Análisis de la tecnología TFT y su aplicación.

1. Introducción a TFT

TFT es la abreviatura de las siglas en inglés de Thin Film Transistor. Tiene la doble característica de "activo (conmutación, amplificación)" de un transistor y "delgado" de una "película delgada". Se combina con una pantalla de panel plano (como LCD, OLED, etc.) para formar el televisor de panel plano actual (TFT-LCD, TFT-OLED), TFT es uno de los componentes principales clave.

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

Desde su invención en la década de 1960, los transistores de película delgada se han promocionado y aplicado ampliamente, y su velocidad de desarrollo está más allá de la imaginación. Desde TFT de silicio amorfo hasta TFT de silicio policristalino, desde TFT de silicio policristalino de alta temperatura hasta TFT de silicio policristalino de baja temperatura, la tecnología se está volviendo cada vez más madura y el objeto de aplicación también se ha desarrollado desde solo controlar LCD hasta controlar LCD, OLED, e incluso papel electrónico. A medida que el nivel de la tecnología de semiconductores continúa mejorando, el tamaño de los píxeles continúa disminuyendo y la resolución de la pantalla se vuelve cada vez más alta.

Las pantallas LCD con dirección TFT se han convertido en la tecnología dominante para las pantallas LCD e incluso las pantallas planas con su gran capacidad, alta definición y visualización de vídeo a todo color, y las industrias de alta tecnología relacionadas también se han convertido en la principal dirección de inversión actual. La tecnología de fabricación TFT juega un papel clave en las pantallas de cristal líquido con direcciones TFT, y su investigación y desarrollo siempre ha sido el foco de la investigación.

2. Mostrar método de conducción

Tanto las pantallas LCD como las 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, STN-LCD, 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 tanto, para mostrar más líneas y lograr alta definición, se utiliza un método de visualización de unidad activa (activa), es decir, LCD TFT, AMOLED. Los métodos de visualización de unidades activas (activas) incluyen la tecnología de producción TFT.

3. Tecnología de película 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 incansables esfuerzos por parte de científicos de varios países, ahora todas las líneas de producción de pantallas de cristal líquido (LCD) de séptima generación se han automatizado y la tecnología de producción industrial está bastante madura. Se ha convertido en el producto principal de monitores LCD en el mundo actual, y el objetivo del desarrollo futuro es un tamaño de pantalla más grande y un menor costo de producción. La ventaja de la tecnología TFT de silicio amorfo es que el proceso de preparación es maduro, relativamente simple y tiene un alto rendimiento, lo que la hace adecuada para la producción en grandes superficies. La desventaja es que TFT sólo tiene dispositivos tipo N y su movilidad es de sólo 0,5-1,0cm2/Vs. Por lo tanto, es difícil preparar módulos de visualización compactos, ultradelgados, totalmente integrados y de alto rendimiento utilizando el proceso TFT de silicio amorfo. La tecnología TFT de silicio amorfo no se puede utilizar para pantallas OLED activas de alta resolución.

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

(1) El proceso de alta temperatura se refiere a una temperatura superior a 900 °C durante todo el proceso de procesamiento. 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 de procesamiento es inferior a 600 °C. Se pueden fabricar pantallas más grandes sobre sustratos de vidrio baratos mediante procesos de baja temperatura. Los TFT de polisilicio de baja temperatura (LTPS) se utilizan ampliamente en TFT-LCD y AMOLED con pantalla de unidad activa (activa) debido a su bajo consumo de energía, ligereza, delgadez, gran suministro de corriente e integración del sistema. La clave del proceso TFT de silicio policristalino es cómo preparar películas delgadas de silicio policristalino de alta calidad en un área grande a bajo costo. Actualmente, los métodos para preparar materiales de polisilicio incluyen recocido rápido (RTA), cristalización con láser excímero (ELC), cristalización en fase sólida (SPC), cristalización lateral continua (SLS) y tecnología de 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 comenzado a entrar en un período dorado. LTPS TFT se considera desde hace mucho tiempo una tecnología necesaria para la próxima generación de LCD.

3． TFT orgánico de película fina. Es evidente que la aparición de TFT orgánicos generará una fuerte competencia para los TFT de silicio amorfo existentes. Será la tecnología central de una nueva generación de pantallas flexibles. Las pantallas fabricadas con tecnología de visualización flexible se pueden enrollar como un lienzo y pueden convertirse en un actor importante en el futuro mundo de las pantallas como las LCD.

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 se ha cambiado la apariencia de la pantalla, sino que también se ha ampliado y diversificado enormemente el entorno de la aplicación. La impresión de carteles en láminas de película plástica mediante un proceso de cinta y carrete similar al proceso de impresión de periódicos puede reducir en gran medida 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. . Por el momento, todavía no se ha logrado ningún avance sustancial. En general, la investigación internacional en el campo de la electrónica flexible está todavía en sus inicios y hay un enorme margen para avances tecnológicos y solicitudes de patentes.

4. Aplicaciones de las pantallas TFT (principalmente las siguientes cuatro categorías)

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

2. Pantalla montada en el 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 ocupa una posición central en la industria de las pantallas planas. Es intensivo en capital, en talento y en tecnología. El valor de producción del panel es alto y el efecto de aglomeración de la industria es obvio.