vg=-20V],下降达50%,主要为N+与源漏极之间接触阻抗增加的影响。     

TFT-LCD公共电压耦合畸变的影响因素及与线残像关系的研究

为了解决TFT-LCD的线残像不良,对信号线与公共电极之间的电压耦合的大小和影响因素进行了研究。利用金属熔接技术,测量了屏内公共电极电压在信号线电压作用下发生的耦合畸变的大小,并将其与线残像的严重程度进行了对比。同时通过对不同的影响因素,即版图设计、信号线电压及反转方式、TFT工艺流程、TFT膜质调整分别进行了研究和测试。结果显示信号线和公共电极及绝缘层构成了MIS结构的电容,电容容值的变化导致的公共电压耦合程度与线残像的严重程度呈现明显的对应关系。通过改变非晶硅半导体层的介电常数或者尺寸设计,可以减小信号线与公共电极间的寄生电容(包括信号线金属与公共电极线金属的交叠电容和信号线与像素公共电极间的侧向电容),降低公共电极电压的耦合程度,改善线残像不良。其中提高信号电压转换频率和用紫外光照射半导体层的改善效果最为明显,耦合电压分别下降了55%和62%,线残像的消失灰阶从L172或更高转变为低于L127。研究成果对于大尺寸、高分辨率、高亮度、低功耗的TFT-LCD产品的设计和性能改善,有着重要的指导和参考意义。     

FFT—LCD残像原理与分析（基础篇）

残像是TFT-LCD的一种显示特性,主要表现为当液晶显示器长时间显示同一个画面,在把画面切换到下一个画面时,原先的画面会残留在下一个画面中。文章基础篇系统地介绍TFT-LCD残像的分类、发生机理、试验条件、判定方法和对策方向,为改善相应的显示残像问题提供较佳的处理方案。     

分析TFT亮态漏电流影响因素的测试方法

对于薄膜晶体管液晶显示器来说,TFT的特性对产品的品质有很大的影响,而其亮态漏电流Ioff的影响尤为重要。为改善器件性能,需要深入分析TFT亮态漏电流的影响因素。本文在实验基础上提出一种测试方法,首先使用BM PR(Black Matrix Photo Resist)对TFT沟道的不同位置进行遮挡;再对遮挡样品进行TFT特性测试。进而能模拟出实际工作中的TFT亮态漏电流,可以更加简便有效地优化TFT下方的栅极金属线宽,同时降低亮态漏电流。最后制作了54.6cm(21.5in)改善样品,通过新测试方法分析,将栅极金属线加宽约1.5μm,改善后样品的亮态漏电流从14.08pA降至约9.50pA。所以,使用新的测试方法无需将样品制作到模组后再进行品质评价,简单有效并降低了产品制造成本。     

TFT-LCD面影像残留改善研究

影像残留是一种TFT-LCD屏的固有特性。主要是由于长时间显示静态画面时液晶材料的极化敏感性造成的。这种极化影响了液晶材料的光学特性,并阻止液晶分子完全恢复到正常松弛状态。本文主要探讨了通过改变TFT设计来改善面影像残留现象的方案。通过设计实验变更TFT-LCD的主要参数(Pixel设计、Aperture Ratio、ΔVp等),提出了4种面影像残留改善方案并制作了样品。对这4种改善方案的试制样品进行了TFT-LCD面影像残留水平测量和评价,分析了各像素设计因素对面影像残留水平的影响;同时对试制样品的画面品质进行了评价,为解决相关画面品质问题对该方案进行了设计优化,最终获得了一种较佳的面影像残留改善方案。     

电子回旋共振等离子氢钝化的高性能多晶硅薄膜晶体管

利用激光再结晶多条结构多晶硅膜作为半导体,研制出电子回旋共振(ECR)等离子氢钝化的高性能薄膜晶体管(TFT)。这些多晶硅TFT具有n沟道增强型特性,如大的跨导、高的开关比和低至0.4伏的阈值电压。为了获得TFT的理想特性,用激光再结晶多晶硅的ECR等离子氢钝化能有效地降低多晶硅的陷阱密度和大幅度提高载流子迁移率。通过这种钝化,多晶硅晶界性能得以改善,增加了TFT的跨导(gm),减小了源、漏极之间的漏电流。显然,这些高性能的TFT能得到高达2.5×10~9的开关比和低至10_(-14)A数量级的漏电流。     

多晶硅超薄沟道薄膜晶体管研制

提出了一种新结构的低温多晶硅薄膜晶体管 ( poly- Si TFT) .该 poly- Si TFT由一超薄的沟道区和厚的源漏区组成 .超薄沟道区可有效降低沟道内陷阱密度 ,而厚源漏区能保证良好的源漏接触和低的寄生电阻 .沟道区和源漏区通过一低掺杂的交叠区相连接 .该交叠区使得在较高偏置时 ,靠近漏端的沟道区电力线能充分发散 ,导致电场峰值显著降低 .模拟结果显示该TFT漏电场峰值仅是常规 TFT的一半 .实验结果表明该 TFT能获得好的电流饱和特性和高的击穿电压 .而且 ,与常规器件相比 ,该 TFT的通态电流增加了两倍 ,而最小关态电流减少了3.5倍 .     

多晶硅超薄沟道薄膜晶体管研制

提出了一种新结构的低温多晶硅薄膜晶体管(poly-Si TFT).该poly-Si TFT由一超薄的沟道区和厚的源漏区组成.超薄沟道区可有效降低沟道内陷阱密度,而厚源漏区能保证良好的源漏接触和低的寄生电阻.沟道区和源漏区通过一低掺杂的交叠区相连接.该交叠区使得在较高偏置时,靠近漏端的沟道区电力线能充分发散,导致电场峰值显著降低.模拟结果显示该TFT漏电场峰值仅是常规TFT的一半.实验结果表明该TFT能获得好的电流饱和特性和高的击穿电压.而且,与常规器件相比,该TFT的通态电流增加了两倍,而最小关态电流减少了3.5倍     

不同双栅极设计对a-Si:H TFT特性影响

本实验于原有的单底栅a-Si TFT产品结构下,通过增加不同的顶栅极设计方式(不同a-Si覆盖比例、不同沟道几何形貌、不同沟道W/L比例)来研究双栅极设计对a-Si TFT特性的影响。实验结果显示双栅极a-Si TFT比现行单底栅a-Si TFT可以提升I_on 7%、降低SS 3%、同时对I_off以及TFT稳定性影响不明显,显示双栅极a-Si TFT设计结构具有在不提高成本以及不变更工艺流程下,达到整体提升TFT特性的效果。顶栅极 TFT 特性不如底栅极,推测为a-Si/PVX界面不佳使得电子导通困难导致,未来可以借由改善a-Si/PVX界面工艺提升顶栅极TFT特性。     

基于使用负性液晶的边沿场切换模式的局部残影分析

随着液晶显示技术的发展,PPI越来越高,像素尺寸越来越小,穿透率的提升是一重要问题。负性液晶相对正性液晶具有高穿透率,较好的画面画质及较低的颜色偏差等优点,使得主流显示模式IPS、FFS使用负性液晶研究逐渐增多。但由于负性液晶自身特性,其影像残留较正性液晶更为严重,特别是模组粘合附近区域的局部面残。为了改善负性液晶局部影像残留,本文研究了实际样品影像残留严重区域与轻微区域不同测量数据,如温度、共电压(Vcom)等,发现影像残留严重区域与轻微区域的公共电压出现漂移现象,分析了影响残影的因素,并提出改善方案,实测结果证明本文改善局部残影的方法是有效的。     

基于柔性PI基底的氧化物IGZO TFT器件工艺及特性研究

讨论了基于柔性PI基底上的底栅型TFT器件工艺,通过工艺优化解决了双层结构干刻速率不同造成的下切角形状。本文TFT器件是基于氧化物IGZO为有源层,栅绝缘层采用Si3N4/SiO2双层结构,采用两次补偿曝光、干刻方式消除干刻引入的下切角形状,有效解决了薄膜沉积引入的断线风险。实验结果表明,经过SEM断面观察,干刻后双层结构taper角度适合TFT器件后续沉膜条件,柔性基底上制作的TFT器件迁移率达到14.8cm2/(V·s),阈值电压Vth约0.5V,亚域值摆幅SS约0.5V/decade,TFT器件的开关比Ion/Ioff106。通过此方法制作出的器件性能良好,满足LCD、OLED或电子纸的驱动要求。     

负性液晶在FFS模式下的残像研究

图像残像是评价画面质量的最重要因素之一,大部分工程师研究了组合物的材料和液晶面板的制造工艺,以改善影像残留,但之前的研究主要是以正性液晶材料为基础进行探讨的,本文主要以负性液晶材料为基础研究了用边缘场驱动的面板残像。首先为了比较正性液晶与负性液晶,测量了离子密度及电压保持率(VHR),其次为了比较两种配向材料(PI)与液晶材料的搭配特性并选择合适的组合,量测了样品的直流残留(RDC)电压和Vcom电压随时间的变化。从量测结果可知,紫外(UV)光照前负性液晶离子密度是正性液晶的39倍,经过紫外光照,后负性液晶的离子密度为560Pc/cm,且其紫外光照后电压保持率变化量为2.7%;使用负性液晶搭配PI1的样品A-1的直流残留电压和Vcom(等效为交流驱动电压的中心值)随时间变化量都是最大的,分别为0.5V和250mV,负性液晶搭配PI2材料的面板和正性液晶的面板的直流残留电压均小于0.2V,其Vcom随时间变化量均在50mV以内。负性液晶材料的离子浓度含量高,且其稳定性比正性液晶材料差,负性液晶材料比正性液晶材料更容易发生残像;对于使用负性液晶材料,边缘场驱动模式的面板,搭配PI2配向膜材料能够保持低的直流残留电压及低的Vcom电压变化量,从而对改善残像现象有帮助。     

改善a—SiTFTLCD像素电极跳变电压方法研究

非晶硅薄膜晶体管液晶显示器（a—SiTFTLCD）中,在栅极信号由开启到关断的瞬间,由于栅源耦合电容Cgs的存在．使像素电极电压出现跳变,跳变前后像素电极电压差称为△Vp。降低△Vp一方面能减小闪烁程度,降低残像残留．同时还能最大程度地提高像素电极保持阶段的电压。防止出现因TFT漏电流过大而造成的像素电极电压衰变到所应显示灰度电压之下,从而出现显示灰阶的变化。本文从理论上分析了△Vp形成原理,介绍了两种能有效降低△Vp的方法．即多栅极电路和脉冲式存储电容。     

TFT-LCD背板设计对线残像改善的研究

线残像一直是TFT-LCD行业中一个重点改善的不良之一。为了解决该不良,本文通过对不同样品进行线残像评价及测试公共电极电压的畸变情况,从TFT-LCD背板设计方面研究了公共电极电压的畸变对线残像的影响。首先,通过激光熔接的方法将屏内的公共电极电压信号引出,然后测出在信号线电压作用下的公共电极电压发生畸变的幅值,最后将该幅值和实测的线残像水平进行了对比,同时对不同信号线数量、信号线和公共电极的交叠面积、信号线与公共电极的距离、外围电路补偿等相关设计的测试和研究。结果表明:公共电极电压的畸变程度与线残像水平具有对应性;信号线数量与公共电极电压畸变幅值成比例关系;信号线与公共电极线的单位交叠面积从66μm~2降到37μm~2时,其公共电极电压畸变程度降低了63%;增大公共电极与信号线之间的距离有助于改善甚至消除线残像,当距离从1.49μm增大到2.39μm时,公共电极电压畸变幅值减小了28%。通过降低信号线数量、降低信号线和公共电极线的交叠面积、增大信号线和公共电极的距离、外围电路补偿等方案均可改善线残像水平,对TFT-LCD画面显示品质的提高具有重要指导意义。     

TFT-LCD器件Al电极TFT特性研究

本文对Mo/Al/Mo作为TFT-LCD器件源/漏极的TFT特性进行了研究。与单层Mo相比,存在沟道界面粗糙,I_(off)偏大问题,通过优化膜层结构,改善界面状态,得到了平整的沟道界面和良好的TFT特性。增加Bottom Mo的厚度,可以有效减少Al的渗透,防止Al-Si化合物的形成,得到界面平整的沟道;N~+刻蚀后SF6处理对特性影响不大,增加刻蚀时间可以使I_(on)和I_(off)同时降低;PVX沉积前处理气体N_2+NH_3与H_2区别不大,都可以减少沟道缺陷,而增加H_2处理时间会增强等离子的轰击作用,减少了沟道表面Al-Si化合物,但处理时间过长可能会使沟道缺陷增加;采用bottom Mo加厚,N~+刻蚀以及PVX沉积前处理等最优条件,可以得到沟道界面良好,TFT特性与单层Mo相当的TFT器件。