一、LTPS技術發展趨勢
自2010年蘋果發布iPhone4以來,消費者對于手機要求便已不再是簡單的通話及收發短信;取而代之以視頻、音樂,社交等創新應用不斷成為智能手機新的增長點。與此同時iPhone4最大的驚艷之處正是在于其較高的分辨率,為用戶帶來更好的應用體驗,也為智能手機實現視頻播放奠定基礎。現如今,隨著智能手機滲透率的不斷提升,手機面板的分辨率也隨之不斷提升,是否具備高分辨率以儼然成為用戶選購手機的重要標準之一。
數據顯示自2013年起,全球HD(1280x720)以上分辨率的智能手機占比不斷提升,至2015年這一占比已經超過半成,達到52.3%,出貨量為10.3億片。預計明年這一比重將繼續提升至61%,出貨量達12.5億片。
圖1:2013-2016手機面板出貨預估
PPI指單位尺寸內像素的個數,PPI越高單位尺寸內的像素個數就越多,相對來說屏幕能顯示的內容也就更豐富,因此業界把PPI作為衡量液晶顯示屏幕規格的重要參數之一。
低溫多晶硅(Low Temperature Poly-silicon;簡稱LTPS)薄膜晶體管液晶顯示器是在封裝過程中,利用準分子激光作為熱源,激光經過投射系統后,會產生能量均勻分布的激光光束,投射于非晶硅結構的玻璃基板上,當非晶硅結構玻璃基板吸收準分子鐳射的能量后,會轉變成為多晶硅結構,因整個處理過程都是在600℃以下完成,故一般玻璃基板皆可適用LTPS技術。
LTPS具有高分辨率、反應速度快、高亮度、高開口率等優點,加上由于LTPS的硅結晶排列較a-Si有次序,使得電子移動率相對高100倍以上,可以將外圍驅動電路同時制作在玻璃基板上,達到系統整合的目標、節省空間及驅動IC的成本。
表1:尺寸,分辨率,PPI對應關系
高PPI手機面板需求的增加給面板廠帶來了機會,但同時也對面板廠提出了新的挑戰,尤其是TFT技術的挑戰,受a-Si制程的限制,面板廠很難用其生產350PPI以上的高分辨率屏。目前350PPI以上,面板廠商基本都會采用LTPS制程。因此可以想見,隨著智能手機PPI的不斷提升,LTPS面板的市場需求將呈現快速增長態勢。
隨著HD(1280x720)和FHD(1920x1080)規格手機面板出貨量的增加,加之中國面板廠積極推進LTPS產線進程,預計LTPS技術的液晶面板出貨比重將在未來幾年保持較高的增長速度,數據顯示2015年LTPS面板占所有技術面板出貨比重為35%,2016年這一比重將來到38%,2018年則將突破40%,達到42%。其成長勢頭將明顯優于另外兩種技術AMOLED和IGZO。
圖2:2015-2018年手機面板技術別占比趨勢
二、LTPS技術介紹及優勢
低溫多晶硅(Low Temperature Poly-silicon;簡稱LTPS)薄膜晶體管液晶顯示器是在封裝過程中,利用準分子激光作為熱源,激光經過投射系統后,會產生能量均勻分布的激光光束,投射于非晶硅結構的玻璃基板上,當非晶硅結構玻璃基板吸收準分子鐳射的能量后,會轉變成為多晶硅結構,因整個處理過程都是在600℃以下完成,故一般玻璃基板皆可適用LTPS技術。
LTPS具有高分辨率、反應速度快、高亮度、高開口率等優點,加上由于LTPS的硅結晶排列較a-Si有次序,使得電子移動率相對高100倍以上,可以將外圍驅動電路同時制作在玻璃基板上,達到系統整合的目標、節省空間及驅動IC的成本。
同時,由于驅動IC線路直接制作于面板上,可以減少組件的對外接點,增加可靠度、維護更簡單、縮短組裝制程時間及降低EMI特性,進而減少應用系統設計時程及擴大設計自由度。
傳統的非晶硅材料(a-Si)的電子遷移率只有0.5cm2/Vs,而低溫多晶硅材料(LTPS)的電子遷移率可達50~200cm2/Vs,因此與傳統的非晶硅薄膜晶體管液晶液晶顯示器(a-Si TFT-LCD)相比,LTPS TFT-LCD具有更高分辨率、反應速度快、亮度高(開口率高)等優點,同時可以將周邊驅動電路同時制作在玻璃基板上,達到在玻璃上集成系統(SOG)的目標,所以能夠節省空間和成本。LTPS這些技術特性可以提升液晶面板的分辨率,輕松突破400PPI以上的分辨率,隨著智能手機廣泛普及,用戶對顯示要求不斷精進,對于分辨率的追求亦不斷提升,因此LTPS技術的發展越來越受重視,此外,LTPS還是發展AMOLED的最佳技術平臺
表2:a-Si/Oxide/LTPS技術優劣勢比較
LTPS的主要優勢在于其電子遷移率高,可以達到更高分辨率,同時由于更高的開口率,在LED背光亮度維持一定的情況下,可進一步地提高面板整體亮度并達到更省電的效果。除了電子遷移率高,在穩定性方面,LTPS面板同樣具有出色的表現,相比a-Si和Oxide,LTPS具有最佳的電子穩定性。
在光罩數目方面,a-Si與Oxide面板需要約4~6導光罩制程,而LTPS面板則需要更多道光罩,約9~11道光罩制程,制程復雜度較高。因此在成本方面,a-Si最低,Oxide面板由于可與部份a-Si面板設備共享,成本次之,LTPS面板則最為昂貴。在制程溫度方面,Oxide面板制程溫度約在180~350℃,與a-Si面板制程溫度接近,而LTPS面板制程溫度則需要更高到250~400℃。
在良率方面,由于a-Si面板制程已很成熟,因此良率較高,而LTPS面板良率則相對較低。
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