Cómo elegir entre silicio amorfo (a-Si) y polisilicio de baja temperatura (LTPS) para el desarrollo de proyectos con display

1. Introducción a LTPS
Polisilicio de baja temperatura(Polisilicio de baja temperatura; LTPS, en lo sucesivo denominado LTPS) es otra tecnología nueva en el campo de las pantallas planas. Tecnología de última generación basada en el silicio amorfo (Amorphous-Silicon, en adelante a-Si).
El polisilicio (polisilicio) es un material a base de silicio con un tamaño de aproximadamente 0,1 a varios um, que está compuesto por muchas partículas de silicio. En la industria de fabricación de semiconductores, el polisilicio generalmente se trata mediante LPCVD (deposición química de vapor a baja presión) y luego se recoce a una temperatura superior a 900 ° C. Este método se llama SPC (Cristalización en Fase Sólida). Sin embargo, este método no es adecuado para la industria de fabricación de pantallas planas, porque la temperatura máxima del vidrio es de sólo 650°C. Por tanto, la tecnología LTPS se aplica especialmente en la fabricación de pantallas planas.
La movilidad electrónica del material de silicio amorfo tradicional (a-Si) es de sólo 0,5 cm2/V.S, mientras que la movilidad electrónica del material de polisilicio de baja temperatura (LTPS) puede alcanzar 50-200 cm2/V.S. En comparación con la pantalla de cristal líquido cristalino (a-Si TFT-LCD), la TFT-LCD de polisilicio de baja temperatura tiene las ventajas de una resolución más alta, velocidad de respuesta rápida, alto brillo (alta relación de apertura), etc. Al mismo tiempo, el periférico El circuito de conducción se puede realizar sobre el cristal al mismo tiempo. Sobre el sustrato se puede conseguir el objetivo de integrar el sistema sobre vidrio (SOG), ahorrando espacio y costes. Además, la tecnología LTPS es la plataforma tecnológica para el desarrollo de electroluminiscencia orgánica activa (AM-OLED), por lo que el desarrollo de la tecnología LTPS está sujeto a una amplia atención.
2. La diferencia entre silicio amorfo (a-Si) y polisilicio de baja temperatura (LTPS)
En general, la temperatura del proceso del polisilicio a baja temperatura debe ser inferior a 600 °C, especialmente para el requisito de "recocido por láser" (recocido por láser), un proceso de fabricación que distingue al LTPS de la fabricación de a-Si. En comparación con el a-Si, la velocidad de movimiento de los electrones del LTPS es 100 veces más rápida que la del a-Si. Esta característica puede explicar dos problemas: primero, cada PANEL LTPS reacciona más rápido que el PANEL a-Si; en segundo lugar, la apariencia del PANEL LTPS. El tamaño es más pequeño que el PANEL a-Si. Las siguientes son las ventajas significativas que tiene LTPS sobre a-Si:

1. Es más factible integrar el circuito periférico del controlador IC en el sustrato del panel;

2. Velocidad de respuesta más rápida, tamaño de apariencia más pequeño, menos conexiones y componentes;
3. El diseño del sistema de paneles es más sencillo;
4. La estabilidad del panel es más fuerte;
5. Mayor resolución,
Resolución:
Dado que el TFT p-Si es más pequeño que el a-Si convencional, la resolución puede ser mayor.
La síntesis del controlador IC de p-Si TFT tiene dos ventajas sobre el sustrato de vidrio: primero, se reduce la cantidad de conectores conectados al sustrato de vidrio y se reduce el costo de fabricación del módulo; En segundo lugar, la estabilidad del módulo mejorará drásticamente.
3. Método de preparación de película delgada LTPS.
1. Cristalización inducida por metales (MIC): uno de los métodos SPC. Sin embargo, en comparación con el SPC tradicional, este método puede producir polisilicio a una temperatura más baja (aproximadamente 500 ~ 600 °C). Esto se debe a que la fina capa de metal se recubre antes de que se forme la cristalización y el componente metálico desempeña una función activa de reducción de la cristalización.
2. Cat-CVD: Un método para depositar directamente películas delgadas policristalinas (poly-film) sin extracción con vapor. La temperatura de deposición puede ser inferior a 300°C. El mecanismo de crecimiento implica una reacción de craqueo catalítico de la mezcla SiH4-H2.
3. Recocido con láser: este es el método más utilizado en la actualidad. El láser excimer es la energía principal, utilizada para calentar y fundir a-Si, que contiene una pequeña cantidad de hidrógeno y luego se recristaliza en una película de polietileno.
La tecnología de polisilicio de baja temperatura LTPS (polisilicio de baja temperatura) fue originalmente una tecnología desarrollada por empresas tecnológicas japonesas y norteamericanas para reducir el consumo de energía de la pantalla del Note-PC y hacer que el Note-PC parezca más delgado y liviano. Fue a mediados de la década de 1990. La tecnología ha comenzado a avanzar hacia la etapa de prueba. OLED, una nueva generación de paneles orgánicos de cristal líquido emisores de luz derivados del LTPS, también entró en la etapa práctica en 1998. Sus mayores ventajas residen en su ultradelgado, peso ligero, bajo consumo de energía y sus propias características de emisión de luz, por lo que Puede proporcionar colores más brillantes. E imágenes más claras y, lo que es más importante, el coste de producción es sólo 1/3 del de los paneles LCD normales.
En la actualidad, los paneles LTPS-OLED no han recibido el apoyo de la mayoría de las empresas de paneles LCD. Además de las cuestiones de patentes técnicas, es poco probable que se abandone la inversión original en la fábrica de LCD a gran escala. Eficiencia de producción para competir con LTPS. Por lo tanto, la mayoría de las pantallas de cristal líquido del mercado todavía utilizan el cristal líquido tradicional, es decir, el silicio amorfo (a-Si) convencional. La tecnología tradicional de cristal líquido (a-Si) ha alcanzado una gran madurez después de más de 10 años de desarrollo. Tienen una experiencia considerable en el dominio de la tecnología de producción y la tecnología de diseño de paneles, y la tecnología LTPS aún no puede lograrlo en un corto período de tiempo. Por lo tanto, aunque el coste de fabricación del panel LTPS-OLED es mucho menor en teoría, su precio todavía no tiene ninguna ventaja en la actualidad.
Sin embargo, como era la intención original de la investigación y el desarrollo originales, el transistor de película delgada de polisilicio de baja temperatura (LTPS) puede incrustar el elemento impulsor en el sustrato de vidrio, reduciendo y reteniendo en gran medida el espacio del CI del controlador, de modo que el tamaño del transistor de película delgada se puede hacer más pequeño y al mismo tiempo aumentar el tamaño de la pantalla. Brillo y consumo de energía reducido, lo que mejora en gran medida el rendimiento y la confiabilidad del cristal líquido, y también reduce el costo de fabricación del panel, con mayor resolución: el controlador de matriz activa TFT proporcionado por LTPS y el circuito controlador y TFT se pueden integrar y fabricar. al mismo tiempo. En el caso de mantener las ventajas de ligereza y delgadez, se puede solucionar el problema de la resolución insuficiente (porque la velocidad de transmisión de electrones en polisilicio es más rápida y la calidad es mejor), de modo que el panel de 2,5 pulgadas pueda tener una alta resolución. de 200 ppp.
Mejorar la vida útil y reducir el consumo de energía: como indicador importante para el desarrollo de la tecnología LTPS, reducir la temperatura de los cristales líquidos significa muchas cosas para los cristales líquidos. Se han mejorado tanto la estabilidad como la vida útil. Hasta ahora esto es sólo una conclusión técnicamente cualitativa. Creo que también es fácil para todos entender que la vida útil de la pantalla se prolongará a una temperatura relativamente baja; Los primeros Note-PC daban gran importancia al consumo de energía, que es también una de las razones para desarrollar LTPS. Al tiempo que reduce la temperatura de funcionamiento, el panel LTPS también reduce considerablemente el consumo de energía. Por supuesto, el consumo de energía de los monitores LCD es inherentemente pequeño, lo que significa más para un Note-PC que para un monitor de PC.
Reducción de tamaño: aunque las pantallas planas no tienen altos requisitos de tamaño, la búsqueda de pantallas de cristal líquido más ligeras y delgadas siempre ha sido un punto caliente. Dado que los transistores de película delgada de polisilicio de baja temperatura (LTPS) pueden incrustar directamente elementos impulsores en el sustrato de vidrio, la carcasa de la pantalla de cristal líquido LTPS casi solo puede retener el espesor del propio panel de cristal líquido, sin reservar espacio para el controlador IC y reduzca el grosor al máximo.