Technologie d'affichage a expliqué: A-Si, LTPS, IGZO amorphe, et au-delà

LCD ou AMOLED, 1080p vs 2K? Il ya beaucoup de sujets controversés quand il vient au smartphone affiche, qui ont tous un impact sur la journée pour l'utilisation de jour de nos smartphones. Cependant, un sujet important qui est souvent négligé lors de l'analyse et la discussion est le type de technologie de fond de panier utilisé dans l'affichage.

Afficher les responsables jettent souvent autour des termes tels que A-Si, IGZO, ou LTPS. Mais qu'est-ce que ces acronymes signifient réellement et ce qui est de l'impact de la technologie de fond de panier sur l'expérience utilisateur? Qu'en est-il des développements futurs?

Pour plus de précisions, la technologie de fond de panier décrit les matériaux et les dessins d'assemblage utilisés pour les transistors à couches minces qui entraînent l'affichage principal. En d'autres termes, il est le fond de panier qui contient un réseau de transistors qui sont responsables pour faire tourner les pixels individuels sur et en dehors, agissant donc comme un facteur déterminant quand il vient à la résolution d'affichage, le taux et la consommation d'énergie rafraîchir.

Noter les transistors dans la partie supérieure de chaque pixel de couleur.

Des exemples de technologie de fond de panier comprend du silicium amorphe (aSi), en silicium polycristallin basse température (TFT) et d'indium gallium oxyde de zinc (IGZO), tandis LCD et OLED sont des exemples de types de matériaux d'émission de lumière. Certains des différentes technologies de fond de panier peut être utilisé avec différents types d'affichage, de sorte IGZO peut être utilisé avec soit LCD ou OLED, bien que certains fonds de panier sont plus appropriés que d'autres.

a-Si

Le silicium amorphe a été le go-to matériel pour la technologie de fond de panier pendant de nombreuses années, et vient dans une variété de différentes méthodes de fabrication, d'améliorer son efficacité énergétique, rafraîchir vitesses, et l'angle de vue de l'affichage. Aujourd'hui, a-Si écrans rendre quelque part entre 20 et 25 pour cent du marché de l'affichage du smartphone.

Une comparaison des spécifications de types de TFT communes.

Pour écrans de téléphones mobiles avec une densité de pixels inférieure à 300 pixels par pouce, cette technologie reste le fond de panier préférable de choix, principalement en raison de ses faibles coûts et relativement simple processus de fabrication. Cependant, quand il vient à la hausse des écrans de résolution et de nouvelles technologies telles que AMOLED, a-Si est en train de lutter.

AMOLED met plus de stress électrique sur les transistors par rapport aux LCD, et favorise donc les technologies qui peuvent offrir plus de courant pour chaque pixel. En outre, les transistors de pixels AMOLED prennent plus d'espace par rapport aux écrans LCD, bloquant les émissions plus de lumière pour les écrans AMOLED, ce qui a-Si, plutôt inadapté. En conséquence, les nouvelles technologies et les procédés de fabrication ont été développés pour répondre aux demandes croissantes faites de panneaux d'affichage au cours des dernières années.

LTPS

LTPS siège actuellement comme la barre haute de la fabrication de fond de panier, et peut être repéré derrière la plupart de l'écran LCD haut de gamme et AMOLED affiche trouvés dans les smartphones d'aujourd'hui. Il est basé sur une technologie similaire à a-Si, mais une température de traitement plus élevée est utilisée pour fabriquer des TFT, résultant en un matériau ayant des propriétés électriques améliorées.

Des courants plus élevés sont nécessaires pour les panneaux OLED stables, qui a-Si est loin de.

LTPS est en fait la seule technologie qui fonctionne vraiment pour AMOLED en ce moment, en raison de la plus grande quantité de courant nécessaire par ce type de technologie d'affichage. LTPS a également la mobilité d'électrons supérieur, qui, comme son nom l'indique, est une indication de la façon dont rapidement / facilement un électron peut se déplacer à travers le transistor, avec jusqu'à 100 fois plus grande mobilité que a-Si.

Pour commencer, cela permet beaucoup plus rapide de commutation des panneaux d'affichage. L'autre grand avantage de cette grande mobilité est que la taille de transistor peut être rétréci vers le bas, tout en fournissant la puissance nécessaire pour la plupart des écrans. Cette taille réduite peut soit être mis à l'efficacité énergétique et réduit la consommation d'énergie, ou peut être utilisé pour presser plusieurs transistors en côte à côte, pour permettre à beaucoup plus des écrans à résolution. Ces deux aspects sont de plus en plus important que les smartphones commencent à se déplacer au-delà de 1080p, ce qui signifie que LTPS est susceptible de rester une technologie clé pour l'avenir prévisible.

LTPS est de loin la technologie de fond de panier le plus couramment utilisé, lorsque vous combinez son utilisation dans les panneaux LCD et AMOLED.

L'inconvénient de LTPS TFT vient de ses procédés de fabrication et les coûts du matériel de plus en plus complexes, ce qui rend la technologie plus cher à produire, surtout que les résolutions continuent d'augmenter. A titre d'exemple, un écran LCD 1080p sur la base de ce panneau de la technologie coûte environ 14 pour cent plus de a-Si TFT LCD. Toutefois, les qualités améliorées de LTPS veulent encore dire qu'il reste la technologie privilégiée pour les écrans de plus haute résolution.

IGZO

Actuellement, a-Si et les écrans LCD LTPS constituent le plus grand pourcentage combiné du marché de l'affichage du smartphone. Cependant, IGZO est prévu que la prochaine technologie de choix pour les écrans mobiles. Forte à l'origine a commencé la production de ses panneaux LCD IGZO-TFT de retour en 2012, et a été employant sa conception en smartphones, tablettes et téléviseurs depuis. La société a également récemment mis en valeur des exemples de affiche en forme non-rectangulaire sur la base de IGZO. Sharp est pas le seul joueur dans ce domaine - LG et Samsung sont tous deux intéressés par la technologie ainsi.

Les petits transistors permettent de densités de pixel plus élevées

La zone où IGZO, et d'autres technologies, ont souvent lutté est quand il vient à implémentations avec OLED. ASI a prouvé plutôt inapte à conduire les écrans OLED, avec LTPS offrant une bonne performance, mais au détriment de plus en plus que la taille d'affichage et de pixels densités augmenter. L'industrie de l'OLED est à la recherche d'une technologie qui combine le faible coût et l'évolutivité de a-Si avec la haute performance et la stabilité de LTPS, qui est où IGZO entre en jeu.

Pourquoi l'industrie devrait faire la transition vers IGZO? Eh bien, la technologie a beaucoup de potentiel, en particulier pour les appareils mobiles. Les matériaux de construction de IGZO permettent un niveau de mobilité des électrons décent, offrant 20 à 50 fois la mobilité des électrons de silicium amorphe (a-Si), bien que ce ne soit pas aussi élevé que LTPS, qui vous laisse avec un bon nombre de possibilités de conception. IGZO écrans peuvent donc, en rétréci à de plus petites tailles de transistors, ce qui entraîne une faible consommation électrique, ce qui offre l'avantage supplémentaire de faire la couche moins visible que les autres types de IGZO. Cela signifie que vous pouvez exécuter l'affichage à une luminosité plus faible pour atteindre le même résultat, ce qui réduit la consommation d'énergie dans le processus.

Un des autres avantages de IGZO est qu'il est hautement évolutive, permettant beaucoup plus élevés écrans à résolution accrues considérablement les densités de pixels. Sharp a déjà annoncé des plans pour les panneaux avec 600 pixels par pouce. Ceci peut être réalisé plus facilement qu'avec a-Si TFT types en raison de la plus petite taille de transistor.

Mobilité des électrons supérieur se prête également à l'amélioration des performances en matière de taux de rafraîchissement et de commutation des pixels sur et en dehors. Sharp a développé une méthode de pause pixels, leur permettant de maintenir leur charge pendant de longues périodes de temps, ce qui permettra d'améliorer la vie de la batterie, ainsi que contribuer à créer une image de haute qualité en permanence.

Transistors de IGZO plus petits sont également vantant isolation phonique supérieure par rapport à a-Si, qui devrait aboutir à une expérience utilisateur plus lisse et plus sensible lorsqu'il est utilisé avec des écrans tactiles. Quand il vient à IGZO OLED, la technologie est sur la bonne voie, que Sharp a dévoilé son nouvel écran OLED 8K de 13,3 pouces au SID 2014.

Essentiellement, IGZO cherche à atteindre les avantages de performance de LTPS, tout en gardant fabrications coûts aussi bas que possible. LG et Sharp travaillent tous les deux sur l'amélioration de leurs rendements de fabrication cette année, avec LG visant 70% avec son nouveau Gen 8 M2 fab. Combiné avec éconergétiques technologies d'affichage comme OLED, IGZO devrait être en mesure d'offrir un excellent équilibre entre le coût, l'efficacité énergétique, et la qualité d'affichage pour les appareils mobiles.

Et après?

Innovations dans les fonds de panier d'affichage ne sont pas arrêtent avec IGZO, que les entreprises investissent déjà dans la prochaine vague, visant à améliorer encore l'efficacité énergétique et les performances d'affichage. Deux exemples à garder un oeil sont sur sont Amorphyx 'métal amorphe résistance non linéaire (AMNR) et CBRITE.

Smartphones de résolution plus élevée, tels que le G3 LG, exercent une pression croissante sur la technologie des transistors dans les coulisses.

A partir de AMNR, un projet de spin-off, qui est sorti de l'Oregon State University, cette technologie vise à remplacer les transistors à couches minces communes avec un dispositif à effet tunnel simplifiée à deux bornes de courant, qui agit essentiellement comme un "gradateur".

Cette technologie en développement peut être fabrique sur un processus qui tire parti de a-Si TFT équipements de production, ce qui devrait réduire les coûts en matière de passage de la production, tout en offrant un coût de 40 pour cent inférieure de production par rapport à a-Si. AMNR est également vantant une meilleure performance optique que a-Si et un manque total de sensibilité à la lumière, à la différence IGZO. AMNR pourrait finir par offrir une nouvelle option rentable pour les écrans mobiles, tout en apportant des améliorations dans la consommation d'énergie aussi.

CBRITE, d'autre part, travaille sur sa propre TFT d'oxyde métallique, qui dispose d'un processus matériel et qui offre une plus grande mobilité de porteur de IGZO. La mobilité électron peut heureusement atteindre 30cm² / V · s, autour de la vitesse de IGZO, et a été démontré atteindre 80cm² / V · s, ce qui est presque aussi élevé que LTPS. CBRITE semble également bien se prêter à la résolution plus élevée et les exigences de consommation d'énergie des technologies d'affichage mobiles futures baisser.

LTPS vs CBRITE comparaison des spécifications pour l'utilisation avec les écrans OLED

En outre, cette technologie est fabriqué à partir d'un processus en cinq masque, ce qui réduit les coûts, même par rapport à a-Si et fera certainement beaucoup moins cher à fabriquer que le 9 à 12 masque processus LTSP. CBITE devrait commencer l'expédition de produits dans le courant de 2015 ou 2016, bien que si cela va finir dans les appareils mobiles si tôt est actuellement inconnu.

Smartphones bénéficient déjà de l'amélioration de la technologie de l'écran, et certains diront que les choses sont déjà aussi bon que ils ont besoin pour être, mais l'industrie de l'affichage a encore beaucoup à nous montrer au cours des prochaines années.