Guía del sustrato activo (backplane) TFT-LCD
Estructura del sustrato de la matriz de TFT-LCD: Capas y circuito del pixel
El sustrato de matriz es la base de vidrio activa de un TFT-LCD. Contiene la matriz de transistores y las interconexiones que seleccionan cada píxel, escriben la tensión de datos y ayudan a mantenerla hasta el siguiente refresco.
Respuesta directa: Un sustrato de matriz TFT-LCD típico contiene vidrio, metal de compuerta y líneas de barrido, una capa aislante de compuerta, canales semiconductores, metal de fuente/drenaje y líneas de datos, pasivación, vías de contacto y electrodos de píxel transparentes. El conjunto exacto de capas varía según la tecnología TFT, el modo de pantalla y el proceso de máscaras.
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Capas Principales en un Sustrato de Matriz TFT-LCD
El conjunto físico de capas forma un interruptor de transistor y un electrodo de píxel transparente sobre el vidrio de la pantalla. Cada capa depositada y definida mediante un patrón desempeña una función eléctrica o protectora distinta.
| Capa o característica | Función en el sustrato activo |
|---|---|
| Sustrato de vidrio | Proporciona la base plana y dimensionalmente estable para el procesamiento de película delgada y la matriz de píxeles. |
| Metal de compuerta y líneas de barrido | Transportan la señal de selección de fila que activa una fila de TFT durante el direccionamiento de píxeles. |
| Aislante de compuerta | Separa eléctricamente la compuerta del semiconductor y forma el dieléctrico de compuerta del TFT. |
| Capa activa de semiconductor | Forma el canal del transistor, cuya conductividad cambia con la tensión aplicada a la compuerta. |
| Metal de fuente/drenaje y líneas de datos | Llevan la tensión de datos de columna al TFT seleccionado y la transmiten al electrodo de píxel. |
| Pasivación y vía de contacto | Protegen la estructura TFT, mientras una abertura definida por un patrón conecta el circuito con el electrodo transparente. |
| Electrodos de píxel y comunes de ITO | Crean el campo eléctrico que controla la orientación del cristal líquido; su disposición depende del modo de pantalla. |
Cómo funciona el circuito de píxeles
La sección transversal muestra las capas del dispositivo; la matriz de píxeles muestra cómo se repite el mismo interruptor TFT en filas y columnas.
- La línea de escaneo selecciona una fila. El controlador de compuertas aplica una tensión a una línea de barrido y activa los TFT de esa fila.
- La línea de datos escribe el voltaje del píxel. El controlador de fuentes transmite la tensión requerida por cada línea de datos y a través del TFT seleccionado.
- El píxel mantiene el estado. Después de que el TFT se apague, la capacitancia de píxeles y la capacitancia de almacenamiento ayudan a mantener el voltaje hasta el siguiente ciclo de actualización.
Este comportamiento de conmutación y retención por píxel distingue una matriz activa de la multiplexación pasiva de filas y columnas. Consulte la comparación entre LCD de matriz activa y de matriz pasiva para conocer las diferencias en resolución, respuesta, complejidad de excitación y uso típico.
Distinción importante: el sustrato de matriz controla la tensión del píxel. La respuesta óptica completa también depende de la capa de cristal líquido, el electrodo opuesto, el filtro de color, las capas de alineación y los polarizadores.
Estructuras TFT de compuerta inferior y superior
En un TFT de compuerta inferior, o escalonado invertido, el electrodo de compuerta está debajo del canal semiconductor. Esta disposición se asocia ampliamente con la producción consolidada de TFT-LCD de silicio amorfo de gran área. En un TFT de compuerta superior, la compuerta se encuentra sobre el canal, por lo que difieren el orden de las capas y la secuencia de fabricación.
El diagrama de esta página representa una estructura IPS de compuerta inferior. Debe utilizarse para comprender la función de las capas, no como sección transversal universal ni como plano de producción para cualquier pantalla.
Estructura frente a proceso de fabricación de la matriz
Esta página explica el conjunto de capas terminado y el circuito de píxel. Para la secuencia de fabricación —deposición, recubrimiento, exposición, revelado, grabado y retirada de la resina—, consulte la guía principal del proceso de matriz TFT-LCD.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el sustrato de la matriz TFT-LCD?
Es la base de vidrio activa que contiene la matriz de conmutación TFT, líneas de barrido, líneas de datos, capas aislantes y semiconductoras, pasivación y electrodos transparentes utilizados para controlar los píxeles LCD.
¿Cómo es el sustrato de la matriz diferente del sustrato de filtro de color?
El sustrato de matriz contiene el circuito TFT que excita los píxeles. El sustrato opuesto suele llevar los filtros de color y la matriz negra. Durante el montaje de la celda, ambos sustratos se alinean y se sella entre ellos la capa de cristal líquido.
¿Es cada sustrato de matriz TFT-LCD una estructura IPS de 6 máscaras?
No. El número de máscaras, la disposición de los electrodos, el material semiconductor y el orden de las capas varían según el proceso y el modo de pantalla. El diagrama es una estructura representativa utilizada para explicar las funciones de las capas.
Referencias técnicas
- AGC: Sustratos de vidrio para TFTs (AN100) — propiedades del vidrio para pantallas y contexto de aplicación TFT-LCD.
- Nippon Electric Glass: Sustrato de vidrio libre de álcalis OA-11 — estabilidad dimensional y aplicación como sustrato de pantalla.
