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New Mode 2的New Mode 2

2022-10-21 05:22:49 编辑:lily 浏览量:673

New Mode 2的New Mode 2

New Mode 2技术其实是夏普提出的一个概念,是在屏幕显示视角上采用的一项新技术,是IPS的升级版。但是New Mode 2在被手机厂商推广的过程中被与CGS混为一谈。严格意义上来说,New Mode 2是一项技术,而CGS是实现这种技术的一种工艺。

之前网上流传的IGZO观点的文章和CGS观点的文章在下面保留,虽然IGZO观点是错误的,但其中谈到的很多技术介绍仍能达到科普的作用。但是我们应该认识到IGZO虽然是夏普新技术,效果上其实不如老的LTPS和CGS技术,其优势是成本低,详见CGS观点文章,CGS观点的最后一段更是精辟! IGZO是什么?就是铟镓锡氧化物的缩写。主动式液晶屏幕从本质上来说,和集成电路是一样的,只不过集成电路是制作在一个硅片上的,而主动液晶屏是制作在玻璃基板上。在集成电路中,构成电路的核心元件是CMOS管,而在主动液晶屏上构成电路的核心元件叫薄膜晶体管,英文缩写为TFT。

一直以来都有一种说法,某某屏幕“比较差,因为它是TFT屏,远不如IPS屏”,这种说法是完全错误的,因为TFT是所有主动式液晶屏的基础元件,你所看到的几乎所有的液晶显示屏(电子表和计算器除外),都是主动屏,所以它们都是“TFT液晶”。那IPS是什么呢?IPS只是驱动液晶分子实现通光度调节功能的具体设计。让我们用交通工具做类比,交通工具里有汽车和自行车,恰如液晶屏有主动屏和被动屏;汽车又有前驱、后驱、四驱,恰如TFT液晶屏有TN、IPS和MVA等等类型。

回到之前的问题上来,IGZO是什么?任何晶体管都是基于半导体的,而玻璃并不是半导体,所以实际上在屏幕生产工艺中,都需要在制作面板之前先在玻璃基板上用各种方式去沉积一层硅,并以这个为基础去制作TFT,用这个TFT去控制由ITO制造的储能电容。沉积上去的硅是处于非晶体的状态,这就叫非晶硅。非晶硅的载流子迁移率很低,以此制造的TFT,不论是用来给蓄能电容充电还是放电,速度都会很慢,如果需要得到足够的性能,要么需要有较大的面积,要么就需要较高的驱动电压。这在以前并不是问题,但是随着手机的屏幕像素密度越来越高、分辨率越来越高,如果TFT的尺寸过大,就会导致开口率(开口率就是一个像素里透光的部分与整个面积的比值,因为TFT是不透光的的,所以自然开口率是小于1的)降低。开口率降低就意味着面板的透光性下降,为了得到足够的亮度,就需要更亮的背光,也就是会消耗更多的电量。如果提高驱动电压,可以减低TFT的尺寸,但是会带来动态功耗的增加,同时过小的TFT也会影响漏电,导致图像显示效果变差。

所以归根到底,核心问题就是:用于制造TFT的材料,非晶硅,载流子迁移率不够高。那么有什么办法来解决这个问题?有一个技术应该大家都听说过,那就是低温多晶硅,英文缩写叫LTPS,这种技术是用激光照射沉积上的硅,将其从非晶状态转化成多晶状态(就是说由很多细小的晶体构成,实际上非晶也不是真的没有晶体,只是非晶的晶体尺度远小于TFT的大小而已),这可以带来几乎100倍的载流子迁移率提升,自然就可以提升开口率、减低功耗。可能很多人不知道,M8的屏幕就采用了LTPS技术。但是LTPS有一个很致命的问题,看介绍也知道,激光照射,这导致LTPS的屏幕成本较高,而且也无法制作大面积的基板。

这就是为什么LTPS一直以来都不是很普及的原因,也是IGZO诞生的意义所在。IGZO作为一种复合氧化物半导体材料,如果用它来取代硅,将其沉积在玻璃基板上,也可以用来制作TFT,而IGZO有着几个很大的优势:首先,它的载流子迁移率比非晶硅高,虽然远不如多晶硅,但是实际上也可以做到非晶硅3~15倍的性能,这样的提升已经很大了。其次,IGZO不需要复杂的激光退火工艺,利于生产大尺寸面板。最后,IGZO是透明的,这意味着用IGZO做的TFT也是透明的,这可以进一步提升液晶屏的开口率。

说到这里应该也是明白了,所谓的IGZO,是液晶屏基础材料上的革新,它的意义就像是改用铝合金而不是铸铁去制作汽车发动机的汽缸体。不论是铝合金发动机还是铸铁发动机,汽车都可以是前驱、后驱或者四驱,同样的,不论是非晶硅、多晶体硅还是IGZO,都可以用各种方式去控制液晶分子的工作状态——可以有IPS的IGZO屏,也可以有MVA的IGZO屏,自然也可以有TN的IGZO屏——因此IGZO无法直接的带来更好的显示效果(事实上IGZO的直接意义是省电,这点一直以来都是被误解最多的)。所以IGZO只是New Mode 2的一部分,远远不是全部。

TFT显示屏作为一种储能式的显示屏,每个像素的状态是靠对应TFT所控制的储能电容所决定的。电容可以充电,自然就可以放电,而放电除了TFT泄放以外,还会因为漏电而消失,所以不论显示的是静态图像还是动态图像,TFT显示屏都需要不断的重复往屏幕里写入数据,以保证显示的图像是稳定的。这个写入的频率绝大多数都是60Hz,因为如果写入速度太慢,在两次写入之间,由于储能电容的漏电,画面就会产生变化,最终会导致图片出现色彩失真甚至抖动。IGZO屏幕的一大特点是低漏电,这可以让IGZO屏在外部驱动关闭的情况下维持更长时间的图像稳定,因此夏普在IGZO的驱动电路中增加了一个功能,那就是动态刷新率:如果屏幕显示的是静态图像,那么屏幕的刷新率可以降低到比如说10Hz,对应功耗可以降低到正常屏幕的1/10。这些技术结合起来,最终得到的就是IGZO屏幕在同样背光功率下亮度可以增加大约40%,同时面板的驱动功率可以降低到原先的1/5左右,这是MX2的标称续航远超过MX的原因之一。

至此,New Mode 2所包含的内容,应当就是这样四个部分:IGZO材料、X-IPS工作模式、动态亮度调整和动态刷新率控制。 现在流传最广的观点是New Mode 2是夏普最新的IGZO屏(以下简称IGZO论),我们来看下IGZO的资料,就能找出诸多的不符:

IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide 氧化铟镓锌)虽然拥有较a-Si (amorphous silicon非晶硅) 更高的画质精细度、更低的耗电量,以及更流畅的触控功能,但是其电子移动速度与画面精细度稍逊于CGS (Continuous Grain Silicon连续粒状结晶硅)与LTPS(Low TemperaturePoly-silicon低温多晶硅),整体而言适用于需求介于a-Si与LTPS的终端产品,且具成本优势,主要供货目标是平板电脑、超级本这些产品。夏普方面定位是300ppi以上用LTPS或CGS,300ppi以下用IGZO(也可以用IGZO但是精度上会差些看客户要求)。由于IGZO的成本优势,夏普将继续研发IGZO,以使它用于更精细的屏幕,被大家所熟悉的就是498ppi的IGZO,但是成熟量产还是未来的事,不在本帖讨论范围。

注:CGS,是一种LTPS的变体(夏普文档原文是a variant of the LTPS),夏普独有的玻璃基板制造工艺

大家清楚了吧,IGZO虽然是夏普最新技术,但它实际上不如LTPS,它的优势是成本低,由于LTPS需要通过照射激光使半导体层结晶,成本高,做10寸以上的屏太贵,市场需要介于a-Si和LTPS之间的一种技术,夏普苦心研发的IGZO,IGZO并不是瞄准的高端手机市场(以后的发展不在本帖讨论范围)。IGZO论的一个论据是“LTPS做大屏成本高,所以LTPS一直以来都不是很普及,是IGZO诞生的意义所在”,上文提到了这是在平板笔电上说的,但是不适用手机,IGZO论选错了参照对象,和平板笔电比,4.x寸是很小的屏幕!高端手机中LTPS是普及的下文会讲到。

IGZO论认为“IGZO的电子移动速度较a-si快3~15倍,与New Mode 2的3X电子移动速度刚好符合”,这是错误的,实际上IGZO的电子移动速度大约是a-Si的20~50倍,LTPS是上百倍没错。

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