Что такое LTPS дисплей в смартфоне и в чем его преимущества

Встречать в смартфоне LTPS дисплей наверняка приходилось многим, но ответить, что это такое и чем он лучше (или хуже) других типов матриц, может не каждый.

Наша статья для тех, кто «галопом по европам» хочет пробежаться по технологии изготовления таких матриц, хотя бы ради того, чтобы не позволять маркетинговым ловкачам вешать себе лапшу на уши.

А заодно реально оценить преимущества и недостатки.

Суть проблемы

Когда на смену TN+film матрицам пришли IPS, они обладали массой преимуществ, за исключением одного: TFT транзисторы в них имели в качестве основы так называемый аморфный кремний (a-Si).

Основным недостатком данного материала является низкая подвижность электронов. В результате время отклика таких дисплеев существенно выше, чем у устаревших, но всё же очень «быстрых» TN матриц.


Кроме основного, хватало и других недостатков:

• Высокое энергопотребление.
  
• Большие физические размеры транзистора управляющей матрицы.
  
• Крупные субпиксели, не позволяющие добиться высокого разрешения.
  

Получить монокристаллический кремний, обладающий высокой подвижностью электронов, на стеклянной подложке оказалось невозможно, из-за того, что для этого требовалась высокая температура, превышавшая точку плавления стекла.

Что такое LTPS

Данная аббревиатура расшифровывается как Low Temperature Poly Silicon – низкотемпературный поликристаллический кремний.

Эта технология представляет собой перевод аморфоного кремния в поликристаллическую форму без использования высоких температур, способных повредить стеклянную подложку.

Для этого используется отжиг с помощью эксимерного лазера. Значение температуры при этом не превышает 300-400 градусов.


В результате получаются управляющие элементы, не только более «быстрые», но и куда меньших габаритов. Благодаря этому стало возможным увеличить плотность пикселей матрицы, а дополнительным бонусом стало снижение потребления энергии.

Подвижность электронов возросла по сравнению со структурами на основе аморфного кремния с 0.5 см2/В*s до 200 см2/В*s.

Вдобавок увеличился апертурный коэффициент ячейки, представляющий собой отношение полезной площади к общей.

Интегрированные драйверы

Новая технология дает возможность в рамках единого цикла формировать на той же стеклянной подложке интегральные схемы.

Это позволяет избавиться от некоторой части проводников и контактов, а заодно сократить площадь, занимаемую управляющими элементами.

Это дает плюс к надежности матрицы в целом. В дополнение к этому стоит отметить, что надежность тонкопленочных транзисторов, полученных по LTPS технологии в сто раз выше, чем у изготовленных из аморфного кремния.

Альтернатива

Еще одной попыткой увеличить подвижность электронов стали дисплеи IGZO, разрабатываемые японской компанией Sharp. Их создатели вообще решили отказаться от кремния, заменив их сложным оксидом индия-галлия-цинка.

Первые серийные смартфоны появились еще в 2012 году, но с тех пор моделей, использующих данную технологию, появилось считанные единицы.


Зато LTPS экраны успешно теснят на рынке IPS матрицы на основе аморфного кремния: в 2015 году их доля составила 29,8% против 58,1% у a-Si, а в 2016-ом – уже 34,6% против 51,3%.

В заключение

Следует понимать, что LTPS технология сама по себе не привязана к конкретному источнику света. Она используется только для формирования управляющих матриц, которые подходят как для LCD, так и для OLED дисплеев.

Но при этом данная аббревиатура обычно ассоциируется всё-таки именно с ЖК экранами, заменяя традиционную IPS.

В целом же матрицы, производимые таким способом, получаются более экономичными, с высоким разрешением, а время отклика у них практически приближается к TN-дисплеям.

Главным недостатком на данный момент является более высокая стоимость в сравнении с IPS, поэтому в бюджетном сегменте LTPS экраны почти не встречаются.


Нелишне упомянуть, что в ЖК-матрицах Apple iPhone используется именно эта технология, обеспечиваемая основными поставщиками компании JDI, Sharp и LG Display.

И хотя в iPhone X купертинцы «изменили» LCD в пользу OLED, полностью отказываться от них они в ближайшее время не собираются.