低温多晶硅,低温多晶硅是什么意思

低温多晶硅,低温多晶硅是什么意思

    低温多晶硅的全称是“Low Temperature Poly-Silicon（LTPS，多晶硅又简称为p-Si，下同）”，它是多晶硅技术的一个分支。对LCD显示器来说，采用多晶硅液晶材料有许多优点，如薄膜电路可以做得更薄更小、功耗更低等等。
    但在多晶硅技术发展的初期，为了将玻璃基板从非晶硅结构（a-Si）转变为多晶硅结构，就必须借助一道激光退火（Laser Anneal）的高温氧化工序，此时玻璃基板的温度将超过摄氏1000度。众所周知，普通玻璃在此高温下就会软化熔融，根本无法正常使用，而只有石英玻璃才能够经受这样的高温处理。而石英玻璃不仅价格昂贵且尺寸都较小，无法作为显示器的面板，厂商很自然选择了廉价的非晶硅材料（a-Si），这也是我们今天所见到的情形。
    不过，业界并没有因此放弃努力，发展低温多晶硅技术成为共识，在经过多年的努力之后，低温多晶硅终于逐步走入现实。与传统的高温多晶硅相比，低温多晶硅虽然也需要激光照射工序，但它采用的是准分子激光作为热源，激光经过透射系统后，会产生能量均匀分布的激光束并被投射于非晶硅结构的玻璃基板上，当非晶硅结构的玻璃基板吸收准分子激光的能量后，就会转变成为多晶硅结构。由于整个处理过程是在摄氏500-600度以下完成，普通的玻璃基板也可承受，这就大大降低了制造成本，将多晶硅技术引入LCD显示器领域也就完全可行。而除了制造成本降低外，低温多晶硅技术的优点还体现在以下几个方面。
 
电子迁移速率更快
　　电子迁移率以“cm2/V-sec”为单位，指的是每秒钟每伏特电压下电子的运动范围大小。传统的a-Si非晶硅材料LCD，电子迁移率指标多数都在0.5cm2/V-sec以内，而P-Si多晶硅面板的电子迁移率可达到200cm2/V-sec，整整是非晶硅材料的400倍之多。由于在该项指标上多晶硅材料占据绝对优势，使得多晶硅LCD的反应速度极快，体现在显示器产品中便是响应时间可以做到更短，更好满足大屏幕LCD的实用需求。
 
薄膜电路面积更小
　　我们知道，液晶材料通过控制光的通断来显示不同的画面，这样，每个液晶像素都必须有一个专门的TFT薄膜电路。这个薄膜电路与液晶像素一一对应，且成为像素的一部分，由于电路本身并不透光，来自背光源的光线便会被它遮挡。薄膜电路占据的面积越大，能透过的光能就越少，体现在最终显示上就是液晶像素较暗。而如果薄膜电路占据的面积较小，透过的光线就较多，在背光源不变的情况下，液晶像素也可以拥有较高的输出亮度。LCD业界引入“开口率（Aperture Ratio）”指标来描述此种情况，开口率是指每个像素可透光的区域与像素总面积的比例。显然，薄膜电路占据的面积越小，可透光区域就越大，开口率越高，整体画面就越亮。
　　传统a-Si非晶硅材料在开口率方面的表现难如人意，原因就在于对应的薄膜电路体积较大，虽然许多厂商想尽办法提升该项指标，但收效甚微。而p-Si多晶硅材料在这方面具有绝对的优势，用该技术制造的LCD面板，薄膜电路可以做得更小、更薄，电路本身的功耗也较低。更重要的是，较小的薄膜电路让多晶硅LCD拥有更高的开口率，在背光模块不变的情况下可拥有更出色的亮度及色彩输出。换个角度考虑，采用多晶硅材料也可以在确保亮度不变的前提下，有效降低背光源的功率，整机的功耗将因此大大降低，这对于笔记本LCD屏来说具有相当积极的意义。
 
更高的分辨率
　　越来越多的液晶厂商开始重视p-Si多晶硅技术。如前所述，p-Si多晶硅面板的薄膜电路尺寸极小，开口率比传统非晶硅面板高得多，对应的LCD面板要做到高分辨率不仅相对容易，且可以拥有更为出色的显示效果。不妨举个例子，对于12英寸的笔记本LCD屏，如果改用低温多晶硅技术，显示屏就可以在实现1024×768高分辨率的同时，将开口率指标保持在与常规桌面型LCD显示器相当的水准，由此大幅度改善屏幕的亮度输出、对比度和色彩效果，“12英寸无好屏”的说法自然也就成为历史。事实上，多晶硅技术所能达到的分辨率远超乎人们的想象，如在三片式LCD投影机中，高温多晶硅（High Temperature Poly-Silicon）技术被广泛使用，而它可以在面板尺寸仅有1.3英寸时，就实现1024×768的超高分辨率，如果换作是普通的非晶硅技术则远远无法达到这一指标。
 
结构简单、稳定性更高
　　对于传统的非晶硅LCD显示器，驱动IC与玻璃基板是不可集成的分离式设计，因此，在驱动IC与玻璃基板之间需要大量的连接器。一般来说，一块非晶硅LCD面板，需要的连接器数量在4000个左右，这不可避免导致结构变得复杂，模块制造成本居高不下，且面板的稳定性较差，故障率会比较高。再者，驱动IC与玻璃基板的分离式设计也让LCD难以实现进一步轻薄化，这对轻薄型笔记本电脑和平板PC而言都是个不小的打击。相比之下，低温多晶硅技术同样没有这个问题。驱动IC可以同玻璃基板直接集成，所需的连接器数量锐减到200个以下，显示器的元器件总数比传统的a-Si非晶硅技术整整少了40％。这也使得面板的结构变得很简单、稳定性更强，理论上说，多晶硅LCD面板的制造成本也将低于传统技术。与此同时，集成式结构让驱动IC不必占据额外的空间，LCD显示屏可以做得更轻更薄，这一点无疑可以得到市场的广泛欢迎。