Fungsi Material Utama untuk Panel Layar Kristal Cair TFT-LCD
1. a-Si (Silikon Amorf): a-Si adalah bahan semikonduktor yang paling lama digunakan dalam lapisan saluran TFT. Proses manufaktur backplane TFT a-Si relatif sederhana, menawarkan tingkat hasil tinggi dan biaya rendah—kualitas yang memberikan keuntungan alami dalam memproduksi panel TFT-LCD pada lini generasi yang lebih tinggi. Saat ini, sebagian besar lini produksi G8.5 dan generasi yang lebih besar menggunakan backplane TFT a-Si. Namun, karena mobilitas elektron a-Si yang hanya 0,9–1 cm²/V·s, a-Si tidak cocok untuk membuat tampilan dengan kecerahan tinggi, resolusi tinggi, PPI tinggi, atau kecepatan refresh tinggi. Akibatnya, a-Si terutama digunakan pada panel display tingkat pemula.
2. IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide): Dibandingkan dengan bahan semikonduktor a-Si, teknologi backplane IGZO TFT menawarkan mobilitas elektron yang jauh lebih tinggi. Dengan mobilitas elektron 10–25 cm²/V·s, IGZO memungkinkan laju pelepasan muatan yang lebih cepat untuk elektroda piksel TFT, sehingga memungkinkan mencapai kecerahan tinggi, resolusi tinggi, PPI tinggi, dan kecepatan refresh yang ditingkatkan pada panel layar berukuran besar.
3. LTPS (Poli-Silikon Suhu Rendah): LTPS adalah teknologi yang mengubah film tipis silikon amorf (a-Si) yang diendapkan pada kaca menjadi silikon polikristalin (p-Si, Poli-Silikon) melalui proses kristalisasi yang dilakukan pada suhu di bawah 600°C. Terakhir, proses film tipis digunakan untuk membuat perangkat TFT dengan p-Si yang berfungsi sebagai lapisan aktif. Di antara a-Si dan IGZO, material semikonduktor LTPS memiliki mobilitas elektron tertinggi, mencapai lebih dari 100 cm²/V·s. Hal ini menjadikannya ideal untuk memproduksi panel layar dengan kecerahan lebih tinggi, resolusi lebih besar, PPI lebih tinggi, dan kecepatan refresh lebih cepat. Namun, karena proses produksinya yang rumit dan biaya yang lebih tinggi, LTPS paling cocok untuk backplane TFT di G6.0 atau lini produksi generasi yang lebih kecil.
4. LTPO (Low Temperature Polycrystalline Oxide): LTPO adalah material yang dibuat dengan menggabungkan dua teknologi semikonduktor—LTPS dan IGZO. Ia mewarisi mobilitas elektron tinggi LTPS sekaligus memanfaatkan arus bocor IGZO yang sangat rendah. Mobilitas elektron yang unggul memungkinkan panel layar mencapai fitur-fitur seperti kecerahan tinggi, resolusi lebih tajam, PPI lebih tinggi, dan kecepatan refresh lebih cepat. Sementara itu, berkurangnya arus bocor memungkinkan panel beroperasi pada kecepatan refresh yang lebih rendah, sehingga mengurangi konsumsi daya secara signifikan. Saat ini, teknologi backplane LTPO TFT digunakan pada produk AMOLED premium.
5. RGB CR (RGB Color Resist): Bahan inti dalam substrat filter warna CF tahan warna RGB, biasanya terdiri dari warna primer merah, hijau, dan biru. Ini memberikan kromatisitas dan transmitansi untuk panel layar kristal cair TFT LCD.
6. BM (Matriks Hitam): Di satu sisi, BM Matriks Hitam berfungsi untuk memblokir cahaya, mencegah pencampuran warna antara subpiksel merah, hijau, dan biru yang berdekatan. Ini secara efektif menghentikan kebocoran cahaya antar subpiksel, sehingga meningkatkan rasio kontras panel layar. 7.0c (Over Coater): Melindungi lapisan pemblokir warna merah, hijau, dan biru sekaligus meratakan permukaan film CF. Lapisan OC terbuat dari resin akrilik dan tersedia dalam dua jenis: termoset dan dapat disembuhkan dengan sinar UV. Untuk produk dengan mode tampilan VA dan TN, karena lapisan pemblokiran warna merah, hijau, dan biru ditutupi oleh elektroda ITO untuk perlindungan, variasi ketebalan sel yang disebabkan oleh ketidakrataan lapisan ini dan matriks hitam (BM) berdampak minimal pada kinerja tampilan. Oleh karena itu, lapisan OC dapat dihilangkan. Namun, produk mode tampilan IPS tidak memiliki lapisan elektroda ITO pelindung, sehingga kontrol ketebalan sel yang presisi menjadi penting; karenanya, lapisan OC sangat penting untuk aplikasi ini.
7. P/Polimida: Film penyelarasan dilapisi pada kedua permukaan bagian dalam media susunan TFT dan media filter warna (CF). Setelah proses curing, film penyelarasan memberikan efek "penahan" pada molekul kristal cair, memastikan molekul-molekul tersebut sejajar pada sudut kemiringan tertentu.
8. PS (Photo Spacer): Spacer kolom dibentuk menggunakan fotolitografi dan biasa disebut dengan Photo Spacer. Spacer ini berfungsi untuk menopang substrat kaca TFT dan CF, memastikan ketebalan celah sel seragam. Selain itu, mereka meningkatkan ketahanan kompresi LCD TFT sambil mempertahankan rasio transmisi dan kontras yang optimal.
9. MPS (Main-PS): Main-PS adalah bahan resin elastis yang fungsi utamanya adalah untuk mendukung substrat kaca TFT dan CF pada panel LCD, memastikan ketebalan sel kristal cair yang stabil dan seragam.
10.SPS (Sub-PS): Bekerja bersama-sama dengan PS Utama, Sub-ps memberikan dukungan tambahan pada panel kristal cair. Hal ini membantu meningkatkan ketahanan panel terhadap gaya penghancuran—saat tekanan eksternal diterapkan, Sub-PS dan Main-PS bekerja sama untuk mencegah deformasi.
11.BS (Ball Spacer): Tujuan utama dari dispersi spacer bola di dalam sel adalah untuk mendukung substrat kaca TFT dan CF sambil menjaga ketebalan sel. Namun, proses dispersi sering kali mengakibatkan distribusi spacer sferis yang tidak merata, sehingga menyebabkan masalah seperti berkurangnya transmisi dan rasio kontras yang lebih rendah. Akibatnya, sebagian besar teknologi ini telah dihapuskan saat ini.
12.GF Spacer (Glass Fiber Spacer): Spacer serat kaca biasanya dicampur ke dalam perekat penyegel untuk menjaga ketebalan kotak sel yang konsisten di seluruh area sel, memastikan dispersi seragam molekul kristal cair di dalam sel dan mencegah cacat tampilan di sekeliling sel.
13.LC (Kristal Cair): Kristal cair adalah keadaan peralihan materi yang terletak di antara cairan dan padatan, menunjukkan sifat seperti fluiditas cairan yang dikombinasikan dengan anisotropi kristal. Pada suhu rendah sekitar -50°C, kristal cair biasanya tampak seperti kristal putih seperti plastik. Ketika suhu meningkat, kristal cair secara bertahap melunak, berubah menjadi cairan transparan, berminyak, dan kental. Jika suhu terus meningkat—biasanya mencapai sekitar 100°C (meskipun titik jernih bervariasi tergantung pada jenis kristal cair tertentu)—materi menjadi cairan bening dan mengalir. Suhu di mana transisi menuju transparansi terjadi dikenal sebagai titik jernih kristal cair.
14.N+ a-Si (n+ Silikon Amorf): N+ a-Si umumnya digunakan pada lapisan kontak ohmik, biasanya ditempatkan di antara elektroda Sumber dan Pembuangan serta lapisan semikonduktor. Fungsi utama n+ a-Si adalah untuk mengurangi resistansi kontak, memungkinkan elektroda Sumber dan Pembuangan mengekstraksi atau menyuntikkan pembawa muatan dari lapisan semikonduktor dengan lebih efisien.
15.ITO (Indium Tin Oxide): ITO adalah oksida konduktif transparan, yang berfungsi sebagai salah satu lapisan film tipis penting dalam TFT-LCD. Dalam TFT-LCD, biasanya digunakan sebagai elektroda piksel (Pixel ITO), elektroda umum (COM ITO), dan bonding pad (PAD).
16.ATO (Antimony-Doped Tin Oxide): Film resistansi tinggi ATO biasanya digunakan dalam proyek Incell. ATO disimpan di permukaan atas kaca CF untuk mengatasi masalah seperti gangguan pada sinyal sentuhan dan untuk meningkatkan konduktivitas elektrostatis.
17.Sealant: Dalam TFT-LCD, perekat pembatas terutama berfungsi untuk menyegel sel kristal cair, mencegah kebocoran kristal cair dan masuknya uap air, menjaga dimensi celah sel yang konsisten di sekelilingnya, dan mengikat substrat Array ke substrat filter warna CF.
18.Sealant Utama: Biasanya, hanya satu butiran perekat pembatas yang diaplikasikan di sekeliling panel layar LCD—ini disebut sebagai perekat pembatas utama.
19.Dummy Sealant: Di sekeliling panel kaca besar, perekat pembatas tambahan diterapkan, yang membantu menjaga keseimbangan mekanis selama proses pemotongan substrat kaca. Hal ini memastikan gaya yang seimbang pada bilah pemotong atas dan bawah, sekaligus mengurangi tekanan pemotongan yang dialami oleh perekat pembatas utama.
20.SiNx: Silikon nitrida memainkan berbagai peran dalam TFT-LCD, berfungsi sebagai lapisan penghalang, lapisan pelindung, lapisan isolasi, dan banyak lagi. Film SiNx memiliki struktur padat yang secara efektif mencegah difusi ion pengotor. Selain itu, film SiNx biasanya digunakan sebagai lapisan pelindung, melindungi lapisan kabel penting. SiNx juga sering digunakan sebagai isolator listrik, membantu mencegah arus pendek dengan mengisolasi lapisan film yang berbeda.
21.G-SiNx: Film silikon nitrida yang diendapkan di atas elektroda gerbang, biasa disebut sebagai G-SiNx atau, sebagai alternatif, lapisan GI, terutama berfungsi sebagai bahan isolasi.
22. Film silikon nitrida PA-SiNx, yang diendapkan di atas elektroda Sumber dan Pembuangan, biasanya disebut sebagai PA-SiNx dan terutama berfungsi sebagai lapisan isolasi dan pelindung.
23.MO/AL/MO: Skema kombinasi untuk bahan elektroda dari elektroda Sumber, Saluran, dan Gerbang—bahan logam komposit yang umum digunakan dalam teknologi proses AL.
24.MoTi/Cu: Kombinasi bahan elektroda untuk elektroda Sumber, Saluran, dan Gerbang—bahan logam komposit yang umum digunakan dalam teknologi proses CU.
25.SD (Sumber/Pembuangan): Elektroda Sumber adalah elektroda masukan TFT, biasanya berfungsi sebagai terminal masukan data, dan menyuplai arus ke elektroda Pembuangan. Sebaliknya, elektroda Pembuangan bertindak sebagai terminal keluaran arus, menerima arus yang mengalir melalui saluran dari elektroda Sumber—dan kemudian mengirimkannya ke elektroda piksel.
26.Gerbang: Elektroda gerbang adalah elektroda kontrol TFT. Dengan menerapkan tegangan padanya, konduktivitas saluran dapat diubah. Tegangan gerbang digunakan untuk menghidupkan dan mematikan transistor, sehingga mengontrol apakah piksel menyala atau gelap.
27.PR (Photoresist): Photoresist adalah bahan peka cahaya yang digunakan dalam proses fotolitografi. Dalam proses ini, photoresist dilapisi pada permukaan lapisan film pada substrat Array atau substrat filter warna CF. Setelah terpapar sinar UV, sifat kimianya berubah, sehingga area yang terpapar dihilangkan dengan larutan pengembang, sedangkan area yang tidak terpapar tetap utuh.
28.CLC (Kapasitor Kristal Cair): Elemen transisi yang mengubah masukan listrik menjadi keluaran optik adalah kapasitor beban piksel, yang terutama terdiri dari kapasitansi kristal cair dan kapasitor penyimpanan. Fungsi utamanya adalah untuk menjamin kestabilan tegangan piksel. Kapasitansi kristal cair adalah komponen penting dalam LCD TFT, biasanya berukuran sekitar 0,1 pF. Karena nilai kapasitansinya yang relatif kecil, ia tidak dapat mempertahankan tegangan yang diisi untuk jangka waktu lama—hanya sampai terjadi pembaruan data bingkai berikutnya. Misalnya, pada kecepatan refresh standar 60 Hz, setiap frame perlu mempertahankan statusnya selama kurang lebih 16 ms. Namun, selama interval ini, kapasitansi kristal cair mungkin gagal menjaga tegangan tetap stabil, menyebabkan representasi skala abu-abu yang salah dan pada akhirnya menurunkan kualitas gambar.
29.Cst (Penyimpanan Kapasitor): Kapasitor penyimpanan diperkenalkan untuk mengatasi masalah yang disebutkan sebelumnya. Untuk mengimbangi keterbatasan kapasitor kristal cair, kapasitor penyimpanan biasanya dimasukkan ke dalam desain LCD TFT. Kapasitor penyimpanan ini biasanya memiliki kapasitansi yang jauh lebih besar daripada kapasitor kristal cair—sekitar 0,5 pF—yang memungkinkannya mempertahankan muatan yang disimpan dalam kapasitor kristal cair secara efektif. Kapasitor penyimpanan umumnya dibentuk antara elektroda piksel dan jejak elektroda umum, dan fungsi utamanya adalah untuk memastikan bahwa tegangan bermuatan tetap stabil hingga pembaruan layar berikutnya terjadi.