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一文揭秘夏普可显示10亿种色彩的IGZO屏是什么鬼 ?

OLEDindustry · 2019-08-21
8月16日消息,夏普在中国台湾推出年度旗舰AQUOS R3,夏普AQUOS R3售价22990新台币(约合人民币5200元),8月21日上市发售。

8月16日消息,夏普在中国台湾推出年度旗舰AQUOS R3,夏普AQUOS R3售价22990新台币(约合人民币5200元),8月21日上市发售。

夏普AQUOS R3采用6.2英寸Pro IGZO LCD显示面板,刷新率达到了120Hz,分辨率为3120×1440。

夏普对外宣称这块屏幕可以显示10亿种色彩,行业唯一。那今天OLEDindustry就来彻底来揭秘下IGZO屏幕。

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IGZO是什么?

IGZO面板结构

IGZO实例图

GZO(Indium Gallium Zinc Oxide)为氧化铟镓锌的缩写,是一种薄膜晶体管技术,在TFT-LCD主动层之上,打上一层金属氧化物。

常见的TFT驱动分类主要有a-Si TFT(非晶硅)、LTPS TFT(低温多晶硅),IGZO TFT也属于这一范畴。所以说到底,夏普所提出的IGZO面板,仍然是一种TFT液晶屏幕,当然,它也可以用于OLED。

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为什么用IGZO?

IGZO的优点

低温可启用灵活或低成本苏打石灰衬底的使用PVD制作工艺;

可以以相对较低的成本在常规A-Si TFT线路上的装配式以及在更大代数的液晶面板生产线切割 (夏普可以用十代线切割IGZO面板);

IGZO的光滑表面能提供更干净的界面,以提供更高的分项数字领域大门绝缘子;

高透光率,可以让透过更多的光线,减少光通量的损失;

良好的均匀性和稳定性;

可控制TFT材料的金属成分和沉积参数;

提供更低的功耗和更快的响应时间(功耗与OLED接近,但厚度比OLED高25%左右);

可生产高像素密度(更大的分辨率)驱动更高刷新率(240Hz或更高)的液晶面板;

同样可用于生产OLED面板

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IGZO电气特性

IGZO材料TFT有多低流动性,比传统的非晶硅(pSi TFT)形成的埃拉(准分子激光退火),在约10平方厘米/V-秒,流动性是大于10的非晶硅,IGZO使用铟、镓、锌、氧气,取代了传统的非晶硅基于现用图层。

上图为在一组 a-Si TFT 的相同面积下可容纳四组 IGZO TFT 晶体管,( 左 ) 机则设有不同功能按键 ( 右 ) 机背设有 DisplayPort 1.2 及 Audio 输入输出

改用IGZO后TFT内的元件可以造得更细更小,在同一的面积下,原先只能够容纳一组a-Si非晶硅的TFT,但因为IGZO技术令TFT部份更精细,因此能够容纳4组IGZOTFT ,显示不同的色彩及像素点。

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IGZO结构

IGZO-TFT的结构主要分为刻蚀阻挡型(ESL,EtchStop Type)、背沟道刻蚀型(BCE,BackChannel Etch Type)以及共面型(CoplanarType)三中类型,按照工艺可以分为5Mask/6Mask/7Mask。

下图所示的是非晶硅5Mask背沟道刻蚀型(BCE,BackChannel Etch Type)TFT,其器件结构与工艺简单,成本低廉,但是载流子迁移率偏低。

非晶硅5Msak背沟道刻蚀型TFT

图a所示的是IGZO6Msak刻蚀阻挡型TFT,其在IGZO沟道层上方增加了一层ESL,用来在源漏电极层刻蚀时保护前沟道不被损坏,使TFT特性明显改善。图b所示的是IGZO5Msak背沟道刻蚀型TFT。其设计上可共用非晶硅5Msak,并在支撑上只需要改变PVD及CVD原材料,但是在源漏电极层刻蚀时易导致前沟道恶化。图c所示的是IGZO7Mask刻蚀阻挡型TFT,通过增加一道n+Mask制程,降低了改TFT的源漏电极和沟道间的欧姆接触电阻,使TFT的开态特性得到了明显的改善。

图a IGZO 6Msak刻蚀阻挡型TFT

图b IGZO 5Msak背沟道刻蚀型TFT

图c IGZO 7Msak刻蚀组阻挡型TFT

图d IGZO 5Msak共面型TFT

图d所示的是IGZO5Mask共面型TFT。其仍为5Mask,在源漏电极层刻蚀时沟道不会被恶化,但是IGZO层易受到外观的影响。

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产业链现状

IGZO可以利用现有的非晶硅生产线生产,只需稍加改动,因此在成本方面比低温多晶硅更有竞争力。

从2012年开始,友达光电和奇美电子都将生产线改造为了氧化物TFT,并投入IGZO金属氧化物的研发,其中友达表现得更加积极。友达已经发布65英寸4k×2kIGZO超高解析液晶电视屏,意图与夏普的超高分辨率面板一较高下。

在今年3月份,中电熊猫“高世代高性能小尺寸TFT-LCD面板研发及产业化项目”验收,高世代高性能小尺寸液晶面板采用IGZO金属氧化物、铜互连、光配向和有机绝缘膜等新技术,研制完成了具有自主知识产权的5英寸、5.5英寸和6英寸高分辨率IGZOTFT-LCD面板。

群创则认为,OLED面板需要使用低温多晶矽(LTPS)或IGZO作为背板来驱动,由于未来五到十年,IGZO因为省电与成本等优势下,将在OLED在背板上取得绝对优势。

京东方的IGZO产品已经取得了苹果MacBookAir的认证,现在京东方同样使用相同8.5代产线试做苹果iPadIGZO产品。

在今年四月份,华星光电在国内展会上展出了一款BCEIGZO LCD,即55"UDBCE IGZO,据现场工作人员介绍,其融合IGZO+Cu+COA等高端技术,超大开口率,相同背光条件下,穿透率更高,画面更亮。

只要拥有专利技术,改造氧化物TFT生产线并不难,只是投资金额要更大一些。IGZO要想形成量产规模,必须提升良品率才能发挥成本效益,短期内氧化物TFT不会取代低温多晶硅制程。

WitsView表示,IGZO面板需求虽持续增温,然而在供给方面恐将随着韩系面板厂的小世代产线收敛,导致市场上出现供给不足的现象。以往IGZO面板供给商主要为三星显示器、LG显示器以及夏普。然而,随着三星显示器预计于今年第三季底关闭具有IGZO量产能力的5代线厂(L6),2017下半年IGZO面板将仅由乐金显示器与夏普供给。

今年的IGZO资源受限,苹果将占据绝大部分出货。自2015年起,iPadPro 系列机种皆采用IGZO面板,预计2017年市场瞩目的10.5吋新品也将加入IGZO面板需求行列。WitsView预估,在2017年3款iPad产品的需求下,苹果占全球IGZO平板面板出货比重将由2016年的83%,向上攀升至超过90%。

此外,微软继2015年在SurfacePro 4 导入IGZO面板后,今年推出的新品SurfacePro 5 系列也计划大举采用,然而受到IGZO面板资源不足的影响,WitsView预估,2017年微软占全球IGZO平板面板出货比重恐将由2016年的17%,下修至10%以内。

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