IGZO：銳利、節能的顯示技術

夏普的IGZO（indium gallium zinc oxide）可以說是顯示技術的飛躍。今天，通過IGZO面板我們可以獲得一個極高分辨率和極佳色彩表現的銳利圖像，并且能耗大幅降低。這其中最重要的創新正是這個神秘縮寫IGZO背后的含義，它是一種新型薄膜晶體管（TFT）內部的元素：銦鎵鋅氧化物。傳統的TFT顯示技術無論是像素密度還是分辨率都已經發展至極限，為此，夏普開發出了這種新技術。目前，采用IGZO的顯示屏已經用在一些設備上：夏普SH-06E智能手機，分辨率高達1920×1080像素，像素密度為460ppi（每英寸像素）；臺灣制造商BungBungame的Kalos平板電腦，分辨率更是高達2560×1600像素；富士通Lifebook UH90，分辨率破紀錄地達到了3200×1800像素；此外，IGZO也被用在4K分辨率（3840×2160）的顯示器和電視機上，例如華碩PQ321QE。

這項新技術的優點是顯而易見的，以常見的蘋果平板電腦為例，如果我們用iPad mini（1024×768）和iPad 4（2048×1536）打開同一個網站，放大查看時iPad mini的文字會很模糊，而采用視網膜（Retina）屏的iPad 4，其文字的顯示效果依然會很銳利。雖然iPad 4使用的并不是IGZO技術，而是其競爭對手的LTPS（低溫多晶硅）技術，但是兩者都同樣是用于高解析度屏幕的技術，并且相比之下，IGZO的能耗更小。很明顯，iPad mini顯示屏所采用的傳統非晶硅TFT顯示技術已經落后。下面，我們將進一步分析IGZO的技術細節。

每個像素3個晶體管

TFT顯示屏的每一個像素都由3個子像素混合，因而，每個像素需要3個晶體管，每一個子像素對應一個薄膜晶體管，通過紅色、綠色和藍色的彩色濾光片呈現出不同的色彩。薄膜晶體管位于背光系統的前方，用于驅動液晶層運動。液晶可以通過結構的改變，控制每一個像素點可以通過的背光量。由于薄膜晶體管并不是完全透明的，因而，它們將需要隨著像素密度的增加而縮小，以保持顯示屏的通光量。然而，它們不可能無止境地縮小，因為縮小將會導致晶體管的漏電流增加，能耗增大。

傳統薄膜晶體管所使用的材料與CPU所使用的晶體管不同，薄膜晶體管的材料是不結晶的非晶硅，硅原子處于無序排列的狀態。從大規模生產的角度考慮，價格低廉的非晶硅是理想的選擇，然而，相對于晶體硅，非晶硅的電子遷移率急劇降低。不過，對于目前的顯示分辨率來說，這并不是最大的問題，畢竟，薄膜晶體管并不涉及什么計算任務，只是簡單地切換開關狀態，在60Hz刷新頻率下，大約每16ms切換一次。

切換晶體管開關狀態時，將在柵極施加電壓時打開溝道，讓電子可以從源極流到漏極。但由非晶硅制成的晶體管，由于硅的電子遷移率較低，所以將需要比較高的電壓來打開溝道。而如果采用IGZO作為溝道材料，即使在很低的電壓下也能夠打開，因為IGZO的電子遷移率比非晶硅要高50倍。另外，多晶硅也可以實現類似的效果，因為其有序的原子結構可以比IGZO擁有更高的電子遷移率。

IGZO像素密度之高無可匹敵

不過，多晶硅無法撼動IGZO的地位，因為多晶硅面臨一個巨大的問題，那就是當像素密度高于400ppi時，晶體管需要進一步縮小尺寸。而越小的晶體管，通常意味著越高的漏電流。所謂漏電流，也就是在晶體管關閉的情況下，電子仍然可以流動，這將產生不必要的功耗。其次，漏電流將使晶體管出現意外的操作，導致顯示屏圖像內容顯示異常。而在一個用IGZO作為溝道材料的晶體管中，關閉時幾乎沒有漏電流，因而，IGZO顯示屏的功耗更低，晶體管的尺寸可以做得更小，像素密度可以更高。

IGZO顯示屏在顯示靜態畫面時，只需要極低的屏幕刷新率，傳統液晶需要60Hz的刷新率以保證畫面的穩定，而根據夏普的介紹，IGZO顯示屏可以降低到25Hz。同時，IGZO顯示屏處理觸控輸入會更精確，這是因為傳統的顯示屏在刷新時產生的電流對觸控信號的干擾更多。不過，盡管有這些優勢，IGZO顯示屏何時才能夠真正進入大眾市場仍是個未知數。目前，夏普的IGZO顯示器只用于利基產品，三星和LG等其他廠商仍然在使用昂貴的LTPS技術。有傳言，蘋果公司將在2013年年底或2014年開始為產品配備IGZO顯示屏，如果傳言屬實，那么IGZO技術將得到提振，這種新的薄膜晶體管材料漏電流較低，可以有效地延長iPhone和iPad的續航時間。