O que é o TFT usado em telas de celulares, monitores e TVs?

TFT (Transistor de Película Fina) é uma tecnologia usada em telas de matriz ativa, como LCD e AMOLED, para controlar cada pixel do display. Esse tipo de transistor influencia diretamente na qualidade de imagem do painel em aspectos como cores, brilho e nitidez.

Como funciona a tecnologia TFT?

O TFT atua como um interruptor que controla o fluxo de corrente elétrica nos pixels de uma tela.

Em uma tela LCD com padrão RGB, o TFT permite que mais ou menos luz do backlight passe por cada subpixel vermelho, verde ou azul. A mistura desses três subpixels forma um pixel colorido, e a combinação dos pixels cria uma imagem.

Já em uma tela AMOLED, o TFT controla diretamente a camada orgânica formada por pixels que produzem sua própria luz. Veja a ilustração abaixo:

Um transistor de película fina é fabricado com materiais semicondutores como silício amorfo (a-Si) e polissilício de baixa temperatura (LTPS). Esses materiais são depositados em um substrato, normalmente feito de vidro, mas podendo ser de plástico em telas OLED flexíveis (POLED).

A disposição dos materiais ativos do TFT no substrato segue um padrão específico (uma matriz) para permitir o controle individual dos pixels. Por esse motivo, telas com TFT são classificadas como “telas de matriz ativa”. O conjunto dos materiais que compõem o TFT é o que chamamos de backplane.

Tipos de TFT

a-Si (Silício amorfo)

O a-Si (Amorphous Silicon) é um tipo de TFT construído a partir de silício amorfo, ou seja, um silício sem uma estrutura bem definida como os materiais cristalinos. É mais encontrado em telas LCD antigas e em dispositivos mais baratos, como celulares de entrada.

Entre as vantagens do a-Si estão o baixo custo de fabricação, a produção simplificada e a capacidade de depósito de material em grandes áreas em temperaturas relativamente baixas. Porém, a baixa velocidade dos elétrons no a-Si tende a limitar a taxa de atualização e a qualidade de imagem da tela.

LTPS (Polissilício de baixa temperatura)

LTPS (Low Temperature Polysilicon) é uma evolução do silício amorfo. Esse tipo de TFT é construído a partir de silício policristalino e tem como principal vantagem a alta mobilidade dos elétrons, que viajam a uma velocidade mais de 100 vezes mais rápida que no a-Si, segundo a LG Display.

O LTPS oferece maior qualidade de imagem e gasta menos energia que o a-Si. Por isso, é muito usado em telas de smartphones e outros dispositivos móveis, que precisam ser mais eficientes para manter uma boa duração de bateria. Além disso, o LTPS permitiu a construção de telas com maior densidade de pixels, como o Retina Display.

A principal desvantagem do LTPS é o alto custo de fabricação, já que ele necessita de um processo especial a laser para o depósito dos materiais no backplane. Por isso, o LTPS tem baixa escalabilidade e não costuma ser usado em telas grandes, acima de 50 polegadas.

IGZO (Óxido de Índio Gálio Zinco)

A tecnologia IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) é formada por uma combinação de índio, gálio, zinco e oxigênio, materiais considerados de difícil cristalização. Ela surgiu para aumentar a mobilidade dos elétrons em relação ao a-Si, que não era capaz de controlar pixels em telas OLED devido à maior exigência de corrente elétrica.

O cientista japonês Hideo Hosono, um dos criadores do IGZO, afirma em um artigo publicado em 2018 que o sucesso da tecnologia se deve a três fatores:

• a alta mobilidade e controlabilidade dos elétrons;
• o processo de fabricação similar ao a-Si, que permitiu reaproveitar linhas de produção;
• e a relativa facilidade em depositar os materiais em substratos de grande porte.

O primeiro smartphone com tela IGZO LCD foi o Sharp Aquos Phone Zeta SH–02E, apresentado em 2012. A mobilidade dos elétrons do IGZO, que é cerca de 10 vezes mais rápida que no a-Si, permitiu seu uso em telas grandes com requisitos maiores de corrente elétrica, como as TVs OLED da LG lançadas a partir de 2015.

LTPO (Óxido policristalino de baixa temperatura)

LTPO (Low Temperature Polycrystalline Oxide) é um tipo de TFT que usa circuitos de um backplane LTPS, mas transistores IGZO. Foi patenteado pela Apple em 2014 e é usado em celulares e smartwatches de diversas marcas. A Samsung chama o material de HOP (Hybrid Oxide and Polycrystalline Silicon) e o adota no AMOLED Dinâmico 2X.

A tecnologia LTPO permite que uma tela tenha taxa de atualização dinâmica, o que contribui para a eficiência energética. Assim, um Apple Watch, por exemplo, pode trabalhar em 60 Hz ao exibir animações suaves, mas em apenas 1 Hz para reproduzir um conteúdo estático, economizando bateria.

Perguntas frequentes

O que é o TFT usado em telas de celulares, monitores e TVs?