Материалы для TFT-LCD матриц: стекло, металл, a-Si, SiNx и ITO

Материалы матрицы TFT-LCD определяют, сможет ли транзисторная подложка обеспечить стабильное переключение, надежный электрический контакт, высокое светопропускание и технологическую совместимость. Этот обзор материалов посвящен стеклянной подложке, проводящим металлическим пленкам, неметаллическим пленкам и прозрачной проводящей пленке ITO.

Ключевые выводы

• Материалы массива должны удовлетворять требованиям электрических, оптических, химических и термических процессов.
• Бесщелочное стекло защищает характеристики TFT от воздействия подвижных ионов щелочных металлов.
• a-Si, N+ a-Si, SiNx, многослойные металлические структуры и ITO выполняют разные функции в транзисторной подложке.

Подложка из бесщелочного стекла

Стеклянная подложка должна обеспечивать высокое светопропускание, термическую стабильность, химическую стойкость и возможность обработки больших форматов. Стекло TFT-LCD должно быть бесщелочным, поскольку ионы Na и K могут мигрировать и нарушать работу TFT.

• Высокая оптическая пропускная способность поддерживает эффективность освещения панели.
• Термическая стабильность помогает сохранять стабильность размеров стекла во время обработки массива.
• Химическая стойкость защищает стекло при воздействии кислот и щелочей, очистке и травлении.
• Бесщелочный состав снижает риски, связанные с ионами натрия и калия.

Металлопроводящие пленки

Электроды затвора и истока/стока обычно представляют собой многослойные металлические структуры, а не одиночные слои чистого металла. Al и Cu служат основными проводящими материалами, а Mo, Ti и Nb могут улучшать адгезию, блокировать диффузию и стабилизировать границы раздела.

a-Si и N+ a-Si полупроводниковые пленки

Полупроводник a-Si образует канал TFT. Слой N+ a-Si добавляют между полупроводником и металлом истока/стока S/D, чтобы снизить контактное сопротивление и улучшить перенос тока. В практической конструкции a-Si TFT собственный a-Si и N+ a-Si выполняют разные функции: канала и омического контакта.

SiNx изоляционная пленка

SiNx служит в качестве изоляционного и защитного слоя. Это помогает блокировать диффузию влаги и предотвращает проникновение натрия и кислорода в a-Si TFT-прибор. Ему также необходим стабильный интерфейс со слоем полупроводника и совместимость с процессами осаждения и травления TFT.

ITO прозрачная проводящая пленка

ITO — прозрачный проводящий оксид на основе оксидов индия и олова, обычно с соотношением In2O3 к SnO2 около 90:10. Он используется для пиксельных, общих и сенсорных электродов, поскольку сочетает проводимость и прозрачность.

• Пленка ITO пиксельного электрода должна иметь подходящее поверхностное сопротивление.
• Светопропускание ITO — ключевой оптический показатель, обычно задаваемый выше 80 процентов.
• ITO должен поддерживать химическую и термическую стабильность в процессе обработки и хранения.
• Контроль влажности имеет значение, потому что ITO может поглощать водяной пар и реагировать с двуокисью углерода.

Частые вопросы

Почему в TFT-LCD используется бесщелочное стекло?

Бесщелочное стекло снижает риски миграции ионов Na и K, поддерживая стабильные характеристики TFT и надежную работу LCD-ячейки.

Что делает N+ a-Si?

N+ a-Si образует омический контактный слой между a-Si полупроводником и S/D электродами, уменьшая контактное сопротивление и улучшая передачу тока.

Почему ITO используется в LCD-панелях?

ITO обеспечивает как прозрачность, так и проводимость, что делает его подходящим для пиксельных электродов, общих электродов и сенсорных электродов.

Технические источники

Следующие отраслевые источники подтверждают свойства материалов, терминологию транзисторной подложки TFT и технологический контекст, используемые в этом руководстве.

• Applied Materials: аморфный кремний
  a-Si долгое время был преобладающим полупроводником в активных матрицах TFT-LCD; его низкая подвижность объясняет применение оксидных полупроводников и LTPS в более высокопроизводительных транзисторных подложках.
• AGC: стеклянные подложки для TFT (AN100)
  Стекло TFT-LCD должно быть бесщелочным, термостойким, химически стабильным и сохранять размеры при изготовлении матрицы.
• Nippon Electric Glass: бесщелочная стеклянная подложка OA-11
  Бесщелочное дисплейное стекло содержит крайне мало оксидов щелочных металлов и сохраняет стабильность размеров при температурах процесса TFT.
• SID / Wiley: за пределами TFT на аморфном кремнии
  Подвижность носителей в a-Si ограничена по сравнению с более новыми материалами TFT с высокой подвижностью, что помогает объяснить компромиссы при выборе материалов для транзисторной подложки LCD.

Связанные подробные руководства

• Основное руководство по процессу TFT-LCD Array
• Структура подложки TFT-LCD-матрицы
• Процесс изготовления матрицы TFT-LCD с 5 фотошаблонами
• Фотолитография матрицы TFT-LCD
• Медные и алюминиевые электроды затвора

Другие материалы SuccessLCD

• Основное руководство по процессу TFT-LCD Array
• Индивидуальные модули TFT LCD
• Руководство по интерфейсам LCD: MIPI, LVDS и RGB

При подборе модулей преобразуйте эти требования уровня матрицы в практический документ: контрольный список запроса предложения на ЖК-модуль TFT прежде чем подтверждать размер, интерфейс, яркость, сенсорную панель, условия эксплуатации и целевой жизненный цикл.