تحليل وتطبيق تقنية TFT

1. مقدمة إلى TFT

　　TFT هو اختصار للأحرف الإنجليزية الأولى من ترانزستور الأغشية الرقيقة. إنه يتمتع بالخصائص المزدوجة "النشط (التبديل، التضخيم)" للترانزستور و"الرقيقة" لـ "الفيلم الرقيق". يتم دمجه مع شاشات العرض المسطحة (مثل LCD، وحدة عرض OLED، وما إلى ذلك) لتشكيل أجهزة التلفاز المسطحة اليوم (TFT-LCD، TFT). -OLED)، يعد TFT أحد المكونات الأساسية الرئيسية.

　　 عادةً ما تكون المادة الفعالة لـ TFT هي فيلم السيليكون. وفقًا لهيكل فيلم السيليكون، تنقسم الترانزستورات إلى سيليكون غير متبلور TFT (a-Si TFT)، بولي سيليكون (p-Si TFT) وMOSFET سيليكون أحادي البلورية (c-Si MOSFET). بالإضافة إلى ذلك، تُسمى TFTs المصنوعة من مواد عضوية بـ TFTs العضوية (أو OTFTs).

　　 لقد تم الترويج للترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة وتطبيقها على نطاق واسع منذ اختراعها في ستينيات القرن العشرين، وسرعة تطويرها تفوق الخيال. من السيليكون غير المتبلور TFT إلى البولي سيليكون TFT، ومن البولي سيليكون TFT ذو درجة الحرارة العالية إلى البولي سيليكون TFT ذو درجة الحرارة المنخفضة، أصبحت التكنولوجيا أكثر نضجًا، وتطورت كائنات التطبيق من مجرد تشغيل شاشات الكريستال السائل إلى تشغيل كل من شاشات الكريستال السائل وOLED، وحتى الإلكترونية ورق. مع التحسين المستمر لمستوى تكنولوجيا أشباه الموصلات، يتم تقليل حجم البكسل بشكل مستمر، كما أن دقة شاشة العرض تزداد أيضًا.

　　أصبحت شاشة الكريستال السائل التي تعالج TFT هي التقنية الرائدة في مجال الكريستال السائل وحتى شاشة العرض المسطحة بأكملها بفضل سعتها الكبيرة ودقة وضوحها العالية وشاشة عرض الفيديو بالألوان الكاملة. أصبحت صناعات التكنولوجيا الفائقة ذات الصلة أيضًا الاتجاه الرئيسي للاستثمار في الوقت الحاضر. تلعب تكنولوجيا تصنيع TFT دورًا رئيسيًا في شاشات الكريستال السائل التي تتناولها، وكان البحث والتطوير الخاص بها دائمًا محور البحث.

　　 ثانيا، طريقة القيادة للعرض

　　 تنقسم كل من شاشات الكريستال السائل وشاشات OLED إلى فئتين: العرض النشط والعرض السلبي. بالنسبة لشاشة LCD، يتم تقسيمها إلى شاشة LCD لمحرك الأقراص السلبي (السلبي)، مثل: شاشة Color-STN-LCD، اس تي ان ال سي دي، TN-LCD، وما إلى ذلك؛ شاشة عرض القيادة النشطة (النشيطة) LCD، مثل: TFT-LCD. بالنسبة لشاشة OLED، يتم تقسيمها إلى شاشة عرض القيادة السلبية (السلبية) OLED (PMOLED) وشاشة القيادة النشطة (النشيطة) OLED (AMOLED).

عادةً ما تتمكن شاشة عرض المحرك السلبية (السلبية) OLED أو LCD من عرض أقل من 200 خط في نفس الوقت، لذلك لعرض المزيد من الخطوط لتحقيق دقة عالية، من الضروري استخدام وضع عرض المحرك النشط (النشط)، أي TFT-LCD، أموليد. تشتمل طرق عرض محرك الأقراص النشط (النشط) على تقنية تصنيع TFT.

　　 3. تكنولوجيا الأغشية الرقيقة TFT

1. فيلم السيليكون غير المتبلور. تم اقتراح تقنية ترانزستور الأغشية الرقيقة المصنوعة من السيليكون غير المتبلور في السبعينيات. بعد ما يقرب من 30 عامًا من الجهود المتواصلة من قبل العلماء من جميع أنحاء العالم، الآن تم تشغيل خطوط إنتاج شاشات الكريستال السائل (LCD) من الجيل السابع وما فوق بالكامل، وأصبحت تكنولوجيا الإنتاج الصناعي ناضجة تمامًا. لقد تطورت إلى المنتج السائد لشاشات الكريستال السائل في العالم اليوم، والهدف من التطوير المستقبلي هو حجم شاشة أكبر وتكلفة إنتاج أقل. تتميز تقنية TFT المصنوعة من السيليكون غير المتبلور بمزايا عملية التحضير الناضجة والبسيطة نسبيًا والعائد المرتفع ومناسبة لإنتاج مساحة كبيرة. العيب هو أن TFT يحتوي فقط على أجهزة من النوع N، وإمكانية التنقل تبلغ 0.5-1.0 سم2/V فقط. لذلك، من الصعب إعداد وحدات عرض عالية الأداء ومتكاملة تمامًا ورقيقة للغاية ومدمجة باستخدام تقنية TFT المصنوعة من السيليكون غير المتبلور. لا يمكن استخدام تقنية TFT السيليكونية غير المتبلورة لشاشات OLED عالية الدقة لمحرك الأقراص النشط.

2. فيلم البولي سيليكون (بولي سي). تنقسم عمليات الأغشية الرقيقة من البولي سيليكون بشكل أساسي إلى فئتين:

　　 (1) تشير عملية درجة الحرارة المرتفعة إلى درجة حرارة أعلى من 900 درجة مئوية خلال العملية برمتها. لا يمكن لعملية درجات الحرارة المرتفعة إلا استخدام الكوارتز باهظ الثمن كركيزة، وأداء TFT جيد. عملية درجة الحرارة العالية مناسبة فقط لشاشات العرض الصغيرة والمتوسطة الحجم أو سلسلة شاشات العرض.

　　 (2) عملية درجة حرارة منخفضة، درجة الحرارة أثناء العملية برمتها أقل من 600 درجة مئوية. ويمكن تصنيع شاشات العرض الأكبر حجمًا على ركائز زجاجية رخيصة الثمن باستخدام عمليات ذات درجة حرارة منخفضة. تُستخدم شاشات TFT من البولي سيليكون (LTPS) ذات درجة الحرارة المنخفضة على نطاق واسع في شاشات العرض النشطة (TFT-LCD) وAMOLED بسبب استهلاكها المنخفض للطاقة، ووزنها الخفيف، وشكلها الرفيع، وإمداداتها الحالية العالية وتكامل النظام. المفتاح لعملية البولي سيليكون TFT هو كيفية تحضير فيلم بولي سيليكون عالي الجودة في مساحة كبيرة وبتكلفة منخفضة. حاليًا، تتضمن طرق تحضير مواد البولي سيليكون التلدين السريع (RTA)، وبلورة ليزر الإكسيمر (ELC)، وبلورة الطور الصلب (SPC)، والبلورة الجانبية المستمرة (SLS)، وتقنيات البولي سيليكون ذات درجة الحرارة المنخفضة (MIC).

　　 يمكن لتقنية البولي سيليكون ذات درجة الحرارة المنخفضة LTPS TFT أن تحل تمامًا المشكلات التي لا تستطيع تقنية TFT المصنوعة من السيليكون غير المتبلور حلها. خاصة بعد عام 2000، وبسبب الطاقة الزائدة لـ A-Si TFT، استثمر المصنعون اليابانيون والكوريون والتايوانيون بنشاط في LTPS TFT، مما أعطى LTPS TFT المزيد من فرص التطوير في السنوات القليلة المقبلة. خاصة مع النمو السريع الأخير لسوق اللوحات الصغيرة والمتوسطة الحجم، فقد دخل تطوير البولي سيليكون TFT عصرًا ذهبيًا. لطالما اعتبرت تقنية LTPS TFT تقنية لا غنى عنها للجيل القادم من شاشات LCD.

　　3. غشاء رقيق عضوي TFT. من الواضح أن ظهور TFTs العضوية سيشكل منافسة قوية مع TFTs السيليكون غير المتبلور الموجود. ستكون التكنولوجيا الأساسية لجيل جديد من شاشات العرض المرنة. يمكن تجعيد شاشة العرض المصنوعة باستخدام تقنية العرض المرنة مثل لوحة قماشية، وقد تصبح عضوًا مهمًا في عالم العرض المستقبلي مثل شاشات الكريستال السائل.

　　بسبب استخدام المواد العضوية، فهو يتميز بخصائص العرض القابل للانحناء، لذلك فهو ليس مقاومًا للصدمات فحسب، بل أيضًا خفيف الوزن وصغير الحجم. لم يتغير مظهر الشاشة فحسب، بل تم أيضًا توسيع وتنوع بيئة التطبيق بشكل كبير. تتم طباعة الشاشة على ورقة فيلم بلاستيكية باستخدام عملية بكرة الشريط المشابهة لعملية طباعة الصحف، والتي يمكن أن تقلل تكاليف الإنتاج بشكل كبير.

تم إجراء أبحاث OTFT دوليًا منذ ما يقرب من 20 عامًا، ولكن كيفية تصميم ومعالجة الأجهزة عالية الأداء، وكيفية تقليل تكاليف المعالجة، وكيفية تصنيع مواد أشباه الموصلات العضوية ذات القدرة العالية على الحركة والاستقرار البيئي، كانت دائمًا بمثابة اختناقات بحثية وفنية. ولم يتم تحقيق أي تقدم كبير حتى الآن. وبشكل عام، لا تزال الأبحاث الدولية في مجال الإلكترونيات المرنة في بداياتها، مع تحقيق اختراقات تكنولوجية هائلة ومساحة لتطبيقات براءات الاختراع.

　　 رابعاً: تطبيق شاشة تي اف تي (أساسا الفئات الأربع التالية)

　　1. شاشة محمولة: هاتف محمول للفيديو، مساعد شخصي رقمي للفيديو، كتاب إلكتروني للفيديو، وما إلى ذلك؛

　　2. عرض السيارة: GPS، عرض القيادة الآمنة، عرض الوسائط المتعددة، وما إلى ذلك؛

　　3. شاشة الكمبيوتر: الكمبيوتر المحمول، الشاشة، وما إلى ذلك؛

　　4. الأجهزة المنزلية وشاشات العرض المكتبية: أجهزة التلفاز، ومحطات الإنترنت، والصحف الإلكترونية، وغيرها.

باختصار، تعد تقنية TFT هي جوهر صناعة شاشات العرض المسطحة. وهي تتميز بخصائص كثيفة رأس المال، كثيفة المواهب، كثيفة التكنولوجيا. قيمة إخراج اللوحة عالية، وتأثير تكتل الصناعة واضح.