ltps低溫多晶矽技術及其優勢簡介
發布時間：2013-8-15
一、ltps 簡介
低溫多晶矽（low temperature poly-silicon；ltps，以下以ltps 代稱）是平板顯示器領域中的又一新技術。繼非晶矽（amorphous-silicon，以下以a-si 代稱）之後的下一代技術。
polysilicon (多晶矽) 是一種約為0.1 至數個um 大小、以矽為基底的材料，由許多矽粒子組合而成。在半導體製造產業中，多晶矽通常經由lpcvd(low pressure chemical vapor deposition) 處理後， 再以高於900c 的退火程式， 此方法即為spc (solid phase crystallization) 。
然而此種方法卻不適合用於平面顯示器製造產業，因為玻璃的最高承受溫度只有650℃。因此，ltps 技術即是特別應用在平面顯示器的製造上。
傳統的非晶矽材料（a-si）的電子遷移率只有0.5 cm2/而低溫多晶矽材料（ltps）的電子遷移率可達50～200 cm2/因此與傳統的非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器（a-si tft-lcd）相比，低溫多晶矽tft-lcd具有更高解析度、反應速度快、亮度高(開口率apertureratio高)等優點，同時可以將周邊驅動電路同時製作在玻璃基板上，達到在玻璃上整合系統（sog）的目標，所以能夠節省空間和成本此外，ltps技術又是發展主動式有機電致發光（am-oled）的技術平台，因此ltps技術的發展受到了廣泛的重視。
二、非晶矽（a-si）與低溫多晶矽（ltps）的區別
一般情況下低溫多晶矽的製程溫度應低於攝氏 600℃，尤其對ltps區別於a-si製造的製造程式「雷射退火」（laser anneal）要求更是如此。與a-si相比，ltps的電子移動速度要比a-si快100 倍，這個特點可以解釋兩個問題：首先，每個ltps panel 都比a-si panel反應速度快；其次，ltps panel 外觀尺寸都比a-si panel小。
下面是ltps與a-si 相比所持有的顯著優點：
1、把驅動ic的外圍電路整合到面板基板上的可行性更強；
2、反應速度更快，外觀尺寸更小，聯結和元件更少；
3、面板系統設計更簡單；
4、面板的穩定性更強；
5、解析度更高，
雷射退火：
p-si 與 a-si的顯著區別是ltps tft在製造過程中應用了雷射照射。ltps製造過程中在a-si層上進行了雷射照射以使a-si結晶。由於封裝過程中要在基板上完成多晶矽的轉化，ltps必須利用雷射的能量把非結晶矽轉化成多晶矽，這個過程叫做雷射照射。
電子移動性：
a-si tft的電子移動速率低於1cm2/同時驅動ic需要較高的運算速率來驅動電路。這就是為什麼a-si tft不易將驅動ic整合到基板上。相比之下，p-si電子的移動速率可以達到100 cm2/同時也更容易將驅動ic整合到基板上。
結果是，首先由於將驅動ic、pcb和聯結器整合到基板上而降低了生產成本，其次使產品重量更輕、厚度更薄。
解析度：
由於p-si tft 比傳統的a-si小，所以解析度可以更高。
p-si tft的驅動ic合成在玻璃基板上有兩點好處：首先，與玻璃基板相連線的聯結器數量減少，模組的製造成本降低；其次，模組的穩定性將得以戲劇性的公升高。
三、ltps薄膜製備方法
1、metal induced crystallization (mic)：屬於spc方法之一。然相較於傳統的spc，此方法能在較低溫下（約500~600℃）製造出多晶矽。
這是因為薄層金屬在結晶形成前即先被包覆，而金屬成分即扮演了降低結晶化的活性功能。
2、cat-cvd： 一種無須經由蒸汽萃取、而可直接沉積多晶薄膜(poly-film)的方法。沉積溫度可低於300℃。
成長機制包含sih4-h2混合體的catalytic cracking reaction。
3、laser anneal： 此為目前最廣為運用的方法。excimer雷射為主要動力，用於加熱及融化a-si，含有低量氫成分然後再結晶為poly-film。
低溫多晶矽技術ltps(low temperature poly-silicon)最初是日本北美的技術企業為了降低note-pc顯示屏的能耗，令note-pc顯得更薄更輕而研發的技術，大約在九十年代中期這項技術開始走向試用階段。由ltps衍生的新一代有機發光液晶面板oled也於2023年正式走上實用階段，它的最大優勢在於超薄、重量輕、低耗電，同時其自身發光的特點，因而可以提供更艷麗的色彩和更清晰的影像，而更為重要的是：生產成本只有普通液晶面板的1/3。
目前ltps-oled面板並沒有獲得大多數上有液晶面板企業的支援，除了技術上的專利問題，原有的大規模液晶廠投資也不大可能放棄，這些面板企業通過研究更大型基板生產線，強化生產效益來與ltps競爭。所以市場上大多數的液晶顯示器還是採用傳統的液晶，即主流非晶矽(amorphous-silicon，a-si)，傳統液晶(a-si)技術經過10多年的發展已經非常成熟，業界無論在量產技術和面板設計技術的掌握度上都具有相當經驗，短時間內ltps技術仍無法達到。因此儘管理論上ltps-oled面板的製造成本低得多，但是目前它的**依舊沒有優勢。
但是作為最初研發的初衷，低溫多晶矽(ltps)的薄膜電晶體可在玻璃基板上嵌入驅動元件，大幅減少並保留驅動ic的空間，因而可以使薄膜電晶體的尺寸更小，並同時增加顯示器的亮度並減少功率消耗，從而大大提公升液晶效能及可靠度，也使面板的製造成本降低，具有更高的解析度：ltps所提供的tft主動矩陣驅動以及驅動電路和tft可同時整合製造，可在保持輕薄化優勢情形下，解決解析度不足的問題(因為電子在多晶矽的傳輸速度較快品質也較優良)，可以使2.5寸的面板具備200ppi的高解析度。
提高壽命和降低能耗：作為研發ltps技術一項重要指標，降低液晶溫度對於液晶來說意味著很多事情，穩定性和壽命都獲得了提公升，目前為止這還是只是乙個技術上定性的結論，相信大家也很容易理解，相對較低的溫度下顯示器的工作壽命將延長；早期的note-pc對能耗的要求非常看重，也是研發ltps的理由之一，再降低工作溫度的同時，ltps面板的能耗也大幅減小，當然，液晶顯示器的能耗本來就很小，這一點對於note-pc的意義要超過pc monitor。
縮小尺寸：儘管平面顯示器對於尺寸的要求並不高，但是對於更輕更薄液晶顯示器的追求卻一直是乙個熱點，由於低溫多晶矽(ltps)的薄膜電晶體可以直接在玻璃基板上嵌入驅動元件，所以ltps液晶顯示器的外殼幾乎可以只保留液晶面板本身的厚度，而不需預留驅動ic的空間，最大限度的降低厚度。
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