Ключевые функции материалов для жидкокристаллических панелей TFT-LCD
1. a-Si (аморфный кремний): a-Si является старейшим полупроводниковым материалом, используемым в канальных слоях TFT. Процесс производства объединительных плат a-Si TFT относительно прост, обеспечивает высокую производительность и низкие затраты — качества, которые дают ему естественное преимущество при производстве панелей TFT-LCD на линиях более высокого поколения. В настоящее время подавляющее большинство производственных линий G8.5 и более крупных поколений используют объединительные платы A-Si TFT. Однако из-за подвижности электронов a-Si, составляющей всего 0,9–1 см²/В·с, он не очень подходит для создания дисплеев с высокой яркостью, высоким разрешением, высоким PPI или высокой частотой обновления. В результате a-Si в основном используется в дисплеях начального уровня.
2. IGZO (оксид индия-галлия-цинка): по сравнению с полупроводниковыми материалами a-Si технология объединительной платы IGZO TFT обеспечивает значительно более высокую подвижность электронов. Благодаря подвижности электронов 10–25 см²/В·с IGZO обеспечивает более высокую скорость заряда-разряда для электродов TFT-пикселей, что позволяет добиться высокой яркости, высокого разрешения, высокого PPI и повышенной частоты обновления на панелях дисплеев большого размера.
3. LTPS (низкотемпературный поликремний): LTPS — это технология, которая превращает тонкую пленку аморфного кремния (a-Si), нанесенную на стекло, в поликристаллический кремний (p-Si, поликремний) посредством процесса кристаллизации, проводимого при температуре ниже 600°C. Наконец, тонкопленочные процессы используются для изготовления устройств TFT с p-Si в качестве активного слоя. Среди a-Si и IGZO полупроводниковый материал LTPS обладает самой высокой подвижностью электронов, достигающей более 100 см²/В·с. Это делает его идеальным для производства панелей дисплеев с более высокой яркостью, большим разрешением, более высоким PPI и более высокой частотой обновления. Однако из-за сложного производственного процесса и более высоких затрат LTPS лучше всего подходит для объединительных плат TFT на производственных линиях поколения G6.0 или меньшего поколения.
4. LTPO (низкотемпературный поликристаллический оксид): LTPO — это материал, созданный путем объединения двух полупроводниковых технологий — LTPS и IGZO. Он унаследовал высокую подвижность электронов LTPS, но при этом извлекал выгоду из исключительно низкого тока утечки IGZO. Превосходная мобильность электронов позволяет панелям дисплея достигать таких функций, как высокая яркость, более четкое разрешение, более высокий PPI и более высокая частота обновления. Между тем, уменьшенный ток утечки позволяет панелям работать с более низкой частотой обновления, что значительно снижает энергопотребление. В настоящее время технология объединительной платы LTPO TFT используется в продуктах AMOLED премиум-класса.
5. RGB CR (цветной резист RGB): основной материал подложки цветного фильтра CF цветного резиста RGB, обычно состоящий из основных цветов красного, зеленого и синего. Он обеспечивает цветность и пропускание жидкокристаллических панелей TFT LCD.
6. BM (Черная матрица). С одной стороны, черная матрица BM служит для блокировки света, предотвращая смешивание цветов между соседними красными, зелеными и синими субпикселями. Он эффективно предотвращает утечку света между субпикселями, тем самым повышая контрастность панели дисплея. 7.0c (поверхностное покрытие): защищает красный, зеленый и синий слои цветовой блокировки, одновременно выравнивая поверхность пленки CF. Слой OC изготовлен из акриловой смолы и бывает двух типов: термореактивный и УФ-отверждаемый. Для продуктов с режимами отображения VA и TN, поскольку красный, зеленый и синий слои блокировки цвета закрыты электродом ITO для защиты, изменения толщины ячеек, вызванные неравномерностью этих слоев и черной матрицей (BM), оказывают минимальное влияние на производительность дисплея. Следовательно, уровень OC можно опустить. Однако в продуктах с режимом IPS-дисплея этот защитный слой электродов ITO отсутствует, что делает критически важным точный контроль толщины ячеек; следовательно, уровень OC важен для этих приложений.
7. П/полиимид: выравнивающая пленка нанесена на обе внутренние поверхности подложки матрицы TFT и подложки цветного фильтра (CF). После отверждения выравнивающая пленка оказывает «якоряющее» действие на молекулы жидких кристаллов, обеспечивая их выравнивание под определенным углом предварительного наклона.
8. PS (фоторазделитель): столбчатые разделители формируются с помощью фотолитографии и обычно называются фоторазделителями. Эти прокладки служат для поддержки стеклянных подложек TFT и CF, обеспечивая равномерную толщину зазора ячеек. Кроме того, они повышают устойчивость TFT-ЖК-дисплея к сжатию, сохраняя при этом оптимальные коэффициенты пропускания и контрастности.
9. MPS (Main-PS): Main-PS — это эластичный полимерный материал, основной функцией которого является поддержка стеклянных подложек TFT и CF ЖК-панели, обеспечивая стабильную и равномерную толщину жидкокристаллической ячейки.
10.SPS (Sub-PS): Работая в тандеме с Main-PS, Sub-PS обеспечивает дополнительную поддержку жидкокристаллической панели. Это помогает повысить устойчивость панели к сдавливающим силам — при приложении внешнего давления и Sub-PS, и Main-PS работают вместе, чтобы предотвратить деформацию.
11.BS (Шариковая прокладка): Основная цель распределения сферических прокладок внутри ячейки заключается в поддержке стеклянных подложек TFT и CF, сохраняя при этом толщину ячейки. Однако процесс дисперсии часто приводит к неравномерному распределению этих сферических прокладок, что приводит к таким проблемам, как снижение коэффициента пропускания и контрастности. В результате сегодня эта технология в значительной степени выведена из употребления.
12. Прокладка GF (прокладка из стекловолокна). Прокладки из стекловолокна обычно смешиваются с герметизирующим клеем, чтобы поддерживать постоянную толщину корпуса ячейки по всей площади ячейки, обеспечивая равномерную дисперсию молекул жидких кристаллов внутри ячейки и предотвращая дефекты дисплея по периметру ячейки.
13.LC (Жидкий кристалл): Жидкие кристаллы представляют собой промежуточное состояние вещества, находящееся между жидкостью и твердым телом и проявляющее такие свойства, как текучесть жидкости в сочетании с анизотропией кристалла. При низких температурах около -50°C жидкие кристаллы обычно выглядят как белые, похожие на пластик кристаллы. С повышением температуры жидкие кристаллы постепенно размягчаются, переходя в прозрачную маслянистую вязкую жидкость. Если температура продолжает повышаться — обычно достигая примерно 100°C (хотя точка просветления варьируется в зависимости от конкретного типа жидких кристаллов), — материал становится прозрачной текучей жидкостью. Температура, при которой происходит этот переход к прозрачности, известна как точка просветления жидкого кристалла.
14.N+ a-Si (n+ аморфный кремний): N+ a-Si обычно используется в омических контактных слоях, обычно расположенных между электродами истока и стока и полупроводниковым слоем. Основная функция n+ a-Si — снижение контактного сопротивления, позволяющее электродам истока и стока более эффективно извлекать или инжектировать носители заряда из полупроводникового слоя.
15.ITO (оксид индия и олова): ITO представляет собой прозрачный проводящий оксид, служащий одним из важнейших тонкопленочных слоев в TFT-ЖК-дисплеях. В TFT-ЖК-дисплеях он обычно используется в качестве пиксельного электрода (Pixel ITO), общего электрода (COM ITO) и контактной площадки (PAD).
16.ATO (оксид олова, легированный сурьмой): пленки ATO с высоким сопротивлением обычно используются в проектах Incell. ATO наносится на верхнюю поверхность CF-стекла для решения таких проблем, как помехи сенсорным сигналам и повышения электростатической проводимости.
17. Герметик. В TFT-ЖК-дисплеях клей для границ в первую очередь служит для герметизации жидкокристаллической ячейки, предотвращения утечки жидкого кристалла и проникновения влаги, поддержания одинаковых размеров зазора ячейки по периметру и соединения подложки матрицы с подложкой цветного фильтра CF.
18.Основной герметик. Обычно по периметру панели ЖК-дисплея наносится только одна полоска окантовочного клея — это называется основным окантовочным клеем.
19. Фиктивный герметик: по периметру больших стеклянных панелей наносится дополнительный избыточный бордюрный клей, который помогает поддерживать механический баланс в процессе резки стеклянной подложки. Это обеспечивает сбалансированность усилий как на верхнем, так и на нижнем режущем лезвии, а также снижает нагрузку на резку, испытываемую основным краевым клеем.
20.SiNx: Нитрид кремния играет самые разные роли в TFT-ЖК-дисплеях, выступая в качестве барьерного слоя, защитного слоя, изолирующего слоя и т. д. Пленка SiNx имеет плотную структуру, которая эффективно предотвращает диффузию ионов примесей. Кроме того, пленки SiNx обычно используются в качестве защитных покрытий, защищающих критически важные слои проводки. SiNx также часто используется в качестве электрического изолятора, помогая предотвратить короткие замыкания за счет изоляции различных слоев пленки.
21.G-SiNx: Пленка нитрида кремния, нанесенная на электрод затвора, обычно называемая G-SiNx или, альтернативно, слоем GI, в первую очередь служит изолирующим материалом.
22. Пленка нитрида кремния PA-SiNx, нанесенная на электроды истока и стока, обычно называется PA-SiNx и в первую очередь служит изолирующим и защитным слоем.
23.MO/AL/MO: Схема комбинирования электродных материалов электродов истока, стока и затвора — обычно используемых композитных металлических материалов в технологии AL.
24.MoTi/Cu: комбинация материалов электродов истока, стока и затвора — обычно используемые композитные металлические материалы в технологии CU.
25.SD (Источник/Сток): Электрод истока является входным электродом TFT, обычно служит терминалом ввода данных и подает ток на электрод стока. С другой стороны, электрод стока действует как выходной терминал тока, получая ток, который течет через канал от электрода источника, а затем доставляя его на электрод пикселя.
26. Затвор: Электрод затвора является управляющим электродом TFT. Приложив к нему напряжение, можно изменить проводимость канала. Напряжение затвора используется для включения и выключения транзистора, тем самым контролируя, светится ли пиксель или темнеет.
27.PR (Фоторезист): Фоторезист – светочувствительный материал, используемый в процессе фотолитографии. В этом процессе фоторезист наносится на поверхность слоя пленки на подложке матрицы или подложке цветного фильтра CF. После воздействия УФ-излучения его химические свойства изменяются, что позволяет удалить открытые участки раствором проявителя, в то время как необлученные участки остаются неповрежденными.
28.CLC (Жидкокристаллический конденсатор). Переходным элементом, который преобразует электрический входной сигнал в оптический выходной сигнал, является конденсатор нагрузки пикселя, который в основном состоит из емкости жидкого кристалла и накопительного конденсатора. Его основная функция — обеспечение стабильности напряжения пикселя. Емкость жидкого кристалла является важнейшим компонентом TFT-ЖК-дисплеев и обычно составляет около 0,1 пФ. Из-за относительно небольшого значения емкости он не может поддерживать заряженное напряжение в течение длительного периода времени — только до тех пор, пока не произойдет следующее обновление данных кадра. Например, при стандартной частоте обновления 60 Гц каждый кадр должен сохранять свое состояние примерно 16 мс. Однако в течение этого интервала емкость жидкого кристалла может не поддерживать стабильное напряжение, что приводит к неправильному представлению оттенков серого и, в конечном итоге, к ухудшению качества изображения.
29.Cst (накопительный конденсатор). Накопительный конденсатор был введен для решения упомянутых ранее проблем. Чтобы компенсировать ограничения жидкокристаллического конденсатора, в конструкцию TFT ЖК-дисплея обычно включается накопительный конденсатор. Этот накопительный конденсатор обычно имеет емкость, значительно большую, чем емкость жидкокристаллического конденсатора — около 0,5 пФ, — что позволяет ему эффективно поддерживать заряд, накопленный в жидкокристаллическом конденсаторе. Накопительный конденсатор обычно образуется между пиксельным электродом и дорожками общего электрода, и его основная функция — гарантировать, что заряженное напряжение остается стабильным до тех пор, пока не произойдет следующее обновление экрана.