一、LTPS 簡介

　　低溫多晶硅（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。繼非晶硅（Amorphous-Silicon，以下以a-Si 代稱）之后的下一代技術。

　　Polysilicon （多晶硅） 是一種約為0.1 至數(shù)個um 大小、以硅為基底的材料，由許多硅粒子組合而成。在半導體制造產(chǎn)業(yè)中，多晶硅通常經(jīng)由LPCVD（Low Pressure Chemical Vapor Deposition） 處理后， 再以高于900C 的退火程序， 此方法即為SPC （Solid Phase Crystallization） 。然而此種方法卻不適合用于平面顯示器制造產(chǎn)業(yè)，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制造上。

　　傳統(tǒng)的非晶硅材料（a-Si）的電子遷移率只有0.5 cm2/V.S，而低溫多晶硅材料（LTPS）的電子遷移率可達50～200 cm2/V.S，因此與傳統(tǒng)的非晶硅薄膜電晶體液晶顯示器（a-Si TFT-LCD）相比，低溫多晶硅TFT-LCD具有更高解析度、反應速度快、亮度高（開口率apertureratio高）等優(yōu)點，同時可以將周邊驅(qū)動電路同時制作在玻璃基板上，達到在玻璃上集成系統(tǒng)（SOG）的目標，所以能夠節(jié)省空間和成本此外，LTPS技術又是發(fā)展主動式有機電致發(fā)光（AM-OLED）的技術平臺，因此LTPS技術的發(fā)展受到了廣泛的重視。

　　二、a-Si 與 LTPS的原理和工藝結構剖析

　　低溫多晶硅技術LTPS（Low Temperature Poly-silicon）最初是日本北美的技術企業(yè)為了降低Note-PC顯示屏的能耗，令Note-PC顯得更薄更輕而研發(fā)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(fā)光液晶面板OLED也于1998年正式走上實用階段，它的最大優(yōu)勢在于超薄、重量輕、低耗電，可以提供更艷麗的色彩和更清晰的影像。

　　其LCD顯示器在封裝過程中，利用準分子鐳射作為熱源，鐳射光經(jīng)過投射系統(tǒng)后，會產(chǎn)生能量均勻分布的鐳射光束，投射于非晶硅結構的玻璃基板上，當非晶硅結構玻璃基板吸收準分子鐳射的能量后，會轉變成為多晶硅結構，因整個處理過程都是在600℃以下完成，故一般玻璃基板皆可適用。

　　LTPS作為顯示技術的先進代表，目前LTPS在智能手機滲透率越來越高，且VR硬件（AMOLED為標配顯示屏）處于爆發(fā)前夜，都處于上升通道。從需求端看，中小尺寸LTPS面板在智能手機和平板電腦中的應用不斷攀升，同時AMOLED市場在柔性顯示的帶動下提前爆發(fā)。顯然LTPS已經(jīng)是AMOLED發(fā)展的核心關鍵技術，那么LTPS的原理結構有多少了解呢，本文摘取了天馬趙本剛老師之前的LTPS的資料整理過來，小編將分三個部分來剖析LTPS，今天周末，給大家來少點就非晶硅和LTPS作個比較和分析。

　　三、LTPS薄膜制備方法

　　1、Metal Induced Crystallization （MIC）：屬于SPC方法之一。然相較于傳統(tǒng)的SPC，此方法能在較低溫下（約500~600℃）制造出多晶硅。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(jīng)由蒸汽萃取、而可直接沉積多晶薄膜（poly-film）的方法。沉積溫度可低于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激光為主要動力，用于加熱及融化a-Si，含有低量氫成分然后再結晶為poly-film。

　　低溫多晶硅技術LTPS（Low Temperature Poly-silicon）最初是日本北美的技術企業(yè)為了降低Note-PC顯示屏的能耗，令Note-PC顯得更薄更輕而研發(fā)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(fā)光液晶面板OLED也于1998年正式走上實用階段，它的最大優(yōu)勢在于超薄、重量輕、低耗電，同時其自身發(fā)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(chǎn)成本只有普通液晶面板的1/3。

　　目前LTPS-OLED面板并沒有獲得大多數(shù)上有液晶面板企業(yè)的支持，除了技術上的專利問題，原有的大規(guī)模液晶廠投資也不大可能放棄，這些面板企業(yè)通過研究更大型基板生產(chǎn)線，強化生產(chǎn)效益來與LTPS競爭。所以市場上大多數(shù)的液晶顯示器還是采用傳統(tǒng)的液晶，即主流非晶矽（Amorphous-Silicon，a-Si），傳統(tǒng)液晶（a-Si）技術經(jīng)過10多年的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，業(yè)界無論在量產(chǎn)技術和面板設計技術的掌握度上都具有相當經(jīng)驗，短時間內(nèi)LTPS技術仍無法達到。因此盡管理論上LTPS-OLED面板的制造成本低得多，但是目前它的價格依舊沒有優(yōu)勢。

　　但是作為最初研發(fā)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(qū)動元件，大幅減少并保留驅(qū)動IC的空間，因而可以使薄膜電晶體的尺寸更小，并同時增加顯示器的亮度并減少功率消耗，從而大大提升液晶性能及可靠度，也使面板的制造成本降低，具有更高的解析度：LTPS所提供的TFT主動矩陣驅(qū)動以及驅(qū)動電路和TFT可同時整合制造，可在保持輕薄化優(yōu)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(zhì)也較優(yōu)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(fā)LTPS技術一項重要指標，降低液晶溫度對于液晶來說意味著很多事情，穩(wěn)定性和壽命都獲得了提升，目前為止這還是只是一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(fā)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，這一點對于Note-PC的意義要超過PC monitor。

　　縮小尺寸：盡管平面顯示器對于尺寸的要求并不高，但是對于更輕更薄液晶顯示器的追求卻一直是一個熱點，由于低溫多晶矽（LTPS）的薄膜電晶體可以直接在玻璃基板上嵌入驅(qū)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(qū)動IC的空間，最大限度的降低厚度。