IGZO 工藝的技術優勢分析

朱元 南京中電熊貓平板顯示科技有限公司

引言

對于目前的TFT-LCD 行業，利用非晶硅或多晶硅材料制備而成的TFT-LCD 具有分辨率高、色彩豐富、反應速度較快、對比度和亮度都較高、屏幕可視角度大、易實現大面積顯示等一系列優點[1]。近年來，以IGZO 為代表的非晶金屬氧化物，與非品及多晶硅半導體材料相比，具有遷移率高、表面平整度好、可見光范圍內透過率高及可低溫制備等優異性能，在AMOLED 和柔性等新興顯示領域表現出了極大的發展潛力。目前，液晶顯示器生產商，如夏普、中電熊貓等已經實現IGZO TFT 的量產，產品廣泛應用于顯示市場。

1. IGZO 工藝技術優勢分析

近年來，TFT-LCD 技術最為突出，也最為重要的事件是低溫多晶硅（LTPS）和金屬氧化物半導體(IGZO)這兩項技術實現了產業化。LTPS-TFT LCD電子遷移率可達50～200cm /(V s),相對于A-si要高出100 倍以上，具有高分辨率、反應速度快、開口率高等優勢。但是存在兩個問題，一是TFT 的漏電流較大；二是材料大面積制備較困難，工藝上存在一定難度；制作工序長、成本高、只適合制作中小尺寸的屏。IGZO TFT 點電子遷移率大于10 cm /(V s)，足夠用于驅動標準的AMOLED，完全滿足工作幀頻120Hz 或大尺寸的顯示屏，同時可以利用現有的非晶硅生產線生產，成本方面比LTPS 工藝更有競爭力。

IGZO 工藝相較于A-si 工藝主要存在三個方面的技術優勢：高精細化、低功耗以及提高觸摸性能，下面重點對這三個技術優勢進行分析說明。

1.1 高精細化

如圖一所示，由于IGZO 的電子遷移率大約是a-Si TFT 的20 ～50 倍，提高了背光的利用率，因上此在分辨率上可以實現普通A-si TFT 屏幕的2 倍以上，因為采用柵源極布線的細線化技術，驅動組件達到原來的1/4，保持了原有的透光率。IGZO 工藝可以確保像素小型化，顯示畫面更清晰，更細膩。

圖一 pixel 像素對比示意圖

1.2 低功耗

顯示產品的能耗是決定這款電子產品的一項重要指標，能耗低的產品更易受到廣大消費者的青睞，液晶面板是顯示產品的主要消耗源，降低液晶面板的能耗迫在眉睫。如圖二所示，IGZO TFT 與a-Si TFT 相比漏電流只有不到1pA。驅動頻率由原來的30-50Hz 減少到了2-5Hz，雖然減少了TFT 的驅動次數，也可以維持液晶分子的配向不影響畫面，所以可以達到原來液晶面板1/5-1/10 耗電量（不包括背光組件）。

圖二 驅動消耗方式對比圖

1.3 提高觸摸性能

近幾年，在華為、小米、蘋果、三星等公司高端電子產品帶動下，觸摸屏行業的市場規模越來越大。特別智能手機問世以來，強烈帶動了人們對于觸控產品的需求，掀開了觸控產品和技術的新篇章[2]。IGZO TFT 與電容型觸摸面板組合時，還可提高觸摸檢測靈敏度。如圖三所示，在TFT 驅動休止時仍然會檢測觸摸，此時導入了IGZO 工藝的面板抑制了TFT 驅動產生的噪聲影響，提高了靜電容量式觸摸面板的檢測靈敏度（a、b），即使不使用專用產品，也能夠實現像筆輸入等高精度的觸摸體驗。

圖三 觸控信號對比圖

2. 結論

本文針對IGZO TFT 工藝相對于A-si 工藝的技術優勢做了細致的分析，向大家普及了IGZO 工藝的顯示產品能夠給消費者帶來更加細膩的視覺體驗。