TFT and OLED Display Technologies: A Comprehensive Guide

Spis treści

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.

• Wystawy motoryzacyjne: 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.

Zalety OLED

• Wysoki współczynnik kontrastu: Achieves 1,000,000:1 due to self-emissive pixels.

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

• Efektywność energetyczna: 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.

• Production Costs: Vacuum deposition processes are expensive, with costs reaching $30–$50/cm².

• Yield Rates: Lower than TFT-LCDs (typically 60–70% due to material defects).

Case Study: Visionox's V2 Line

Visionox’s V2 line in Guangzhou focuses on AMOLED production with Cu (Copper) and LTPO (Low-Temperature Polycrystalline Oxide) technologies. This line supports FDA-certified medical devices and automotive displays, achieving 30K/M capacity by 2023.

4. Manufacturing Processes of TFT and OLED

Etapy produkcji TFT-LCD

1. Przygotowanie podłoża szklanego:Czyszczenie i wzmacnianie chemiczne.

2. Thin-Film Deposition:Warstwy SiO₂, SiN i ITO.

3. Photolithography:4–6 masek do definiowania tablic pikseli.

4. Cell Assembly:Wtrysk i uszczelnianie kryształów ciekłych.

5. Integracja podświetlenia:Dodano podświetlenie LED lub CCFL w celu zwiększenia oświetlenia.

Etapy produkcji OLED

1. Wybór podłoża:Folie szklane lub polimerowe zapewniające elastyczność.

2. Osadzanie próżniowe:Materiały organiczne (np. emitery TADF) osadzane metodą druku atramentowego lub parowania termicznego.

3. Enkapsulacja:Uszczelnienie przy użyciu cienkich warstw zapobiegających przedostawaniu się wilgoci.

4. Integracja układu scalonego sterownika:Matryce TFT kontrolują jasność i kolor pikseli.

Wskaźniki porównawcze

5. Leading Factories and Case Studies

Linia B1 BOE (Pekin)

Projekt:Miniaturowa integracja LED z podświetleniem LCD.
          Wynik:Osiągnięto wydajność 100 tys./M TFT-LCD z konwersją 9 tys./M Mini LED, co zwiększyło wydajność podświetlenia o 30%.

Linia T4 CSOT (Wuhan)

Centrum:Produkcja AMOLED-ów do wyświetlaczy samochodowych.
          Pojemność:48K/M z jasnością 1000 cd/m².
          Technologia:Wykorzystuje obwody TFT na bazie Cu w celu poprawy przewodności.

Linia V3 firmy Visionox (Chengdu)

Innowacja:Wydruk OLED w technologii atramentowej.
          Redukcja kosztów:Zmniejsza ilość odpadów materiałowych o 40%, co pozwala na masowe wdrożenie rozwiązania.

6. TFT vs OLED: A Detailed Comparison

Metryki wydajności

Udział w rynku (2023)

TFT-LCD:65% światowych dostaw wyświetlaczy (używanych w telewizorach, monitorach).
           JESTEŚ:35% dostaw dotyczyło smartfonów i urządzeń ubieralnych.

7. Future Trends and Innovations

Wyświetlacze MicroLED

Linia B1 BOE:Produkuje miniaturowe podświetlenie LED do ekranów LCD, osiągając roczną produkcję 20 000 m².
           QD-OLED firmy Samsung:Łączy kropki kwantowe z OLED-em w celu uzyskania większej jasności.

LTPO dla AMOLED

Linia T6 CSOT:Implementacja technologii LTPO (polikrystaliczny tlenek niskotemperaturowy) dla częstotliwości odświeżania 120 Hz i dynamicznej regulacji liczby klatek na sekundę.

Drukowany OLED

Linia Vistar firmy Visionox:Eksperymenty z drukiem atramentowym w celu obniżenia kosztów i zwiększenia skali produkcji.

8. FAQs About TFT and OLED

P1: Jaka jest różnica pomiędzy wyświetlaczami TFT a-Si i LTPS?

a-Si (krzem amorficzny):Opłacalne w przypadku dużych paneli (np. telewizorów).
           LTPS (polikrystaliczny krzem niskotemperaturowy):Większa ruchliwość elektronów w przypadku małych wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości (np. smartfonów).

P2: Dlaczego wyświetlacze OLED są droższe od wyświetlaczy TFT-LCD?

Osadzanie próżniowe:Skomplikowany i kosztowny proces dla materiałów organicznych.
           Koszty materiałów:Emitery fosforescencyjne i materiały kapsułkujące zwiększają koszty.

P3: W jaki sposób procesy Cu poprawiają wydajność OLED?

Miedź (Cu) zastępuje aluminium (Al) w obwodach TFT, co poprawia przewodność i stabilność wyświetlaczy o wysokiej częstotliwości odświeżania.