TFT and OLED Display Technologies: A Comprehensive Guide

목차

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.

• 자동차용 디스플레이: 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.

OLED의 장점

• 높은 대비율: Achieves 1,000,000:1 due to self-emissive pixels.

• Flexibility:폴더블 폰(예: Huawei Mate X3)과 곡면 TV를 지원합니다.

• 에너지 효율성:TFT-LCD에 비해 어두운 장면에서 전력을 적게 소모합니다.

OLED 제조의 과제

• Blue OLED 수명:파란색 유기 물질은 빨간색/녹색 유기 물질보다 더 빨리 분해되므로 고급 인광 방출체가 필요합니다.

• 생산 비용:진공 증착 공정은 비용이 많이 들며, 비용은 cm²당 30~50달러에 이릅니다.

• 수확률:TFT-LCD보다 낮음(일반적으로 재료 결함으로 인해 60~70%)

사례 연구: Visionox의 V2 라인

Visionox의 광저우 V2 라인은 Cu(구리) 및 LTPO(저온 다결정 산화물) 기술을 활용한 AMOLED 생산에 중점을 두고 있습니다. 이 라인은 FDA 인증 의료기기 및 자동차용 디스플레이를 지원하며, 2023년까지 30K/M 생산능력을 달성할 예정입니다.

4. Manufacturing Processes of TFT and OLED

TFT-LCD 제조 단계

1. 유리 기판 준비:세척 및 화학적 강화.

2. Thin-Film Deposition:SiO2, SiN 및 ITO 층.

3. Photolithography:픽셀 배열을 정의하기 위한 4~6개의 마스크.

4. Cell Assembly:액정 주입 및 밀봉.

5. 백라이트 통합:조명을 위해 LED 또는 CCFL 백라이트가 추가되었습니다.

OLED 제조 단계

1. 기질 선택:유연성을 위해 유리나 폴리머 필름을 사용합니다.

2. 진공 증착:잉크젯 인쇄나 열 증발을 통해 증착된 유기 물질(예: TADF 방출기).

3. 캡슐화:얇은 필름 장벽으로 밀봉하여 습기가 침투하는 것을 방지합니다.

4. 드라이버 IC 통합:TFT 어레이는 픽셀의 밝기와 색상을 제어합니다.

비교 지표

5. Leading Factories and Case Studies

BOE의 B1 라인(베이징)

프로젝트:LCD 백라이트를 위한 미니 LED 통합.
          결과:9K/M Mini LED 변환으로 100K/M TFT-LCD 용량을 달성하여 백라이트 효율을 30% 향상시켰습니다.

CSOT의 T4 노선(우한)

집중하다:자동차용 디스플레이용 AMOLED 생산.
          용량:1000 cd/m² 밝기의 48K/M.
          기술:향상된 전도성을 위해 Cu 기반 TFT 회로를 사용합니다.

Visionox의 V3 라인(청두)

혁신:잉크젯 기술을 사용하여 인쇄된 OLED.
          비용 절감:대량 시장 도입을 목표로 재료 낭비를 40% 줄였습니다.

6. TFT vs OLED: A Detailed Comparison

성과 지표

시장 점유율(2023년)

TFT-LCD:전 세계 디스플레이 출하량의 65%(TV, 모니터에 사용).
           당신은:출하량의 35%는 스마트폰과 웨어러블 기기에 집중되어 있습니다.

7. Future Trends and Innovations

마이크로LED 디스플레이

BOE의 B1 라인:LCD용 미니 LED 백라이트를 생산하며, 연간 생산량은 20,000m²입니다.
           삼성의 QD-OLED:OLED와 양자점을 결합하여 밝기를 향상시켰습니다.

AMOLED용 LTPO

CSOT의 T6 노선:120Hz 화면 재생 빈도와 동적 프레임 속도 조정을 위해 LTPO(저온 다결정 산화물)를 구현했습니다.

인쇄형 OLED

Visionox의 Vistar 제품군:비용을 절감하고 생산 규모를 확대하기 위해 잉크젯 인쇄를 실험합니다.

8. FAQs About TFT and OLED

Q1: a-Si와 LTPS TFT의 차이점은 무엇인가요?

a-Si(비정질 실리콘):대형 패널(예: TV)에 비용 효율적입니다.
           LTPS(저온 다결정 실리콘):소형, 고해상도 디스플레이(예: 스마트폰)의 경우 더 높은 전자 이동도가 필요합니다.

Q2: OLED가 TFT-LCD보다 비싼 이유는 무엇입니까?

진공 증착:유기물질을 처리하는 복잡하고 비용이 많이 드는 과정입니다.
           재료비:인광 발광체와 캡슐화 소재는 비용을 증가시킨다.

Q3: Cu 공정은 어떻게 OLED 성능을 향상시키나요?

구리(Cu)는 TFT 회로에서 알루미늄(Al)을 대체하여 높은 재생률 디스플레이의 전도성과 안정성을 향상시킵니다.