薄膜晶體管液晶顯示器四次光刻工藝研究

薛科

摘要：隨著現(xiàn)今信息技術(shù)的高速發(fā)展，液晶顯示器在技術(shù)水平上也有了明顯提高，從之前傳統(tǒng)的CRT模式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)今的平板顯示器。不但在質(zhì)量和技術(shù)方面有了較大提高，且具有更多優(yōu)點，如輻射小、輕薄等優(yōu)點，更加被人們所青睞。目前，薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）制作工藝方面也發(fā)生了一些轉(zhuǎn)變，如在原材料應用方面，及產(chǎn)品設計等方面都得到的提高。基于此，在本文研究中對薄膜晶體管液晶顯示器4次光刻工藝進行分析，能夠進一步了解到該產(chǎn)品制作工藝，希望對薄膜晶體管液晶顯示器制造技術(shù)的提高提供可借鑒建議。

關(guān)鍵詞：薄膜晶體管液晶顯示器：4次光刻工藝；研究分析

中圖分類號：TP27

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487 （2018） 01-0031-02

0 引言

現(xiàn)今是信息化社會，借助信息技術(shù)來提高人們的生活水平和工作效率，且在目前社會中所發(fā)揮的作用越發(fā)重要，不但使人們之間的交流越來越方便，且在一定程度上也對承載了信息載體的顯示終端起到了快速發(fā)展作用。最初，人們所用的顯示器是CRT模式，該顯示器不但體積較為笨重，且輻射也較大。而隨著信息技術(shù)的進步，終端顯示器也在逐漸的新舊交替，如現(xiàn)今所用的液晶顯示器，其不但在體積上更加輕薄，且輻射也更低，受到人們廣泛青睞。目前市面上所應用較多的則是硅材料制作而成的薄膜晶體管液晶顯示器，該顯示器具有容量大、清晰度高等優(yōu)點，己然成為現(xiàn)今液晶顯示器的主流產(chǎn)品。除了PC應用該顯示器之外，在手機、筆記本電腦、平板電腦等一些電子設備中也在應用該顯示器，應用范圍也越發(fā)廣泛。但是，隨著顯示技術(shù)的發(fā)展，且所涉及的領(lǐng)域也更廣，對液晶顯示器技術(shù)和應用方面也提出了更高要求，如顯示器容量、面積以及視角、分辨率等方面都需要進一步完善，尤其是在低光刻工藝技術(shù)方面，還需要進一步開發(fā)，進而能減少光刻工藝的次數(shù)，降低生產(chǎn)企業(yè)的成本，以促進TFT-LCD光刻工藝發(fā)揮其應有作用。

1 TFT--LCD基本結(jié)構(gòu)

LCD屏主要有上下兩層，除此之外還有液晶和背光源所組成，其中，玻璃基板主要包含彩膜與TFT、配向膜、偏光板、ITO膜等制造而成的夾板。在實際應用中，由玻璃基板未加入電場時，則LCD中的液晶分子會通過上下玻璃基板中的配向膜溝槽進行排列。但是，因玻璃基板上下層中的配向膜溝槽并未呈90°，所以其在夾層中所放置的液晶分子排列則要求為90°的螺旋形扭轉(zhuǎn)排列，則光纖也會跟著液晶呈90°旋轉(zhuǎn)，進而能與下偏光板軸方向呈平行狀態(tài)，這時液晶面板則會呈白色狀態(tài)。換而言之，當玻璃基板加入電場時，則液晶分子會受電場的影響，呈垂直排列，光偏振態(tài)則不會出現(xiàn)任何變化，進而能直接達到偏光板中，以此受到影響，無法將光線透射出去，所以液晶面板會呈現(xiàn)黑色。因此，LCD是否存在電壓，則對面板所要呈現(xiàn)的效果有著直接影響。并且，如果在LCD屏外加電壓，則液晶分子之前的排列會出現(xiàn)改變。如果想要改變LCD液晶分子排列狀態(tài)，則可以通過調(diào)節(jié)電壓進行轉(zhuǎn)變，以使面板達到想要呈現(xiàn)的效果。而LCD是否呈現(xiàn)圖像，并非是通過外加電壓所呈現(xiàn)，而是通過外加電壓的中間電位所決定。如果電壓透光率不同，那么所顯示的明暗程度也不盡相同。如果LCD屏想要顯示彩色影響，那么則可以使用是哪個彩色濾光膜，即可達到該效果。

TFT-LCD屬于被動發(fā)光的顯示器，與主動顯示器存在明顯不同，如CRT及LED等。所以，其基本結(jié)構(gòu)較為特殊。因TFT-LCD顯示器構(gòu)成器件主要是由液晶盒、背光源及驅(qū)動電路這3點所構(gòu)成。如圖1所示。

從上圖可以看到，該彩色TFT-LCD面板主要是由薄膜晶體管（TFT）、彩膜（CF）、玻璃基板、隔墊物（Spacer）、素電極（PE）、液晶（LC）等部分構(gòu)成。如液晶盒，其主要是由TAB所控制，進而通過自動焊接線路板的形式，由ACF將屏及TCP進行連接，由TCP另一端與裝載控制電路板進行焊接，進而驅(qū)動TFT來控制開關(guān)，以能夠控制圖像功能的顯示。TFT則是由液晶和彩膜基板、陣列基板所構(gòu)成，主要是對液晶顯示器顏色及光等的控制。

而從上圖的液晶顯示面板中可以了解到，液晶盒光的調(diào)制主要是由背光源的射入所發(fā)揮的作用，且偏振光的光學系統(tǒng)則是由兩片偏光片所構(gòu)成，且液晶光學各向異性，及介電各向異性，和TFT的開關(guān)來對液晶盒光發(fā)揮調(diào)制作用。但是，因背光源各膜片、偏光片等吸收問題，所以背光源中的光被吸收的較多，進而導致顯示器所射出的背光源亮度較低，約5%左右亮度。如圖2所示，其所展示的是TFT-LCD各個組成部位對背光的吸收情況。

筆者認為，TFT-LCD在應用中如果能提高背光源的利用率，且減少對能源的浪費，則可以作為未來TFT-LCD技術(shù)改革的重要方向，且對TFT-LCD光刻工藝方面也有良好作用。

2 4次光刻技術(shù)的工藝研究

2.1 光刻工藝技術(shù)發(fā)展分析

對TFT光刻工藝技術(shù)進行分析，其主要是通過掩膜版中的圖形縫隙，進而對玻璃基板表面上的光刻膠進行了曝光和顯影、刻蝕，以此能將掩模版中的圖形印到玻璃基板上。而目前，隨著TFT-LCD制作工藝水平的提高，從最開始的7次光刻工藝技術(shù)到現(xiàn)今的5次光刻工藝技術(shù)。現(xiàn)今，TFT-LCD光刻工藝也在正在研發(fā)4次光刻工藝技術(shù)，且在制作手段方面也從最開始的半自動化向著目前的全自動化進行了轉(zhuǎn)變，而諸多制作工藝也從之前手工制作向著機械化所發(fā)展。如對掩模版技術(shù)進行了解，其也在從最開始的一次曝光單圖形向著一次曝光多圖形所發(fā)展。隨著光刻工藝技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，不但提高了產(chǎn)品質(zhì)量，也提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，在一定程度上降低了生產(chǎn)成本，在市場中也受到了消費者更多關(guān)注和青睞。

2.2.4次光刻技術(shù)工藝開發(fā)流程介紹

從圖3中可以看到，4次光刻工藝技術(shù)主要有以下幾個部分，分別是：硅島、源漏工程、過孔工程、像素電極、柵極工程等幾個部分。與現(xiàn)今所應用的5次光刻工藝相比，4次光刻工藝最大的優(yōu)勢就是在一次曝光多次刻蝕工藝之后產(chǎn)生硅島和源漏。這本身對產(chǎn)品的質(zhì)量和性能會產(chǎn)生一定影響，所以在后續(xù)的工藝開發(fā)中對刻蝕工藝技術(shù)進行開發(fā)和研究也非常重要。

3 結(jié)束語

隨著電子產(chǎn)品的新舊交替，其本身在市場中的競爭就非常激烈，所以如果能在工藝技術(shù)方面得以創(chuàng)新，且在保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能的同時，也能降低產(chǎn)品成本，這對企業(yè)市場競爭力的提高具有重要影響。并且，現(xiàn)今技術(shù)發(fā)展日新月異，對于TFT--LCD顯示技術(shù)來說，如果其在工藝技術(shù)方面得到良好創(chuàng)新，那么對其產(chǎn)品市場競爭力方面也有著積極作用。并且，隨著現(xiàn)今4次光刻工藝的研發(fā)和應用，其所發(fā)揮的作用也會越來越重要，被更多人們所青睞。

參考文獻

[1] 沙雙慶.薄膜晶體管液晶顯示器的發(fā)展分析[J].江蘇科技信息，2017 （26）：37-38.

[2] 梁基照，蔡沛璋，廢薄膜晶體管液晶顯示器的拆解及預處理[J].廣州化工，2015，43 （10）：104-106+126.

[3] 劉耀，陳曦，張小祥，等，薄膜晶體管顯示器陳陣工藝最終關(guān)鍵尺寸測量方法研究[J].液晶與顯示，2015 （5）：784-789.