TFT and OLED Display Technologies: A Comprehensive Guide

Змест

1. Introduction to TFT and OLED

Thin-Film Transistor (TFT) and Organic Light-Emitting Diode (OLED) technologies are the cornerstones of modern display innovation. TFT-LCDs dominate the market for large-format screens like TVs and monitors, while OLEDs lead in high-end smartphones, wearables, and flexible displays. This article explores the science, manufacturing, and real-world applications of these technologies, leveraging insights from leading Chinese manufacturers such as BOE, CSOT, and Visionox.

Key Differences at a Glance

2. TFT Technology: Principles and Applications

What is TFT?

TFT (Thin-Film Transistor) is a semiconductor technology used in LCDs (Liquid Crystal Displays) to control individual pixels. TFT-LCDs combine a liquid crystal layer with a backlight and a TFT array to produce high-resolution images.

Key Components of TFT-LCDs

• Glass Substrates: Typically 700–1200mm in size, made of soda-lime or alkali-free glass.

• Thin-Film Deposition: Layers of silicon dioxide (SiO₂), silicon nitride (SiN), and indium tin oxide (ITO) are deposited via chemical vapor deposition (CVD).

• Photolithography: A multi-step process using 4–6 masks to pattern the TFT array.

• Cell Assembly: Liquid crystals are sealed between two substrates with spacers to maintain uniform thickness.

Applications of TFT-LCDs

• Television and Monitor Manufacturing: Dominates the TV market due to cost-effectiveness.

• Industrial Automation: Used in medical devices (e.g., diagnostic equipment) and industrial control panels.

• Аўтамабільныя дысплеі: Integrated into car dashboards and infotainment systems.

Case Study: BOE's B7 Line

BOE’s B7 line in Chengdu produces 48K/M AMOLED panels using LTPS (Low-Temperature Polycrystalline Silicon) technology. This line achieves 1000 cd/m² brightness and supports 120Hz refresh rates, making it ideal for high-end smartphones.

3. OLED Technology: Advantages and Challenges

What is OLED?

OLED (Organic Light-Emitting Diode) uses organic compounds that emit light when electrically stimulated. Unlike TFT-LCDs, OLEDs do not require a backlight, enabling ultra-thin, flexible displays with perfect blacks and wide viewing angles.

Перавагі OLED-дысплеяў

• Высокі каэфіцыент кантраснасці: Achieves 1,000,000:1 due to self-emissive pixels.

• Flexibility: Enables foldable phones (e.g., Huawei Mate X3) and curved TVs.

• Энергаэфектыўнасць: Consumes less power for dark scenes compared to TFT-LCDs.

Challenges in OLED Manufacturing

• Тэрмін службы сіняга OLED-дысплея:Сінія арганічныя матэрыялы раскладаюцца хутчэй, чым чырвоныя/зялёныя, і патрабуюць перадавых фасфарэсцэнтных выпраменьвальнікаў.

• Выдаткі на вытворчасць:Працэсы вакуумнага нанясення з'яўляюцца дарагімі, іх кошт дасягае 30–50 долараў/см².

• Паказчыкі прыбытковасці:Ніжэй, чым у TFT-LCD (звычайна 60–70% з-за дэфектаў матэрыялу).

Тэматычнае даследаванне: лінейка V2 ад Visionox

Лінія V2 кампаніі Visionox у Гуанчжоу сканцэнтравана на вытворчасці AMOLED-дысплеяў з выкарыстаннем тэхналогій Cu (медзі) і LTPO (нізкатэмпературнага полікрышталічнага аксіду). Гэтая лінія падтрымлівае сертыфікаваныя FDA медыцынскія прылады і аўтамабільныя дысплеі, дасягнуўшы магутнасці 30 тыс./млн да 2023 года.

4. Manufacturing Processes of TFT and OLED

Этапы вырабу TFT-LCD

1. Падрыхтоўка шкляной падкладкі:Ачыстка і хімічнае ўмацаванне.

2. Thin-Film Deposition:Пласты SiO₂, SiN і ITO.

3. Photolithography:4–6 масак для вызначэння піксельных масіваў.

4. Cell Assembly:Упырскванне і герметызацыя вадкіх крышталяў.

5. Інтэграцыя падсветкі:Для падсветкі дададзеныя святлодыёдныя або CCFL-падсветкі.

Этапы вытворчасці OLED

1. Выбар субстрата:Шкляныя або палімерныя плёнкі для гнуткасці.

2. Вакуумнае нанясенне:Арганічныя матэрыялы (напрыклад, эмітэры TADF), нанесеныя з дапамогай струменевага друку або тэрмічнага выпарэння.

3. Інкапсуляцыя:Герметызацыя тонкаплёнкавымі бар'ерамі для прадухілення траплення вільгаці.

4. Інтэграцыя мікрасхемы драйвера:TFT-матрыцы кантралююць яркасць і колер пікселяў.

Параўнальныя паказчыкі

5. Leading Factories and Case Studies

Лінія B1 кампаніі BOE (Пекін)

Праект:Інтэграцыя міні-святлодыёдаў для падсветкі ВК-дысплеяў.
          Вынік:Дасягнута ёмістасць TFT-LCD 100 тыс./м² з пераўтварэннем Mini LED 9 тыс./м², што павысіла эфектыўнасць падсветкі на 30%.

Лінія Т4 CSOT (Ухань)

Фокус:Вытворчасць AMOLED-дысплеяў для аўтамабільных дысплеяў.
          Ёмістасць:48 тыс./м² з яркасцю 1000 кд/м².
          Тэхналогія:Выкарыстоўвае TFT-схемы на аснове Cu для паляпшэння праводнасці.

Лінейка Visionox V3 (Чэнду)

Інавацыі:Надрукаваныя OLED-дысплеі з выкарыстаннем тэхналогіі струменевай друку.
          Зніжэнне выдаткаў:Скарачае колькасць адходаў матэрыялаў на 40%, арыентуючыся на масавае ўкараненне на рынку.

6. TFT vs OLED: A Detailed Comparison

Паказчыкі прадукцыйнасці

Доля рынку (2023 г.)

TFT-ВК-дысплей:65% сусветных паставак дысплеяў (выкарыстоўваюцца ў тэлевізарах, маніторах).
           ВЫ:35% паставак сканцэнтравана на смартфонах і носных прыладах.

7. Future Trends and Innovations

Мікрасвятлодыёдныя дысплеі

Лінія B1 Банка Англіі:Вырабляе мініяцюрныя святлодыёдныя падсветкі для ВК-дысплеяў, дасягаючы 20 000 м² у год.
           QD-OLED ад Samsung:Спалучае квантавыя кропкі з OLED для павышэння яркасці.

LTPO для AMOLED

Лінія Т6 ад CSOT:Рэалізуе LTPO (нізкатэмпературны полікрышталічны аксід) для частаты абнаўлення 120 Гц і дынамічнай карэкціроўкі частаты кадраў.

Друкаваны OLED-дысплей

Лінейка Vistar ад Visionox:Эксперыменты са струменевым друкам для зніжэння выдаткаў і маштабавання вытворчасці.

8. FAQs About TFT and OLED

Пытанне 1: У чым розніца паміж TFT-трафікамі a-Si і LTPS?

a-Si (аморфны крэмній):Эканамічна выгадны для вялікіх панэляў (напрыклад, тэлевізараў).
           LTPS (нізкатэмпературны полікрышталічны крэмній):Больш высокая рухомасць электронаў для невялікіх дысплеяў з высокім разрозненнем (напрыклад, смартфонаў).

Пытанне 2: Чаму OLED-дысплеі даражэйшыя за TFT-LCD-дысплеі?

Вакуумнае нанясенне:Складаны і дарагі працэс атрымання арганічных матэрыялаў.
           Выдаткі на матэрыялы:Фасфарэсцэнтныя выпраменьвальнікі і матэрыялы для інкапсуляцыі павялічваюць выдаткі.

Пытанне 3: Як працэсы вытворчасці Cu паляпшаюць прадукцыйнасць OLED?

Медзь (Cu) замяняе алюміній (Al) у схемах TFT, паляпшаючы праводнасць і стабільнасць дысплеяў з высокай частатой абнаўлення.