IGZO(indium gallium zinc oxide)为铟镓锌氧化物的缩写,非晶IGZO 材料是用于新一代薄膜晶体管技术中的沟道层材料,是金属氧化物(Oxied)面板技术的一种。目前,液晶屏幕中所使用的薄膜晶体管技术主要有三种:Alpha-Si(a-Si,无定形硅)、IGZO(铟镓锌氧化物)、LTPS(低温多晶硅)。

IGZO 液晶面板结构

TFT-LCD 液晶屏幕结构

  IGZO 与非晶质硅(a-Si)材料相比,电子迁移率较a-SiTFT 快20 到50 倍,IGZO使用铟、镓、锌、氧气,取代了传统的a-Si 现用图层,可以大大降低液晶屏幕的响应时间,缩小电晶体尺寸,提高液晶面板画素的开口率,较易实现高精细化,由此将简单的外部电路整合至面板之中,使移动装臵更轻薄,耗电量也降至之前的三分之二。同时,IGZO 还可生产更大分辨率、更高刷新率(240Hz 或更高)的液晶面板。此外,IGZO 具有很好的弯曲性能且电子迁移率高,能够很好的配合柔性OLED。

IGZO 与a-Si 对比

对比特征
a-Si
IGZO
电子迁移率
高,比a-Si高20到50倍
响应时间
开口率
耗电
厚薄
轻薄
驱动OLED
不能

  IGZO 与LTPS 均对a-Si 形成了替代,IGZO 相比LTPS 也有较多优势。从技术上看,IGZO 比LTPS 屏幕边框更窄,耗电更低;应用在柔性AMOLED 上时,IGZO 成膜温度更低,可使用透明PI 膜,而LTPS 成膜温度较高,需要用泛黄色PI 膜。从成本上看,LTPS 需要雷射退火制程,比IGZO 多3-5 道光罩,所需设备增加;厂房空间上LTPS 比IGZO 多至少12%。

IGZO 与LTPS 制程温度对比

技术
高温制程
温度
备注
LTPS
除氢
>400℃
-
ELA结晶
>550℃
瞬间温度
RTA
>500℃
-
IGZO
GI成膜
350℃
已有250℃制程参数,Holst有160℃
SE退火
300℃

  在分辨率上IGZO 略逊于LTPS,良品率上IGZO 高于LTPS。在应用方面,IGZO 屏幕分辨率比LTPS 底,夏普去年和最近推出的Aquos 系列手机分辨率均为1080P,将近500PPI,三星推出的S7/S7 Edge 超过500PPI,最高达576PPI,但是人眼视觉分辨率仅到326PPI,因此IGZO 分辨率虽略低,但并不影响视觉效果。良品率方面,除了日韩,LTPS 良品率均不高,而IGZO 良品率可做到80%,最高可达95%。

  智能手机高清化趋势明显,IGZO 和LTPS 逐渐快速替代a-Si。2015 年全球智能手机出货量为18.2 亿部,其中LTPS 和金属氧化物(即为IGZO)TFT LCD 屏幕占比29.8%,预计2016 年份额将上升到34.6%,智能手机出货量预计为19.5 亿部。

2015 年各种智能手机面板技术全球市场份额

2016 年各种智能手机面板技术全球市场份额

  鸿海收购夏普,苹果手机采用IGZO 屏幕概率大大增加。鸿海一直以来是苹果的亲密合作伙伴和最大代工厂,收购夏普之后,苹果可借助夏普的屏幕技术对抗三星。国内大型手机品牌纷纷采用IGZO 屏幕。智能手机高清化趋势明显,手机厂商纷纷采用高阶的LTPS/IGZO 屏幕。由于技术和产能的限制,国内使用IGZO 屏幕的手机不多,有小米4、魅族MX3/MX4 和nubia Z7 等,但后续IGZO 产能增加将会提升IGZO屏幕的使用范围。