จอแสดงผล TFT (Thin Film Transistor) กลายเป็นเทคโนโลยีหลักในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ รวมถึงสมาร์ทโฟน แท็บเล็ต แล็ปท็อป และโทรทัศน์ ประสิทธิภาพและคุณภาพของ จอแสดงผล TFT หน้าจอจะถูกกำหนดโดยวัสดุที่ใช้ในการสร้าง รวมถึงการใช้งานและการผสานเข้ากับสถาปัตยกรรมของจอแสดงผล ในบทความนี้ เราจะสำรวจวัสดุหลักที่ใช้ในจอแสดงผล TFT คุณสมบัติและข้อดีของวัสดุเหล่านี้ และการใช้งานในจอแสดงผล TFT ประเภทต่างๆ
วัสดุหลักที่ใช้ในหน้าจอแสดงผล TFT
มีวัสดุหลักหลายชนิดที่ใช้ในการสร้างหน้าจอแสดงผล TFT ได้แก่:
- แผ่นกระจก: แผ่นกระจกเป็นวัสดุพื้นฐานที่ใช้เคลือบทรานซิสเตอร์แบบฟิล์มบาง (TFT) และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ แผ่นกระจกช่วยให้โครงสร้างจอแสดงผลมีความมั่นคงและแข็งแรง นอกจากนี้ยังป้องกันปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ความชื้นและฝุ่นละอองได้อีกด้วย
- ทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง (TFTs): TFT เป็นส่วนประกอบหลักของหน้าจอแสดงผล TFT ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าไปยังแต่ละพิกเซล โดยทั่วไปแล้ว TFT ผลิตจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิคอนอะมอร์ฟัส (a-Si) ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์อุณหภูมิต่ำ (LTPS) หรือเซมิคอนดักเตอร์อินทรีย์
- ไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED): OLED ใช้ในจอแสดงผลแบบ AMOLED (active matrix organic light-emitting diode) เพื่อสร้างแสงและสี โดยประกอบด้วยชั้นอินทรีย์ที่เรียงซ้อนกันซึ่งจะเปล่งแสงเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไป OLED มีข้อดีหลายประการเหนือไดโอดเปล่งแสง (LED) แบบดั้งเดิม เช่น อัตราส่วนคอนทราสต์ที่สูงกว่า เวลาตอบสนองที่เร็วกว่า และประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีกว่า
- ตัวเก็บประจุ: ตัวเก็บประจุใช้ในจอแสดงผล TFT เพื่อเก็บประจุไฟฟ้าและรักษาแรงดันไฟฟ้าในแต่ละพิกเซล ตัวเก็บประจุสามารถผลิตได้จากวัสดุต่างๆ รวมถึงโครงสร้างโลหะ-ฉนวน-โลหะ (MIM) โครงสร้างโลหะ-ออกไซด์-โลหะ (MOM) และวัสดุไดอิเล็กตริกไฮเค
- วงจรเชื่อมต่อ: วงจรเชื่อมต่อใช้สำหรับเชื่อมต่อส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ภายในสถาปัตยกรรมจอภาพ รวมถึง TFT ตัวเก็บประจุ และไดรเวอร์ข้อมูล ซึ่งอาจทำจากวัสดุต่างๆ เช่น ทองแดง อลูมิเนียม และเงิน
การประยุกต์ใช้ของวัสดุหลักในจอแสดงผล TFT ประเภทต่างๆ
การประยุกต์ใช้สื่อสำคัญในจอแสดงผล TFT จะแตกต่างกันออกไป ขึ้นอยู่กับประเภทของเทคโนโลยีการแสดงผลที่ใช้ ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วน:
- จอแสดงผล LCD TFT แบบ a-Si: ในจอแสดงผล LCD TFT แบบ a-Si นั้น TFT มักทำจากซิลิกอนอะมอร์ฟัส ในขณะที่อิเล็กโทรดพิกเซลและอิเล็กโทรดทั่วไปทำจากอินเดียมทินออกไซด์ (ITO) พื้นผิวกระจกเคลือบด้วยชั้นซิลิกอนไนไตรด์ (SiNx) เพื่อปกป้อง TFT จากความชื้นและออกซิเจน ชั้น OLED มักทำจากโมเลกุลขนาดเล็กหรือโพลีเมอร์ที่เปล่งแสงสีน้ำเงิน ในขณะที่ชั้น OLED สีเขียวและสีแดงวางทับด้านบนเพื่อสร้างภาพสีเต็มรูปแบบ
- จอแสดงผล LTPS TFT LCD: ในจอแสดงผล LTPS TFT LCD นั้น TFT มักทำจากซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์อุณหภูมิต่ำ ซึ่งให้การเคลื่อนตัวของอิเล็กตรอนที่สูงขึ้นและคุณภาพของภาพที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับ TFT a-Si พื้นผิวกระจกเคลือบด้วยชั้นของซิลิกอนออกไซด์ (SiO2) เพื่อให้พื้นผิวเรียบสำหรับการเคลือบชั้น LTPS โดยทั่วไปแล้ว ชั้น OLED จะทำมาจากโมเลกุลขนาดเล็กหรือโพลีเมอร์ที่เปล่งแสงสีน้ำเงินหรือสีเขียว ในขณะที่ชั้น OLED สีแดงและสีเขียวจะเคลือบอยู่ด้านบนเพื่อสร้างภาพสีเต็มรูปแบบ
- จอแสดงผล AMOLED: ในจอแสดงผล AMOLED นั้น TFT มักทำมาจากสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ ในขณะที่ชั้น OLED ทำจากโมเลกุลขนาดเล็กหรือโพลีเมอร์ที่ปล่อยแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน พื้นผิวกระจกเคลือบด้วยชั้นออกไซด์ตัวนำโปร่งใส (TCO) เช่น ITO หรือซิงค์ออกไซด์ (ZnO) เพื่อสร้างอิเล็กโทรดขั้วบวก อิเล็กโทรดแคโทดมักทำจากโลหะสะท้อนแสง เช่น อะลูมิเนียมหรือเงิน
