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平板顯示產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷20年來一次最為重要的技術(shù)變革，可它對普通消費者來講似乎是不能一眼就可以看穿的。這里所說的變革都與晶體管技術(shù)的進步密切相關(guān)，所謂的晶體管即可以控制顯示畫面，呈現(xiàn)清晰亮麗影像的微小電子開關(guān)。 一個晶體管與LCD面板上的一個顯示像素相對應(yīng)，通過晶體管的開關(guān)控制LCD的亮暗。對應(yīng)顯示屏的所有像素晶體管陣列也被稱作背板，如圖所示。顯而易見，背板的性能直接影響到顯示屏的品質(zhì)，即你的電視屏，手機屏及平板電腦等。像素開光的快慢與刷新率相關(guān)，而顯示屏中所有像素的總數(shù)稱為分辨率。 今天，背板技術(shù)主要分為三種，分別是非晶硅(a-Si)，低溫多晶硅(LTPS)和金屬氧化物(MO)。如果你正在考慮入手一臺平板電視，你會關(guān)注電視屏中微小的晶體管技術(shù)嗎？ 在介紹背板技術(shù)前，這里先界定一些顯示術(shù)語。大多數(shù)消費者對圖像的清晰度，顏色的亮度，視角及運動圖像的殘像等指標非常感興趣。 分辨率是大家比較熟悉的一個重要的顯示指標。 高清晰分辨率(HD)是目前電視的標準配置，是顯示屏像素數(shù)量的多少。HD TV規(guī)格是指具備1080行x1920列，總共2,073,600個像素(事實上，每個像素還要由RGB三個子像素構(gòu)成，以子像素計的顯示單元三倍于上述像素數(shù))。但是，即使對于HD分辨率的55英寸平板電視，其像素密度只有40ppi。智能手機和平板電腦顯示屏的觀看距離較近，所以具有更高的ppi指標。例如蘋果公司的第三代iPad具有令人驚訝的264ppi像素密度。如此看來，伴隨電視尺寸的進一步增大，超高清分辨率將成為電視向更高分辨率方向發(fā)展的下一個里程碑。 另一個關(guān)鍵參數(shù)是刷新頻率，60赫茲---即一幅畫面每秒鐘被刷新60次---是業(yè)內(nèi)的標準規(guī)格。當需要顯示更快動作的影像時，為了使LCD圖像更清晰，很多廠家已經(jīng)開始采用120赫茲及240赫茲的刷新頻率；頻率的提升是否值得付出額外的價格，似乎更多地取決于每個消費者對于畫質(zhì)差異的認同程度。 3-D顯示內(nèi)容需要不低于120Hz的刷新頻率。目前大部分的3D顯示是利用兩幅不同視覺深度的畫面制造出3D圖像效果的。3D眼鏡幫助我們在一個時段只看到單幅畫面，然后經(jīng)過我們的大腦將兩幅不同時段的畫面合成為一個完整的具有三維景深的圖像。 高清晰度，更快的刷新率和3D顯示內(nèi)容已經(jīng)逐漸超出目前非晶硅晶體管(a-Si TFT)的驅(qū)動能力，不能滿足上述更高指標的要求。 回顧平板顯示過去多年的發(fā)展歷程，a-Si一直是TFT背板的主要技術(shù)方案。A-Si TFT技術(shù)具有制造成本低，成品率較高以及基板制造升級相對簡單，目前可以用超大的9平方米玻璃基板進行量產(chǎn)。這種世代升級帶來的成本降低日益滿足了消費者的價格預(yù)期，使得a-Si TFT-LCD產(chǎn)品成為了顯示業(yè)內(nèi)的主流產(chǎn)品。 晶體管的功能主要是為像素充電，快速達到工作電壓，并保持像素上的電量直到下一次刷新信號。對于晶體管來講，一個關(guān)鍵的性能是載流子的遷移率，即電子的移動速度。電子遷移率低意味著響應(yīng)緩慢。A-Si的載流子遷移率將不能夠勝任高分辨率，高響應(yīng)速度顯示屏的要求，如最新的高端智能手機和平板電腦等顯示屏。 可替代a-Si的技術(shù)目前有LTPS(低溫多晶硅)和MO(金屬氧化物)。最好的替代材料應(yīng)該有更高的載流子遷移率，而且制造成本要低，量產(chǎn)的良率要高以及制造工藝能夠向大尺寸化(同時保持薄膜的均勻性)升級，進一步發(fā)揮世代升級帶來的單位面積制造成本降低的優(yōu)勢。 相對地，LTPS具有最高的載流子遷移率，不過制造成本也最高，由于LTPS需要更多的工藝步驟。而且LTPS工藝在獲得良好的薄膜均勻性和高良品率方面也面臨很大的挑戰(zhàn)。此外，LTPS在世代升級上受到一定的限制，目前主要的瓶頸在激光退火設(shè)備，只能對應(yīng)中等基板尺寸(小于3平方米)。 MO技術(shù)，采用銦鎵鋅氧組分的金屬氧化物成為業(yè)界最具希望的替代技術(shù)，能夠在大尺寸玻璃基板上獲得所需的高遷移率和高均勻性。(今天，應(yīng)用材料公司正式發(fā)布了一項新的PECVD技術(shù)，用于制造MO TFT的絕緣薄膜，其可容納的基板尺寸有9平方米大小，如前面a-Si中提到的尺寸。參閱電子工程專輯報道：應(yīng)用材料全新PECVD薄膜技術(shù)用于下一代更高分辨率顯示)MO工藝，對比LTPS，所需的掩膜工序更少，而且具有在室溫條件沉積薄膜的優(yōu)點，意味著在未來的柔性顯示襯底上可以進行同樣的成膜工藝。 如果顯示產(chǎn)業(yè)能夠成功實現(xiàn)這一新型背板技術(shù)的飛躍，這種改變的成本還是很經(jīng)濟的，而且改變的細節(jié)對消費者來講也是相對清晰可見的。 作者：Kerry Cunningham |
