薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板及其制造技術(shù)研討

吳杰 張錫鵬

摘要：薄膜晶體管液晶顯示器已經(jīng)成為顯示設(shè)備領(lǐng)域的主流，該技術(shù)中涉及的陣列基板技術(shù)是關(guān)乎薄膜晶體管液晶顯示器質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，本文對(duì)陣列基板技術(shù)進(jìn)行了探討，提出了薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的制造工藝以及發(fā)展方向，希望為相關(guān)部門工作人員提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：薄膜晶體管液晶顯示器；陣列基板；制造

近年來，各種新型顯示技術(shù)與顯示設(shè)備層出不窮，如液晶顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管以及柔性顯示技術(shù)等，顯示面板日益呈現(xiàn)大尺寸、高分辨率的發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的硅基原料的晶體管由于遷移率不夠高而無法滿足越來越高的實(shí)際需求，氧化物薄膜晶體管憑借良好的均勻性、高度的遷移性以及簡潔方便的制造工藝受到了人們的廣泛重視，并得到了大范圍應(yīng)用。薄膜晶體管液晶顯示器利用薄膜晶體管技術(shù)手段大幅度的提升了圖像質(zhì)量，經(jīng)常被用于電視、投影機(jī)和其他平面顯示設(shè)備中。陣列基板是薄膜晶體管液晶顯示器制造過程中必不可少的一部分，本文探討了薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板的制作流程與涉及到的技術(shù)，并對(duì)陣列基板未來的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

一、薄膜晶體管液晶顯示器概述

薄膜晶體管液晶顯示器技術(shù)首先由歐美國家提出，然而對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了漫長的研究與試驗(yàn)，直到20世紀(jì)八十年代，日才首次研發(fā)出薄膜晶體管液晶顯示器的所有生產(chǎn)與制備技術(shù)，薄膜晶體管液晶顯示器自此開始投入批量生產(chǎn)。20世紀(jì)九十年代，由于筆記本電腦開始大量制造，優(yōu)質(zhì)的顯示器材有著極大的市場(chǎng)需求，薄膜晶體管液晶顯示器憑借諸多優(yōu)勢(shì)逐漸占據(jù)液晶顯示市場(chǎng)的主流位置。作為信息時(shí)代的新興產(chǎn)物，在傳統(tǒng)的液晶顯示器技術(shù)上結(jié)合了微電子技術(shù)，其技術(shù)原理是基于單晶微電子加工的技術(shù)，將該技術(shù)進(jìn)行升級(jí)使之適應(yīng)在大面積玻璃上加工薄膜晶體管陣列，加工后即生成了陣列基板，采用另一片覆蓋彩色濾色膜的玻璃基板，將陣列基板與該基板結(jié)合在一起構(gòu)成液晶盒，對(duì)其進(jìn)行后期一系列工序如覆蓋偏光膜等操作，使完備的液晶顯示器得以成形。

薄膜晶體管液晶顯示器的顯像原理是一旦晶體管中有電流流經(jīng)時(shí)，電流會(huì)引發(fā)電場(chǎng)的變化，從而造成液晶分子的偏移和轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步使光線的極性發(fā)生變化，偏光對(duì)像素的明暗進(jìn)行控制，使之呈現(xiàn)不同的像素。同時(shí)，由于一片玻璃基板中含有彩色濾光膜，在濾光膜的作用下可以使每個(gè)像素點(diǎn)具有紅、綠、藍(lán)三種不同的顏色，大量像素結(jié)合在一起共同形成了圖像畫面。

薄膜晶體管液晶顯示器的關(guān)鍵部件包括顯示屏、驅(qū)動(dòng)電路和背光源三部分。其中顯示屏由彩色濾光膜、陣列基板玻璃和液晶物質(zhì)組成。

二、陣列基板的制造工藝

陣列基板玻璃的制造采用如下流程：首先在基板玻璃上對(duì)厚度在20納米到40納米之間的ITO膜和厚度在50納米到90納米之間的Cr膜進(jìn)行連續(xù)性的沉積，使之具有光刻基礎(chǔ)。繼而在沉積成型的膜上光刻出目標(biāo)形狀。然后對(duì)厚度約為350納米的絕緣柵膜進(jìn)行連續(xù)沉積，并采用干法刻蝕工藝進(jìn)行圖形的刻蝕，沉淀AI膜，刻蝕出漏源電極，并將漏源電極作為掩膜。

其次在玻璃基板上覆蓋聚酞亞胺，利用絨布使涂抹的聚酞亞胺按照某一個(gè)確定的方向摩擦，從而在玻璃基板表面出現(xiàn)一條統(tǒng)一方向的細(xì)小溝道，該溝道的作用是確保液晶分子定向排布在一定區(qū)域內(nèi)。繼而將上下兩片玻璃基板各自的槽溝設(shè)置為正交的方向，使玻璃基板被密封為間隙極小的液晶盒，該液晶盒的間隙控制在幾微米的范圍內(nèi)，最后將其抽真空，并填充入液晶物質(zhì)。

三、陣列基板的發(fā)展前景

隨著微電子技術(shù)的不斷完善，陣列工藝必將得到進(jìn)一步優(yōu)化。傳統(tǒng)的薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板需要經(jīng)過七次到九次的刻蝕方可最終成型，漫長的工藝流程不僅增大了人力、物力、財(cái)力消耗，而且容易在各個(gè)流程發(fā)生差錯(cuò)最終影響整體產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)流程的優(yōu)化可以使刻蝕次數(shù)到四次到五次，從而極大縮短工藝流程，提高生產(chǎn)能力。

另外在為了進(jìn)一步優(yōu)化顯示器的分辨率水平，相關(guān)研究人員提出了一種嶄新方法，先生成頂柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，繼而生成漏極、源極，使緩沖層上的三個(gè)不同位置分別具有硅薄膜的晶體管、電容與氧化物薄膜晶體管。該方法得到的陣列基板中晶體管的柵極和源極、漏極之間由于具有多層絕緣屏蔽，因而使整體電容有效降低，從而使顯示屏的分辨率得以提升。

此外，對(duì)陣列基板刻蝕工藝的控制可以提高刻蝕效果，并使產(chǎn)品的生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，可以采用多次干濕法交替刻蝕的方法，具體操作是對(duì)基板做第一次濕法刻蝕，使源極、漏極金屬膜被完全剝離，繼而進(jìn)行一次干法刻蝕，令光刻膠邊緣的裸露的有源層薄膜脫離，對(duì)光刻膠進(jìn)行灰化處理使之去除。接著進(jìn)行第二次干法刻蝕，去掉部門保留區(qū)域內(nèi)的源極和漏極金屬薄膜，在接下來的干法刻蝕中對(duì)有源層薄膜進(jìn)行刻蝕。最后將剩下的光刻膠完全去除，該種交替刻蝕方法為未來陣列基板的發(fā)展提供了一個(gè)嶄新思路。

四、結(jié)語

薄膜晶體管液晶顯示器的出現(xiàn)開辟了液晶顯示領(lǐng)域的新時(shí)代，相比其他顯示技術(shù)具有更高的清晰度、色彩的品質(zhì)更優(yōu)、并且容量也更大。我國的薄膜晶體管液晶顯示器由于起步較晚，目前仍在加速發(fā)展過程中，相關(guān)技術(shù)亟待深入研究與完善。為了增強(qiáng)我國薄膜晶體管液晶顯示器產(chǎn)業(yè)在國際市場(chǎng)中的競爭力，有必要對(duì)薄膜晶體管液晶顯示器生產(chǎn)過程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，提高自主科研水平。陣列基板技術(shù)作為薄膜晶體管液晶顯示器制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，理應(yīng)得到研究部門更大的關(guān)注與研發(fā)投入，從而使我國的薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板具備更高的創(chuàng)新能力以及更強(qiáng)大的生產(chǎn)能力。

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