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IGZO(indium gallium zinc oxide)为铟镓锌氧化物的缩写,非晶IGZO材料是用于新一代薄膜晶体管技术中的沟道层材料。IGZO材料由日本东京工业大学细野秀雄最先提出在TFT行业中应用,目前该材料及技术专利主要由日本厂商拥有,IGZO-TFT技术最先在日本夏普公司实现量产。
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IGZO技术解析编辑本段回目录

说到“IGZO TFT”大家可能是一头雾水,容易和IPS、AMOLED等面板种类产生混淆。实际上,IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)为氧化铟镓锌的缩写,它是一种薄膜电晶体技术,是指在TFT-LCD主动层之上,打上一层金属氧化物。因而和液晶分子排列这方式没有什么关系(与IPS、PVA等不是一个概念范畴),而是一项基于TFT驱动的改进技术,夏普使用它来提高自己在中小尺寸液晶面板上的竞争力。换而言之,即使是IPS液晶面板也可以同时采用IGZO TFT技术,两者之间并不矛盾。

TFT(Thin Film Transistor)是指薄膜场效应晶体管,TFT液晶屏幕就是指液晶面板上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动,也就是曾经在手机领域上经常听到的“TFT屏幕”。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,夏普这次所提出的IGZO面板,仍然是一种TFT液晶屏幕,其实IGZO TFT技术也可以使用在OLED面板上,在这里就不多说了。

利用IGZO技术可以使显示屏功耗接近OLED,但成本更低,厚度也只比OLED只高出25%,且分辨率可以达到全高清(full HD)乃至超高清(Ultra Definition,分辨率4k*2k)级别程度。

关于iPad3 12月30日消息,供应链消息称,iPad 3将采用IGZO(indium gallium zinc oxide)屏,取代目前iPad中使用的IPS屏。IGZO是一种含有铟、镓和锌的非晶氧化物,载流子迁移率是非晶硅的20~30倍,可以大大提高TFT对像素电极的充放电速率,提高像素的响应速度,实现更快的刷新率,同时更快的响应也大大提高了像素的行扫描速率,使得超高分辨率在TFT-LCD中成为可能。另外,由于晶体管数量减少和提高了每个像素的透光率,IGZO显示器具有更高的能效水平,而且效率更高。大多数台湾面板厂商有能力生产IGZO面板,但由于目前技术工序繁杂于现有普通非晶硅TFT-LCD工艺,这种面板的良品率仍然不高。

据悉,夏普为iPad3提供的这种IGZO屏,它的分辨率将到达全高清(full HD)级别。为成为iPad的供应商,夏普将大尺寸面板的一部分产能调整至生产用于智能手机和平板电脑的小尺寸面板上。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。这种具有成本竞争力的高端显示器将在夏普的第8代工厂生产,预计今年开始投产。该工厂位于日本龟山市。不过夏普也将在2012年继续推出搭载IGZO面板的Galapagos品牌平板电脑。

夏普新IGZO技术解析编辑本段回目录

夏普在2011年遭遇了巨亏,全年亏损了2900亿日元(约合38亿美元),成为公司成立以来最大规模的年度亏损。这个除了和地震等天灾有关以外,也和液晶电视需求萎缩不无关系,即使发展大尺寸液晶面板也可能不会很快改善公司的收益。而此时夏普也搬出了其最新的王牌技术———IGZO(In-Ga-Zn-O)TFT采用氧化物半导体驱动元件的高精度液晶面板,这样一来夏普就将其大尺寸面板生产线转换为具有优势的中小尺寸,顺应市场的发展将带来更好的收益,下面就来为大家讲解一下何谓IGZO TFT技术。

igzo
新iPad最理想屏幕?夏普新IGZO技术解析

  最初听到IGZO屏幕技术,还是在2011年底,当时传闻新一代iPad将使用夏普供货的IGZO屏幕面板,然而最后可以因为无法及时获得量产,苹果并没有这么选择。而在今年4月夏普终于将这一技术面板全面转入量产,相比当初的预计时间推迟了3个月。夏普展出的IGZO TFT屏幕共有三种,11寸分辨率为1366×800、32寸分辨率为3840×2160(屏幕精度140ppi)、10寸分辨率2560×1600(屏幕精度300ppi)、7寸1280×800(精度217ppi),这些屏幕样品都可以实现量产。

IGZO TFT究竟是什么?

  说到“IGZO TFT”大家可能是一头雾水,容易和IPS、AMOLED等面板种类产生混淆。实际上,IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)为氧化铟镓锌的缩写,它是一种薄膜电晶体技术,是指在TFT-LCD主动层之上,打上一层金属氧化物。因而和液晶分子排列这方便没有什么关系(与IPS、PVA等不是一个概念范畴),而是一项基于TFT驱动的改进技术,夏普使用它来提高自己在中小尺寸液晶面板上的竞争力。换而言之,即使是IPS液晶面板也可以同时采用IGZO TFT技术,两者之间并不矛盾。

IGZO

  TFT(Thin Film Transistor)是指薄膜场效应晶体管,TFT液晶屏幕就是指液晶面板上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动,也就是曾经在手机领域上经常听到的“TFT屏幕”。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,夏普这次所提出的IGZO面板,仍然是一种TFT液晶屏幕,其实IGZO TFT技术也可以使用在OLED面板上,在这里就不多说了。

IGZO

  其次再介绍一下a-Si TFT和LTPS TFT两种技术的特点,好让大家更好地了解IGZO的意义。传统的a-Si TFT(非晶硅)是目前使用最广泛的技术,覆盖大部分手机、平板、笔记本的屏幕和几乎所有的液晶电视屏幕。而LTPS TFT技术则应用在中小尺寸的高精度液晶面板上(比如HTC One X就应该使用了这一技术),ppi最高可实现500以上,其电子迁移率大约是a-Si TFT的100倍。

IGZO

  IGZO TFT主要的优点集中在小型化、高精度、低耗电等方面,其电子迁移率大约是a-Si TFT的20~50倍,比LTPS TFT略低,不过LTPS TFT有一个复杂的再结晶过程,因此IGZO对生产线改造难度和制造成本都更低,对于拥有多条面板线的夏普来说只需要较小的改动就可以生产IGZO屏幕,在原本制造大面板的生产线上生产中小尺寸面板将带来更大的量产。

2IGZO TFT的优势回顶部

IGZO TFT的优势

  IGZO TFT与大尺寸电视面板使用的a-Si TFT相比可提高TFT的自身性能。但又和低温多晶硅(LTPS)TFT不同,无需通过照射激光使半导体层结晶,因此具有可轻松加大玻璃基板尺寸的特点。相比传统的a-Si(非晶硅)TFT,IGZO在性能上主要有3大优势,分别是高精度、低功耗与高触控性能,主要的供货目标是平板电脑、超级本这些产品。

IGZO

面板高精度

IGZO

  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。

低功耗

IGZO

IGZO

  IGZO TFT与a-Si TFT、LTPS 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)。

提高触摸性能

IGZO

IGZO

  IGZO TFT与电容型触摸面板组合时,还可提高触摸检测灵敏度。这是由于,在TFT驱动休止时仍然会检测触摸,此时抑制了TFT驱动产生的噪声影响,提高了触摸精度。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。

3IGZO会带来什么改变回顶部

IGZO会带来什么改变

  夏普展出的IGZO TFT屏幕共有三种,11寸分辨率为1366×800、32寸分辨率为3840×2160(屏幕精度140ppi)、10寸分辨率2560×1600(屏幕精度300ppi)、7寸1280×800(精度217ppi),这些屏幕样品都可以实现量产。从精度上来看并没有比之前其他厂商发布的高精度面板有很大的优势,此前东芝甚至发布了498ppi的5寸液晶面板。不过夏普的IGZO有着更出色的电子性能与更薄的厚度(只比OLED厚20%),此外更低的改造难度与制造成本将会给夏普带来更多机遇,使得高精度面板更加普及。

igzo

IGZO

  不过夏普一直更着重于大尺寸液晶面板,此后夏普将在龟山第二工厂(8代线)量产这些中小尺寸面板,此后将有可能将堺工厂(10代线)也进行改造,从而可以向需求量膨胀的智能手机、平板电脑以及笔记本等便携设备供货,更大尺寸的面板不会为消费电视供货,而是提供给医疗、保健用途的高精度屏幕。

IGZO

  从现场的对比照片来看,夏普的IGZO面板拥有很好的显示效果,更高的显示精度带来了更大信息量,当然这一分辨率相比目前以前见到的New iPad所使用的retina屏幕并没有更大的优势。虽然夏普没有强调IGZO在画质改变,然而在现场对比中可以看到IGZO屏幕的颜色还原更深,对比度感觉更高,同时对白色的显示也更加准确,所以我们有理由期待IGZO在未来更好的画质表现。

IGZO

IGZO

IGZO

  总结:IGZO TFT技术给夏普带来了一次向中小面板市场转型的机会,其中更好的电子性能,低耗电量、高屏幕精度、高触摸性能以及厚度都超越了目前的液晶屏幕,在未来我们很可能看到更多设备采用夏普生产的IGZO屏幕。如果不是因为生产线改造进度的延后,也许新版iPad就会采用这一夏普屏幕,毕竟new iPad最让人诟病的发热量、厚度等方面正好都是IGZO所能够改善的方面。

那个被妖魔化的IGZO技术编辑本段回目录

仔细想想IGZO开始在新闻中频频出现,大约是始于iPhone4S上市之后一段时间。老实说IGZO并不是什么很新的技术,为什么近期才大红大紫,恐怕是因为夏普经营不善急于扭亏从而大力宣传,外加“苹果将采用”类新闻等因素结合起来,一下子就成了液晶希望、无敌技术什么的,关于iPhone5将采用IGZO屏幕的新闻都不知道发了多少篇。只可惜iPhone5最终还是没“如愿以偿”,着实让不少分析师大叹可惜,并纷纷开始预测下一代iPhone6将要配备。但是,大伙儿真的了解IGZO技术吗?iPhone不用IGZO屏幕真的是可惜吗?IGZO真的是无敌技术吗?这些问题的回答恐怕并不都是“是的”。

IGZO到底是啥?

IGZO就是Indium Gallium Zinc Oxide的缩写,翻译过来就是铟镓锌氧化物,看起来蛮拗口的,实际上也没必要去记住。简单来说,这东西就是一种导电半导体材料,可以用来制作晶体管。为什么要用IGZO来做晶体管,原因很简单,因为在常规液晶屏上利用非晶硅制作的晶体管性能太差。

因为常规液晶面板使用的玻璃软化温度只有450度左右,所以可以使用的工艺受到了很大的限制,无法通过高温重结晶的方式增强硅薄膜的性能,所以就只能勉强用非晶硅制作晶体管了。这种材料的电学性能非常差,载流子迁移率大约只有1cm2/Vs。对比一下,单晶硅的迁移率大约是1500cm2/Vs,足足差了3 个数量级,可想而知性能有多差。

于是IGZO的思路就是,既然非晶硅性能性能这么差,那么我用一种其他的材料代替非晶硅就是了。IGZO是这类材料里被研究的比较透彻,产业化走的比较顺利的,和非晶硅相比,非晶IGZO的迁移率可以达到3~15cm2/Vs,多晶IGZO大约是50cm2 /Vs上下,性能提升的确很明显,无怪乎夏普的宣传里频见“省电90%”之语。

IGZO是唯一的解决之道?

当然不是。普通液晶面板的性能瓶颈在非晶硅上,那么只要想办法把非晶硅变成多晶硅不就行了么,这样的办法其实有很多。

首先,既然是因为玻璃不耐热导致无法高温二次结晶,那么我换耐热的玻璃不就行了?正解。只要把玻璃换成石英,那么就可以用高温烧结的方式把非晶硅层转换为多晶硅层,这种技术叫高温多晶硅,缩写HTPS。液晶投影机里使用的屏幕多数都是这种高温多晶硅。但是石英基板有一个很大的缺点:做不大。1寸左右没问题,超过就很难了,所以业界又想了另外一种办法,就是不用高温烧结而是用激光照射的方式把非晶硅转化为多晶硅,这样就无需更换基板,只需要用激光照射就行。这种技术叫做低温多晶硅,缩写LTPS。LTPS可以做的面板尺寸要比HTPS高得多,但是目前为止依然无法和传统非晶硅相提并论:非晶硅面板 已经进化到了10代线,而LTPS面板还停留在6代左右的水平,这意味着LTPS只适合用来做小尺寸的显示面板,例如播放器、PDA,还有现在的手机。

LTPS、HTPS、IGZO的性能是怎样的?

之前提到了非晶IGZO和多晶IGZO的迁移率,也提到了非晶硅的迁移率,于是问题就来了,多晶硅的迁移率是多少呢?根据工艺和档次不同,多晶硅的迁移率大约在100~300cm2/Vs水平,也就是说比IGZO高一个数量级。考虑到目前广为宣传的IGZO是非晶IGZO,因此要说高两个数量级也是勉强成立的。于是很明显了,IGZO的性能优势只有在和非晶硅比的时候才能体现,而面对多晶硅,IGZO的性能用惨不忍睹来形容也不算过分。可惜的是,目前的手机界,只要是像素密度稍微高一些的产品,几乎无一例外的都已经采用了LTPS技术,iPhone4、4S、5自然也不在话下。如果真的和分析师说的一样,下一代iPhone将该用IGZO面板,就可以下一个结论:洗洗睡吧别买了,屏幕功耗至少比现在翻倍。非晶硅是儿童自行车,IGZO是变速自行车,LTPS 是摩托车,哪有从摩托车换成变速自行车还认为是升级的道理?夏普不厚道不说了,分析师真是害人啊。

那IGZO的优势在哪里?

如果说IGZO这么烂,那么自然也不可能获得如此大的研发支持,因此它必然有其他优势。首先的优势是制作大尺寸面板比较简单。虽然手机这类设备已经吃上了 LTPS这颗十全大补丸,但是广大水深火热的平板们都还在非晶硅领域苦苦挣扎——动辄10寸的面板怎么可能采用LTPS呢?这就需要IGZO的解救了,毕竟它怎么也比非晶硅性能好上10倍。典型的例子就是iPad3,那片用非晶硅工艺硬做出来的屏幕耗电量可以说是突破天际,逼地苹果不得不早早推出 iPad4。所以IGZO其实是给这些产品准备的,可惜的是因为工艺问题,iPad4最终也没有用上IGZO屏幕,这的确可以说是一个比较大的遗憾。可以猜想,如果IGZO工艺最终在大尺寸面板领域彻底替代掉非晶硅,那么不论是电视、台式机、笔记本还是平板,几乎都可以享受到功耗降低一半的待遇,这依然是非常美好的。

其次是IGZO可以用来制作柔性屏幕。硅又硬有脆,经不起弯折,但是IGZO就要好得多,所以对未来使用树脂基材的柔性显示器来说,IGZO是一个很好的选择。

多晶硅就是终结吗?

如果单从性能角度来说,不是。目前看到的技术里迁移率最高的是夏普的连续粒状结晶,也就是CGSi。这个技术的具体细节还没研究,也就不说什么了,但是从结果来看相当惊人:载流子迁移率大约是900cm2/Vs,这已经超过了单晶硅的一半,不仅可以用来做晶体管,甚至已经可以在玻璃上直接制作控制芯片了。之所以夏普没拿这个来大肆宣传,估计也是因为这个技术难以制作大尺寸面板,所以对利润贡献并不大吧。事实上一直到今天这个技术都没得到普及,国内主流市场上用了这个技术的手机一只手都数得过来——确定的只有nubia Z5和meizu MX2,oppo FIND5极有可能也用了,但是并没有完全确定。

结论

如果说非晶硅是儿童自行车,那么多晶硅就是摩托车,CGSi则是汽车。IGZO呢?充其量可以算作变速自行车。它是非晶硅的良好替代品,对于平板、PC和电视而言是一个很有希望的技术,但是对于手机?抱歉,性能太差了,谁用谁降级。从这点来看,目前关于IGZO的宣传可以说是将其妖魔化,IGZO的真面目并没有很多人以为的那么好,至于那些继续发“传iPhone6将采用IGZO屏幕”的分析师们,看过这篇文章以后,各位大可以一笑置之了。

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