تحليل وتطبيق تقنية TFT

1. مقدمة إلى TFT

　　TFT هو اختصار للأحرف الأولى الإنجليزية من فيلم Thin Film Transistor. له الخصائص المزدوجة "النشط (التبديل ، التضخيم)" للترانزستور و "الرقيق" من "الغشاء الرقيق". يتم دمجه مع شاشات العرض المسطحة (مثل LCD ، وحدة عرض OLED، إلخ) لتشكيل أجهزة التلفاز المسطحة اليوم (TFT-LCD ، TFT). -OLED) ، TFT هو أحد المكونات الأساسية الرئيسية.

　　 عادة ما تكون المادة الفعالة لـ TFT هي فيلم السيليكون. وفقًا لهيكل فيلم السيليكون ، يتم تقسيم الترانزستورات إلى سيليكون غير متبلور TFT (a-Si TFT) وبولي سيليكون (p-Si TFT) و MOSFET أحادي البلورية من السيليكون (c-Si MOSFET). بالإضافة إلى ذلك ، تسمى TFTs المصنوعة من المواد العضوية TFTs العضوية (أو OTFTs).

　　 تم الترويج والترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة على نطاق واسع وتطبيقها منذ اختراعها في الستينيات ، وسرعة تطويرها تفوق الخيال. من السيليكون غير المتبلور TFT إلى البولي سيليكون TFT ، من البولي سيليكون عالي الحرارة TFT إلى درجة الحرارة المنخفضة من البولي سيليكون TFT ، أصبحت التكنولوجيا أكثر نضجًا ، وتطورت كائنات التطبيق من مجرد قيادة LCD إلى قيادة كل من LCD و OLED ، وحتى الإلكترونية ورق. مع التحسين المستمر لمستوى تقنية أشباه الموصلات ، يتم تقليل حجم البكسل باستمرار ، كما أن دقة شاشة العرض تزداد أعلى وأعلى.

　　أصبحت شاشة العرض البلورية السائلة التي تعمل بتقنية TFT هي التقنية الرائدة للكريستال السائل وحتى شاشة العرض المسطحة بأكملها بسعة كبيرة ودقة عالية وشاشة فيديو كاملة الألوان. كما أصبحت صناعات التكنولوجيا الفائقة ذات الصلة هي الاتجاه الاستثماري الرئيسي في الوقت الحاضر. تلعب تقنية تصنيع TFT دورًا رئيسيًا في شاشات الكريستال السائل التي تتناولها ، وكان بحثها وتطويرها دائمًا محور البحث.

　　 ثانيًا ، طريقة قيادة الشاشة

　　 تنقسم كل من شاشة الكريستال السائل وشاشة OLED إلى فئتين: العرض النشط والعرض السلبي. بالنسبة لشاشة LCD ، يتم تقسيمها إلى شاشة عرض LCD سلبية (سلبية) ، مثل: شاشة ملونة STN-LCD ، STN LCD، TN-LCD ، وما إلى ذلك ؛ شاشة عرض LCD نشطة (نشطة) ، مثل: TFT-LCD. بالنسبة لشاشة OLED ، يتم تقسيمها إلى شاشة عرض OLED (غير نشطة) لمحرك الأقراص غير النشطة (PMOLED) وشاشة عرض محرك (نشطة) OLED (AMOLED).

عرض محرك الأقراص السلبي (السلبي) OLED أو LCD عادةً ما يمكن فقط عرض أقل من 200 سطر في نفس الوقت ، لذلك لعرض المزيد من الخطوط لتحقيق الوضوح العالي ، من الضروري استخدام وضع عرض محرك الأقراص النشط (النشط) ، أي TFT-LCD ، AMOLED. تتضمن طرق عرض محرك الأقراص النشطة (النشطة) تقنية تصنيع TFT.

　　 3. تقنية الأغشية الرقيقة TFT

1. فيلم السيليكون غير متبلور. تم اقتراح تقنية الترانزستور ذات الأغشية الرقيقة من السيليكون غير المتبلور في السبعينيات. بعد ما يقرب من 30 عامًا من الجهود المتواصلة التي بذلها العلماء من جميع أنحاء العالم ، أصبح الآن الجيل السابع وما فوق خطوط إنتاج شاشات الكريستال السائل (LCD) مؤتمتة ، وقد أصبحت تكنولوجيا الإنتاج الصناعي ناضجة تمامًا. لقد تطورت لتصبح المنتج الرئيسي لشاشات العرض البلورية السائلة في العالم اليوم ، والهدف من التطوير المستقبلي هو حجم شاشة أكبر وتكلفة إنتاج أقل. تتميز تقنية TFT من السيليكون غير المتبلور بمزايا عملية التحضير الناضجة ، وبسيطة نسبيًا ، وعائد مرتفع ، ومناسبة للإنتاج على مساحة كبيرة. العيب هو أن TFT بها أجهزة من النوع N فقط ، والتنقل فقط 0.5-1.0 سم 2 / V. لذلك ، من الصعب إعداد وحدات عرض عالية الأداء ومتكاملة تمامًا ورقيقة جدًا ومضغوطة باستخدام تقنية TFT من السيليكون غير المتبلور. لا يمكن استخدام تقنية TFT من السيليكون غير المتبلور لشاشات OLED عالية الدقة لمحرك الأقراص النشط.

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

　　 (1) تشير عملية درجة الحرارة المرتفعة إلى درجة حرارة أعلى من 900 درجة مئوية خلال العملية برمتها. يمكن أن تستخدم عملية درجات الحرارة العالية فقط 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 ، تكون درجة الحرارة أثناء العملية بأكملها أقل من 600 درجة مئوية. يمكن صنع شاشات عرض أكبر على ركائز زجاجية رخيصة باستخدام عمليات درجات الحرارة المنخفضة. تُستخدم TFTs ذات درجة الحرارة المنخفضة من البولي سيليكون (LTPS) على نطاق واسع في شاشة العرض النشطة (النشطة) TFT-LCD و AMOLED نظرًا لاستهلاكها المنخفض للطاقة ، والوزن الخفيف ، والنحافة ، وإمداد التيار العالي وتكامل النظام. مفتاح عملية البولي سيليكون TFT هو كيفية تحضير فيلم البولي سيليكون عالي الجودة في مساحة كبيرة بتكلفة منخفضة. حاليًا ، تشتمل طرق تحضير مواد البولي سيليكون على التلدين السريع (RTA) ، وبلورة الليزر الإكسيمري (ELC) ، وبلورة المرحلة الصلبة (SPC) ، والبلورة الجانبية المستمرة (SLS) ، وتقنيات البولي سيليكون ذات درجة الحرارة المنخفضة الناتجة عن المعادن.

　　 يمكن لتقنية LTPS TFT ذات درجة الحرارة المنخفضة من البولي سيليكون أن تحل تمامًا مشاكل السيليكون غير المتبلور TFTالتكنولوجيا لا يمكن أن تحل. خاصة بعد عام 2000 ، نظرًا للقدرة الزائدة لـ a-Si TFT ، استثمر المصنعون اليابانيون والكوريون والتايوانيون بنشاط في LTPS TFT ، مما منح LTPS TFT المزيد من فرص التطوير في السنوات القليلة المقبلة. خاصة مع النمو السريع الأخير لسوق الألواح الصغيرة والمتوسطة الحجم ، فقد دخل تطوير البولي سيليكون TFT عصرًا ذهبيًا. لطالما اعتبرت 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 الموجودة. ستكون التكنولوجيا الأساسية لجيل جديد من شاشات العرض المرنة. يمكن لف شاشة العرض المصنوعة من تقنية العرض المرنة مثل لوحة القماش وقد تصبح عضوًا مهمًا في عالم العرض المستقبلي مثل شاشات الكريستال السائل.

　　نظرًا لاستخدام المواد العضوية ، فهي تتميز بخصائص العرض القابل للانحناء ، لذا فهي ليست مقاومة للصدمات فحسب ، بل إنها أيضًا خفيفة الوزن وصغيرة الحجم. لم يتغير مظهر الشاشة فحسب ، بل تم أيضًا توسيع وتنويع بيئة التطبيق بشكل كبير. تتم طباعة الشاشة على ورقة فيلم بلاستيكية باستخدام عملية بكرة شريط مماثلة لعملية طباعة الصحف ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من تكاليف الإنتاج.

تم إجراء أبحاث OTFT على المستوى الدولي منذ ما يقرب من 20 عامًا ، ولكن كيفية تصميم ومعالجة الأجهزة عالية الأداء ، وكيفية تقليل تكاليف المعالجة ، وكيفية تصنيع مواد أشباه الموصلات العضوية ذات قابلية التنقل العالية والاستقرار البيئي كانت دائمًا عبارة عن اختناقات بحثية وتقنية. لم يتم تحقيق اختراق جوهري حتى الآن. على العموم ، لا تزال الأبحاث الدولية في مجال الإلكترونيات المرنة في مهدها ، مع اختراقات تكنولوجية ضخمة ومساحة لتطبيق براءات الاختراع.

　　 الرابع ، تطبيق شاشة TFT (بشكل رئيسي الفئات الأربع التالية)

　　1. شاشة محمولة: هاتف محمول بالفيديو ، فيديو المساعد الرقمي الشخصي ، كتاب إلكتروني بالفيديو ، إلخ ؛

　　2. عرض السيارة: نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، شاشة القيادة الآمنة ، عرض الوسائط المتعددة ، إلخ ؛

　　3. شاشة الكمبيوتر: كمبيوتر محمول ، وشاشة ، وما إلى ذلك ؛

　　4. الأجهزة المنزلية وشاشات العرض المكتبية: أجهزة التلفزيون ومحطات الإنترنت والصحف الإلكترونية وما إلى ذلك.

باختصار ، تعد تقنية TFT جوهر صناعة شاشات العرض المسطحة. تتميز بخصائص كثيفة رأس المال ، وكثيفة المواهب ، وكثيفة التكنولوجيا. قيمة خرج اللوحة عالية ، وتأثير التكتل الصناعي واضح.