LTPS和IGZO那个好？

本大少

此前曾有传言称iPad 会采用IGZO的屏幕，IGZO技术可以让苹果的屏幕功耗大大的降低，这样iPad就可以不用配这么大容量的电池，让重量和厚度都有所降低。看到IGZO带来这么多的好处，因此也有人开始幻想iPhone也用上IGZO，然而殊不知，如果iPhone也用上iGZO屏幕其实是技术的倒退。
下图是几种主要的TFT技术， A-SI、iGZO、LTPS，其中其中非晶矽指的就是A-SI，目前iPad采用的就是A-SI技术。
从图中我们可以看到，从左到右屏幕电子迁移率是递增的，高迁移率代表使用几何尺寸较小的电晶体即可提供足够的充电能力且电容值较传统非晶矽高，从而提高液晶面板的像素的开口率，因此光穿透的有效面积变大。可用较少的背光灯管或较低功率消耗达到相同的亮度，达到节能省电的目的。
IGZO相比其传统的A-SI，其电晶体积更小 ，可以提高液晶面板的像素的开口率，达到让现有的iPad省电的目的。不过相比LTPS，IGZO还是差了些，LTPS的点子迁移更快，是IGZO的10倍以上，是A-SI的百倍以上。
LTPS明显要比IGZO好，不过LTPS也并非什么新的技术，目前在许多高ppi的手机上都已经在使用，像苹果的iPhone 5、iPhone 4s/4、HTC One X、小米2等使用的都是LTPS的技术。
为什么之前传言iPad用的是IGZO而不是LTPS呢？这主要是LTPS生产过程相对复杂，LTPS在封装的过程中需要用激光扫射A-SI结构的玻璃，当非晶矽吸收激光的能量后就可以变成多晶矽，它的电子迁移率高出非晶矽的一百倍以上，这有利于TFT元器件的小型化，提高面板的开口率，提高显示屏的亮度，降低功耗。
而IGZO对生产线的改造难度更低，面板厂商只需要在原本制造大面板的生产线上略做改动就可以生产中小尺寸面板，可以带来更大的产量，同时成本也可以更加低，所以苹果才会决定在大尺寸的屏幕的iPad上采用IGZO的技术。
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。

zyq81872586

我又来了，哈哈哈哈

本大少

zyq81872586 发表于 2017-1-3 21:00
我又来了，哈哈哈哈

你说如何

zxcljl

路过看看

zhuweim1

这个我很是喜欢，感谢楼主