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Guia do backplane TFT-LCD

Estrutura do substrato de matriz TFT-LCD: camadas e circuito do pixel

O substrato de matriz é o backplane ativo de vidro de um TFT-LCD. Ele contém a matriz de transistores e as interconexões que selecionam cada pixel, gravam a tensão de dados e ajudam a manter essa tensão até a próxima atualização.

Resposta direta: Um substrato de matriz TFT-LCD típico contém vidro, metal de porta e linhas de varredura, uma camada isolante de porta, canais semicondutores, metal de fonte/dreno e linhas de dados, passivação, vias de contato e eletrodos transparentes de pixel. O conjunto exato de camadas varia conforme a tecnologia TFT, o modo de visualização e o processo de máscaras.

TFT-LCD array substrate cross-section showing glass, gate, gate insulator, active layer, source, drain, passivation and ITO electrodes
Seção transversal representativa de um TFT IPS com porta inferior. A ordem das camadas e os detalhes dos eletrodos são específicos do processo e não são universais para todos os painéis.
Nesta página
  1. Principais camadas de um substrato de matriz TFT-LCD
  2. Como funciona o circuito do pixel
  3. Estruturas TFT com porta inferior e porta superior
  4. Estrutura versus processo de fabricação da matriz
  5. Perguntas frequentes
  6. Referências técnicas
  7. Continue a leitura

Principais camadas de um substrato de matriz TFT-LCD

O conjunto físico de camadas forma um transistor de comutação e um eletrodo transparente de pixel sobre o vidro do display. Cada camada depositada e com seu padrão geométrico definido tem uma função elétrica ou protetora específica.

Camada ou elemento Função no backplane
Substrato de vidro Fornece a base plana e dimensionalmente estável para o processamento de filmes finos e a matriz de pixels.
Metal de porta e linhas de varredura Conduzem o sinal de seleção de linha que liga uma linha de TFTs durante o endereçamento dos pixels.
Isolante de porta Separa eletricamente a porta do semicondutor e forma o dielétrico de porta do TFT.
Camada ativa semicondutora Forma o canal do transistor, cuja condutividade varia com a tensão aplicada à porta.
Metal de fonte/dreno e linhas de dados Conduzem a tensão de dados da coluna ao TFT selecionado e a encaminham ao eletrodo do pixel.
Passivação e via de contato Protegem a estrutura TFT enquanto uma abertura com padrão definido conecta o circuito ao eletrodo transparente.
Eletrodos de pixel e comuns de ITO Criam o campo elétrico que controla a orientação do cristal líquido; a disposição depende do modo de visualização.

Como funciona o circuito do pixel

A seção transversal mostra as camadas do dispositivo; a matriz de pixels mostra como o mesmo transistor de comutação TFT se repete em linhas e colunas.

  1. A linha de varredura seleciona uma linha de pixels. O driver de porta aplica uma tensão a uma linha de varredura, ligando os TFTs dessa linha.
  2. A linha de dados grava a tensão do pixel. O driver de fonte envia a tensão necessária por cada linha de dados e através do TFT selecionado.
  3. O pixel mantém o estado. Depois que o TFT desliga, a capacitância do pixel e a capacitância de armazenamento ajudam a manter a tensão até o próximo ciclo de atualização.

Esse comportamento de comutação e retenção em cada pixel distingue uma matriz ativa da multiplexação passiva por linhas e colunas. Consulte a comparação entre LCD de matriz ativa e de matriz passiva para conhecer as diferenças de resolução, resposta, complexidade de acionamento e uso típico.

Distinção importante: o substrato de matriz controla a tensão dos pixels. A resposta óptica completa também depende da camada de cristal líquido, do eletrodo oposto, do filtro de cor, das camadas de alinhamento e dos polarizadores.

Estruturas TFT com porta inferior e porta superior

Em um TFT com porta inferior, ou escalonado invertido, o eletrodo de porta fica abaixo do canal semicondutor. Essa disposição é amplamente associada à produção madura de TFT-LCD de silício amorfo em grandes áreas. Em um TFT com porta superior, a porta fica acima do canal; por isso, a ordem das camadas e a sequência de fabricação são diferentes.

O diagrama desta página representa uma estrutura IPS com porta inferior. Ele deve ser usado para entender a função das camadas, e não como uma seção transversal universal ou um desenho de produção para todos os painéis.

Estrutura versus processo de fabricação da matriz

Esta página explica o conjunto de camadas concluído e o circuito do pixel. Para a sequência de fabricação — deposição, aplicação de revestimento, exposição, revelação, corrosão e remoção —, continue no guia principal do processo de matriz TFT-LCD.

Perguntas frequentes

O que é o substrato de matriz TFT-LCD?

É o backplane ativo de vidro que contém a matriz de comutação TFT, as linhas de varredura, as linhas de dados, as camadas isolantes e semicondutoras, a passivação e os eletrodos transparentes usados para controlar os pixels LCD.

Qual é a diferença entre o substrato de matriz e o substrato de filtro de cor?

O substrato de matriz contém o circuito TFT que aciona os pixels. O substrato oposto normalmente contém os filtros de cor e a matriz preta. Durante a montagem da célula, os dois substratos são alinhados e a camada de cristal líquido é selada entre eles.

Todo substrato de matriz TFT-LCD é uma estrutura IPS de 6 máscaras?

Não. A quantidade de máscaras, a disposição dos eletrodos, o material semicondutor e a ordem das camadas variam conforme o processo e o modo de visualização. O diagrama aqui é uma estrutura representativa usada para explicar as funções das camadas.

Referências técnicas

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