TFT分类及LTPO简述

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根据TFT的制造技术和材料分类,主要有a-Si(非晶硅)、HTPS(高温多晶硅)、LTPS(低温多晶硅)、IGZO(铟镓锌氧化物)、LTPO(低温多晶氧化物)

a-Si(非晶硅)

成熟,简单,成本低,应用最广泛的技术。但非晶硅 TFT 电子迁移率很低,为了保证晶体管性能不得不把晶体管做大,用于屏幕这就限制了像素开口率(显示部分的面积占比)。所以非晶硅TFT更适合制造电视、显示器、笔记本等大尺寸屏幕,尺寸越大相应的像素开口率越大,非晶硅的缺点越不明显。所以直到现在大尺寸面板绝大部分都是非晶硅。以前手机等小尺寸也用非晶硅,现在逐渐被淘汰了。

HTPS(高温多晶硅)

用高温烧结把非晶硅转变成多晶硅的技术就叫高温多晶硅。高温多晶硅 TFT 电子迁移率最高,但高温烧结工艺要求基板需要耐高温,所以只能使用水晶玻璃。一般HTPS用于制造超小尺寸面板,比如相机里的电子取景器

 

LTPS(低温多晶硅)

跟高温多晶硅的区别是低温多晶硅采用激光加热生成多晶硅。因为基板不需要耐那么高的温度,LTPS继承了HTPS优点,同时还适合制造中小尺寸面板。所以大多数手机屏幕就淘汰了a-Si用上了LTPS。

IGZO(铟镓锌氧化物)

氧化物TFT 制造流程类似a-Si,它的电子迁移率比a-Si高几十倍但还是不如LTPS。IGZO和a-Si一样没有尺寸限制,所以以前有两种观点:一种认为IGZO通吃大小尺寸成本也比较低,将会摧枯拉朽一统大小尺寸各种面板。另一种观点认为a-Si对大尺寸足够用,中小尺寸IGZO对LTPS没有明显优势,IGZO谁也替代不了。当然现在我们知道第二种观点赢了。

LTPO(低温多晶氧化物)

LTPO它终于出场了。LTPO是LTPS和IGZO的混合产物。最早使用这种技术的量产产品就是Apple Watch Serial 4,然后是三星Note20U、S21U两款手机屏幕。为什么TFT要混用两种技术呢?我们结合厂商申请的相关专利来看:
   1.苹果的LTPO专利向我们介绍了两种TFT 的主要区别:LTPS晶体管有更好的开关速度,响应快,更强的电流驱动能力。IGZO氧化物晶体管漏电低,均一性高。考虑二者的特点,IGZO更适用于switching tft(T1)部分,其他TFT晶体管仍然更适合采用LTPS。


   2.京东方的LTPO专利描述了比较多的信息:

  • LTPS电子迁移率大使得漏电流也比较大,低频驱动功耗较大,难以保持静态黑,画面差
  • 为了降低漏电需要把LTPS TFT 做大,影响分辨率、PPI
  • LTPS迟滞较大,容易出现残影
  • IGZO氧化物TFT与上面的LTPO缺点形成互补

功耗方面,OLED屏幕主要有两部分耗电:

  1. OLED点亮本身要耗电,而且占了大多数功耗。
  2. 给电容反复充电要耗电。

显然给电容重新充电的频率越高这部分耗电越多。所以降低刷新率是可以降低这部分功耗的。另一方面晶体管导通有电阻(对应上面专利中讲的电流驱动能力强弱),所以给电容充电时有一点损耗,这也会导致频繁充电功耗增加。不过因为第二部分功耗本身不大,所以在怎么降功耗也是有限的。而且IGZO晶体管的电流驱动能力比LTPS弱,损耗还相对大一些。查到的数据显示LTPO可降低5%-15%。但是还没查到更多可靠数据来佐证。

LTPO另一个有点是可能提升OLED屏幕低亮度下的画质。由于LTPS的漏电和TFT均一性较差等原因,低亮度下drving tft(T2)的栅极电压容易偏移,表现出来就是像下面这样脏屏、低亮度偏色等问题

总结

LTPO屏幕是将switching tft部分从LTPS替换成IGZO晶体管。IGZO晶体管低漏电可以使OLED低刷新率的情况下功耗降低,同时避免LTPS漏电可能造成的低刷新率显示异常。IGZO晶体管有更好的均一性,这可能能减少LTPS OLED屏幕低亮度下脏屏、偏色等问题。

关于所谓自适应刷新率,实际上这是由驱动芯片(DDIC)决定的,LTPO决定的是屏幕在超低刷新率情况下显示不出现问题。

LTPO可能是OLED未来发展的大方向,可能逐渐替代传统LTPS技术。但LTPO目前带来的提升有限,而制造工艺复杂,成本更高,短期内还是以LTPS技术为主流。甚至未来OLED屏幕技术进步不再需要LTPO来弥补缺点了,LTPO还可能退出市场。

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