智能手機(jī)的普及推動(dòng)著智能手機(jī)市場(chǎng)的增長(zhǎng),市場(chǎng)對(duì)更高規(guī)格產(chǎn)品的要求也在提高,包括顯示屏尺寸、分辨率和電池壽命。
作為一個(gè)關(guān)鍵的加工工藝,準(zhǔn)分子激光退火(Excimer Laser Annealing, ELA)將非晶硅(a-Si)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч瑁?/span>p-Si),使電子遷移率提高了數(shù)百倍,由此可以提升高端薄膜晶體管或顯示屏中的像素密度。準(zhǔn)分子激光器線光束系統(tǒng)能夠加工智能手機(jī)和OLED電視所需的有源矩陣驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏(AMLCD)和主動(dòng)矩陣有機(jī)發(fā)光二極管面板(AMOLED)。在最新的ELA系統(tǒng)中,由精巧的柱面光具傳輸出均勻的線形光束(尺寸為750 mm×0.4 mm),可對(duì)第八代面板實(shí)現(xiàn)快速退火。
智能手機(jī)市場(chǎng)的需求
平板顯示器(Flat Panel Display, FPD)的制造商不得不面臨著日益嚴(yán)苛的要求,例如更高的分辨率、增強(qiáng)的對(duì)比度、更快的響應(yīng)時(shí)間,同時(shí)還要降低顯示器的功耗。
這些要求超出了常規(guī)顯示屏(非晶硅背板)的性能極限。在智能手機(jī)和平板電腦上,高性能顯示屏的分辨率可達(dá)300像素/英寸以上——蘋(píng)果手機(jī)iPhone 5的Retina顯示屏就是一個(gè)很好的例子;該特性得益于導(dǎo)電背板具有較高的電子遷移率,而導(dǎo)電背板正是源自非晶硅。
準(zhǔn)分子激光退火技術(shù)促使平板顯示屏制造業(yè)從非晶硅轉(zhuǎn)變到多晶硅背板。由于這一技術(shù)具有低溫加工的特點(diǎn),故得名“低溫多晶硅”(Low Temperature Polysilicon, LTPS),它同樣適用于制造新興的OLED顯示屏以及柔性顯示屏。
智能手機(jī)市場(chǎng)的增長(zhǎng)有賴于低溫多晶硅
在有源矩陣平板顯示屏中,硅是薄膜晶體管(TFT)矩陣的半導(dǎo)體基礎(chǔ),而TFT矩陣能夠?qū)Ω髯元?dú)立的像素進(jìn)行控制。起初,薄膜沉積是通過(guò)傳統(tǒng)的沉積技術(shù)來(lái)處理,例如在透明玻璃基材上采用PECVD法。所得到的硅薄膜其實(shí)是非晶態(tài)的,顯示出嚴(yán)重的缺陷,因此限制了其應(yīng)用于有源矩陣控制型LCD和OLED顯示屏;而多晶硅卻能克服這一缺陷,或者簡(jiǎn)而言之,多晶硅具有百倍高的載流子遷移率。
首先,非晶硅的電子遷移率較低,它阻礙了晶體管尺寸變得更小。只有多晶硅的電子遷移率較高時(shí),體積更小的晶體管才能提供足夠的充電功率。人們期待TFT更小,是因?yàn)?/span>TFT能提供更高的像素密度或更高的開(kāi)口率,使顯示屏更亮且電效率更高。其次,采用多晶硅背板,可以直接在顯示屏上實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和其他電路,并且減少外部信號(hào)連接的數(shù)量、減少顯示屏的重量和厚度。第三,由于非晶硅的玻璃材質(zhì)和不明確的結(jié)構(gòu),在本質(zhì)上并不穩(wěn)定;因此隨著時(shí)間的推移,閾值電壓會(huì)產(chǎn)生漂移,導(dǎo)致AMLCD特別是AMOLED顯示屏的亮度發(fā)生改變。
因此可見(jiàn),多晶硅背板是高性能和可靠性的完美結(jié)合;為高分辨率AMLCD和不斷增長(zhǎng)的AMOLED顯示屏提供適用的TFT矩陣。
由于ELA可以在200℃的低溫下進(jìn)行,308 nm準(zhǔn)分子激光退火已經(jīng)成為當(dāng)下屏制造中制備有效的多晶硅層的首選方法。因此,在準(zhǔn)分子激光加工中,可采用普通的玻璃基板,甚至是柔性顯示屏所用的可彎曲聚合物基材。
ELA方式要求準(zhǔn)分子激光器提供高達(dá)2焦耳的高脈沖能量、幾百赫茲的脈沖頻率以及極高的能量穩(wěn)定性,并運(yùn)用諸如1.2kW、308 nm的VYPER激光器與適當(dāng)?shù)牟ㄊ纬上到y(tǒng)。
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