Анализ технологии TFT и ее применения

1. Введение в TFT

TFT — это аббревиатура английских инициалов тонкопленочного транзистора. Он имеет двойные характеристики: «активный (переключение, усиление)» транзистора и «тонкий» «тонкой пленки». В сочетании с плоским экраном (например, ЖК, OLED и т. д.) он образует современный плоский телевизор (TFT-LCD, TFT-OLED), TFT является одним из ключевых основных компонентов.

Обычно активным материалом TFT является кремниевая пленка. В зависимости от структуры кремниевой пленки транзисторы делятся на аморфный кремниевый TFT (a-Si TFT), поликристаллический кремний (p-Si TFT) и монокристаллический кремниевый МОП-транзистор (c-Si MOSFET). Кроме того, TFT, изготовленные из органических материалов, называются органическими TFT (или OTFT).

С момента своего изобретения в 1960-х годах тонкопленочные транзисторы получили широкое распространение и применение, а скорость их разработки превосходит воображение. От аморфного кремниевого TFT до поликристаллического кремния TFT, от высокотемпературного поликристаллического кремния TFT до низкотемпературного поликристаллического кремния TFT, технология становится все более зрелой, и объект приложения также развивается от простого управления ЖК-дисплеем до управления ЖК-дисплеем, OLED, и даже электронная бумага. Поскольку уровень полупроводниковых технологий продолжает улучшаться, размер пикселя продолжает уменьшаться, а разрешение экрана дисплея становится все выше и выше.

ЖК-дисплеи с TFT-адресом стали доминирующей технологией для ЖК-дисплеев, и даже плоские дисплеи с их большой емкостью, высоким разрешением и полноцветным видеодисплеем, а соответствующие отрасли высоких технологий также стали в настоящее время основным направлением инвестиций. Технология производства TFT играет ключевую роль в жидкокристаллических дисплеях с TFT-технологиями, и ее исследования и разработки всегда были в центре внимания исследований.

2. Отображение способа вождения

И ЖК-дисплеи, и OLED-дисплеи делятся на две категории: активный дисплей и пассивный дисплей. Для ЖК-дисплея он делится на пассивный (пассивный) ЖК-дисплей, например: цветной STN-ЖК-дисплей, STN-LCD, TN-LCD и т. д.; активный (активный) дисплей ЖК-дисплея, например: TFT-LCD. Что касается OLED-дисплея, он делится на пассивный (пассивный) OLED-дисплей (PMOLED) и активный (активный) OLED-дисплей (AMOLED).

Пассивный (пассивный) дисплей OLED или LCD обычно может одновременно отображать не более 200 строк. Поэтому для отображения большего количества строк для достижения высокой четкости используется метод отображения активного (активного) диска, то есть TFT-ЖК-дисплей, АМОЛЕД. К активным (активным) способам отображения дисков относится технология производства TFT.

3. Технология пленки TFT

1． Аморфная кремниевая пленка. Технология тонкопленочных транзисторов из аморфного кремния была предложена в 1970-х годах. После почти 30 лет неустанных усилий ученых из разных стран, теперь все линии по производству жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев) седьмого поколения автоматизированы, а технология промышленного производства вполне зрела. Сегодня он превратился в основной продукт среди ЖК-мониторов в мире, и целью будущего развития является увеличение размера экрана и снижение себестоимости производства. Преимущество технологии TFT из аморфного кремния заключается в том, что процесс подготовки является зрелым, относительно простым и имеет высокий выход, что делает его подходящим для производства на больших площадях. Недостаток – TFT есть только у устройств N-типа и его подвижность составляет всего 0,5-1,0см2/Вс. Поэтому сложно изготовить высокопроизводительные, полностью интегрированные, ультратонкие и компактные дисплейные модули с использованием процесса TFT из аморфного кремния. Технология аморфного кремния TFT не может использоваться для OLED-дисплеев с активным управлением высокого разрешения.

2. Пленка поликристаллического кремния (поли-Si). Процессы создания тонких пленок поликристаллического кремния в основном делятся на две категории:

(1) Под высокотемпературным процессом подразумевается температура выше 900°C в течение всего процесса обработки. В высокотемпературном процессе в качестве подложки можно использовать только дорогой кварц, а характеристики TFT хорошие. Высокотемпературный процесс подходит только для экранов малого и среднего размера или серий проекционных экранов.

(2) Низкотемпературный процесс, температура в течение всего процесса обработки ниже 600°C. Дисплеи большего размера могут быть изготовлены на дешевых стеклянных подложках с использованием низкотемпературных процессов. TFT из низкотемпературного поликремния (LTPS) широко используются в TFT-LCD и AMOLED дисплеях с активным (активным) приводом благодаря их низкому энергопотреблению, легкости, тонкости, большому току подачи и системной интеграции. Ключом к процессу TFT поликристаллического кремния является изготовление высококачественных тонких пленок поликристаллического кремния большой площади с низкими затратами. В настоящее время методы получения поликремниевых материалов включают быстрый отжиг (RTA), эксимер-лазерную кристаллизацию (ELC), твердофазную кристаллизацию (SPC), непрерывную латеральную кристаллизацию (SLS) и технологию низкотемпературного поликремния, индуцированного металлом (MIC).

Технология низкотемпературного поликремния LTPS TFT может полностью решить проблемы, которые не может решить технология TFT аморфного кремния. Особенно после 2000 года, из-за избыточных мощностей a-Si TFT, японские, корейские и тайваньские производители активно инвестировали в LTPS TFT, предоставив LTPS TFT больше возможностей для развития в следующие несколько лет. Особенно в связи с недавним быстрым ростом рынка панелей малого и среднего размера, развитие поликремниевых TFT начало вступать в золотой период. LTPS TFT уже давно считается необходимой технологией для следующего поколения ЖК-дисплеев.

3． Органический тонкопленочный TFT. Само собой разумеется, что появление органических TFT создаст сильную конкуренцию существующим TFT из аморфного кремния. Это станет основной технологией нового поколения гибких дисплеев. Дисплеи, изготовленные с использованием технологии гибких дисплеев, можно свернуть, как холст, и они могут стать важным игроком в мире дисплеев будущего, как ЖК-дисплеи.

Благодаря использованию органических материалов он обладает характеристиками гибкого дисплея, поэтому он не только ударопрочный, но также легкий и небольшой по размеру. Изменился не только внешний вид дисплея, но и значительно расширилась и разнообразилась среда приложений. Печать дисплеев на листах пластиковой пленки с использованием процесса с лентой и катушкой, аналогичного процессу печати в газетах, может значительно снизить производственные затраты.

Исследования OTFT проводятся на международном уровне уже почти 20 лет, но вопросы проектирования и обработки высокопроизводительных устройств, снижения затрат на обработку и синтеза органических полупроводниковых материалов с высокой подвижностью и экологической стабильностью всегда были исследовательскими и техническими узкими местами. . На данный момент существенного прорыва пока не произошло. В целом международные исследования в области гибкой электроники все еще находятся в зачаточном состоянии, и существует огромное пространство для технологических прорывов и патентных заявок.

4. Применение TFT-дисплеев (в основном следующие четыре категории)

1. Портативный дисплей: мобильный телефон с поддержкой видео, КПК с поддержкой видео, электронная книга с поддержкой видео и т. д.;

2. Дисплей, установленный на автомобиле: GPS, дисплей безопасного вождения, мультимедийный дисплей и т. д.;

3. Дисплей компьютера: ноутбук, монитор и т. д.;

4. Бытовая техника и офисные дисплеи: телевизоры, интернет-терминалы, электронные газеты и т.п.

Короче говоря, технология TFT занимает ключевую позицию в индустрии плоских дисплеев. Это капиталоемкий, трудоемкий и технологически емкий процесс. Выходная мощность панели высока, и эффект агломерации отрасли очевиден.