4K液晶：會(huì)是面板市場(chǎng)的新希望嗎？

    目前，明確支持4K的液晶屏幕廠商，無(wú)論是QFHD(QuadFullHighDefinition)，分辨率為3840x2160；還是分辨率為4096x2160的產(chǎn)品，大多數(shù)廠商都必須以來(lái)新型的TFT（薄膜晶體管）技術(shù)。

    夏普4K面板被叫做IGZO（In-Ga-Zn-O）面板，是一種銦鎵鋅氧化物半導(dǎo)體技術(shù)TFT驅(qū)動(dòng)面板。IGZO TFT與非晶硅TFT相比能夠縮小晶體管尺寸，所以不但可提高液晶面板像素的開(kāi)口率，還容易實(shí)現(xiàn)高精細(xì)化。事實(shí)上，IGZO只是稱為“技術(shù)氧化物Oxide”TFT技術(shù)的一種。包括日本Sharp和韓國(guó)三星Samsung、LG Display，以及臺(tái)灣的友達(dá)（2409）等面板大廠，近來(lái)都持續(xù)針對(duì)Oxide TFT技術(shù)加強(qiáng)布局。大陸地區(qū)的京東方也以有所技術(shù)突破。不過(guò)，臺(tái)灣地區(qū)的奇美電似乎進(jìn)度落后于主要同業(yè)者。

    實(shí)現(xiàn)液晶更高清晰度的顯示，主要存在兩個(gè)技術(shù)精度上的提升：第一，液晶涂覆實(shí)現(xiàn)更高的像素密度工藝——這一點(diǎn)沒(méi)有什么技術(shù)難度。因?yàn)�，液晶產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)的過(guò)程就是從小尺寸向大尺寸過(guò)渡，從小像素結(jié)構(gòu)向大像素結(jié)構(gòu)發(fā)展的過(guò)程。也就是，涂覆技術(shù)先解決的就是小像素技術(shù)。第二，則是液晶像素的驅(qū)動(dòng)部分TFT（薄膜晶體管電路）層實(shí)現(xiàn)更高的驅(qū)動(dòng)密度。在大尺寸上實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)不僅意味著“器件更精細(xì)”，更意味著“對(duì)長(zhǎng)電路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的多種考驗(yàn)”。

    傳統(tǒng)的大尺寸液晶面板采用TFT技術(shù)叫做a-Si TFT（非晶硅薄膜晶體管）。這種技術(shù)的特點(diǎn)是技術(shù)門檻成本低、量產(chǎn)和大型化容易。目前市面銷售的大型液晶顯示設(shè)備幾乎都采用這種技術(shù)。但是非晶硅的電子移動(dòng)率低很多：如果驅(qū)動(dòng)線路過(guò)長(zhǎng)、過(guò)于精細(xì)，劣質(zhì)性能的出現(xiàn)概率則會(huì)大幅提高。

    為了實(shí)現(xiàn)更高的分辨率集成，TFT技術(shù)在非晶硅的基礎(chǔ)上發(fā)展出了多晶硅技術(shù)：Poly-Si TFT（p-Si TFT或者p Si TFT）。多晶硅的分子結(jié)構(gòu)在一顆晶粒（Grain）中的排列狀態(tài)是整齊而有方向性的，因此電子移動(dòng)率比排列雜亂的非晶硅快了200-300倍。Poly-Si TFT又可以分為，高溫多晶硅(HTPS)與低溫多晶硅(LTPS)二種產(chǎn)品。兩種技術(shù)均適合制備高精細(xì)的高穩(wěn)定性驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管電路。

    但是，HTPS（ High Temperature Poly-Silicon）由于制備技術(shù)的特殊性，不能大型化，智能用在1英寸左右的面板上——這種液晶面板就是索尼、愛(ài)普生等企業(yè)的液晶投影機(jī)的核心部件。

    LTPS (Low Temperature Poly-silicon)技術(shù)則已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在小尺寸液晶面板、OLED面板領(lǐng)域。LTPS屏幕是通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)非晶硅（a-Si）TFT-LCD面板增加激光處理制程來(lái)制造的，元件數(shù)量可減少40%，而連接部分更可減少95%，極大的減少了產(chǎn)品出現(xiàn)故障的幾率：可以說(shuō)是一個(gè)價(jià)廉物美的好技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)京東方鄂爾多斯5.5代OLED面板線和華星光電深圳新建的6代TFT線，均采用這一技術(shù)。市場(chǎng)銷售的高檔手機(jī)的液晶屏幕、OLED屏幕也主要采用這一技術(shù)。但是，p-Si TFT目前存在兩個(gè)問(wèn)題，一是TFT的關(guān)態(tài)電流(即漏電流)較大、二是高遷移率p-Si材料低溫大面積制備設(shè)備的制造較困難，大面積雷射退火時(shí)，良率不易控制，工藝上存在一定的難度。因此，低溫多晶硅薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)技術(shù)只能停留在6代線的水平，上不適合制備更大尺寸的液晶產(chǎn)品。

    面對(duì)大尺寸液晶面板TFT驅(qū)動(dòng)組件的難題，業(yè)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始尋找非硅材料制備高性能的非晶薄膜晶體管——這就是前面提到的金屬氧化物：現(xiàn)在，面板廠家承諾提供的大尺寸液晶面板除極少數(shù)采用傳統(tǒng)非晶硅技術(shù)外，多數(shù)采用金屬氧化物技術(shù)的TFT驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

    Oxide TFT技術(shù)因結(jié)合了a-Si TFT與LTPS TFT技術(shù)之優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可利用濺鍍法制造，并且無(wú)須將現(xiàn)有的生產(chǎn)線作太多變動(dòng)或投注更多資金添購(gòu)設(shè)備——只需增加一定高溫設(shè)備即可。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IDC表示，面板廠商只需改變材料，同時(shí)投入時(shí)間及人力調(diào)整制程參數(shù)，就可提高良率。這一技術(shù)已經(jīng)明確得到三星、LGD、夏普、友達(dá)等業(yè)界企業(yè)的支持，和應(yīng)用。

    以夏普代表的IGZO屏幕是一種含有銦、鎵和鋅的非晶氧化物，載流子遷移率是非晶硅的20~30倍（雖然沒(méi)有多晶硅高，但是可以接受），可以大大提高TFT對(duì)像素電極的充放電速率，提高像素的響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)更快的刷新率，同時(shí)更快的響應(yīng)也大大提高了像素的行掃描速率，使得超高分辨率在TFT-LCD中成為可能。另外，由于晶體管數(shù)量減少和提高了每個(gè)像素的透光率，IGZO顯示器具有更高的能效水平，而且效率更高。夏普龜山二工廠8代線量產(chǎn)小尺寸液晶面板即采用的此技術(shù)，同時(shí)夏普已經(jīng)將這一技術(shù)引入10代線之中�，F(xiàn)在，這項(xiàng)技術(shù)唯一的難題是“成品率”的提升——這是任何新技術(shù)都必須經(jīng)歷的技術(shù)階段，而不是難以逾越的障礙：成品率的提升主要取決于操控指標(biāo)的管理和控制。

    從現(xiàn)在全球大尺寸面板業(yè)者的動(dòng)態(tài)看，金屬氧化物已經(jīng)成為下一代液晶技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)和事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。節(jié)能、輕薄和高分辨的特點(diǎn)，將使得率先掌握金屬氧化物薄膜晶體管技術(shù)的面板企業(yè)在LCD面板業(yè)“在增長(zhǎng)”競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)先機(jī)。分析認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)的成熟，不僅對(duì)于提升大尺寸面板的分辨率，制備4K這樣的新產(chǎn)品有利，也可以用于制備更加節(jié)能和輕薄的傳統(tǒng)分辨率液晶屏幕，甚至未來(lái)的OLED屏幕：因?yàn)橄啾葌鹘y(tǒng)非晶硅，金屬氧化物薄膜晶體管能顯著提升OLED面板的“壽命”。