Hoe te kiezen tussen amorf silicium (a-Si) en lage temperatuur polysilicium (LTPS) voor projectontwikkeling met display

1. Inleiding tot LTPS
Lage temperatuur polysilicium(Low Temperature Poly-silicium; LTPS, hierna LTPS genoemd) is een andere nieuwe technologie op het gebied van platte beeldschermen. Technologie van de volgende generatie na amorf silicium (Amorphous-Silicon, hierna a-Si genoemd).
Polysilicium (polysilicium) is een materiaal op siliciumbasis met een grootte van ongeveer 0,1 tot enkele µm, dat is samengesteld uit veel siliciumdeeltjes. In de halfgeleiderindustrie wordt polysilicium gewoonlijk behandeld met LPCVD (Low Pressure Chemical Vapour Deposition) en vervolgens uitgegloeid bij een temperatuur hoger dan 90°C. Deze methode wordt SPC (Solid Phase Crystallization) genoemd. Deze methode is echter niet geschikt voor de productie van platte beeldschermen, omdat de maximale temperatuur van het glas slechts 650°C bedraagt. Daarom wordt de LTPS-technologie vooral toegepast bij de vervaardiging van platte beeldschermen.
De elektronenmobiliteit van traditioneel amorf siliciummateriaal (a-Si) bedraagt ​​slechts 0,5 cm2/V.S, terwijl de elektronenmobiliteit van polysiliciummateriaal bij lage temperatuur (LTPS) 50-200 cm2/V.S kan bereiken. Vergeleken met een kristallijn LCD-scherm met vloeibare kristallen (a-Si TFT-LCD) heeft TFT-LCD van polysilicium bij lage temperatuur de voordelen van een hogere resolutie, snelle responssnelheid, hoge helderheid (hoge diafragmaverhouding), enz. Tegelijkertijd zijn de perifere Het aandrijfcircuit kan tegelijkertijd op het glas worden gemaakt. Op het substraat kan het doel van integratie van het systeem op glas (SOG) worden bereikt, waardoor ruimte en kosten kunnen worden bespaard. Bovendien is LTPS-technologie het technologieplatform voor de ontwikkeling van actieve organische elektroluminescentie (AM-OLED), waardoor de ontwikkeling van LTPS-technologie brede aandacht krijgt.
2. Het verschil tussen amorf silicium (a-Si) en lage temperatuur polysilicium (LTPS)
Over het algemeen moet de procestemperatuur van polysilicium bij lage temperatuur lager zijn dan 600°C, vooral voor de vereiste van "laser-anneal" (laser-anneal), een productieproces dat LTPS onderscheidt van a-Si-productie. Vergeleken met a-Si is de elektronenbewegingssnelheid van LTPS 100 keer sneller dan die van a-Si. Deze functie kan twee problemen verklaren: ten eerste reageert elk LTPS-PANEEL sneller dan een a-Si-PANEEL; ten tweede het uiterlijk van LTPS PANEL. Het formaat is kleiner dan a-Si PANEL. Hieronder volgen de belangrijke voordelen die LTPS heeft ten opzichte van a-Si:

1. Het is beter haalbaar om het perifere circuit van het driver-IC op het paneelsubstraat te integreren;

2. Snellere reactiesnelheid, kleiner uiterlijk, minder verbindingen en componenten;
3. Het ontwerp van het paneelsysteem is eenvoudiger;
4. De stabiliteit van het paneel is sterker;
5. Hogere resolutie,
Oplossing:
Omdat de p-Si TFT kleiner is dan conventionele a-Si, kan de resolutie hoger zijn.
De driver IC-synthese van p-Si TFT heeft twee voordelen op het glazen substraat: ten eerste wordt het aantal connectoren dat op het glazen substraat is aangesloten verminderd, en worden de productiekosten van de module verlaagd; ten tweede zal de stabiliteit van de module dramatisch worden verbeterd.
3. Bereidingswijze van LTPS dunne film
1. Metal Induced Crystallization (MIC): een van de SPC-methoden. Vergeleken met traditionele SPC kan deze methode echter polysilicium produceren bij een lagere temperatuur (ongeveer 500~600°C). Dit komt omdat de dunne laag metaal wordt gecoat voordat kristallisatie wordt gevormd, en de metaalcomponent een actieve functie speelt bij het verminderen van kristallisatie.
2. Cat-CVD: Een methode voor het direct afzetten van polykristallijne dunne films (polyfilm) zonder stoomextractie. De afzettingstemperatuur kan lager zijn dan 300°C. Het groeimechanisme omvat een katalytische kraakreactie van het SiH4-H2-mengsel.
3. Lasergloeien: Dit is momenteel de meest gebruikte methode. Excimerlaser is de belangrijkste krachtbron die wordt gebruikt voor het verwarmen en smelten van a-Si, dat een kleine hoeveelheid waterstof bevat en vervolgens wordt herkristalliseerd tot polyfilm.
Lage temperatuur polysiliciumtechnologie LTPS (Low Temperature Poly-silicium) was oorspronkelijk een technologie ontwikkeld door Japanse en Noord-Amerikaanse technologiebedrijven om het energieverbruik van het Note-PC-scherm te verminderen en de Note-PC dunner en lichter te laten lijken. Het was rond het midden van de jaren negentig. De technologie begint zich richting de proeffase te bewegen. OLED, een nieuwe generatie organische lichtgevende vloeibaar-kristalpanelen afgeleid van LTPS, kwam in 1998 ook in de praktijk. De grootste voordelen liggen in het ultradunne, lichte gewicht, lage stroomverbruik en de eigen lichtgevende eigenschappen, zodat het kan briljantere kleuren opleveren. En duidelijkere beelden, en nog belangrijker: de productiekosten bedragen slechts 1/3 van die van gewone LCD-panelen.
Op dit moment hebben LTPS-OLED-panelen niet de steun gekregen van de meeste LCD-paneelfabrikanten. Naast technische patentkwesties is het onwaarschijnlijk dat de oorspronkelijke grootschalige investering in LCD-fabrieken zal worden opgegeven. Productie-efficiëntie om te concurreren met LTPS. Daarom gebruiken de meeste LCD-schermen op de markt nog steeds het traditionele vloeibare kristal, dat wil zeggen het reguliere amorfe silicium (a-Si). De traditionele vloeibare kristaltechnologie (a-Si) is na meer dan 10 jaar ontwikkeling zeer volwassen geworden. Ze hebben aanzienlijke ervaring met het beheersen van productietechnologie en paneelontwerptechnologie, en de LTPS-technologie kan dit nog steeds niet in korte tijd bereiken. Hoewel de productiekosten van het LTPS-OLED-paneel in theorie veel lager zijn, heeft de prijs op dit moment dus nog steeds geen voordeel.
Echter, zoals de oorspronkelijke bedoeling van het oorspronkelijke onderzoek en de ontwikkeling was, kan de dunne-filmtransistor van lage temperatuur polysilicium (LTPS) het aandrijfelement op het glassubstraat inbedden, waardoor de ruimte van het stuur-IC aanzienlijk wordt verkleind en behouden, zodat de grootte van de dunnefilmtransistor kan kleiner worden gemaakt en tegelijkertijd de grootte van het scherm vergroten. Helderheid en lager energieverbruik, waardoor de prestaties en betrouwbaarheid van vloeibaar kristal aanzienlijk worden verbeterd, en ook de productiekosten van het paneel worden verlaagd, met hogere resolutie: de TFT actieve matrixdriver geleverd door LTPS en het drivercircuit en TFT kunnen worden geïntegreerd en vervaardigd tegelijkertijd. Als de voordelen van lichtheid en dunheid behouden blijven, kan het probleem van onvoldoende resolutie worden opgelost (omdat de transmissiesnelheid van elektronen in polysilicium sneller is en de kwaliteit beter), zodat het 2,5-inch paneel een hoge resolutie kan hebben van 200ppi.
Verbeter de levensduur en verminder het energieverbruik: Als een belangrijke indicator voor de ontwikkeling van LTPS-technologie betekent het verlagen van de temperatuur van vloeibare kristallen veel dingen voor vloeibare kristallen. Zowel de stabiliteit als de levensduur zijn verbeterd. Tot nu toe is dit slechts een technisch kwalitatieve conclusie. Ik geloof dat het ook voor iedereen gemakkelijk te begrijpen is dat de levensduur van het beeldscherm wordt verlengd bij een relatief lage temperatuur; de vroege Note-PC hechtte veel belang aan energieverbruik, wat ook een van de redenen is om LTPS te ontwikkelen. Terwijl de bedrijfstemperatuur wordt verlaagd, wordt door het LTPS-paneel ook het energieverbruik aanzienlijk verminderd. Natuurlijk is het energieverbruik van LCD-monitoren inherent klein, wat meer betekent voor Note-PC dan voor PC-monitoren.
Verkleining van het formaat: Hoewel flatpanelbeeldschermen geen hoge eisen stellen aan de afmetingen, is het streven naar lichtere en dunnere LCD-schermen altijd een hot spot geweest. Omdat lage-temperatuur-polysilicium (LTPS) dunnefilmtransistors rechtstreeks aandrijfelementen op het glassubstraat kunnen inbedden, kan de schaal van het LTPS-liquid crystal display vrijwel alleen de dikte van het liquid crystal paneel zelf behouden, zonder ruimte te reserveren voor het driver-IC, en verminder de dikte zoveel mogelijk.