薄膜晶体管液晶显示器阵列基板及其制造技术研讨

吴杰 张锡鹏

摘要：薄膜晶体管液晶显示器已经成为显示设备领域的主流，该技术中涉及的阵列基板技术是关乎薄膜晶体管液晶显示器质量的关键技术，本文对阵列基板技术进行了探讨，提出了薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制造工艺以及发展方向，希望为相关部门工作人员提供一定的参考和借鉴。

关键词：薄膜晶体管液晶显示器；阵列基板；制造

近年來，各种新型显示技术与显示设备层出不穷，如液晶显示器、有机发光二极管以及柔性显示技术等，显示面板日益呈现大尺寸、高分辨率的发展趋势。传统的硅基原料的晶体管由于迁移率不够高而无法满足越来越高的实际需求，氧化物薄膜晶体管凭借良好的均匀性、高度的迁移性以及简洁方便的制造工艺受到了人们的广泛重视，并得到了大范围应用。薄膜晶体管液晶显示器利用薄膜晶体管技术手段大幅度的提升了图像质量，经常被用于电视、投影机和其他平面显示设备中。阵列基板是薄膜晶体管液晶显示器制造过程中必不可少的一部分，本文探讨了薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的制作流程与涉及到的技术，并对阵列基板未来的发展前景进行了展望。

一、薄膜晶体管液晶显示器概述

薄膜晶体管液晶显示器技术首先由欧美国家提出，然而对该技术进行了漫长的研究与试验，直到20世纪八十年代，日才首次研发出薄膜晶体管液晶显示器的所有生产与制备技术，薄膜晶体管液晶显示器自此开始投入批量生产。20世纪九十年代，由于笔记本电脑开始大量制造，优质的显示器材有着极大的市场需求，薄膜晶体管液晶显示器凭借诸多优势逐渐占据液晶显示市场的主流位置。作为信息时代的新兴产物，在传统的液晶显示器技术上结合了微电子技术，其技术原理是基于单晶微电子加工的技术，将该技术进行升级使之适应在大面积玻璃上加工薄膜晶体管阵列，加工后即生成了阵列基板，采用另一片覆盖彩色滤色膜的玻璃基板，将阵列基板与该基板结合在一起构成液晶盒，对其进行后期一系列工序如覆盖偏光膜等操作，使完备的液晶显示器得以成形。

薄膜晶体管液晶显示器的显像原理是一旦晶体管中有电流流经时，电流会引发电场的变化，从而造成液晶分子的偏移和转动，进一步使光线的极性发生变化，偏光对像素的明暗进行控制，使之呈现不同的像素。同时，由于一片玻璃基板中含有彩色滤光膜，在滤光膜的作用下可以使每个像素点具有红、绿、蓝三种不同的颜色，大量像素结合在一起共同形成了图像画面。

薄膜晶体管液晶显示器的关键部件包括显示屏、驱动电路和背光源三部分。其中显示屏由彩色滤光膜、阵列基板玻璃和液晶物质组成。

二、阵列基板的制造工艺

阵列基板玻璃的制造采用如下流程：首先在基板玻璃上对厚度在20纳米到40纳米之间的ITO膜和厚度在50纳米到90纳米之间的Cr膜进行连续性的沉积，使之具有光刻基础。继而在沉积成型的膜上光刻出目标形状。然后对厚度约为350纳米的绝缘栅膜进行连续沉积，并采用干法刻蚀工艺进行图形的刻蚀，沉淀AI膜，刻蚀出漏源电极，并将漏源电极作为掩膜。

其次在玻璃基板上覆盖聚酞亚胺，利用绒布使涂抹的聚酞亚胺按照某一个确定的方向摩擦，从而在玻璃基板表面出现一条统一方向的细小沟道，该沟道的作用是确保液晶分子定向排布在一定区域内。继而将上下两片玻璃基板各自的槽沟设置为正交的方向，使玻璃基板被密封为间隙极小的液晶盒，该液晶盒的间隙控制在几微米的范围内，最后将其抽真空，并填充入液晶物质。

三、阵列基板的发展前景

随着微电子技术的不断完善，阵列工艺必将得到进一步优化。传统的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板需要经过七次到九次的刻蚀方可最终成型，漫长的工艺流程不仅增大了人力、物力、财力消耗，而且容易在各个流程发生差错最终影响整体产品质量。对流程的优化可以使刻蚀次数到四次到五次，从而极大缩短工艺流程，提高生产能力。

另外在为了进一步优化显示器的分辨率水平，相关研究人员提出了一种崭新方法，先生成顶栅结构的薄膜晶体管，继而生成漏极、源极，使缓冲层上的三个不同位置分别具有硅薄膜的晶体管、电容与氧化物薄膜晶体管。该方法得到的阵列基板中晶体管的栅极和源极、漏极之间由于具有多层绝缘屏蔽，因而使整体电容有效降低，从而使显示屏的分辨率得以提升。

此外，对阵列基板刻蚀工艺的控制可以提高刻蚀效果，并使产品的生产成本进一步降低，可以采用多次干湿法交替刻蚀的方法，具体操作是对基板做第一次湿法刻蚀，使源极、漏极金属膜被完全剥离，继而进行一次干法刻蚀，令光刻胶边缘的裸露的有源层薄膜脱离，对光刻胶进行灰化处理使之去除。接着进行第二次干法刻蚀，去掉部门保留区域内的源极和漏极金属薄膜，在接下来的干法刻蚀中对有源层薄膜进行刻蚀。最后将剩下的光刻胶完全去除，该种交替刻蚀方法为未来阵列基板的发展提供了一个崭新思路。

四、结语

薄膜晶体管液晶显示器的出现开辟了液晶显示领域的新时代，相比其他显示技术具有更高的清晰度、色彩的品质更优、并且容量也更大。我国的薄膜晶体管液晶显示器由于起步较晚，目前仍在加速发展过程中，相关技术亟待深入研究与完善。为了增强我国薄膜晶体管液晶显示器产业在国际市场中的竞争力，有必要对薄膜晶体管液晶显示器生产过程中涉及的关键技术进行深入研究，提高自主科研水平。阵列基板技术作为薄膜晶体管液晶显示器制造领域的关键技术，理应得到研究部门更大的关注与研发投入，从而使我国的薄膜晶体管液晶显示器阵列基板具备更高的创新能力以及更强大的生产能力。

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