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5 Technologies des transistors à couches minces (TFT)

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Il existe 5 technologies de TFT utilisées dans les LCD et les OLED : a-Si, IGZO, LTPS, CGS et HTPS. a-Si est le matériau le plus courant en raison de son faible coût et de sa technologie mature, tandis que LTPS a beaucoup amélioré la mobilité des électrons.

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La technologie des transistors à couche mince utilisée dans l'industrie des écrans a contribué à améliorer considérablement les qualités d'affichage telles que l'adressabilité, le contraste et la rapidité de réponse.

La fabrication des TFT consiste à utiliser la technologie de traitement fin de la microélectronique sur le silicium (Si) et à la transposer au traitement des réseaux de TFT sur du verre de grande surface

L'application de la technologie TFT s'est développée à partir de l'écran LCD TFT à commande active jusqu'à l'écran OLED, et même au papier électronique.

I. Classification de la technologie TFT par matériau

Le matériau actif du TFT est le film de silicium

En fonction de la structure et de la technologie du film de silicium, le substrat TFT peut être divisé en silicium amorphe (a-Si), oxyde d'indium, de gallium et de zinc (IGZO), polysilicium à basse température (LTPS), polysilicium à haute température (HTPS), silicium cristallin continu (CG Silicon)

Actuellement, le a-Si, l'IGZO et le LTPS LCD sont les matériaux TFT les plus courants sur le marché.

- a-Si (silicium amorphe)

le a-Si est la forme non cristalline du silicium

À l'heure actuelle, l'a-Si est l'option la plus populaire dans l'industrie des écrans LCD en raison de sa technologie simple et de son faible coût

Avantages

- Faible coût

- Technologie simple et mature

Inconvénients

- Faible rapport d'ouverture : le commutateur occupe une grande surface du pixel. Il est donc difficile d'améliorer la luminosité de l'écran

- Le PPI est également limité à un niveau d'environ 200 PPI

Compte tenu de ses avantages, il convient actuellement aux écrans LCD de grande taille et aux panneaux EPD (affichage électrophorétique) bon marché.

- IGZO (oxyde d'indium, de gallium et de zinc)

Le matériau amorphe IGZO est un matériau de couche de canal utilisé dans la technologie TFT de nouvelle génération et constitue un type de technologie de panneau à oxyde métallique.

Avantages

- Mobilité électronique élevée

- Bonne uniformité

- Transparence

- Processus de fabrication simple

- Comparé au a-Si, il possède de bien meilleures propriétés de flexion et peut être utilisé pour les écrans flexibles

Inconvénients

- Durée de vie relativement courte

- Comme il est sensible à l'eau, à la lumière et à l'oxygène, la fiabilité et la stabilité du fonctionnement diminuent dans une certaine mesure après une longue période d'utilisation. En production, il faut une couche de protection supplémentaire comme moyen de compensation, ce qui augmente la barrière et le coût dans la production de masse

Étant donné que le PPI du TFT IGZO peut atteindre environ 300, il est très utilisé dans les biens de consommation et les moniteurs de grande taille.

- LTPS (poly-silicium à basse température)

Le LTPS est formé après avoir été uniformément irradié par une lumière laser, le a-Si absorbe les atomes internes pour subir des transitions de niveau d'énergie et se transformer en une structure polycristalline.

La technologie LTPS est parfaitement compatible avec les OLED. La structure moléculaire du polysilicium est disposée de manière ordonnée et directionnelle dans les grains, de sorte que la mobilité des électrons est 200 à 300 fois plus rapide que celle du silicium amorphe désordonné.

Avantages (par rapport au a-Si et à l'IGZO)

- Mobilité électronique plus élevée

- Résolution plus élevée

- Vitesse de réflexion plus rapide

- Luminosité plus élevée

- Parfaitement adapté à l'OLED

- Le PPI peut atteindre jusqu'à 500+

Inconvénients

- Coût relativement élevé

Par conséquent, le LTPS est l'option appropriée pour les panneaux LCD haut de gamme de petite et moyenne taille dont les exigences en matière de résolution (PPI supérieur à 300) et de mobilité des électrons sont plus élevées.

- CGS (silicium à grains continus)

Le CGS est une variante du LTPS, appartenant au brevet de Sharp.

Avantages

- Sa vitesse de mobilité des porteurs est 3 fois plus rapide que la technologie LTPS et 600 fois plus rapide que la technologie a-Si normale

- Rapport d'ouverture plus élevé : la même luminosité du rétroéclairage peut produire une luminosité plus élevée de l'écran et vice versa.

- Économie d'énergie

- Plus fin

- Plus résistant aux chocs et aux déformations

Inconvénients

- Faible rendement

- Coût élevé

- HTPS (Poly-Silicone Haute Température)

Le HTPS est utilisé dans un LCD transmissif avec une méthode d'entraînement à matrice active.

Chaque pixel comporte des transistors à couche mince en polysilicium, et ces transistors de pixel commutent la conduction/non-conduction en modifiant la tension de la ligne de balayage et en jouant le rôle d'un commutateur.

Avantages

- Petite taille

- Haute précision et contraste

- Multi-pixels

- Haut rapport d'ouverture

- Pilote intégré

Inconvénients

Bien que la technologie HTPS soit l'une des technologies TFT, elle ne peut pas être utilisée directement pour les téléphones mobiles ou les écrans d'ordinateur, car il s'agit d'écrans à vision directe.

Elle est généralement utilisée dans les produits à affichage amplifié, tels que les projecteurs LCD, les téléviseurs à rétroprojection, etc.

II. Comparaison de trois technologies TFT courantes : a-Si, IGZO et LTPS

En général, en comparaison, le panneau LTPS possède la technologie la plus avancée et le meilleur effet d'affichage, mais son seul inconvénient est son faible taux de rendement et son coût élevé. En revanche, la technologie a-Si, la moins chère, est la plus utilisée, suivie par la technologie LTPS haut de gamme.

On peut voir simplement que l'IGZO est une technologie entre l'a-Si et le LTPS. Son avantage est d'atteindre un équilibre entre l'effet et le coût. L'effet d'affichage est proche de celui des panneaux LTPS, et le coût est plus proche de celui des panneaux a-Si.

Cependant, l'IGZO présente des problèmes d'autorisation technique et certaines restrictions d'utilisation et de production de masse

Les LTPS étant trop chers pour être utilisés sur de grands écrans, l'IGZO est plutôt utilisé pour apparaître sur des appareils à grand écran tels que les tablettes.

Récapitulez ci-dessus les avantages et les inconvénients des trois technologies TFT courantes :

Si vous souhaitez en savoir plus sur la technologie d'affichage applicable à votre projet, n'hésitez pas à contacter notre équipe d'ingénieurs pour en discuter.