TFT and OLED Display Technologies: A Comprehensive Guide

Daftar isi

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.

• Tampilan Otomotif: 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.

Keuntungan OLED

• Rasio Kontras Tinggi: Achieves 1,000,000:1 due to self-emissive pixels.

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

• Efisiensi Energi:Mengonsumsi daya lebih sedikit untuk pemandangan gelap dibandingkan dengan TFT-LCD.

Tantangan dalam Manufaktur OLED

• Umur OLED Biru:Bahan organik biru terdegradasi lebih cepat daripada merah/hijau, sehingga memerlukan pemancar fosforesensi yang canggih.

• Biaya Produksi:Proses deposisi vakum mahal, biayanya mencapai $30–$50/cm².

• Tingkat Hasil:Lebih rendah dari TFT-LCD (biasanya 60–70% karena cacat material).

Studi Kasus: Lini V2 Visionox

Lini V2 Visionox di Guangzhou berfokus pada produksi AMOLED dengan teknologi Cu (Tembaga) dan LTPO (Polikristalin Oksida Suhu Rendah). Lini ini mendukung perangkat medis dan layar otomotif bersertifikasi FDA, mencapai kapasitas 30.000/m pada tahun 2023.

4. Manufacturing Processes of TFT and OLED

Langkah-Langkah Pembuatan TFT-LCD

1. Persiapan Substrat Kaca:Pembersihan dan penguatan kimia.

2. Thin-Film Deposition:Lapisan SiO₂, SiN, dan ITO.

3. Photolithography:4–6 masker untuk menentukan susunan piksel.

4. Cell Assembly:Penyuntikan dan penyegelan kristal cair.

5. Integrasi Lampu Latar:Lampu latar LED atau CCFL ditambahkan untuk penerangan.

Langkah-Langkah Pembuatan OLED

1. Pemilihan Substrat:Kaca atau film polimer untuk fleksibilitas.

2. Deposisi Vakum:Bahan organik (misalnya, penghasil TADF) yang disimpan melalui pencetakan inkjet atau penguapan termal.

3. Enkapsulasi:Penyegelan dengan penghalang film tipis untuk mencegah masuknya kelembapan.

4. Integrasi IC Driver:Susunan TFT mengendalikan kecerahan dan warna piksel.

Metrik Komparatif

5. Leading Factories and Case Studies

Jalur B1 BOE (Beijing)

Proyek:Integrasi LED mini untuk lampu latar LCD.
          Hasil:Mencapai kapasitas TFT-LCD 100K/M dengan konversi Mini LED 9K/M, meningkatkan efisiensi lampu latar hingga 30%.

Jalur T4 CSOT (Wuhan)

Fokus:Produksi AMOLED untuk layar otomotif.
          Kapasitas:48K/M dengan kecerahan 1000 cd/m².
          Teknologi:Menggunakan sirkuit TFT berbasis Cu untuk meningkatkan konduktivitas.

Lini V3 Visionox (Chengdu)

Inovasi:OLED dicetak menggunakan teknologi inkjet.
          Pengurangan Biaya:Mengurangi limbah material hingga 40%, menargetkan adopsi pasar massal.

6. TFT vs OLED: A Detailed Comparison

Metrik Kinerja

Pangsa Pasar (2023)

TFT-LCD:65% dari pengiriman layar global (digunakan di TV, monitor).
           ANDA:35% pengiriman terkonsentrasi pada telepon pintar dan perangkat yang dapat dikenakan.

7. Future Trends and Innovations

Layar MicroLED

Lini B1 BOE:Memproduksi lampu latar LED Mini untuk LCD, mencapai hasil produksi tahunan 20.000m².
           QD-OLED dari Samsung:Menggabungkan titik-titik kuantum dengan OLED untuk meningkatkan kecerahan.

LTPO untuk AMOLED

Garis T6 CSOT:Menerapkan LTPO (Low-Temperature Polycrystalline Oxide) untuk kecepatan refresh 120Hz dan penyesuaian kecepatan bingkai dinamis.

OLED cetak

Lini Vistar Visionox:Eksperimen dengan pencetakan inkjet untuk mengurangi biaya dan meningkatkan skala produksi.

8. FAQs About TFT and OLED

Q1: Apa perbedaan antara TFT a-Si dan LTPS?

a-Si (Silikon Amorf):Hemat biaya untuk panel besar (misalnya, TV).
           LTPS (Silikon Polikristalin Suhu Rendah):Mobilitas elektron yang lebih tinggi untuk layar kecil dan beresolusi tinggi (misalnya, telepon pintar).

Q2: Mengapa OLED lebih mahal daripada TFT-LCD?

Deposisi Vakum:Proses yang rumit dan mahal untuk bahan organik.
           Biaya Material:Pemancar fosfor dan bahan enkapsulasi meningkatkan biaya.

Q3: Bagaimana proses Cu meningkatkan kinerja OLED?

Tembaga (Cu) menggantikan aluminium (Al) dalam sirkuit TFT, meningkatkan konduktivitas dan stabilitas untuk tampilan dengan kecepatan refresh tinggi.