Pengenalan kepada substrat TFT dalam LCD
Panel paparan LCD LCD LCD yang lengkap dibahagikan mengikut proses pengeluaran dan boleh dibahagikan kepada tiga segmen proses, iaitu: segmen proses array, segmen proses penapis warna CF dan segmen proses berkotak. Seksyen proses array array adalah yang sering kita panggil pengeluaran substrat kaca TFT.
Substrat TFT adalah komponen teras panel LCD TFT - dan menjalankan fungsi penting untuk mengawal suis piksel dan arus memandu. Artikel ini akan memberi tumpuan kepada struktur dan komposisi TFT - substrat array LCD, ciri -ciri - si tft, dan kesan substrat TFT pada prestasi LCD.
1. Struktur dan komposisi substrat TFT
Unit pemanduan teras TFT - LCD adalah array transistor filem nipis (array TFT), dan setiap piksel dikawal oleh suis TFT bebas. Untuk mencapai fungsi ini, substrat TFT mengamalkan reka bentuk struktur lapisan multi -, dengan setiap lapisan bahan dan elektrod memainkan peranan yang berbeza.
Secara keseluruhan, TFTs boleh dibahagikan kepada dua kategori: struktur pintu atas dan struktur pintu bawah. Pada masa ini, penyelesaian arus perdana untuk panel LCD adalah struktur pintu bawah TFT, yang mempunyai proses matang dan kestabilan yang tinggi, dan sesuai untuk pengeluaran besar -besaran -.
Dalam proses topeng 6 tipikal, struktur pintu bawah TFT substrat terutamanya mengandungi bahagian berikut:
1. Substrat kaca
Sebagai platform sokongan fizikal untuk keseluruhan array, ia menyediakan asas yang rata dan telus.
Ia dikehendaki mempunyai dimensi yang stabil dan pekali pengembangan haba kecil untuk memastikan ketepatan proses pemendapan filem dan fotolitografi yang berikutnya.
2. Elektrod Gate (elektrod pintu)
Biasanya, bahan logam (seperti mo, al, atau aloi itu) digunakan.
Dengan mengawal voltan yang digunakan pada pintu gerbang, - atau dari keadaan TFT ditentukan, yang bersamaan dengan "terminal kawalan suis".
3. GATE INSULATOR
Meliputi pintu gerbang, bahan yang biasa digunakan ialah Sinx atau Sio₂.
Fungsinya adalah untuk mengasingkan elektrik, menghalang pintu dari menghubungi secara langsung dengan lapisan semikonduktor di atas, dan pada masa yang sama memastikan medan elektrik pintu dapat mengawal pergerakan elektronik kawasan saluran semikonduktor.
4. Lapisan Aktif (Lapisan Aktif)
Ini adalah teras prestasi TFT, biasanya terdiri daripada lapisan semikonduktor dan lapisan hubungan ohmik:
Lapisan semikonduktor bertanggungjawab untuk penghantaran pembawa dan merupakan badan utama kawasan saluran;
Lapisan hubungan ohmik digunakan untuk mengurangkan rintangan hubungan antara sumber dan elektrod longkang dan semikonduktor.
Dalam industri LCD TFT - semasa, A - Si (silikon amorf) adalah bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan.
Proses A - si tft matang dan mempunyai kos yang rendah. Ia paling biasa digunakan pada pertengahan - dan rendah - akhir tft - panel paparan LCD.
Walaupun pergerakan elektron dari - Si agak rendah, hasil prosesnya yang tinggi dan fleksibiliti yang kuat dalam peralatan pengeluaran menjadikannya masih pilihan arus perdana untuk TFT - LCD.
Silicon Amorf A - Si Semikonduktor Diagram
Sebagai tambahan kepada - si, terdapat bahan -bahan baru seperti poli - Si dan semikonduktor oksida, tetapi mereka lebih digunakan dalam resolusi tinggi - atau panel paparan khas -.
5. Sumber dan longkang
Diagihkan di kedua -dua belah lapisan aktif dan terdiri daripada bahan logam.
Sumber disambungkan ke garisan data dan menghantar voltan isyarat input ke kawasan saluran;
Elektrod longkang disambungkan ke elektrod piksel dan menghantar voltan isyarat ke unit piksel kristal cecair.
6. Lapisan Penebat Perantaraan (Lapisan Passivation, PVX)
Meliputi di atas struktur TFT, ia memainkan peranan perlindungan dan pengasingan.
Mencegah kelembapan, oksigen atau tekanan mekanikal daripada menyebabkan kerosakan pada peranti TFT, sambil mengelakkan litar pintas dari sumber dan longkang elektrod ke elektrod piksel atas.
7. Elektrod Pixel (ITO 1)
Diperbuat daripada bahan konduktif telus (biasanya ITO, indium timah oksida).
Disambungkan ke longkang, gunakan voltan isyarat data ke lapisan kristal cecair, dan secara langsung mengawal keadaan optik titik piksel.
8. Elektrod Biasa (ITO ke -2, Elektrod COM)
Berbeza dengan elektrod piksel, ia biasanya terletak di substrat kaca atas.
Medan elektrik terbentuk di antara elektrod biasa dan elektrod piksel, dan daya tindakan digunakan untuk molekul kristal cecair untuk mengubah susunan mereka, dengan itu mencapai modulasi cahaya.
Paparkan Prinsip TFT - LCD
Dalam keseluruhan substrat TFT, berjuta -juta unit TFT tersebut disusun dalam baris - matriks lajur. Barisan pintu dalam arah baris bertanggungjawab untuk pengimbasan progresif, dan garis data dalam arah lajur bertanggungjawab untuk menghantar voltan isyarat. Di persimpangan kedua, TFT dan piksel kristal cecair yang sepadannya terletak. Apabila semua voltan piksel ditulis dan dikekalkan mengikut baris, keseluruhan panel LCD boleh memaparkan imej lengkap.
2. Prinsip kerja substrat TFT dalam LCD
1. Fungsi TFT sebagai suis
Setiap piksel dilengkapi dengan TFT, yang bersamaan dengan suis elektronik.
Apabila isyarat imbasan bertindak di pintu gerbang, TFT dihidupkan, dan voltan di sumber dipindahkan ke longkang, dan kemudian digunakan pada elektrod piksel.
Apabila isyarat pintu dikeluarkan, TFT dimatikan dan voltan pada elektrod piksel dikekalkan untuk tempoh masa, dengan itu mengekalkan keadaan orientasi molekul kristal cecair.
2. Perubahan orientasi molekul kristal cecair
Bahan kristal cecair mempunyai kesan optik elektro -, dan molekul mereka akan disusun semula di bawah tindakan medan elektrik.
Voltan yang berbeza sesuai dengan sudut kecenderungan molekul yang berbeza, yang seterusnya mengubah keupayaan modulasi lapisan kristal cecair ke cahaya.
3. Penghantaran dan Kawalan Cahaya
Lapisan kristal cecair diapit di antara substrat kaca atas dan bawah, dan polarizer juga diatur di bahagian atas dan bawah.
Apabila orientasi molekul kristal cecair berubah, keadaan polarisasi cahaya berubah dengan sewajarnya, dan transmisi juga berubah selepas melalui polarizer.
Dengan cara ini, pelarasan cahaya dan gelap piksel dapat dicapai dengan mengawal magnitud voltan.
4. Gabungan dengan lampu latar dan paparan warna
LCD itu sendiri tidak memancarkan cahaya, dan sumber cahaya yang diperlukan untuk paparan berasal dari modul latar belakang.
Substrat TFT menentukan berapa banyak lampu latar yang dihantar dengan mengawal transmisi piksel kristal cecair.
Pada masa yang sama, setiap piksel ditutup dengan penapis warna merah, hijau, dan biru (RGB). Dengan menyesuaikan transmisi cahaya tiga sub - piksel, ia boleh dicampur untuk menghasilkan gambar warna penuh -.
5. Kaedah pemacu keseluruhan
Garis pintu diimbas secara progresif, dan garis isyarat dimuatkan dengan lajur Voltan mengikut lajur.
Apabila mengimbas ke garisan tertentu, semua TFTs dalam baris itu dihidupkan pada masa yang sama, dan voltan garis isyarat ditulis kepada piksel yang sepadan.
Selepas garisan ini selesai, garisan imbasan pergi ke baris seterusnya sehingga keseluruhan skrin disegarkan.
Proses tinggi - kitaran kelajuan boleh membentuk paparan imej dinamik yang berterusan.
3. Pengaruh substrat TFT terhadap prestasi LCD
Sebagai lapisan pemanduan teras panel LCD, substrat TFT adalah ciri -ciri bahan, struktur dan elektrik yang secara langsung menentukan prestasi utama peranti paparan seperti resolusi, kecerahan, kontras, penggunaan kuasa dan kehidupan. Berikut ini menerangkannya dari beberapa aspek utama.
1. Resolusi
Substrat kaca: Semakin tinggi kebosanan permukaan, semakin baik ketepatan grafik elektrod piksel dan tatasusunan TFT, yang kondusif untuk mencapai unit piksel yang lebih kecil dan dengan itu menyokong resolusi yang lebih tinggi.
Lapisan Aktif (A - Si): Mobiliti elektron dari - Si adalah rendah (0.3-1 cm²/v · s), mengehadkan keupayaan memandu TFT. Apabila ketumpatan piksel meningkat, - Si sukar untuk mengenakan bayaran dengan cepat, dan peningkatan resolusi adalah terhad. Jika LTP atau oksida TFT digunakan, pergerakan lapisan aktif lebih tinggi dan paparan PPI yang lebih tinggi dapat dicapai.
Jejak logam (pintu gerbang, sumber dan longkang): Lebar jejak dan resistiviti secara langsung mempengaruhi kadar pembukaan piksel. Logam rintangan yang tinggi memaksa jejak untuk melebar, sehingga menduduki kawasan piksel dan mengurangkan resolusi; Cu rintangan yang rendah boleh menghantar isyarat pada lebar garis yang lebih kecil dan meningkatkan penggunaan piksel.
2. Kecerahan dan transmisi
Elektrod Pixel (ITO): transmisi cahaya dan resistiviti ITO menentukan kadar penggunaan lampu latar. Transmisi cahaya yang tinggi dapat meningkatkan kecekapan cahaya melalui piksel, sementara kekonduksian yang tinggi memastikan pengagihan isyarat seragam pada piksel kawasan besar -.
Sumber dan jejak logam longkang: Jika jejak terlalu luas, ia akan menghalang kawasan piksel, mengurangkan kawasan penghantaran cahaya (mengurangkan kadar pembukaan), dan mengurangkan kecerahan. Cu digunakan bukannya Al, yang dapat mengurangkan lebar jejak sambil mengurangkan rintangan, sehingga meningkatkan kadar pembukaan.
Lapisan penebat (SINX, SIO₂): Kebosanan permukaan dan ciri -ciri tekanan lapisan penebat mempengaruhi orientasi molekul kristal cecair. Sekiranya permukaannya tidak sekata, ia akan membawa kepada susunan kristal cecair yang tidak normal, dengan itu mengurangkan transmisi optik.
3. Prestasi Kontras dan Kekejian
Lapisan Aktif (A - Si): Nisbah penukaran TFT dipengaruhi oleh bahan. Nisbah penukaran - Si agak rendah, yang terdedah untuk menghasilkan arus kebocoran yang besar, menyebabkan sedikit cahaya untuk bocor dalam keadaan medan hitam, mengurangkan kontras.
Lapisan penebat (SINX, SIO₂): Lapisan penebat berkualiti tinggi - dapat mengurangkan laluan kebocoran dan meningkatkan pengekalan voltan piksel, dengan itu mengekalkan paparan skala kelabu yang stabil.
Elektrod Pixel (ITO): Keseragaman rintangan lapisan filem ITO akan mempengaruhi konsistensi voltan piksel yang berbeza. Sekiranya nilai rintangan tidak sekata, ia akan membawa kepada persembahan yang berbeza dari skala grays tempatan, mengurangkan keseragaman paparan dan kontras keseluruhan.
4. Kesan kelajuan tindak balas
Lapisan Aktif (A - Si): Mobiliti - Si adalah rendah dan kelajuan pergerakan elektron perlahan, mengakibatkan masa pengecasan dan pelepasan panjang untuk piksel dan secara amnya pada tahap milisaat, yang tidak sesuai untuk aplikasi kadar penyegaran yang tinggi. Mobiliti tinggi LTP atau oksida TFT dapat memendekkan masa tindak balas dengan ketara.
Jejak logam: Rintangan jejak yang terlalu tinggi akan menyebabkan kelewatan penghantaran isyarat dan mempengaruhi tindak balas piksel. Penggunaan bahan rintangan rendah - dapat mengurangkan kelewatan isyarat dan meningkatkan kelajuan tindak balas.
Kapasitor parasit (ditentukan oleh susun atur logam dan penebat pintu): Apabila kapasitor parasit terlalu besar, ia mengambil masa yang lebih lama untuk mengenakan piksel, mengurangkan kecekapan tindak balas kelabu. Reka bentuk struktur yang munasabah dan pengoptimuman ketebalan lapisan penebat membantu mengurangkan kapasitans parasit.
5. Kesan penggunaan kuasa
Sumber dan longkang logam (AL, MO, CU): Bahan rintangan yang rendah dapat mengurangkan kerugian penghantaran isyarat dan penggunaan kuasa memandu. Oleh kerana ketahanan yang rendah, Cu mempunyai kelebihan yang jelas dalam mengurangkan penggunaan kuasa.
Lapisan Aktif (A - Si): Arus kebocoran adalah besar, voltan piksel mudah dilemahkan, dan kekerapan penyegaran yang lebih tinggi diperlukan untuk mengekalkan gambar yang stabil, dengan itu meningkatkan penggunaan kuasa keseluruhan.
Elektrod Pixel (ITO): Elektrod transmisi cahaya yang tinggi dapat meningkatkan kecekapan penggunaan cahaya. Di bawah keperluan kecerahan yang sama, kuasa latar belakang boleh lebih rendah, dengan itu mengurangkan penggunaan tenaga.
6. Kesan kebolehpercayaan dan jangka hayat
Gate Metal (AL): Hilllock (protrusions kecil) mudah dibentuk pada suhu tinggi, mengakibatkan litar pintas atau kegagalan litar terbuka, yang menjejaskan kestabilan istilah - panjang.
Cu Metal: Walaupun rintangannya rendah, ia mempunyai penyebaran yang kuat. Sekiranya tiada lapisan penghalang, mudah untuk mencemarkan lapisan semikonduktor dan membawa kepada kemerosotan prestasi.
Lapisan penebat (SINX): secara berkesan dapat menghalang penembusan ion Na⁺, wap air dan oksigen. Sekiranya jisim tidak mencukupi, ia akan menyebabkan prestasi peranti menurun dengan cepat.
Lapisan Aktif (A - Si): Drift voltan ambang berlaku semasa waktu kerja yang panjang, mengakibatkan peningkatan permintaan voltan memandu, penurunan kecerahan paparan dan kontras, dan hayat perkhidmatan yang dipendekkan.
Dalam kerja LCD, substrat TFT bukan sahaja menentukan kesan paparan imej, tetapi juga secara langsung mempengaruhi resolusi, kecerahan, kontras, penggunaan kuasa dan kebolehpercayaan. Secara keseluruhannya, substrat TFT bukan sahaja asas teknologi LCD, tetapi juga kunci kepada peningkatan prestasi panel dan evolusi proses.
