Materiais da matriz TFT-LCD: vidro, metal, a-Si, SiNx e ITO

Os materiais da matriz TFT-LCD determinam se o backplane pode fornecer comutação estável, contato elétrico confiável, alta transmissão óptica e compatibilidade de processo. Esta visão material concentra-se em substrato de vidro, filmes de metal condutor, filmes não metálicos e filme condutor transparente ITO.

Principais pontos

• Os materiais da matriz devem atender aos requisitos elétricos, ópticos, químicos e térmicos do processo.
• O vidro livre de álcalis protege as características dos TFTs contra os efeitos de íons alcalinos móveis.
• a-Si, N+ a-Si, SiNx, empilhamentos metálicos e ITO atendem, cada um, a uma função diferente no backplane.

Substrato de vidro livre de álcalis

O substrato de vidro deve suportar alta transmissão de luz, estabilidade térmica, resistência química e processamento de grande formato. O vidro TFT-LCD deve ser livre de álcalis porque os íons Na e K podem migrar e perturbar o comportamento do TFT.

• A alta transmissão óptica contribui para a eficiência luminosa do painel.
• A estabilidade térmica ajuda a manter as dimensões do vidro durante o processamento da matriz.
• A resistência química protege o vidro durante etapas com ácidos, álcalis, limpeza e corrosão.
• A composição livre de álcalis reduz os riscos de íons de sódio e potássio.

Filmes metálicos condutores

Os eletrodos de gate e de source/drain geralmente são empilhamentos de metais, em vez de camadas únicas de metal puro. Al e Cu atuam como os principais materiais condutores, enquanto Mo, Ti e Nb podem melhorar a adesão, bloquear a difusão e estabilizar as interfaces.

Filmes semicondutores de a-Si e N+ a-Si

O semicondutor a-Si forma o canal do TFT. O N+ a-Si é inserido entre o semicondutor e o metal S/D para reduzir a resistência de contato e melhorar a transferência de corrente. No projeto prático de TFTs de a-Si, o a-Si intrínseco e o N+ a-Si exercem funções distintas de canal e contato ôhmico.

Filme de isolamento SiNx

O SiNx atua como camada isolante e protetora. Ajuda a bloquear a difusão de umidade e impede a entrada de sódio e oxigênio no dispositivo TFT de a-Si. Também requer uma interface estável com a camada semicondutora e compatibilidade com os processos de deposição e corrosão de TFTs.

Filme condutor transparente de ITO

ITO é um óxido condutor transparente feito de óxido de índio e óxido de estanho, comumente formulado em cerca de 90:10 In2O3 para SnO2. É usado para eletrodos de pixel, eletrodos comuns e eletrodos de toque porque combina condutividade e transparência.

• O ITO dos eletrodos de pixel exige resistência de folha adequada.
• A transmitância de ITO é uma métrica óptica chave e especifica-se geralmente acima de 80 por cento.
• ITO deve manter a estabilidade química e térmica através do processo e do armazenamento.
• O controle de umidade é importante porque o ITO pode absorver vapor de água e reagir com dióxido de carbono.

Perguntas frequentes

Por que o TFT-LCD usa vidro livre de álcalis?

O vidro livre de álcalis reduz os riscos de migração de íons Na e K, suportando características estáveis de TFT e comportamento confiável de células LCD.

O que faz o N+ a-Si?

O N+ a-Si forma uma camada de contato ôhmico entre o semicondutor a-Si e os eletrodos S/D, reduzindo a resistência de contato e melhorando a transferência de corrente.

Por que o ITO é usado em painéis LCD?

ITO fornece transparência e condutividade, tornando-o adequado para eletrodos de pixel, eletrodos comuns e eletrodos de toque.

Referências técnicas

As seguintes referências da indústria suportam as propriedades do material, a terminologia do backplane TFT e o contexto do processo usado neste guia.

• Applied Materials: silício amorfo
  O a-Si tem sido um semicondutor TFT-LCD de matriz ativa dominante; sua baixa mobilidade explica por que o óxido e o LTPS são usados para backplanes de maior desempenho.
• AGC: substratos de vidro para TFTs (AN100)
  O vidro TFT-LCD deve ser livre de álcalis, resistente ao calor, quimicamente estável e dimensionalmente estável durante a fabricação da matriz.
• Nippon Electric Glass: substrato de vidro sem álcalis OA-11
  O vidro de exibição livre de álcalis usa um teor de óxido alcalino muito baixo e suporta estabilidade dimensional através de temperaturas de processo TFT.
• SID / Wiley: além dos TFTs de silício amorfo
  A mobilidade do a-Si é limitada em comparação com materiais TFT mais recentes de alta mobilidade, o que ajuda a explicar as vantagens e limitações de cada material no projeto do backplane LCD.

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