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标题: 谁将是新一代TFT的“真命天子”？ [打印本页]

作者: bigpiano 时间: 2009-8-26 15:41
标题: 谁将是新一代TFT的“真命天子”？
目前，TFT技术正处于激烈的开发竞争之中。尤其是新一代有机EL显示器用TFT的开发甚至可以说处于战国时代。原因是现在有机EL中广泛采用的低温多晶硅（LTPS）TFT的量产装置只到第4代，今后将无法满足个人电脑用途及电视用途的需求。另一方面，由于液晶显示器广泛采用的非晶硅（a-Si）TFT的阈值电压（Vth）的改变，不能直接用于将电压转换成电流驱动的有机EL像素上。因此，业内渴望具有与LTPS相当的可靠性、能够支持大尺寸底板的新一代TFT。

表1 有机EL显示器驱动用TFT的比较表中的◎○△×是笔者为表示各技术现在的完成度而标注的，并不表示各技术的潜力。(点击放大)

　　表1比较了现行有机EL面板试制过程中主要采用的TFT技术。其中，LTPS、SPC、SGS及SLS等本可以归为多晶硅，但因制造方法不同、特点大不相同，因此在该表中分别列出。另外，氧化物TFT也包括多种，这里仅作为具有代表性的例子举出了实际面板试制中广泛采用的非晶InGaZnO（以下简称IGZO）。另外，还有采用有机TFT试制有机EL面板的情况，不过由于尚未达到量产的阶段，因此表中也未列出。

在可靠性和量产实绩上领先一步的多晶硅，课题是大型化

　　多晶硅类TFT均为共面型自对准结构，因此需要离子注入装置。虽然没有准分子激光退火装置的光束尺寸大，但离子注入装置也难以支持玻璃底板的大型化需求。如果CMOS化的目标是“系统面板（System on Panel）”会有积极作用，而如果作为有机EL用底板（TFT底板）使用，仅p通道就足够了。普通结构的有机EL元件都是采用电流从TFT底板上的阳极流向通用阴极的结构，因此正电源配置在TFT底板的像素内。当然利用n通道不能构成，不过将源极直接连到电源的p通道更容易恒流工作，也更容易设计像素电路。

　　如果考虑像素的动作情况，迁移率为10cm2/Vs就足够了。内置扫描电路和发光期间控制电路时，迁移率为50cm2/Vs，便有设计的余地。当然，与实现高迁移率相比，确保面内均衡性要重要得多。SPC、SGS和SLS均能够形成p通道，且完全能够确保特性和可靠性。问题在于能否确保包括均衡性和再现性在内的量产特性。由于微晶硅和氧化物还没有量产业绩，LTPS的在量产经验方面略胜一筹。其优点还有，由于是自对准结构，像素电路虽然变得有些复杂但可提高开口率。不过，将来如果不能像液晶一样支持大型底板，将难以确保成本竞争力。大型化程度将是关键。

微晶硅能够利用a-Si的生产设备，必须提高特性

　　微晶硅跟a-Si一样，为反堆叠式结构，工艺也非常相似。4～5年前，微晶硅已经备受关注。这是因为能够利用a-Si的生产设备，且能够提高特性。尤其，不用激光退火，只需优化等离子CVD成膜条件便可形成微结晶膜的工艺能够轻松地直接利用现有生产线，非常令人期待。但实际上，虽然通过微结晶化，可靠性在某种程度上得以提高，但特性并不像期待的那样得以提高。

　　作为采用激光器实现微结晶化的方法，除二极管激光器外，还在研究采用YAG 2ω等固体激光器的方法。由于与a-Si TFT一样也是反堆叠式结构，且微结晶化通道层，因此基本上比多晶硅更有利于大型化。不仅用激光器，能用任何方法（比如等离子及光）结晶化，能够大面积再现性良好地制造处理能力高、迁移率为10cm2/Vs左右的TFT的方法有望确立。

有望成为新一代TFT“真命天子”的氧化物TFT，量产是在与时间赛跑
笔者始终认为，好元件是不管在何地制造都能够发挥出相同特性的元件。比如，a-Si TFT在大学试制也可以发挥出基本相同的特性。而使用激光退火的多晶硅TFT的试制非常困难，且大多在拥有出色装置的试制生产线上也不能发挥出特性。因此，a-Si TFT曾作为FPD的“标准TFT”席卷了世界市场。另一方面，氧化物TFT的代表IGZO尽管刚开始研究，在多个研究机构都确保了相当好的特性。其原因之一可能在于“非晶（非晶质）”。笔者认为不结晶、或能以非晶状态确保特性的元件非常出色。

　　但是，IGZO TFT量产之前需要做的事情还有很多。今后IGZO能够投入使用要看与时间的竞赛。要用于大型有机EL电视，就必须在正式量产线的投资计划确定之前确定量产目标，时间上留有的余地可能非常短。尤其在韩国，企业和大学都将该氧化物TFT定位于新一代TFT的最佳候选，开发热情空前高涨。

　　笔者之所以对氧化物TFT充满期待，还有一个原因。那就是现在采用a-Si TFT的液晶显示器无法以120Hz及240Hz驱动新一代2K×4K大尺寸画面。迁移率不足，即使在40V下驱动也不能写入。要想进一步支持下一代“ 超高清（Super Hi-Vision）”，迁移率需要达到10cm2/Vs左右。为了支持下一代超高精细化，液晶显示器领域也需要取代现有a-Si TFT的新一代TFT。总之，以IGZO为中心的氧化物TFT有可能成为有机EL用底板以及包括液晶在内的所有FPD的“标准底板”。

关注韩国企业的下一步投资

　　韩国三星移动显示器（Samsung Mobile Display）和LG电子在不久的将来都将凭借有机EL显示器涉足个人电脑和电视市场。有报道称，LG将于2009年内上市15英寸支持HD的有机EL电视（分辨率为1366×768）。两家公司的下一步投资都可能在不久的将来确定。首先要关注届时将采用什么样的TFT。

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