低溫多晶硅技術(shù)在液晶車(chē)載顯示中的應(yīng)用

郭智文

(廈門(mén)天馬微電子有限公司，福建 廈門(mén) 361101)

1 低溫多晶硅技術(shù)

在多晶硅技術(shù)應(yīng)用于顯示面板的初期，為了將玻璃基板中的非晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成多晶硅結(jié)構(gòu)，須采用激光退火、高溫氧化的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，由于此工藝中的溫度達(dá)到1 000℃以上，超出了普通玻璃的熔融轉(zhuǎn)變溫度，使得普通玻璃基板無(wú)法滿足需求。因此，為滿足低的基板溫度和液晶顯示器的窄邊框，以及高響應(yīng)速度、高分辨率、高開(kāi)口率、高電子遷移率的性能要求，低溫多晶硅技術(shù)開(kāi)始逐步進(jìn)入市場(chǎng)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，其熱源是準(zhǔn)分子激光，能夠產(chǎn)生能量均勻分布的激光束，照射到非晶硅玻璃基板上時(shí)能夠使非晶硅吸收均勻的能量，從而提升晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的均一性。該技術(shù)不僅突破了傳統(tǒng)技術(shù)的溫度限制，而且具備更優(yōu)異的性能，從而使其在液晶顯示領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2 低溫多晶硅制備工藝

低溫多晶硅制備工藝主要是通過(guò)準(zhǔn)分子激光技術(shù)對(duì)玻璃基板表面沉積的非晶硅進(jìn)行結(jié)晶化處理，進(jìn)而使其形成多晶硅結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)高遷移率的過(guò)程中會(huì)有結(jié)晶化階段和晶格修復(fù)的階段2次高溫制程，在激光晶化的過(guò)程中，由于制程溫度高，使得晶粒收縮形成凸起，此會(huì)造成像素點(diǎn)的亮點(diǎn)和暗點(diǎn)等缺陷。另外，為了使多晶硅具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)特性，需要進(jìn)行離子注入，由于高能粒子的注入會(huì)破壞晶格，因此需要通過(guò)高溫退火來(lái)修復(fù)晶格。一般采用的退火溫度為450℃～600℃，退火制程被認(rèn)為是低溫多晶硅技術(shù)的關(guān)鍵制程，即使經(jīng)歷退火制程也不能完全消除玻璃基板內(nèi)部的殘余應(yīng)力，因此，受殘余應(yīng)力分布不均的影響，玻璃基板會(huì)產(chǎn)生微小的形變，對(duì)成盒對(duì)組精度造成影響。常見(jiàn)的缺陷是對(duì)位精度的偏差引發(fā)的漏光混色等問(wèn)題，因此通過(guò)對(duì)曝光圖形的預(yù)防進(jìn)行補(bǔ)值，從而提高對(duì)位精度。因此，在低溫多晶硅的制程工藝中，LCD或OLED玻璃基板的熱處理溫度需控制600℃以下，此種熱處理并不會(huì)對(duì)玻璃基板造成不可逆轉(zhuǎn)的危害，也保證了使用質(zhì)量。

3 低溫多晶硅技術(shù)在車(chē)載液晶顯示中的應(yīng)用

3.1 在汽車(chē)儀表和中控上的應(yīng)用

將低溫多晶硅技術(shù)生產(chǎn)制作的液晶顯示器應(yīng)用到汽車(chē)儀表上，可實(shí)現(xiàn)大量信息的顯示。目前，此類車(chē)載液晶顯示器已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的機(jī)械式汽車(chē)儀表盤(pán)。將該液晶顯示器應(yīng)用到車(chē)載儀表中，可將汽車(chē)的行駛里程、行駛速度、油量等參數(shù)直接顯示出來(lái)，對(duì)比機(jī)械式的汽車(chē)儀表盤(pán)，電子車(chē)載液晶顯示器能夠快速、準(zhǔn)確的顯示被測(cè)物理量。由于用戶品位的提高，汽車(chē)廠商對(duì)車(chē)載液晶顯示器的顯示效果也提出了更高的要求，從色域、視角要求、暗態(tài)對(duì)比度、窄邊框、可靠性等均提出更加嚴(yán)苛的規(guī)格。從色阻選型上優(yōu)化色域，實(shí)現(xiàn)高色域，從像素設(shè)計(jì)上改善視角，通過(guò)降低暗態(tài)亮度和對(duì)配向角的擇優(yōu)選擇提升視角對(duì)比度，以滿足更高的要求，優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)和膜層實(shí)現(xiàn)更窄邊框，通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)總結(jié)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，讓可靠性不斷提升，低溫多晶硅技術(shù)得天獨(dú)厚的先天優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮作用，這些均加速了低溫多晶硅液晶顯示器在車(chē)載儀表與中控中的應(yīng)用。

3.2 在車(chē)載抬頭顯示和后視鏡等特殊裝置上的應(yīng)用

將車(chē)載液晶顯示器與其他電子信息技術(shù)結(jié)合，可以衍生出多種類型的車(chē)載顯示模式。比如利用投影技術(shù)與顯示器相結(jié)合，可將汽車(chē)儀表的部分信息顯示在汽車(chē)的擋風(fēng)玻璃上，但要想實(shí)現(xiàn)在光線較強(qiáng)的白天顯示清晰，就需要有更高的投射亮度。投射亮度的提高可以通過(guò)提高背光亮度和面板的透過(guò)率實(shí)現(xiàn)，但由于提高背光亮度會(huì)導(dǎo)致功耗增加、背光壽命的縮減以及高發(fā)熱等一系列問(wèn)題，因此需要提升面板的透過(guò)率，通過(guò)對(duì)彩膜基板中遮光矩陣的優(yōu)化以及特殊的像素設(shè)計(jì)可以提升面板透過(guò)率。將低溫多晶硅液晶顯示器與影像技術(shù)結(jié)合應(yīng)用到后視儀中能夠減少后方視角盲區(qū)，從而進(jìn)一步避免汽車(chē)碰撞等交通事故發(fā)生。

特殊的裝置需要特殊形狀的顯示器才能實(shí)現(xiàn)，常見(jiàn)的方形顯示器無(wú)法滿足，因此需要將面板做成異形，這個(gè)過(guò)程要求面板克服驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、顯示效果以及切割方式和可靠性等方面的困難，對(duì)研發(fā)和制造都是很大的挑戰(zhàn)，仍需不斷地探索和創(chuàng)新。

3.3 在車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)汽車(chē)的要求不僅僅是交通出行的便利性，還有舒適性、娛樂(lè)性等方面的全新要求。在各類車(chē)型中都可以把低溫多晶硅液晶顯示屏應(yīng)用到車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)上，不僅可以滿足用戶觀看更高畫(huà)質(zhì)的電視節(jié)目需求，還可以滿足用戶日益增長(zhǎng)的娛樂(lè)需求，提升乘客體驗(yàn)感。要實(shí)現(xiàn)色彩和高清畫(huà)面，就需要提高面板的PPI，而低溫多晶硅的優(yōu)勢(shì)就是電子遷移率高，可以實(shí)現(xiàn)高的PPI，從而達(dá)到高清顯示效果；而高開(kāi)口率的優(yōu)勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)較高的亮度，能夠使顯示器在高強(qiáng)光下依舊保持清晰的顯示效果，在同樣的顯示效果下可以降低背光亮度，從而達(dá)到成本最優(yōu)。

4 低溫多晶硅技術(shù)在車(chē)載液晶顯示器中的發(fā)展趨勢(shì)

隨著低溫多晶硅技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的車(chē)載顯示裝置開(kāi)始逐漸被取代。這種液晶顯示屏憑借成像清晰、工藝簡(jiǎn)單、成本合理等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在車(chē)載顯示領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，低溫多晶硅液晶屏顯示質(zhì)量得到顯著提升。相信在不久的將來(lái)，低溫多晶硅液晶顯示器將會(huì)在點(diǎn)陣像素和色彩成像方面實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步突破，使車(chē)載顯示效果更加高清化、立體化，并提升視力保護(hù)效果。未來(lái)的車(chē)載液晶顯示裝置將會(huì)朝著更加符合人體工學(xué)和智能化的方向發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

低溫多晶硅技術(shù)是當(dāng)今車(chē)載液晶顯示器的主要制造技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)不僅可以最大限度保障液晶顯示器的質(zhì)量，同時(shí)也可以降低制造成本，實(shí)現(xiàn)利益最大化。另外，相比傳統(tǒng)的車(chē)載顯示器，低溫多晶硅顯示器具備更高的顯示性能，既可以提升視覺(jué)效果，又可以實(shí)現(xiàn)異形化設(shè)計(jì)。因此，加大對(duì)低溫多晶硅技術(shù)在車(chē)載液晶顯示中的應(yīng)用研究力度，并將其與當(dāng)今先進(jìn)的電子信息技術(shù)相結(jié)合，可充分發(fā)揮出低溫多晶硅液晶顯示器在車(chē)載顯示裝置中的應(yīng)用效果，以此全面提升汽車(chē)的使用性能，促進(jìn)汽車(chē)行業(yè)的良好發(fā)展。