TFT and OLED Display Technologies: A Comprehensive Guide

Table des matières

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.

• Affichages automobiles : 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.

Avantages de l'OLED

• Rapport de contraste élevé : Achieves 1,000,000:1 due to self-emissive pixels.

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

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

Challenges in OLED Manufacturing

• Blue OLED Lifespan: Blue organic materials degrade faster than red/green, requiring advanced phosphorescent emitters.

• Coûts de production :Les procédés de dépôt sous vide sont coûteux, avec des coûts atteignant 30 à 50 $/cm².

• Taux de rendement :Inférieur à celui des écrans LCD TFT (généralement 60 à 70 % en raison de défauts de matériaux).

Étude de cas : la gamme V2 de Visionox

La ligne V2 de Visionox à Guangzhou est dédiée à la production d'AMOLED avec les technologies Cu (cuivre) et LTPO (oxyde polycristallin basse température). Cette ligne prend en charge les dispositifs médicaux et les écrans automobiles certifiés FDA, avec une capacité de production de 30 000 m³ d'ici 2023.

4. Manufacturing Processes of TFT and OLED

Étapes de fabrication du TFT-LCD

1. Préparation du substrat en verre :Nettoyage et renforcement chimique.

2. Thin-Film Deposition:Couches de SiO₂, SiN et ITO.

3. Photolithography:4 à 6 masques pour définir des tableaux de pixels.

4. Cell Assembly:Injection et scellement de cristaux liquides.

5. Intégration du rétroéclairage :Rétroéclairage LED ou CCFL ajouté pour l'éclairage.

Étapes de fabrication des OLED

1. Sélection du substrat :Films de verre ou de polymère pour plus de flexibilité.

2. Dépôt sous vide :Matériaux organiques (par exemple, émetteurs TADF) déposés par impression à jet d'encre ou évaporation thermique.

3. Encapsulation :Étanchéité avec des barrières à film mince pour empêcher la pénétration d'humidité.

4. Intégration du circuit intégré du pilote :Les matrices TFT contrôlent la luminosité et la couleur des pixels.

Indicateurs comparatifs

5. Leading Factories and Case Studies

Ligne B1 de BOE (Pékin)

Projet:Intégration mini LED pour rétroéclairages LCD.
          Résultat:Capacité TFT-LCD de 100 000/M atteinte avec conversion Mini LED de 9 000/M, augmentant l'efficacité du rétroéclairage de 30 %.

Ligne T4 de CSOT (Wuhan)

Se concentrer:Production AMOLED pour écrans automobiles.
          Capacité:48K/M avec une luminosité de 1000 cd/m².
          Technologie:Utilise des circuits TFT à base de Cu pour une conductivité améliorée.

Ligne V3 de Visionox (Chengdu)

Innovation:OLED imprimé à l'aide de la technologie jet d'encre.
          Réduction des coûts :Réduit le gaspillage de matériaux de 40 %, ciblant l'adoption par le marché de masse.

6. TFT vs OLED: A Detailed Comparison

Indicateurs de performance

Part de marché (2023)

Écran LCD TFT :65 % des expéditions mondiales d’écrans (utilisés dans les téléviseurs et les moniteurs).
           TU ES:35% des expéditions, concentrées sur les smartphones et les wearables.

7. Future Trends and Innovations

Écrans MicroLED

Ligne B1 de BOE :Produit des mini-rétroéclairages LED pour écrans LCD, atteignant une production annuelle de 20 000 m².
           QD-OLED de Samsung :Combine des points quantiques avec OLED pour une luminosité améliorée.

LTPO pour AMOLED

Ligne T6 de CSOT :Implémente le LTPO (oxyde polycristallin à basse température) pour des taux de rafraîchissement de 120 Hz et des ajustements dynamiques de la fréquence d'images.

OLED imprimé

Gamme Vistar de Visionox :Expériences d’impression à jet d’encre pour réduire les coûts et augmenter la production.

8. FAQs About TFT and OLED

Q1 : Quelle est la différence entre les TFT a-Si et LTPS ?

a-Si (silicium amorphe) :Rentable pour les grands panneaux (par exemple, les téléviseurs).
           LTPS (Silicium Polycristallin Basse Température) :Mobilité électronique supérieure pour les petits écrans haute résolution (par exemple, les smartphones).

Q2 : Pourquoi les OLED sont-ils plus chers que les TFT-LCD ?

Dépôt sous vide :Procédé complexe et coûteux pour les matières organiques.
           Coûts des matériaux :Les émetteurs phosphorescents et les matériaux d’encapsulation augmentent les dépenses.

Q3 : Comment les procédés Cu améliorent-ils les performances OLED ?

Le cuivre (Cu) remplace l'aluminium (Al) dans les circuits TFT, améliorant la conductivité et la stabilité des écrans à taux de rafraîchissement élevé.