非晶? 多晶? 還是王晶?? 漫談LTPS(上)

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話說PE2大師在 高銷售量一定要高規格嗎? Toshiba的367ppi面板 文章中提到LTPS, 所以就來幫大家解釋一下什麼是LTPS.

其實大家都知道TFT-LCD的主流是使用非晶矽 (amorphous Si)的電晶體元件, 但是近幾年, 世界幾家大廠都紛紛投入發展低溫多晶矽 (LTPS, Low Temperature Poly Silicon), 之前在淺談數位相機 文章中也有提到低溫多晶矽的好處, 舉凡高開口率, 高解析度, 低耗電等, 其實這些優點不外乎來自高的電子遷移率(mobility).

可是小弟我只認識王晶, 什麼非晶多晶, 根本就是一閃一閃亮晶晶. 好啦, 回歸正題, 除了對於這兩種晶矽不甚了解,對電子遷移率也只存在模糊的印象, 所以還是拜見了Google大神, 請示一下王晶有沒有比較亮晶晶?

那先來簡單講一下非晶矽(簡稱a-Si)跟多晶矽(簡稱p-Si)的差別好了, 有圖有真相, 比較好了解:

Picture from http://www.tmdisplay.com/tm_dsp/jp/technology/p-si.html

其實簡單的說,一般金屬都是擁有單一完整的晶格結構屬於單晶, 而a-Si則是由許多非常小的晶粒組成散亂的晶格結構而為非晶矽, 至於p-Si的分子於晶粒間的排列是整齊且有方向性的, 但有別於金屬是單晶結構, p-Si屬於擁有需多晶粒的多晶矽, 當晶格結構越完整時, 就會有較完整的路徑讓電子電路通過, 因為所遇到的障礙相對減少, 遷移的速度就會增加, 反之a-Si因為沒有所謂的路徑, 電子電洞就會一直撞到其他的晶格, 而相對的遷移速度就會變慢.

這可以想像成, 如果電子電洞是家裡的兩個小惡魔還不會走路, 卻想要從客廳到房間, 而你家的環境是a-Si, 家裡的太座平時勤於保養跟採購, 卻不識家務, 那小惡魔們就如同有許多大山阻礙在路上, 會東撞西撞, 需要花費相對多的時間去跨越. 而如果你家是p-Si, 女王非常的賢慧, 那路上只有一些小惡魔們的玩具障礙物, 那就可以很快速的經過. 至於金屬的狀況, 就表示家裡非常的整潔, 電子電洞可以自由的移動. 這也意味你上輩子一定燒了很多好香, 這輩子才有賢德的夫人.

經過這樣解釋後, 應該不難想像p-Si TFT比a-Si TFT電子遷移率較高, 如果各位版友們對上述的比喻不甚了解的話, 那再補上一張簡單示意圖如下

Picture from http://www.polymer.cn/industry/industry146.html

以上就簡單地把 非晶矽跟多晶矽 介紹一下, 下一篇文章會介紹怎麼製作低溫多晶矽, 敬請期待囉~

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