高分辨率顯示屏解析

平板顯示產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷20年來(lái)一次最為重要的技術(shù)變革，可它對(duì)普通消費(fèi)者來(lái)講似乎是不能一眼就可以看穿的。這里所說(shuō)的變革都與晶體管技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)，所謂的晶體管即可以控制顯示畫(huà)面，呈現(xiàn)清晰亮麗影像的微小電子開(kāi)關(guān)。

一個(gè)晶體管與LCD面板上的一個(gè)顯示像素相對(duì)應(yīng)，通過(guò)晶體管的開(kāi)關(guān)控制LCD的亮暗。對(duì)應(yīng)顯示屏的所有像素晶體管陣列也被稱作背板，如圖所示。顯而易見(jiàn)，背板的性能直接影響到顯示屏的品質(zhì)，即你的電視屏，手機(jī)屏及平板電腦等。像素開(kāi)光的快慢與刷新率相關(guān)，而顯示屏中所有像素的總數(shù)稱為分辨率。

今天，背板技術(shù)主要分為三種，分別是非晶硅(a-Si)，低溫多晶硅(LTPS)和金屬氧化物(MO)。如果你正在考慮入手一臺(tái)平板電視，你會(huì)關(guān)注電視屏中微小的晶體管技術(shù)嗎?

在介紹背板技術(shù)前，這里先界定一些顯示術(shù)語(yǔ)。大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)圖像的清晰度，顏色的亮度，視角及運(yùn)動(dòng)圖像的殘像等指標(biāo)非常感興趣。

分辨率是大家比較熟悉的一個(gè)重要的顯示指標(biāo)。

高清晰分辨率(HD)是目前電視的標(biāo)準(zhǔn)配置，是顯示屏像素?cái)?shù)量的多少。HD TV規(guī)格是指具備1080行x1920列，總共2,073,600個(gè)像素(事實(shí)上，每個(gè)像素還要由RGB三個(gè)子像素構(gòu)成，以子像素計(jì)的顯示單元三倍于上述像素?cái)?shù))。但是，即使對(duì)于HD分辨率的55英寸平板電視，其像素密度只有40ppi。智能手機(jī)和平板電腦顯示屏的觀看距離較近，所以具有更高的ppi指標(biāo)。例如蘋(píng)果公司的第三代iPad具有令人驚訝的264ppi像素密度。如此看來(lái)，伴隨電視尺寸的進(jìn)一步增大，超高清分辨率將成為電視向更高分辨率方向發(fā)展的下一個(gè)里程碑。

另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是刷新頻率，60赫茲---即一幅畫(huà)面每秒鐘被刷新60次---是業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。當(dāng)需要顯示更快動(dòng)作的影像時(shí)，為了使LCD圖像更清晰，很多廠家已經(jīng)開(kāi)始采用120赫茲及240赫茲的刷新頻率;頻率的提升是否值得付出額外的價(jià)格，似乎更多地取決于每個(gè)消費(fèi)者對(duì)于畫(huà)質(zhì)差異的認(rèn)同程度。

3-D顯示內(nèi)容需要不低于120Hz的刷新頻率。目前大部分的3D顯示是利用兩幅不同視覺(jué)深度的畫(huà)面制造出3D圖像效果的。3D眼鏡幫助我們?cè)谝粋€(gè)時(shí)段只看到單幅畫(huà)面，然后經(jīng)過(guò)我們的大腦將兩幅不同時(shí)段的畫(huà)面合成為一個(gè)完整的具有三維景深的圖像。

高清晰度，更快的刷新率和3D顯示內(nèi)容已經(jīng)逐漸超出目前非晶硅晶體管(a-Si TFT)的驅(qū)動(dòng)能力，不能滿足上述更高指標(biāo)的要求。

回顧平板顯示過(guò)去多年的發(fā)展歷程，a-Si一直是TFT背板的主要技術(shù)方案。A-Si TFT技術(shù)具有制造成本低，成品率較高以及基板制造升級(jí)相對(duì)簡(jiǎn)單，目前可以用超大的9平方米玻璃基板進(jìn)行量產(chǎn)。這種世代升級(jí)帶來(lái)的成本降低日益滿足了消費(fèi)者的價(jià)格預(yù)期，使得a-Si TFT-LCD產(chǎn)品成為了顯示業(yè)內(nèi)的主流產(chǎn)品。

晶體管的功能主要是為像素充電，快速達(dá)到工作電壓，并保持像素上的電量直到下一次刷新信號(hào)。對(duì)于晶體管來(lái)講，一個(gè)關(guān)鍵的性能是載流子的遷移率，即電子的移動(dòng)速度。電子遷移率低意味著響應(yīng)緩慢。A-Si的載流子遷移率將不能夠勝任高分辨率，高響應(yīng)速度顯示屏的要求，如最新的高端智能手機(jī)和平板電腦等顯示屏。

可替代a-Si的技術(shù)目前有LTPS(低溫多晶硅)和MO(金屬氧化物)。最好的替代材料應(yīng)該有更高的載流子遷移率，而且制造成本要低，量產(chǎn)的良率要高以及制造工藝能夠向大尺寸化(同時(shí)保持薄膜的均勻性)升級(jí)，進(jìn)一步發(fā)揮世代升級(jí)帶來(lái)的單位面積制造成本降低的優(yōu)勢(shì)。

相對(duì)地，LTPS具有最高的載流子遷移率，不過(guò)制造成本也最高，由于LTPS需要更多的工藝步驟。而且LTPS工藝在獲得良好的薄膜均勻性和高良品率方面也面臨很大的挑戰(zhàn)。此外，LTPS在世代升級(jí)上受到一定的限制，目前主要的瓶頸在激光退火設(shè)備，只能對(duì)應(yīng)中等基板尺寸(小于3平方米)。

MO技術(shù)，采用銦鎵鋅氧組分的金屬氧化物成為業(yè)界最具希望的替代技術(shù)，能夠在大尺寸玻璃基板上獲得所需的高遷移率和高均勻性。(今天，應(yīng)用材料公司正式發(fā)布了一項(xiàng)新的PECVD技術(shù)，用于制造MO TFT的絕緣薄膜，其可容納的基板尺寸有9平方米大小，如前面a-Si中提到的尺寸。參閱電子工程專輯報(bào)道：應(yīng)用材料全新PECVD薄膜技術(shù)用于下一代更高分辨率顯示)MO工藝，對(duì)比LTPS，所需的掩膜工序更少，而且具有在室溫條件沉積薄膜的優(yōu)點(diǎn)，意味著在未來(lái)的柔性顯示襯底上可以進(jìn)行同樣的成膜工藝。

如果顯示產(chǎn)業(yè)能夠成功實(shí)現(xiàn)這一新型背板技術(shù)的飛躍，這種改變的成本還是很經(jīng)濟(jì)的，而且改變的細(xì)節(jié)對(duì)消費(fèi)者來(lái)講也是相對(duì)清晰可見(jiàn)的。