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一文看盡IGZO的前世今生及其產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀

編輯：liuchang 2017-07-31 15:42:14 瀏覽：6007 來源：未知

　　IGZO是什么？

　　IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)為氧化銦鎵鋅的縮寫，是一種薄膜晶體管技術(shù)，在TFT-LCD主動層之上，打上一層金屬氧化物。

　　IGZO面板結(jié)構(gòu)

　　常見的TFT驅(qū)動分類主要有a-Si TFT（非晶硅）、LTPS TFT（低溫多晶硅），IGZO TFT也屬于這一范疇。所以說到底，夏普這次所提出的IGZO面板，仍然是一種TFT液晶屏幕，當(dāng)然，它也可以用于OLED。

　　用于AMOLED

　　Sharp于2012年開始生產(chǎn)IGZO-TFT液晶面板，自那時起就開始在智能手機，平板電腦和電視機上進行設(shè)計。該公司還展示了基于IGZO 的非矩形顯示器的示例，但夏普并不是這個領(lǐng)域唯一的玩家。

　　IGZO是這樣被發(fā)現(xiàn)的···

　　全球最早發(fā)現(xiàn)IGZO具有可在均一性極佳的非結(jié)晶狀態(tài)下實現(xiàn)不遜于結(jié)晶狀態(tài)的電子遷移率特性的是日本東京工業(yè)大學(xué)前沿技術(shù)研究中心&應(yīng)用陶瓷研究所教授細野秀雄。

　　細野秀雄教授在一次專業(yè)研討會上介紹了IGZO發(fā)現(xiàn)的過程：

　　“我自1993年起開始研究透明氧化物半導(dǎo)體材料。最初研究的是結(jié)晶材料。同時，我對非結(jié)晶材料也懷有強烈興趣。當(dāng)時業(yè)界普遍認(rèn)為，包括硅在內(nèi)，“非結(jié)晶材料的電子遷移率比結(jié)晶材料要低3～4個數(shù)量級”。

　　我覺得這種看法不對。我認(rèn)為以硅為代表的共價鍵合性物雖然有這樣的性質(zhì)，但像素氧化物那樣的離子結(jié)合性物質(zhì)應(yīng)該與此不同。

　　但問題是，離子結(jié)合性的物質(zhì)很難形成非結(jié)晶狀態(tài)。不過，我發(fā)現(xiàn)如果從氣相材料開始制作的話，就比較容易形成非結(jié)晶狀態(tài)。

　　最初，只發(fā)現(xiàn)了1種令人感興趣的材料。通過描繪這種材料的電子軌道，我發(fā)現(xiàn)很可能有大量的非結(jié)晶的透明氧化物”。”

　　要想作為TFT(薄膜晶體管)來使用，則必須是可對載體進行控制的物質(zhì)。遷移率多少犧牲一些不要緊，但可隨意轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電體或者絕緣體這一點至關(guān)重要。

　　有一種電子遷移率較高、且作為透明導(dǎo)電氧化物也十分出色的代表性材料，這就是IZO(In-Zn-O)。

　　然而，這種材料很難制成絕緣體，無法直接應(yīng)用于TFT。

　　“于是我想出了一個方法，即：摻入Ga(鎵)后將其制成IGZO。摻入了Ga之后，電子遷移率會降至IZO的1/3，即便如此，仍可保證250px2/Vs的遷移率。遷移率如果達到250px2/Vs，作為顯示器驅(qū)動用已足夠。”

　　為什么用IGZO？

　　IGZO的優(yōu)點

　　1，低溫可啟用靈活或低成本蘇打石灰襯底的使用PVD制作工藝；

　　2，可以以相對較低的成本在常規(guī)A-Si TFT線路上的裝配式以及在更大代數(shù)的液晶面板生產(chǎn)線切割 (夏普可以用十代線切割I(lǐng)GZO面板)；

　　3，IGZO的光滑表面能提供更干凈的界面，以提供更高的分項數(shù)字領(lǐng)域大門絕緣子

　　4，高透光率，可以讓透過更多的光線，減少光通量的損失；

　　5，良好的均勻性和穩(wěn)定性；

　　6，可控制TFT材料的金屬成分和沉積參數(shù)；

　　7，提供更低的功耗和更快的響應(yīng)時間(功耗與OLED接近，但厚度比OLED高25%左右)；

　　8，可生產(chǎn)高像素密度(更大的分辨率)驅(qū)動更高刷新率(240Hz或更高)的液晶面板；

　　9，同樣可用于生產(chǎn)OLED面板。

　　IGZO材料TFT有多低流動性，比傳統(tǒng)的非晶硅形成的埃拉 (準(zhǔn)分子激光退火)，在約10平方厘米/V-秒，流動性是大于10的非晶硅，IGZO使用銦、鎵、鋅、氧氣，取代了傳統(tǒng)的非晶硅基于現(xiàn)用圖層。

　　此外IGZO有電子遷移率超過傳統(tǒng)材料的40倍，這樣其也可以大大降低液晶屏幕的響應(yīng)時間。

　　改用IGZO后TFT 內(nèi)的元件可以造得更細更小，在同一的面積下，原先只能夠容納一組 a-Si 非晶硅的 TFT ，但因為 IGZO 技術(shù)令 TFT 部份更精細，因此能夠容納 4 組 IGZO TFT ，顯示不同的色彩及像素點。

　　在一組 a-Si TFT 的相同面積下可容納四組 IGZO TFT 晶體管

　　( 左 ) 機則設(shè)有不同功能按鍵 ( 右 ) 機背設(shè)有 DisplayPort 1.2 及 Audio 輸入輸出

　　產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀

　　IGZO可以利用現(xiàn)有的非晶硅生產(chǎn)線生產(chǎn)，只需稍加改動，因此在成本方面比低溫多晶硅更有競爭力。

　　從2012年開始，友達光電和奇美電子都將生產(chǎn)線改造為了氧化物TFT，并投入IGZO金屬氧化物的研發(fā)，其中友達表現(xiàn)得更加積極。友達已經(jīng)發(fā)布65英寸4k×2k IGZO超高解析液晶電視屏，意圖與夏普的超高分辨率面板一較高下。

　　在今年3月份，中電熊貓“高世代高性能小尺寸TFT-LCD面板研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目”驗收，高世代高性能小尺寸液晶面板采用IGZO金屬氧化物、銅互連、光配向和有機絕緣膜等新技術(shù)，研制完成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的5英寸、5.5英寸和6英寸高分辨率IGZO TFT-LCD面板。

　　群創(chuàng)則認(rèn)為，OLED面板需要使用低溫多晶矽（LTPS）或IGZO作為背板來驅(qū)動，由于未來五到十年，IGZO因為省電與成本等優(yōu)勢下，將在OLED在背板上取得絕對優(yōu)勢。

　　京東方的IGZO產(chǎn)品已經(jīng)取得了蘋果MacBook Air的認(rèn)證，現(xiàn)在京東方同樣使用相同8.5代產(chǎn)線試做蘋果iPad IGZO產(chǎn)品。

　　在今年四月份，華星光電在國內(nèi)展會上展出了一款BCE IGZO LCD，即55"UD BCE IGZO，據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，其融合IGZO+Cu+COA等高端技術(shù)，超大開口率，相同背光條件下，穿透率更高，畫面更亮。

　　只要擁有專利技術(shù)，改造氧化物TFT生產(chǎn)線并不難，只是投資金額要更大一些。IGZO要想形成量產(chǎn)規(guī)模，必須提升良品率才能發(fā)揮成本效益，短期內(nèi)氧化物TFT不會取代低溫多晶硅制程。

　　產(chǎn)業(yè)鏈

　　WitsView 表示，IGZO 面板需求雖持續(xù)增溫，然而在供給方面恐將隨著韓系面板廠的小世代產(chǎn)線收斂，導(dǎo)致市場上出現(xiàn)供給不足的現(xiàn)象。

　　以往 IGZO 面板供給商主要為三星顯示器、LG顯示器以及夏普。然而，隨著三星顯示器預(yù)計于今年第三季底關(guān)閉具有 IGZO 量產(chǎn)能力的 5 代線廠（L6），2017 下半年 IGZO 面板將僅由樂金顯示器與夏普供給。

　　自 2015 年起，iPad Pro 系列機種皆采用 IGZO 面板，預(yù)計 2017 年市場矚目的 10.5 吋新品也將加入 IGZO 面板需求行列。在 2017 年 3 款 iPad 產(chǎn)品的需求下，蘋果占全球 IGZO 平板面板出貨比重將由 2016 年的 83%，向上攀升至超過 90%。