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高品质a-Si:H TFT-LCD阵列设计与工艺研究

王刚  
【摘要】:液晶显示是目前平板显示的主流,而a-Si TFT-LCD则是液晶显示领域中 的主导显示方式。 a-Si TFT-LCD具有高分辨率、全彩色,满足视频显示,显示品质优异等 特点。但与传统CRT相比,其显示品质还存在较大差距。而高品质a-Si TFT- LCD的获得是以TFT阵列的优化设计以及工艺的优化选择为基础。为此人们 已经做了大量的工作,但仍存在诸多不足和难点亟待解决,本论文就高品质 TFT-LCD阵列设计和制备中的相关难点进行了理论和实验研究,并提出了合 理的和现实可行的解决方案。 高品质TFT-LCD需要高性能的 a-Si TFT开关元件,而a-Si TFT静态特性 的研究对于设计、制备和应用此类器件具有现实意义。目前 a-Si TFT静态特 性研究中普遍存在模拟过程复杂、参数考虑不全的弊端,为此本论文提出了一 种可解决上述不足且与实验结果吻合的 a-Si TFT静态特性的理论模型。 TFT阵列基板的优化设计是获得高品质液晶显示屏的前提和保证,本文对 3英寸和 10.4英寸 TFT-LCD的阵列基扳进行了优化设计,成功制备了 3英寸 200 ×192像素黑白液晶显示屏,同时提出了10.4英寸彩色 VGA液晶显示屏的最 佳设计方案。另外本文针对在大屏幕、高清晰度液晶显示屏中存在的亮度不足 现象,提出了一套可大幅度提高开口率的新型存贮电容和黑矩阵的设计方案, 为保证高分辨率下图象的亮度提供了一个现实可行的解决方案。 高品质ITO薄膜制备工艺的选择以及良好工艺可控性的获得一直是TFT 阵列工艺中的难点,也是现今TFT-LCD阵列制作中亟待解决的问题。本文在 实验研究了ITO薄膜光学和电学特性与其制备工艺参数关系的基础上,解决 了ITO薄膜的制备与TFT阵列工艺不兼容及其工艺可控性较差的问题,最终 确定了在TFT阵列工艺中制备性能稳定、无退火工艺的优质ITO薄膜的溅射 工艺条件。 另外,为了解决大屏幕、高清晰度液晶显示器对低电阻率栅材料的要求, 本文提出了Al双层栅电极结构,有效避免了纯铝簿膜的小丘现象,其电阻率 在 10~20μΩ·cm之间,为今后我们自行研制大屏幕、高分辨率的 TFT-LCD 准备了必要的条件。


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