IGZO:锐利、节能的显示技术

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夏普的igzo（indium gallium zinc oxide）可以说是显示技术的飞跃。今天，通过IGZO面板我们可以获得一个极高分辨率和极佳色彩表现的锐利图像，并且能耗大幅降低。这其中最重要的创新正是这个神秘缩写IGZO背后的含义，它是一种新型薄膜晶体管（TFT）内部的元素：铟镓锌氧化物。传统的TFT显示技术无论是像素密度还是分辨率都已经发展至极限，为此，夏普开发出了这种新技术。目前，采用IGZO的显示屏已经用在一些设备上：夏普SH-06E智能手机，分辨率高达1920×1080像素，像素密度为460ppi（每英寸像素）；台湾制造商BungBungame的Kalos平板电脑，分辨率更是高达2560×1600像素；富士通Lifebook UH90，分辨率破纪录地达到了3200×1800像素；此外，IGZO也被用在4K分辨率（3840×2160）的显示器和电视机上，例如华硕PQ321QE。

这项新技术的优点是显而易见的，以常见的苹果平板电脑为例，如果我们用iPad mini（1024×768）和iPad 4（2048×1536）打开同一个网站，放大查看时iPad mini的文字会很模糊，而采用视网膜（Retina）屏的iPad 4，其文字的显示效果依然会很锐利。虽然iPad 4使用的并不是IGZO技术，而是其竞争对手的LTPS（低温多晶硅）技术，但是两者都同样是用于高解析度屏幕的技术，并且相比之下，IGZO的能耗更小。很明显，iPad mini显示屏所采用的传统非晶硅TFT显示技术已经落后。下面，我们将进一步分析IGZO的技术细节。

每个像素3个晶体管

TFT显示屏的每一个像素都由3个子像素混合，因而，每个像素需要3个晶体管，每一个子像素对应一个薄膜晶体管，通过红色、绿色和蓝色的彩色滤光片呈现出不同的色彩。薄膜晶体管位于背光系统的前方，用于驱动液晶层运动。液晶可以通过结构的改变，控制每一个像素点可以通过的背光量。由于薄膜晶体管并不是完全透明的，因而，它们将需要随着像素密度的增加而缩小，以保持显示屏的通光量。然而，它们不可能无止境地缩小，因为缩小将会导致晶体管的漏电流增加，能耗增大。

传统薄膜晶体管所使用的材料与CPU所使用的晶体管不同，薄膜晶体管的材料是不结晶的非晶硅，硅原子处于无序排列的状态。从大规模生产的角度考虑，价格低廉的非晶硅是理想的选择，然而，相对于晶体硅，非晶硅的电子迁移率急剧降低。不过，对于目前的显示分辨率来说，这并不是最大的问题，毕竟，薄膜晶体管并不涉及什么计算任务，只是简单地切换开关状态，在60Hz刷新频率下，大约每16ms切换一次。

切换晶体管开关状态时，将在栅极施加电压时打开沟道，让电子可以从源极流到漏极。但由非晶硅制成的晶体管，由于硅的电子迁移率较低，所以将需要比较高的电压来打开沟道。而如果采用IGZO作为沟道材料，即使在很低的电压下也能够打开，因为IGZO的电子迁移率比非晶硅要高50倍。另外，多晶硅也可以实现类似的效果，因为其有序的原子结构可以比IGZO拥有更高的电子迁移率。

IGZO像素密度之高无可匹敌

不过，多晶硅无法撼动IGZO的地位，因为多晶硅面临一个巨大的问题，那就是当像素密度高于400ppi时，晶体管需要进一步缩小尺寸。而越小的晶体管，通常意味着越高的漏电流。所谓漏电流，也就是在晶体管关闭的情况下，电子仍然可以流动，这将产生不必要的功耗。其次，漏电流将使晶体管出现意外的操作，导致显示屏图像内容显示异常。而在一个用IGZO作为沟道材料的晶体管中，关闭时几乎没有漏电流，因而，IGZO显示屏的功耗更低，晶体管的尺寸可以做得更小，像素密度可以更高。

IGZO显示屏在显示静态画面时，只需要极低的屏幕刷新率，传统液晶需要60Hz的刷新率以保证画面的稳定，而根据夏普的介绍，IGZO显示屏可以降低到25Hz。同时，IGZO显示屏处理触控输入会更精确，这是因为传统的显示屏在刷新时产生的电流对触控信号的干扰更多。不过，尽管有这些优势，IGZO显示屏何时才能够真正进入大众市场仍是个未知数。目前，夏普的IGZO显示器只用于利基产品，三星和LG等其他厂商仍然在使用昂贵的LTPS技术。有传言，苹果公司将在2013年年底或2014年开始为产品配备IGZO显示屏，如果传言属实，那么IGZO技术将得到提振，这种新的薄膜晶体管材料漏电流较低，可以有效地延长iPhone和iPad的续航时间。