薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板及其制造技術研討

吳杰 張錫鵬

摘要：薄膜晶體管液晶顯示器已經成為顯示設備領域的主流，該技術中涉及的陣列基板技術是關乎薄膜晶體管液晶顯示器質量的關鍵技術，本文對陣列基板技術進行了探討，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展方向，希望為相關部門工作人員提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：薄膜晶體管液晶顯示器；陣列基板；制造

近年來，各種新型顯示技術與顯示設備層出不窮，如液晶顯示器、有機發光二極管以及柔性顯示技術等，顯示面板日益呈現大尺寸、高分辨率的發展趨勢。傳統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，并得到了大范圍應用。薄膜晶體管液晶顯示器利用薄膜晶體管技術手段大幅度的提升了圖像質量，經常被用于電視、投影機和其他平面顯示設備中。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，并對陣列基板未來的發展前景進行了展望。

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首先由歐美國家提出，然而對該技術進行了漫長的研究與試驗，直到20世紀八十年代，日才首次研發出薄膜晶體管液晶顯示器的所有生產與制備技術，薄膜晶體管液晶顯示器自此開始投入批量生產。20世紀九十年代，由于筆記本電腦開始大量制造，優質的顯示器材有著極大的市場需求，薄膜晶體管液晶顯示器憑借諸多優勢逐漸占據液晶顯示市場的主流位置。作為信息時代的新興產物，在傳統的液晶顯示器技術上結合了微電子技術，其技術原理是基于單晶微電子加工的技術，將該技術進行升級使之適應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合在一起構成液晶盒，對其進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時，電流會引發電場的變化，從而造成液晶分子的偏移和轉動，進一步使光線的極性發生變化，偏光對像素的明暗進行控制，使之呈現不同的像素。同時，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像素點具有紅、綠、藍三種不同的顏色，大量像素結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鍵部件包括顯示屏、驅動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膜進行連續性的沉積，使之具有光刻基礎。繼而在沉積成型的膜上光刻出目標形狀。然后對厚度約為350納米的絕緣柵膜進行連續沉積，并采用干法刻蝕工藝進行圖形的刻蝕，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確定的方向摩擦，從而在玻璃基板表面出現一條統一方向的細小溝道，該溝道的作用是確保液晶分子定向排布在一定區域內。繼而將上下兩片玻璃基板各自的槽溝設置為正交的方向，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，最后將其抽真空，并填充入液晶物質。

三、陣列基板的發展前景

隨著微電子技術的不斷完善，陣列工藝必將得到進一步優化。傳統的薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板需要經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、財力消耗，而且容易在各個流程發生差錯最終影響整體產品質量。對流程的優化可以使刻蝕次數到四次到五次，從而極大縮短工藝流程，提高生產能力。

另外在為了進一步優化顯示器的分辨率水平，相關研究人員提出了一種嶄新方法，先生成頂柵結構的薄膜晶體管，繼而生成漏極、源極，使緩沖層上的三個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，對陣列基板刻蝕工藝的控制可以提高刻蝕效果，并使產品的生產成本進一步降低，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，對光刻膠進行灰化處理使之去除。接著進行第二次干法刻蝕，去掉部門保留區域內的源極和漏極金屬薄膜，在接下來的干法刻蝕中對有源層薄膜進行刻蝕。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展提供了一個嶄新思路。

四、結語

薄膜晶體管液晶顯示器的出現開辟了液晶顯示領域的新時代，相比其他顯示技術具有更高的清晰度、色彩的品質更優、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，目前仍在加速發展過程中，相關技術亟待深入研究與完善。為了增強我國薄膜晶體管液晶顯示器產業在國際市場中的競爭力，有必要對薄膜晶體管液晶顯示器生產過程中涉及的關鍵技術進行深入研究，提高自主科研水平。陣列基板技術作為薄膜晶體管液晶顯示器制造領域的關鍵技術，理應得到研究部門更大的關注與研發投入，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新能力以及更強大的生產能力。

參考文獻：

[1]徐少穎，謝振宇，李田生，等.一種薄膜晶體管液晶顯示器陣列基板及制作方法.2011.

[2]龍春平.一種薄膜晶體管液晶顯示器的陣列基板結構及其制造方法：CN，CN1987622[P].2007.

[3]丁輔徑，崔榮錫，庾弘宇，等.薄膜晶體管陣列基板及其制造方法：CN 1797773B[P].2010.

[4]郭喜榮，樸文基.薄膜晶體管基板及其制造方法：CN102769013A[P].2012.