薄膜晶体管液晶显示器四次光刻工艺研究

薄膜晶体管液晶显示器四次光刻工艺研究作者：薛科

来源：《今日自动化》2018年第01期

摘要：随着现今信息技术的高速发展，液晶显示器在技术水平上也有了明显提高，从之前传统的CRT模式转变为现今的平板显示器。不但在质量和技术方面有了较大提高，且具有更多优点，如辐射小、轻薄等优点，更加被人们所青睐。目前，薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）制作工艺方面也发生了一些转变，如在原材料应用方面，及产品设计等方面都得到的提高。基于此，在本文研究中对薄膜晶体管液晶显示器4次光刻工艺进行分析，能够进一步了解到该产品制作工艺，希望对薄膜晶体管液晶显示器制造技术的提高提供可借鉴建议。

关键词：薄膜晶体管液晶显示器：4次光刻工艺；研究分析

中图分类号：TP27

文獻标识码：A

文章编号：2095-6487 （2018） 01-0031-02

0 引言

现今是信息化社会，借助信息技术来提高人们的生活水平和工作效率，且在目前社会中所发挥的作用越发重要，不但使人们之间的交流越来越方便，且在一定程度上也对承载了信息载体的显示终端起到了快速发展作用。最初，人们所用的显示器是CRT模式，该显示器不但体积较为笨重，且辐射也较大。而随着信息技术的进步，终端显示器也在逐渐的新旧交替，如现今所用的液晶显示器，其不但在体积上更加轻薄，且辐射也更低，受到人们广泛青睐。目前市面上所应用较多的则是硅材料制作而成的薄膜晶体管液晶显示器，该显示器具有容量大、清晰度高等优点，己然成为现今液晶显示器的主流产品。除了PC应用该显示器之外，在手机、笔记本电脑、平板电脑等一些电子设备中也在应用该显示器，应用范围也越发广泛。但是，随着显示技术的发展，且所涉及的领域也更广，对液晶显示器技术和应用方面也提出了更高要求，如显示器容量、面积以及视角、分辨率等方面都需要进一步完善，尤其是在低光刻工艺技术方面，还需要进一步开发，进而能减少光刻工艺的次数，降低生产企业的成本，以促进TFT-LCD光刻工艺发挥其应有作用。

1 TFT--LCD基本结构

LCD屏主要有上下两层，除此之外还有液晶和背光源所组成，其中，玻璃基板主要包含彩膜与TFT、配向膜、偏光板、ITO膜等制造而成的夹板。在实际应用中，由玻璃基板未加入电场时，则LCD中的液晶分子会通过上下玻璃基板中的配向膜沟槽进行排列。但是，因玻璃基板上下层中的配向膜沟槽并未呈90°，所以其在夹层中所放置的液晶分子排列则要求为90°的螺旋形扭转排列，则光纤也会跟着液晶呈90°旋转，进而能与下偏光板轴方向呈平行状态，这时液晶面板则会呈白色状态。换而言之，当玻璃基板加入电场时，则液晶分子会受电场的影响，呈垂直排列，光偏振态则不会出现任何变化，进而能直接达到偏光板中，以此受到影响，无法将光线透射出去，所以液晶面板会呈现黑色。因此，LCD是否存在电压，则对面板所要呈现的效果有着直接影响。并且，如果在LCD屏外加电压，则液晶分子之前的排列会出现改变。如果想要改变LCD液晶分子排列状态，则可以通过调节电压进行转变，以使面板达到想要呈现的效果。而LCD是否呈现图像，并非是通过外加电压所呈现，而是通过外加电压的中间电位所决定。如果电压透光率不同，那么所显示的明暗程度也不尽相同。如果LCD屏想要显示彩色影响，那么则可以使用是哪个彩色滤光膜，即可达到该效果。

TFT-LCD属于被动发光的显示器，与主动显示器存在明显不同，如CRT及LED等。所以，其基本结构较为特殊。因TFT-LCD显示器构成器件主要是由液晶盒、背光源及驱动电路这3点所构成。如图1所示。

从上图可以看到，该彩色TFT-LCD面板主要是由薄膜晶体管（TFT）、彩膜（CF）、玻璃基板、隔垫物（Spacer）、素电极（PE）、液晶（LC）等部分构成。如液晶盒，其主要是由TAB所控制，进而通过自动焊接线路板的形式，由ACF将屏及TCP进行连接，由TCP另一端与装载控制电路板进行焊接，进而驱动TFT来控制开关，以能够控制图像功能的显示。TFT则是由液晶和彩膜基板、阵列基板所构成，主要是对液晶显示器颜色及光等的控制。

而从上图的液晶显示面板中可以了解到，液晶盒光的调制主要是由背光源的射入所发挥的作用，且偏振光的光学系统则是由两片偏光片所构成，且液晶光学各向异性，及介电各向异性，和TFT的开关来对液晶盒光发挥调制作用。但是，因背光源各膜片、偏光片等吸收问题，所以背光源中的光被吸收的较多，进而导致显示器所射出的背光源亮度较低，约5%左右亮度。如图2所示，其所展示的是TFT-LCD各个组成部位对背光的吸收情况。

笔者认为，TFT-LCD在应用中如果能提高背光源的利用率，且减少对能源的浪费，则可以作为未来TFT-LCD技术改革的重要方向，且对TFT-LCD光刻工艺方面也有良好作用。

2 4次光刻技术的工艺研究

2.1 光刻工艺技术发展分析

对TFT光刻工艺技术进行分析，其主要是通过掩膜版中的图形缝隙，进而对玻璃基板表面上的光刻胶进行了曝光和显影、刻蚀，以此能将掩模版中的图形印到玻璃基板上。而目前，随着TFT-LCD制作工艺水平的提高，从最开始的7次光刻工艺技术到现今的5次光刻工艺技术。现今，TFT-LCD光刻工艺也在正在研发4次光刻工艺技术，且在制作手段方面也从最开始的半自动化向着目前的全自动化进行了转变，而诸多制作工艺也从之前手工制作向着机械化所发展。如对掩模版技术进行了解，其也在从最开始的一次曝光单图形向着一次曝光多图形所发展。随着光刻工艺技术的发展和创新，不但提高了产品质量，也提高了产品生产效率，在一定程度上降低了生产成本，在市场中也受到了消费者更多关注和青睐。

2.2.4次光刻技术工艺开发流程介绍

从图3中可以看到，4次光刻工艺技术主要有以下几个部分，分别是：硅岛、源漏工程、过孔工程、像素电极、栅极工程等几个部分。与现今所应用的5次光刻工艺相比，4次光刻工艺最大的优势就是在一次曝光多次刻蚀工艺之后产生硅岛和源漏。这本身对产品的质量和性能会产生一定影响，所以在后续的工艺开发中对刻蚀工艺技术进行开发和研究也非常重要。

3 结束语

随着电子产品的新旧交替，其本身在市场中的竞争就非常激烈，所以如果能在工艺技术方面得以创新，且在保证产品质量和性能的同时，也能降低产品成本，这对企业市场竞争力的提高具有重要影响。并且，现今技术发展日新月异，对于TFT--LCD显示技术来说，如果其在工艺技术方面得到良好创新，那么对其产品市场竞争力方面也有着积极作用。并且，随着现今4次光刻工艺的研发和应用，其所发挥的作用也会越来越重要，被更多人们所青睐。

参考文献

[1] 沙双庆.薄膜晶体管液晶显示器的发展分析[J].江苏科技信息，2017 （26）：37-38.

[2] 梁基照，蔡沛璋，废薄膜晶体管液晶显示器的拆解及预处理[J].广州化工，2015，43 （10）：104-106+126.

[3] 刘耀，陈曦，张小祥，等，薄膜晶体管显示器陈阵工艺最终关键尺寸测量方法研究[J].液晶与显示，2015 （5）：784-789.