Просмотры: 236 Автор: Reshine Display Время публикации: 2023-09-28 Происхождение: Сайт
Поскольку наше общество становится все более технологическим, экраны, кажется, появляются почти везде. Сотни тысяч сложных, крошечных устройств управляют пикселями, которые составляют общее изображение, которое мы видим за этими стеклянными дисплеями или плоскими дисплеями. Они известны как тонкие пленочные транзисторы или TFT для коротких.
TFT появился в 1962 году после серии разработок в области полупроводников и микроэлектроники. Радио Корпорация Америки (RCA) провела годы, экспериментируя с и разрабатывая транзисторы в надежде расширить их приложения. Хотя Джон Уоллмарк (член RCA) получил первый патент на тонкую пленку в 1957 году, это был Пол К. Веймер, также из RCA, который разработал TFT.
FET - это тип полупроводникового устройства, которое позволяет транзистору усилить, управлять или генерировать электрические сигналы. Этот транзистор был разработан для управления потоком тока в устройствах. FET обычно строятся с источником, сливами и затворами, а также электродами, которые позволяют контакт и проводимость с полупроводником. Это устройство может управлять приложенным напряжением через затвор, увеличивая или уменьшая движение заряда, таких как электроны или отверстия (отсутствие электрона вызывает заряженное тягу) в процессе, известном как подвижность носителей, или подвижность полевого воздействия для FET. Заряды могут быть усилены, контролируются или сгенерированы легче с помощью полупроводников с высокой мобильностью. Затем FET может изменить силу сигнала (с источника) и отправить его в пункт назначения (слив и назначенный получатель сигнала).
FET был успешно построен впервые в 1945 году, спустя годы после того, как идея была впервые запатентована в 1925 году. Однако только много лет спустя экспериментирование дало энергетический транзистор поля (MOSFET), а FET стал гораздо более полезным. Ученые обнаружили, что они могут создать изолятор затвора для устройства, что позволяет контролировать окисление (принудительная диффузия оксидного слоя в другую поверхность) полупроводниковой части, которая ранее была изготовлена из кремния. Этот новый слой известен как диэлектрический слой MOSFET или диэлектрик затвора. Это продвижение позволило включить FETS в широкий спектр приложений, особенно технологии отображения.
TFT отличается от стандартных МОП -ф или объемных МОСФЕЙ, поскольку он использует тонкие пленки, как следует из названия. TFT сигнализировал о начале новой эры в электронике. Бернард Дж. Лехнер из RCA поделился своей идеей Жидкокристаллический дисплей TFT (ЖК -дисплей) в 1968 году, всего через шесть лет после первого развития TFT, что -то, что в нашу современную времена будет подняться в нашу популярность. ЖК -дисплей TFT был изобретен в Westinghouse Research Laboratories в 1973 году. Эти ЖК -дисплеи состояли из пикселей, которые контролировались транзисторами. Субстраты в FETS были просто полупроводниковым материалом, но в производстве TFT LCD использовались стеклянные субстраты, чтобы можно было отображать пиксели.
Но разработка TFT не остановилась на этом. Т. Питер Броди, один из разработчиков ЖК-дисплея TFT, и Fang-Chen Luo создали первый ЖК-дисплей Active-Matrix (AM LCD) в 1974 году. Активный матрица управляет каждым пикселем индивидуально, что означает, что сигнал соответствующего TFT каждого пикселя активно сохраняется. Поскольку дисплеи стали более сложными, это позволило лучшей производительности и скорости.
Сравнение сигнальных структур активной матрицы (слева) и пассивной матрицы (справа) показано выше.
Хотя TFT могут использовать различные полупроводниковые слои, кремний стал самым популярным, что привело к TFT на основе кремния, сокращенному как SI TFT. TFT, как и все FET, представляет собой полупроводниковое устройство, которое использует твердотельную электронику, что означает, что электричество протекает через структуру полупроводникового слоя, а не через вакуумные трубки.
Характеристики SI TFT могут варьироваться из -за различных кремниевых структур, которые можно использовать. Наиболее распространенной формой является аморфный кремний (A-SI), который осаждается на субстрат при низких температурах на первом этапе процесса изготовления полупроводника. Это наиболее полезно при гидрогенизировании в A-Si: H. Это значительно изменяет свойства A-SI; Без водорода материал борется с допингом (введение примесей для повышения мобильности заряда); В форме A-Si: H. С другой стороны, полупроводниковый слой становится гораздо более фотопроводящим и допируемым. A-SI: H TFT был изобретен в 1979 году и является стабильной в комнате. Это быстро стало лучшим вариантом для AM LCD, которые росли в результате этого прорыва.
Микрокристаллический кремний является потенциальной второй формой кремния. Хотя он имеет аналогичную форму A-SI, этот тип кремния также имеет зерна с кристаллическими структурами. Аморфные структуры имеют более случайные, менее геометрические сетевые структуры, тогда как кристаллические структуры являются более структурированными и организованными. Микрокристаллический кремний, при правильном выращивании, имеет лучшую подвижность электронов, чем A-SI: H и большая стабильность, потому что он содержит меньше водорода. Он депонируется так же, как A-Si.
Наконец, поликристаллический кремний также известен как Polysilicon и Poly-Si. Микрокристаллический кремний является промежуточным звеном между A-SI и поликристаллическим кремнием из-за поликристаллической структуры поликристаллического кремния. Эта конкретная форма создается путем отжига кремниевого материала, что означает добавление тепла, чтобы изменить свойства структуры. Когда Poly-Si нагревается, атомы в кристаллической решетке сдвигаются и перемещаются, а при охлаждении структура перекристаллизуется.
Основное различие между этими формами, в частности, A-SI и Poly-Si, заключается в том, что носители заряда в Poly-Si гораздо более подвижные, а материал гораздо более стабилен, чем в A-Si. Свойства Poly-Si позволяют создавать сложные и высокоскоростные дисплеи на основе TFT. Тем не менее, A-SI очень важен из-за его низкой утечки природы, что означает, что ток утечки не теряется так сильно, когда диэлектрический изолятор не является не проводящим.
Hitachi продемонстрировал первый низкотемпературный Poly-Si (LTPS) в 1986 году. Поскольку стеклянный субстрат не так устойчив к высоким температурам, как LTP, более низкие температуры используются для отжига поли-SI.
Несколько лет спустя был разработан оксид цинка индийного галлия (IGZO), что позволило получить более мощный показ с точки зрения скорости обновления и большей эффективности с точки зрения энергопотребления. Как следует из названия, этот полупроводящий материал содержит индий, галлия, цинк и кислород. Несмотря на то, что это тип оксида цинка (ZNO), добавление индий и галлий позволяет осадить этот материал в равномерной аморфной фазе при сохранении высокой подвижности оксида.
Прозрачные полупроводники и электроды стали более привлекательными для производителей, поскольку TFTS стали более распространенными в технологии отображения. Оксид олова индия (ITO) является популярным прозрачным оксидом из -за его привлекательного внешнего вида, хорошей проводимости и простоты осаждения.
Исследование TFT с различными материалами привело к применению порогового напряжения или сколько напряжения требуется для включения устройства. Это значение сильно зависит от толщины и типа используемого оксида. Это связано с концепцией тока утечки, когда дело доходит до оксида. Ток утечки может быть выше с более тонкими слоями и определенными типами оксида, но это может снизить пороговое напряжение при увеличении утечки в устройство. Чтобы извлечь выгоду из потенциала TFT для низкого энергопотребления, чем ниже пороговое напряжение, тем более привлекателен устройство.
Органические TFTS (OTFT) являются еще одной ветвью развития, которая возникла из TFT. OTFT, которые были впервые разработаны в 1986 году, обычно производятся полимерами или макромолекулами. Люди опасались этого устройства, потому что у него была медленная подвижность носителей, что означало медленное время отклика. Тем не менее, исследователи экспериментировали с OTFT, потому что он может использоваться на дисплеях, отличных от тех, для которых используются традиционные TFT, такие как гибкие пластиковые дисплеи. Это расследование все еще продолжается. OTFT, с его более простой обработкой, чем традиционная кремниевая технология, имеет большой потенциал для современных и будущих технологий.
