2012年12月29日,厦门天马微电子有限公司第5.5代低温多晶硅(LTPS)TFT-LCD及彩色滤光片(CF)生产线全线打通,首款产品点亮。这是国内首条、全球第二条第5.5代低温多晶硅(LTPS)TFT-LCD生产线。
该项目位于厦门火炬(翔安)产业区的天马微电子公司,由中国航空工业集团投资建设。
去年3月28日,厦门天马微电子有限公司第5.5代低温多晶硅(LTPS)TFT-LCD及彩色滤光片(CF)生产线核心项目TFT工厂主楼顺利封顶。第一期生产设备于去年8月份搬入,10月份装机调试,12月份试生产;今年4月份将达到一半产能,即每月加工1.5万片阵列玻璃基板和6万片彩色滤光片玻璃基板,今年内将达到设计产能。达产之后,整个项目年产值将达到56亿~60亿元。
厦门天马TFT项目首期投资70亿元,其核心工程TFT工厂将成为福建省第一个“10级”洁净电子厂房。该项目是国内第一条、也是全球第二条第5.5代低温多晶硅(LTPS)TFT-LCD生产线,整个项目占地60多万平方米,设计产能为年加工36万片阵列玻璃基板和72万片彩色滤光片玻璃基板,产品应用覆盖移动终端、车载显示、娱乐显示、工业仪表、办公显示等中小尺寸中高端显示市场。
与非晶硅技术相比,该项目具有高解析度、高开口率、低功耗、驱动集成等优点,具有重要的技术创新意义和可观的市场应用前景。生产线总投资70亿元,达产后将吸引一批上下游企业集聚,带动液晶材料等上游产业发展,拉动下游消费电子产品、车载显示等产业的发展,形成产业集聚效应。
低温多晶硅技术介绍
低温多晶硅(Low Temperature Poly-silicon;简称LTPS)是新一代薄膜电晶体液晶显示器(TFT-LCD) 的制造流程,与传统非晶硅显示器最大差异在于LTPS 反应速度较快,且有高亮度、高解析度与低耗电量等优点。
TFT-LCD 分为多晶硅与非晶硅两种技术,目前主流TFT-LCD 以非晶硅(a-Si) 为主,相关技术较为成熟。
LTPS技术就是应用在平面显示器制造上的多晶硅成膜技术。
LTPS在封装过程中,利用淮分子雷射作为热源,雷射光经过投射系统后,产生能量均匀分佈的雷射光束,投射于非晶硅结构的玻璃基板上,当非晶硅结构玻璃基板吸收淮分子雷射的能量后,会转变成为多晶硅结构,整个处理过程都是在600℃以下完成,因此一般玻璃基板皆可适用。
而LTPS由于电晶体载子移动率高出非晶硅技术一百倍以上,显示器具备高亮度与高解析度特色,可呈现较佳的画面品质。若使用在笔记型电脑上,LTPS面板的耗电量较少,可省下不少电力。
◎LTPS优点:
---LTPS具有高分辨率、反应速度快、高亮度、高开口率等优点,所谓高开口率,即高迁移率代表使用几何尺寸较小的电晶体即可提供足够的充电能力,因此光穿透的有效面积变大。
---Vehicle for OLED:高迁移率代表可提供OLED Device较大之驱动电流,因此较适合作为主动型OLED显示器之基板。
---LTPS硅结晶排列较a-Si有次序,使得电子移动率相对高一百倍以上,可以将外围驱动电路同时制作在玻璃基板上,可节省空间及驱动IC的成本。由于驱动IC线路直接制作于面板上,可以减少零件对外接点,增加可靠度、维护更简单、缩短组装制程时间及降低EMI特性,可减少应用系统设计时程及扩大设计自由度。
---部份驱动电路可制作于玻璃基板上,因此印刷电路板(PCB)上的电路相对简单,可节省PCB之面积。
LTPS仍面临一些问题,像是TFT的关态电流(即漏电流)较大(Ioff=nuVdW/L),以及高迁移率p-Si材料低温大面积制程较困难。
◎在玻璃或塑胶基板上制造LTPS薄膜方式:
---Metal Induced Crystallization (MIC):属于SPC 方法之一。相较于传统的SPC,此方法能在较低温下(约500~600°C)制造出多晶硅。因为薄层金属在结晶前即先形成在硅薄膜上,先被包覆,因此金属成分主要扮演降低结晶化的活性功能,使其能在较低温结晶的重要关键。
---Cat-CVD:一种无须经由退火处理、而可直接沉积多晶薄膜(poly-film)的方法。沉积温度可低于300°C。成长机制包含SiH4-H2 混合体的catalytic cracking reaction。
---Laser anneal:此为最广为运用的方法,利用Excimer雷射加热及融化含氢量低的 a-Si,然后再结晶为多晶硅薄膜。
全球LTPS面板供应商以日厂技术为领先,包括东芝行动显示(TMDisplay)、夏普(Sharp)等,夏普的产能为全球LTPS面板产业之冠,其次为日本的TMDisplay、台湾的统宝光电则排名第三。
日本Sharp、Hitachi、 TMDisplay、Epson及Sony也逐渐将4代线及以下的产能转成低温多晶硅,国内的统宝、友达、奇美也有3.5代LTPS生产线,韩国三星(Samsung) 与LG Display则用4.5代线生产LTPS。
在低温多晶硅TFT LCD面板的应用上,手机佔50%为最大宗,另外手持装置如数位相机、游戏机与多媒体播放器(PMP)则佔40%,笔记型电脑佔10%。