Análisis y Aplicación de la Tecnología TFT

1. Introducción a TFT

　　TFT es la abreviatura de las siglas en inglés de Thin Film Transistor. Tiene las características duales de "activo (conmutación, amplificación)" del transistor y "delgado" de la "película delgada". Se combina con pantallas planas (como LCD, Módulo de pantalla OLED, etc.) para formar los televisores de pantalla plana actuales (TFT-LCD, TFT). -OLED), TFT es uno de los componentes centrales clave.

　　 Normalmente el material activo de TFT es una película de silicona. Según la estructura de la película de silicio, los transistores se dividen en TFT de silicio amorfo (TFT a-Si), polisilicio (TFT p-Si) y MOSFET de silicio monocristalino (MOSFET c-Si). Además, los TFT fabricados con materiales orgánicos se denominan TFT orgánicos (u OTFT).

　　 Los transistores de película delgada se han promocionado y aplicado ampliamente desde que se inventaron en la década de 1960, y su velocidad de desarrollo está más allá de la imaginación. Desde TFT de silicio amorfo hasta TFT de polisilicio, desde TFT de polisilicio de alta temperatura hasta TFT de polisilicio de baja temperatura, la tecnología se está volviendo cada vez más madura y los objetos de aplicación han evolucionado desde simplemente controlar LCD hasta controlar tanto LCD como OLED, e incluso dispositivos electrónicos. papel. Con la mejora continua del nivel de la tecnología de semiconductores, el tamaño de los píxeles se reduce continuamente y la resolución de la pantalla también es cada vez mayor.

　　La pantalla de cristal líquido con dirección TFT se ha convertido en la tecnología líder de cristal líquido e incluso en toda la pantalla plana con su gran capacidad, alta definición y visualización de video a todo color. Las industrias relacionadas de alta tecnología también se han convertido en la principal dirección de inversión en la actualidad. La tecnología de fabricación TFT juega un papel clave en las pantallas de cristal líquido que aborda, y su investigación y desarrollo siempre ha sido el foco de la investigación.

　　 En segundo lugar, el método de conducción de la pantalla.

　　 Tanto la pantalla de cristal líquido como la pantalla OLED se dividen en dos categorías: pantalla activa y pantalla pasiva. Para la pantalla LCD, se divide en pantalla LCD de unidad pasiva (pasiva), como: pantalla Color-STN-LCD, LCD STN, TN-LCD, etc.; Pantalla LCD de unidad activa (activa), como por ejemplo: TFT-LCD. Para la pantalla OLED, se divide en pantalla de unidad pasiva (pasiva) OLED (PMOLED) y pantalla de unidad activa (activa) OLED (AMOLED).

La pantalla de unidad pasiva (pasiva) OLED o LCD generalmente solo puede mostrar menos de 200 líneas al mismo tiempo, por lo que para mostrar más líneas para lograr alta definición, es necesario usar el modo de visualización de unidad activa (activa), es decir, TFT-LCD, AMOLED. Los métodos de visualización de unidades activas (activas) incluyen la tecnología de fabricación TFT.

　　 3. Tecnología de película fina TFT

1. Película de silicio amorfo. La tecnología de transistores de película fina de silicio amorfo se propuso en la década de 1970. Después de casi 30 años de esfuerzos incansables por parte de científicos de todo el mundo, ahora las líneas de producción de pantallas de cristal líquido (LCD) de séptima generación y superiores se han automatizado y la tecnología de producción industrial es bastante madura. Se ha convertido en el producto principal de pantalla de cristal líquido en el mundo actual, y el objetivo del desarrollo futuro es un tamaño de pantalla más grande y un menor costo de producción. La tecnología TFT de silicio amorfo tiene las ventajas de un proceso de preparación maduro, relativamente simple, de alto rendimiento y adecuado para la producción en grandes superficies. La desventaja es que el TFT sólo tiene dispositivos tipo N y la movilidad es de sólo 0,5-1,0 cm2/Vs. Por lo tanto, es difícil preparar módulos de visualización compactos, ultradelgados, totalmente integrados y de alto rendimiento utilizando la tecnología TFT de silicio amorfo. La tecnología TFT de silicio amorfo no se puede utilizar para pantallas OLED de unidad activa de alta resolución.

2. Película de polisilicio (poli-Si). Los procesos de película delgada de polisilicio se dividen principalmente en dos categorías:

　　 (1) El proceso de alta temperatura se refiere a una temperatura superior a 900 ℃ durante todo el proceso. El proceso de alta temperatura solo puede utilizar cuarzo costoso como sustrato y el rendimiento del TFT es bueno. El proceso de alta temperatura solo es adecuado para pantallas de visualización pequeñas y medianas o series de pantallas de proyección.

　　 (2) Proceso a baja temperatura, la temperatura durante todo el proceso es inferior a 600 ℃. Se pueden fabricar pantallas de visualización más grandes sobre sustratos de vidrio baratos mediante procesos de baja temperatura. Los TFT de polisilicio de baja temperatura (LTPS) se utilizan ampliamente en pantallas TFT-LCD y AMOLED de unidades activas (activas) debido a su bajo consumo de energía, peso liviano, perfil delgado, alto suministro de corriente e integración del sistema. La clave del proceso de TFT de polisilicio es cómo preparar una película de polisilicio de alta calidad en un área grande a bajo costo. Actualmente, los métodos para preparar materiales de polisilicio incluyen tecnologías de recocido rápido (RTA), cristalización con láser excímero (ELC), cristalización en fase sólida (SPC), cristalización lateral continua (SLS) y polisilicio de baja temperatura (MIC) inducida por metal.

　　 La tecnología LTPS TFT de polisilicio de baja temperatura puede resolver completamente los problemas que la tecnología TFT de silicio amorfo no puede resolver. Especialmente después de 2000, debido al exceso de capacidad de a-Si TFT, los fabricantes japoneses, coreanos y taiwaneses invirtieron activamente en LTPS TFT, lo que brindó a LTPS TFT más oportunidades de desarrollo en los próximos años. Especialmente con el reciente y rápido crecimiento del mercado de paneles pequeños y medianos, el desarrollo de TFT de polisilicio ha entrado en una época dorada. LTPS TFT se considera desde hace mucho tiempo una tecnología indispensable para la próxima generación de pantallas LCD.

　　3. TFT de película fina orgánica. Es evidente que la aparición de TFT orgánicos creará una fuerte competencia con los TFT de silicio amorfo existentes. Será la tecnología central de una nueva generación de pantallas flexibles. La pantalla fabricada con tecnología de visualización flexible se puede curvar como un lienzo y puede convertirse en un miembro importante del futuro mundo de las pantallas, como las pantallas de cristal líquido.

　　Debido al uso de materiales orgánicos, tiene las características de una pantalla flexible, por lo que no sólo es resistente a los impactos, sino también liviana y de tamaño pequeño. No sólo ha cambiado la apariencia de la pantalla, sino que también se ha ampliado y diversificado enormemente el entorno de la aplicación. La pantalla se imprime en una lámina de película plástica mediante un proceso de carrete de cinta similar al proceso de impresión de periódicos, lo que puede reducir considerablemente los costos de producción.

La investigación OTFT se ha llevado a cabo a nivel internacional durante casi 20 años, pero cómo diseñar y procesar dispositivos de alto rendimiento, cómo reducir los costos de procesamiento y cómo sintetizar materiales semiconductores orgánicos con alta movilidad y estabilidad ambiental siempre han sido obstáculos técnicos y de investigación. Aún no se ha logrado ningún avance sustancial. En general, la investigación internacional en el campo de la electrónica flexible está todavía en sus inicios, con enormes avances tecnológicos y espacio para la solicitud de patentes.

　　 Cuarto, la aplicación de pantalla TFT (principalmente las siguientes cuatro categorías)

　　1. Pantalla portátil: teléfono móvil con vídeo, PDA con vídeo, libro electrónico con vídeo, etc.;

　　2. Pantalla del vehículo: GPS, pantalla de conducción segura, pantalla multimedia, etc.;

　　3. Pantalla de computadora: computadora portátil, monitor, etc.;

　　4. Electrodomésticos y displays de oficina: televisores, terminales de internet, periódicos electrónicos, etc.

En resumen, la tecnología TFT es el núcleo de la industria de las pantallas planas. Tiene las características de uso intensivo de capital, uso intensivo de talento y uso intensivo de tecnología. El valor de producción del panel es alto y el efecto de aglomeración de la industria es obvio.