面板制程中Metal oxide TFT、LTPS TFT和a-Si TFT技术

  • 来自:巨世显示      时间:2018-06-29
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  • 金属氧化物技术(Metal oxide TFT)


    金属氧化物技术这种生产技术目前被很多企业看好,并认为是将来大尺寸AMOLED技术路线的首选,各个公司也有相应的大尺寸样品展出。


    该技术TFT基板在加工过程中,可采取液晶行业中常见的、成熟的大面积的溅镀成膜的方式,氧化物为InGaO3(ZNO)5,尽管这种器件的电子迁移率较LTPS技术生产出来的产品要低,基本为10cm2/V-sec,但这个迁移率参数为非晶硅技术器件的10倍以上,该器件电子迁移率完全能够满足AMOLED的电流驱动要求,因此可以应用于OLED的驱动。


    面板制程中Meta loxide TFT、LTPS TFT和a-Si TFT技术比较


    低温多晶硅技术(LTPS TFT)


    LTPS TFT和非晶硅技术主要的区别是利用激光晶化将非晶硅薄膜变成多晶硅,从而将电子迁移率从0.5提高到50-100cm2/V-s,以满足OLED电流驱动的要求。


    该技术经过多年的商业化量产,产品性能优越,工作稳定性好,同时在这几年的量产中,其良品率已得到很大的提高,极大的降低了产品成本。


    LTPS的工艺流程和非晶硅技术的主要区别是增加了激光晶化和离子注入过程,其他工艺基本相同,设备也有相通之处。


    由LTPS衍生的OLED,它的最大特点是自身发光,从而可以做到超薄、重量轻、低耗电,因而可以提供更艳丽的色彩和更清晰的影像,而且生产成本只有普通液晶面板的1/3。


    LTPS最初研发的初衷是低温多晶矽(LTPS)的薄膜电晶体可在玻璃基板上嵌入驱动元件,大幅减少并保留驱动IC的空间,因而可以使薄膜电晶体的尺寸更小,可以提升显示器的亮度同时降低消耗,大大提升了液晶性能及可靠性,同时降低了面板的制造成本,具有更高的解析度。


    LTPS所提供的TFT主动矩阵驱动以及驱动电路和TFT可同时整合制造,可在保持轻薄化优势情形下,解决解析度不足的问题(因为电子在多晶矽的传输速度较快品质也较优良),可以使2.5寸的面板具备200ppi的高解析度。


    另外,晶化的技术也有很多种,目前小尺寸最常用的是ELA,其它的晶化技术还有:SLS、YLA等,有些厂商也在利用其它的技术研发AMOLED的TFT基板,例如金属诱导晶化技术,也成功研制一些样品,但技术的主要问题是金属会导致膜层间的电压击穿,漏电流大,器件稳定性无法保证。


    优点

    1.把驱动IC的外围电路集成到面板基板上的可行性更强

    2.反应速度更快,外观尺寸更小,联结和组件更少

    3.面板系统设计更简单

    4.面板的稳定性更强

    5.解析度更高


    缺点

    1.生产工艺比较复杂,使用的Mask数量为6—9道,初期设备投入成本高。

    2.受激光晶化工艺的限制,大尺寸化比较困难,目前最大的生产线为G4.5代。

    3.激光晶化造成Mura严重,使用在TV面板上,会造成视觉上的缺陷。


    非晶硅技术(a-Si TFT)


    a-Si技术在液晶领域成熟度高,其器件结构简单,一般都为1T1C(1个TFT薄膜晶体管电路,1个存储电容),生产制造使用的Mask数量为4—5,目前也有厂家在研究3Mask工艺。


    另外,采用a-Si技术进行AMOLED的生产,设备完全可以使用目前液晶TFT加工的原有设备,初期投入成本低。


    再者,非晶硅技术大尺寸化已完全实现,目前在LCD领域已做到100寸以上。


    虽然在LCD领域,a-Si技术为主流,但OLED器件是电流驱动方式,a-Si器件很低的电子迁移率无法满足这一要求,虽然也有公司(例如加拿大的IGNIS)在IC的设计上进行了一些改善,但目前还无法从根本上解决问题。


    LTPS技术主要技术瓶颈在晶化的过程,而a-Si技术虽然制造过程没有技术难题,但匹配的IC的设计难度要高得很,而且目前IC厂商都是以LTPS为主流,对a-Si用IC的开发投入少,因此如果采用a-Si技术进行生产,则IC的来源是一个严重的瓶颈和掣肘,另外器件的性能将会大打折扣。


    微晶硅技术


    微晶硅技术在材料使用和膜层结构上,和LCD常见的非晶硅技术基本上是相同的,的电子迁移率可达到1—10cm2/V-s。


    虽然这种技术也能驱动OLED,但由于其电子迁移率低,器件显示效果差,所以目前研究的厂家比较少。


    通过对各种TFT技术比较,我们可以看出,LTPS技术主要的优点是电子迁移率极高,完全满足OLED的驱动要求,而且经过几年的商业化生产,良品率已达到90%左右,生产成熟度高。主要的问题是初期设备投入成本高,大尺寸化比较困难。


    金属氧化物技术电子迁移率虽没有LTPS高,但能够满足OLED的驱动要求,且大尺寸化很容易。主要的问题是稳定性差,没有成熟的生产工艺。


    微晶硅和非晶硅技术虽然相对简单,容易实现大尺寸化,且在目前LCD线上就可以制造,初期的投入成本较低,但其主要的问题是电子迁移率低的问题,适合LCD的电压驱动,而不适用OLED的电流驱动模式,且在OLED没有成熟的生产经验,器件稳定性和工艺成熟性无法保证。

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