学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高像质非晶硅薄膜晶体管液晶显示器的研究

作　者: 钱祥忠
导　师: 成建波
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 非晶硅薄膜晶体管液晶显示器成品率显示性能
分类号: TN873.93
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
下　载: 820次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

非晶硅薄膜晶体管液晶显示器（a-Si TFT-LCD）现已成为笔记本电脑、液晶电视等高像质显示终端的主导技术，目前，它的制造技术在国外已比较成熟，国内比较落后，特别在大尺寸、成品率和显示性能方面落后更多。本文根据国内的现有技术水平，侧重高成品率和高显示性能a-Si TFT-LCD器件的设计和制备。主要工作包括高光电性能a-Si TFT功能膜的制备、高成品率高显示性能a-Si TFT阵列的设计与制备、高成品率高显示性能a-Si TFT-LCD器件的设计与制备等。用a-Si TFT作为开关元件的a-Si TFT-LCD，是利用a-Si TFT的开态对像素电容快速充电来实现对信号的响应，利用a-Si TFT的关态保持像素电容上的电荷来完成对信号的存储，a-Si TFT起到消除行间串扰和对电荷的高保持作用。a-Si TFT由多层材料、厚度及性能不同的功能膜组成，本文用溅射法制备ITO和Al/Cr薄膜，用PECVD法制备SiNx、a-Si和n+a-Si薄膜，利用H处理提高a-Si的迁移率。这些功能膜的性能和制备条件参数满足高像质a-Si TFT-LCD器件的要求。利用已制备的功能膜的光电性能和现有的技术水平设计出3英寸320×240 TFT阵列的结构参数为：像素面积为166μm×166μm、开口率约55％、开关比为106。其中栅绝缘层为厚度不同的双层SiNx膜、电极为低电阻率厚度不同Al/Cr双层金属膜、半导体活性层为单层a-Si膜、存储电容CS共栅安装。对功能膜的厚度、沟道宽长比、电极宽度和厚度及液晶材料参数选取等进行了优化设计。本设计的a-Si TFT中采用低阻双层栅线，减少了栅断线缺陷，降低了栅延迟的影响；采用双层SiNx绝缘层，减少了偏置线的交叉电容和短路缺陷，提高了击穿电压；存储电容采用共栅技术，扩大了开口率，也有利于提高像素电荷保持率和减少寄生电容的影响。在a-Si TFT 阵列制备中，本设计采用自对准技术和传统曝光技术相结合的方式，用自对准技术制备TFT岛，用传统曝光技术制备像素电极和源漏电极，只需要四次光刻，比传统光刻次数减少2～3次，从而使成品率提高约1/3，这种制备法还克服了简化自对准技术中省略CS及产生较大寄生电容的缺点。对设计的a-Si TFT-LCD器件用SPICE 软件进行了计算机模拟。在选择腐蚀工艺中，对单膜经过多次实验，确定最佳腐蚀液配比比例和腐蚀条件及选择比。本课题中模板采用铬板，光刻胶采用邻－重叠氮醌类正胶，SiNx、a-Si和n+a-Si选用硝酸、磷酸和氢氟酸配比腐蚀液，Al/Cr和ITO选用盐酸、磷酸、硝酸和水配比腐蚀液。对制备的器件进行了性能测量，与设计参量基本相符。

全文目录

中文摘要  5-6
英文摘要  6-11
第一章引言  11-22
  1．1 薄膜晶体管液晶显示器的市场分析  11-14
    1．1．1 TFT-LCD的市场分析  11-13
    1．1．2 信息产业中的TFT-LCD技术地位与产业特点  13-14
  1．2 液晶显示器的无源驱动与行间串扰  14-16
  1．3 液晶显示器的有源矩阵驱动技术  16-17
  1．4 a-SiTFT-LCD技术的研究现状  17-20
  1．5 本文的主要工作  20-22
第二章 a-SiTFT-LCD的结构和工作原理  22-33
  2．1 a-SiTFT-LCD的组成模块  22-25
    2．1．1 TFT-LCD屏  22-23
    2．1．2 背照明单元  23-24
    2．1．3 周边驱动电路  24-25
  2．2 a-SiTFT-LCD的工作原理  25-27
  2．3 a-SiTFT-LCD的工作特性分析  27-29
  2．4 a-SiTFT的结构与工作原理  29-33
    2．4．1 a-SiTFT的结构  29-30
    2．4．2 a-SiTFT的工作原理  30-33
第三章 a-SiTFT组成膜的制备  33-57
  3．1 ITO膜的制备  33-35
    3．1．1 ITO膜性能对a-SiTFT性能的影响  33
    3．1．2 ITO膜溅射法制备原理  33-34
    3．1．3 制备工艺对ITO膜性能的影响  34-35
  3．2 Al/Cr膜的制备  35-36
    3．2．1 Al/Cr膜性能对a-SiTFT性能的影响  35-36
    3．2．2 Al/Cr膜双层电极的溅射制备  36
  3．3 SiNX膜的制备  36-38
    3．3．1 SiNX性能对a-SiTFT性能的影响  36-37
    3．3．2 SiNX膜的PECVD制备原理  37-38
    3．3．3 SiNX性能与淀积工艺参数的关系  38
  3．4 a-Si膜的制备  38-53
    3．4．1 a-Si性能对a-SiTFT性能的影响  38-40
    3．4．2 a-Si膜的PECVD制备原理  40-41
    3．4．3 a-Si性能与工艺参数的关系  41-53
      3．4．3．1 a-Si迁移率的测量  41-45
      3．4．3．2 a-Si态密度的测量  45-49
      3．4．3．3 a-Si氢含量的测量  49-53
  3．5 低界面态薄膜的制备  53-56
    3．5．1 H处理  54-55
    3．5．2 改变NH_3/SiH_4流量比  55-56
  3．6 n+a-Si膜的制备  56-57
第四章 a-SiTFT-LCD的结构设计  57-71
  4．1 a-SiTFT结构参数的设计  57-60
    4．1．1 a-SiTFT通断电流和电阻的设计  57-58
    4．1．2 a-SiTFT组成膜厚度的设计  58-59
    4．1．3 a-SiTFT沟道宽长比的设计  59-60
  4．2 a-SiTFT像素单元的设计  60-62
    4．2．1 存储电容的设计  60-61
    4．2．2 偏置线的设计  61
    4．2．3 开口率的设计  61-62
  4．3 新型a-SiTFT组成结构的设计  62-64
  4．4 液晶盒的设计  64-70
    4．4．1 a-SiTFT-LCD的液晶工作模式的选取  64-65
    4．4．2 TN模式的光学特性  65-66
    4．4．3 a-SiTFT-LCD对液晶材料的选取  66-68
    4．4．4 信号响应与保持时间的设计  68-70
    4．4．5 液晶盒的组装  70
  4．5 设计器件的SPICE模拟  70-71
第五章 a-SiTFT阵列制造技术  71-84
  5．1 基片的洁净技术  71-73
    5．1．1 清洗方法与原理  71-72
    5．1．2 a-SiTFT阵列制造中的洁净技术  72-73
  5．2 a-SiTFT阵列制备工艺过程与模板的制备  73-75
  5．3 光刻工艺  75-79
    5．3．1 光刻胶  75-76
    5．3．2 光刻工艺  76-79
  5．4 选择腐蚀  79-84
    5．4．1 湿法腐蚀  79-81
    5．4．2 干涉腐蚀  81-82
    5．4．3 光刻及腐蚀缺陷  82-84
第六章结论  84-86
参考文献  86-95
致谢  95-96
个人简历  96

高像质非晶硅薄膜晶体管液晶显示器的研究

内容摘要

全文目录

相似论文