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a-Si/GZO/LTPS三种技术对比:到底谁主沉浮?

导读: 随着显示产业的不断发展,人们对于显示成像技术的要求不断提高,这也促使着技术的不断发展,TFT-LCD这种低成本、高解析度、高亮度、宽视角以及低功耗的技术已经逐渐开始普及并取代CRT显示技术而成为主流。

随着显示产业的不断发展,人们对于显示成像技术的要求不断提高,这也促使着技术的不断发展,TFT-LCD这种低成本、高解析度、高亮度、宽视角以及低功耗的技术已经逐渐开始普及并取代CRT显示技术而成为主流。

TFT-LCD是薄膜晶体管液晶显示器英文thin film transistor-liquid crystal display的英文缩写。TFT-LCD利用在显示器件上的一种技术,它具有体积小、重量轻、低功率、全彩化等优点。它利用在Si上进行微电子精细加工的技术,移植到在大面积玻璃上进行tft阵列的加工,再将该阵列基板与另一片带彩色滤色膜的基板,利用已成熟的lcd技术,形成一个液晶盒相结合,再经过后工序如偏光片贴覆等过程,最后形成液晶显示器。

早期的TFT-LCD都是用a-Si作为基底材料,a-Si为非晶硅技术,是目前应用最广的一种,技术简单、成本低廉,但开关所占的像素本身的面积很大导致亮度无法做得很高(也就是开口率低),另外PPI也只能做到较低的一个水平。当然消费者对显示产品的要求逐步提高,手机、平板等移动终端向着更高清、色彩度更饱和、更轻薄化发展。a-Si这种技术显然已经不能达到最新显示效果的要求,这时便孕育而生了IGZO与LTPS这两种技术。

图表1  a-Si IGZO LTPS技术特点统计

IGZO (indium gallium zinc oxide)为铟镓锌氧化物的缩写,非晶IGZO材料是用于新一代薄膜晶体管技术中的沟道层材料,是金属氧化物(Oxide)面板技术的一种。它具有迁移率高、均一性好、透明、制作工艺简单等优点。相对于a-Si,IGZO在光照下的稳定性较好,并且IGZO具有很强的弯曲性能,可用于柔性显示。但是IGZO也有一些缺点例如使用寿命相对较短,对水、氧等相当敏感,当使用时间过长时操作的可靠度与稳定性都会有一定程度的下降。所以IGZO需要一层保护层,从而对量产产生一定的阻碍。

由于以上两种技术存在各自的问题,目前高端机型会更多的采用LTPS(Low Temperature Poly-silicon)低温多晶硅技术,它是非晶硅经过镭射光均匀照射后非晶硅吸收内部原子发生能级跃迁形变成为多晶结构而形成的。相较其他两种技术,LTPS拥有更高的电子迁移率,所以这个技术下的显示器件分辨率更高、反映速度更快、亮度更高。这个技术的最大的优势体现在与OLED的完美搭配。多晶硅的分子结构在一颗晶粒(Grain)中的排列状态是整齐而有方向性的,因此电子移动率比排列杂乱的非晶硅快了200-300倍,而OLED是电流驱动,对基板的导电性要求较高,只有LTPS才能完成匹配。我们通过旭日伟业大数据中心的数据可以发现,使用AMOLED屏幕的手机的市场份额在不断的增加,预计在2020年AMOLED手机出货量占比将会达到32.29%,这对于LTPS后续的发展是一大利好。

图表2  2014-2020AMOLED机型出货量占比数据统计

当然,目前这三种技术可以算是各有千秋,没有哪一种技术能够完全的霸占一个市场,a-Si由于低廉的价格及成熟的技术目前适用于大尺寸LCD面板及价格便宜的EPD面板,LTPS目前适用于分辨率和电子移动速率要求更高的中小尺寸高端LCD面板和AMOLED面板,IGZO可以看做是前两者中间的一种技术,价格成本相对适中,应用在更大面积显示器件的优势较为明显。

当然,技术实力不断进步推动成本的不断下降,相信在未来LTPS这种综合性能最高的技术的普及程度会更高,从而提升一代产品的视觉体验。

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