Funzioni principali dei materiali per i pannelli con display a cristalli liquidi TFT-LCD
1. a-Si (silicio amorfo): a-Si è il materiale semiconduttore di più lunga data utilizzato negli strati di canali TFT. Il processo di produzione dei backplane TFT a-Si è relativamente semplice e offre tassi di rendimento elevati e costi bassi, qualità che gli conferiscono un vantaggio naturale nella produzione di pannelli TFT-LCD su linee di generazione superiore. Attualmente, la stragrande maggioranza delle linee di produzione G8.5 e di generazione superiore utilizzano backplane TFT a-Si. Tuttavia, a causa della mobilità degli elettroni di a-Si di soli 0,9–1 cm²/V·s, non è adatto per creare display con elevata luminosità, alta risoluzione, PPI elevati o frequenze di aggiornamento elevate. Di conseguenza, a-Si viene utilizzato principalmente nei pannelli display entry-level.
2. IGZO (ossido di zinco e indio gallio): rispetto ai materiali semiconduttori a-Si, la tecnologia backplane IGZO TFT offre una mobilità degli elettroni significativamente più elevata. Con una mobilità elettronica di 10–25 cm²/V·s, IGZO consente velocità di carica-scarica più elevate per gli elettrodi pixel TFT, consentendo di ottenere elevata luminosità, alta risoluzione, PPI elevati e frequenze di aggiornamento migliorate in pannelli di visualizzazione di grandi dimensioni.
3. LTPS (Low-Temperature Poly-Silicon): LTPS è una tecnologia che trasforma un film sottile di silicio amorfo (a-Si) depositato su vetro in silicio policristallino (p-Si, Poly-Silicon) attraverso un processo di cristallizzazione condotto a temperature inferiori a 600°C. Infine, i processi a film sottile vengono utilizzati per fabbricare dispositivi TFT con p-Si che funge da strato attivo. Tra a-Si e IGZO, il materiale semiconduttore LTPS vanta la mobilità elettronica più elevata, raggiungendo oltre 100 cm²/V·s. Ciò lo rende ideale per la produzione di pannelli display con luminosità più elevata, risoluzione maggiore, PPI più elevati e frequenze di aggiornamento più rapide. Tuttavia, a causa del processo di produzione complesso e dei costi più elevati, LTPS è più adatto per backplane TFT su G6.0 o linee di produzione di generazione più piccola.
4. LTPO (ossido policristallino a bassa temperatura): LTPO è un materiale creato combinando due tecnologie di semiconduttori: LTPS e IGZO. Eredita l'elevata mobilità degli elettroni di LTPS beneficiando al tempo stesso della corrente di dispersione eccezionalmente bassa di IGZO. La mobilità elettronica superiore consente ai pannelli display di ottenere funzionalità come elevata luminosità, risoluzioni più nitide, PPI più elevati e frequenze di aggiornamento più rapide. Nel frattempo, la corrente di dispersione ridotta consente ai pannelli di funzionare a frequenze di aggiornamento inferiori, riducendo significativamente il consumo energetico. Attualmente, la tecnologia backplane LTPO TFT viene utilizzata nei prodotti AMOLED premium.
5. RGB CR (RGB Color Resist): il materiale centrale nel substrato del filtro colorato CF resistente al colore RGB, generalmente composto dai colori primari rosso, verde e blu. Fornisce cromaticità e trasmittanza per i pannelli display a cristalli liquidi TFT LCD.
6. BM (Black Matrix): da un lato, il Black Matrix BM serve a bloccare la luce, impedendo la miscelazione dei colori tra i subpixel rossi, verdi e blu adiacenti. Blocca efficacemente la dispersione della luce tra i subpixel, migliorando così il rapporto di contrasto del pannello del display. 7.0c (Over Coater): protegge gli strati di blocco del colore rosso, verde e blu appiattendo contemporaneamente la superficie della pellicola CF. Lo strato OC è realizzato in resina acrilica ed è disponibile in due tipi: termoindurente e polimerizzabile ai raggi UV. Per i prodotti con modalità di visualizzazione VA e TN, poiché gli strati di blocco colore rosso, verde e blu sono coperti da un elettrodo ITO per protezione, le variazioni nello spessore delle celle causate dalle irregolarità in questi strati e nella matrice nera (BM) hanno un impatto minimo sulle prestazioni del display. Pertanto, lo strato OC può essere omesso. Tuttavia, i prodotti con modalità display IPS non dispongono di questo strato protettivo di elettrodi ITO, rendendo fondamentale il controllo preciso dello spessore delle celle; quindi, lo strato OC è essenziale per queste applicazioni.
7. P/poliimmide: la pellicola di allineamento è rivestita su entrambe le superfici interne del substrato dell'array TFT e del substrato del filtro colorato (CF). Dopo la polimerizzazione, la pellicola di allineamento esercita un effetto di "ancoraggio" sulle molecole di cristalli liquidi, garantendo che si allineino secondo uno specifico angolo di preinclinazione.
8. PS (Photo Spacer): i distanziatori colonnari sono formati utilizzando la fotolitografia e sono comunemente indicati come Photo Spacer. Questi distanziatori servono a supportare i substrati di vetro TFT e CF, garantendo uno spessore uniforme dello spazio tra le celle. Inoltre, migliorano la resistenza alla compressione del display LCD TFT mantenendo rapporti di trasmittanza e contrasto ottimali.
9. MPS (Main-PS): Main-PS è un materiale in resina elastica la cui funzione primaria è quella di supportare i substrati di vetro TFT e CF del pannello LCD, garantendo uno spessore stabile e uniforme della cella a cristalli liquidi.
10.SPS (Sub-PS): lavorando in tandem con il PS principale, il Sub-ps fornisce supporto aggiuntivo al pannello a cristalli liquidi. Ciò aiuta a migliorare la resistenza del pannello alle forze di schiacciamento: quando viene applicata una pressione esterna, sia il Sub-PS che il Main-PS lavorano insieme per prevenire la deformazione.
11.BS (Ball Spacer): lo scopo principale della dispersione dei distanziatori sferici all'interno della cella è supportare i substrati di vetro TFT e CF mantenendo lo spessore della cella. Tuttavia, il processo di dispersione spesso determina una distribuzione non uniforme di questi distanziatori sferici, portando a problemi quali trasmittanza ridotta e rapporti di contrasto inferiori. Di conseguenza, questa tecnologia è stata in gran parte eliminata oggi.
12.Distanziatore GF (distanziatore in fibra di vetro): i distanziatori in fibra di vetro vengono generalmente miscelati nell'adesivo sigillante per mantenere uno spessore uniforme della scatola della cella nell'area della cella, garantendo una dispersione uniforme delle molecole di cristalli liquidi all'interno della cella e prevenendo difetti di visualizzazione attorno al perimetro della cella.
13.LC (Cristallo liquido): i cristalli liquidi sono uno stato intermedio della materia che si trova tra liquidi e solidi, esibendo proprietà come la fluidità di un liquido combinata con l'anisotropia di un cristallo. A basse temperature, intorno a -50°C, i cristalli liquidi appaiono tipicamente come cristalli bianchi, simili alla plastica. All'aumentare della temperatura, i cristalli liquidi si ammorbidiscono gradualmente, trasformandosi in un fluido trasparente, oleoso e viscoso. Se la temperatura continua ad aumentare, raggiungendo in genere circa 100°C (sebbene il punto di schiarimento vari a seconda del tipo specifico di cristalli liquidi), il materiale diventa un liquido limpido e scorrevole. La temperatura alla quale avviene questa transizione alla trasparenza è nota come punto di schiarimento del cristallo liquido.
14.N+ a-Si (n+ silicio amorfo): N+ a-Si è comunemente utilizzato negli strati di contatto ohmico, tipicamente posizionati tra gli elettrodi di sorgente e drenaggio e lo strato semiconduttore. La funzione primaria di n+ a-Si è quella di ridurre la resistenza di contatto, consentendo agli elettrodi Source e Drain di estrarre o iniettare in modo più efficiente portatori di carica dallo strato semiconduttore.
15.ITO (ossido di indio e stagno): ITO è un ossido conduttivo trasparente, che funge da uno degli strati critici a film sottile negli LCD TFT. Negli LCD TFT, è comunemente usato come elettrodo pixel (Pixel ITO), elettrodo comune (COM ITO) e pad di collegamento (PAD).
16.ATO (ossido di stagno drogato con antimonio): le pellicole ATO ad alta resistenza sono comunemente utilizzate nei progetti Incell. L'ATO viene depositato sulla superficie superiore del vetro CF per risolvere problemi come l'interferenza con i segnali tattili e per migliorare la conduttività elettrostatica.
17. Sigillante: negli LCD TFT, l'adesivo del bordo serve principalmente a sigillare la cella a cristalli liquidi, impedendo la fuoriuscita dei cristalli liquidi e l'ingresso di umidità, mantenendo dimensioni uniformi dello spazio tra le celle attorno al perimetro e legando il substrato dell'array al substrato del filtro colorato CF.
18. Sigillante principale: in genere, attorno al perimetro di un pannello display LCD viene applicato solo un cordone di adesivo per bordi: questo viene definito adesivo per bordi principale.
19. Sigillante fittizio: attorno al perimetro dei grandi pannelli di vetro viene applicato un ulteriore adesivo per bordi ridondante, che aiuta a mantenere l'equilibrio meccanico durante il processo di taglio del substrato di vetro. Ciò garantisce forze equilibrate sulle lame di taglio superiori e inferiori, riducendo allo stesso tempo lo stress da taglio subito dall'adesivo primario del bordo.
20.SiNx: Il nitruro di silicio svolge un'ampia varietà di ruoli negli LCD TFT, fungendo da strato barriera, strato protettivo, strato isolante e altro ancora. Il film SiNx presenta una struttura densa che impedisce efficacemente la diffusione degli ioni impurità. Inoltre, le pellicole SiNx sono comunemente utilizzate come rivestimenti protettivi, salvaguardando gli strati di cablaggio critici. SiNx viene spesso utilizzato anche come isolante elettrico, aiutando a prevenire i cortocircuiti di corrente isolando diversi strati di pellicola.
21.G-SiNx: una pellicola di nitruro di silicio depositata sull'elettrodo di gate, comunemente denominata G-SiNx o, in alternativa, lo strato GI, funge principalmente da materiale isolante.
22.La pellicola di nitruro di silicio PA-SiNx, depositata sugli elettrodi Source e Drain, è comunemente denominata PA-SiNx e funge principalmente da strato isolante e protettivo.
23.MO/AL/MO: uno schema di combinazione per i materiali degli elettrodi Source, Drain e Gate: materiali metallici compositi comunemente utilizzati nella tecnologia di processo AL.
24.MoTi/Cu: una combinazione di materiali elettrodici per gli elettrodi Source, Drain e Gate: materiali metallici compositi comunemente utilizzati nella tecnologia di processo CU.
25.SD (Source/Drain): l'elettrodo Source è l'elettrodo di ingresso del TFT, che generalmente funge da terminale di input dati e fornisce corrente all'elettrodo di Drain. L'elettrodo Drain, d'altra parte, funge da terminale di uscita della corrente, ricevendo la corrente che scorre attraverso il canale dall'elettrodo Source e quindi consegnandola all'elettrodo pixel.
26.Gate: L'elettrodo gate è l'elettrodo di controllo del TFT. Applicando una tensione ad esso, la conduttività del canale può essere alterata. La tensione di gate viene utilizzata per accendere e spegnere il transistor, controllando così se il pixel è illuminato o spento.
27.PR (Photoresist): il fotoresist è un materiale sensibile alla luce utilizzato nel processo di fotolitografia. In questo processo, il fotoresist viene rivestito sulla superficie dello strato di pellicola sul substrato dell'array o sul substrato del filtro colorato CF. Dopo l'esposizione ai raggi UV, le sue proprietà chimiche cambiano, consentendo alla soluzione di sviluppo di rimuovere le aree esposte, mentre le aree non esposte rimangono intatte.
28.CLC (Condensatore a cristalli liquidi): l'elemento di transizione che converte l'ingresso elettrico in uscita ottica è il condensatore di carico dei pixel, che consiste principalmente nella capacità del cristallo liquido e nel condensatore di stoccaggio. La sua funzione principale è garantire la stabilità della tensione dei pixel. La capacità dei cristalli liquidi è un componente critico negli LCD TFT, in genere misura circa 0,1 pF. A causa del suo valore di capacità relativamente piccolo, non può sostenere la tensione caricata per un periodo prolungato, solo fino al successivo aggiornamento dei dati del frame. Ad esempio, con una frequenza di aggiornamento standard di 60 Hz, ciascun frame deve mantenere il proprio stato per circa 16 ms. Tuttavia, durante questo intervallo, la capacità dei cristalli liquidi potrebbe non riuscire a mantenere stabile la tensione, determinando una rappresentazione errata della scala di grigi e, in ultima analisi, un degrado della qualità dell'immagine.
29.Cst (Condensatore di stoccaggio): il condensatore di stoccaggio è stato introdotto per risolvere i problemi menzionati in precedenza. Per compensare le limitazioni del condensatore a cristalli liquidi, nei progetti LCD TFT viene generalmente incorporato un condensatore di memorizzazione. Questo condensatore di accumulo di solito ha una capacità significativamente più grande di quella del condensatore a cristalli liquidi, circa 0,5 pF, che gli consente di mantenere efficacemente la carica immagazzinata nel condensatore a cristalli liquidi. Il condensatore di stoccaggio è generalmente formato tra l'elettrodo pixel e le tracce dell'elettrodo comune e la sua funzione primaria è garantire che la tensione carica rimanga stabile fino al successivo aggiornamento dello schermo.