IGZO 工艺的技术优势分析

朱元 南京中电熊猫平板显示科技有限公司

引言

对于目前的TFT-LCD 行业，利用非晶硅或多晶硅材料制备而成的TFT-LCD 具有分辨率高、色彩丰富、反应速度较快、对比度和亮度都较高、屏幕可视角度大、易实现大面积显示等一系列优点[1]。近年来，以IGZO 为代表的非晶金属氧化物，与非品及多晶硅半导体材料相比，具有迁移率高、表面平整度好、可见光范围内透过率高及可低温制备等优异性能，在AMOLED 和柔性等新兴显示领域表现出了极大的发展潜力。目前，液晶显示器生产商，如夏普、中电熊猫等已经实现IGZO TFT 的量产，产品广泛应用于显示市场。

1. IGZO 工艺技术优势分析

近年来，TFT-LCD 技术最为突出，也最为重要的事件是低温多晶硅（LTPS）和金属氧化物半导体(IGZO)这两项技术实现了产业化。LTPS-TFT LCD电子迁移率可达50～200cm /(V s),相对于A-si要高出100 倍以上，具有高分辨率、反应速度快、开口率高等优势。但是存在两个问题，一是TFT 的漏电流较大；二是材料大面积制备较困难，工艺上存在一定难度；制作工序长、成本高、只适合制作中小尺寸的屏。IGZO TFT 点电子迁移率大于10 cm /(V s)，足够用于驱动标准的AMOLED，完全满足工作帧频120Hz 或大尺寸的显示屏，同时可以利用现有的非晶硅生产线生产，成本方面比LTPS 工艺更有竞争力。

IGZO 工艺相较于A-si 工艺主要存在三个方面的技术优势：高精细化、低功耗以及提高触摸性能，下面重点对这三个技术优势进行分析说明。

1.1 高精细化

如图一所示，由于IGZO 的电子迁移率大约是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实现普通A-si TFT 屏幕的2 倍以上，因为采用栅源极布线的细线化技术，驱动组件达到原来的1/4，保持了原有的透光率。IGZO 工艺可以确保像素小型化，显示画面更清晰，更细腻。

图一 pixel 像素对比示意图

1.2 低功耗

显示产品的能耗是决定这款电子产品的一项重要指标，能耗低的产品更易受到广大消费者的青睐，液晶面板是显示产品的主要消耗源，降低液晶面板的能耗迫在眉睫。如图二所示，IGZO TFT 与a-Si TFT 相比漏电流只有不到1pA。驱动频率由原来的30-50Hz 减少到了2-5Hz，虽然减少了TFT 的驱动次数，也可以维持液晶分子的配向不影响画面，所以可以达到原来液晶面板1/5-1/10 耗电量（不包括背光组件）。

图二 驱动消耗方式对比图

1.3 提高触摸性能

近几年，在华为、小米、苹果、三星等公司高端电子产品带动下，触摸屏行业的市场规模越来越大。特别智能手机问世以来，强烈带动了人们对于触控产品的需求，掀开了触控产品和技术的新篇章[2]。IGZO TFT 与电容型触摸面板组合时，还可提高触摸检测灵敏度。如图三所示，在TFT 驱动休止时仍然会检测触摸，此时导入了IGZO 工艺的面板抑制了TFT 驱动产生的噪声影响，提高了静电容量式触摸面板的检测灵敏度（a、b），即使不使用专用产品，也能够实现像笔输入等高精度的触摸体验。

图三 触控信号对比图

2. 结论

本文针对IGZO TFT 工艺相对于A-si 工艺的技术优势做了细致的分析，向大家普及了IGZO 工艺的显示产品能够给消费者带来更加细腻的视觉体验。