[發(fā)明專利]一種薄膜晶體管有源矩陣鈮酸鋰顯示芯片及其制造方法

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• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112255824A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭清儀;葛士軍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南輝智能光學(xué)感控研究院有限公司
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種基于鈮酸鋰晶體電光效應(yīng)的薄膜晶體管有源矩陣鈮酸鋰顯示芯片及其制造方法，包括：上下玻璃基板，TFT陣列模塊，鈮酸鋰電光調(diào)制模塊，透明電極以及濾光片；其中，所述鈮酸鋰電光調(diào)制模塊包括鈮酸鋰晶體層與電介質(zhì)反射鏡矩陣，所述透明電極靠近鈮酸鋰電光調(diào)制模塊的一側(cè)，形成黑矩陣，黑矩陣與鈮酸鋰電光調(diào)制模塊中的電介質(zhì)反射鏡矩陣呈位置互補關(guān)系。本發(fā)明將傳統(tǒng)TFT?LCD結(jié)構(gòu)中的液晶調(diào)光模塊替換為鈮酸鋰電光調(diào)制模塊，由于調(diào)光過程中不需要分子轉(zhuǎn)動，因此具有更高的響應(yīng)速度，且鈮酸鋰材料本身具有更高的折射率，這均有利于器件的進(jìn)一步優(yōu)化。再者，省略了傳統(tǒng)光電顯示芯片中灌晶這一繁瑣的操作，簡化了工藝步驟，節(jié)約了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種基于鈮酸鋰晶體電光效應(yīng)的薄膜晶體管有源矩陣鈮酸鋰顯示芯片及其制造方法。

背景技術(shù)

TFT-LCD（Thin film transistor liquid crystal display, 薄膜晶體管液晶顯示器）產(chǎn)業(yè)始于上世紀(jì)90年代，目前已經(jīng)成為平板顯示的主流技術(shù)。液晶本身不發(fā)光，其作用是對出射光進(jìn)行調(diào)控，當(dāng)電流通過晶體管產(chǎn)生電場變化，造成液晶分子偏轉(zhuǎn)，藉以改變光線的偏極性，再利用偏光片決定像素（Pixel）的明暗狀態(tài)。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的TFT-LCD結(jié)構(gòu)的示意圖。由圖1可見，所述TFT-LCD結(jié)構(gòu)包括偏振片1，下玻璃基板2、上玻璃基板10，TFT陣列模塊3，液晶模塊4，透明電極7，黑矩陣8以及濾光片9；其中，TFT陣列模塊3中包含透明像素電極，通過控制TFT陣列模塊3與透明電極7兩端的電壓，實現(xiàn)控制液晶層中的電場分布，從而實現(xiàn)顯示功能。

眾所周知，液晶材料具有大雙折射性、介電各向異性等特點，因此較早應(yīng)用于空間光調(diào)制領(lǐng)域。然而由于調(diào)諧機理源于液晶分子的運動，因此響應(yīng)速度有著一定的限制。鈮酸鋰晶體是目前用途最廣泛的新型無機材料之一，是一種獨特的電光介質(zhì)，通過外加電場的調(diào)控，透過鈮酸鋰晶體的出射光會產(chǎn)生一定的相位移，這是由于外電場使晶體中的固有偶極矩的取向傾向于一致或某種優(yōu)勢取向，因此，必然改變晶體的折射率，即外電場使晶體的光率體發(fā)生變化。比起液晶材料的空間光調(diào)制，鈮酸鋰晶體擁有更高的折射率和更快的響應(yīng)速度，目前已廣泛應(yīng)用于各類集成電光調(diào)制器件。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于鈮酸鋰晶體電光效應(yīng)的薄膜晶體管有源矩陣鈮酸鋰顯示芯片及其制造方法，實現(xiàn)該器件的快速制備，簡化制備工藝，降低成本。本發(fā)明提供的薄膜晶體管有源矩陣鈮酸鋰顯示芯片結(jié)構(gòu)，包括：上下玻璃基板，TFT陣列模塊，鈮酸鋰電光調(diào)制模塊，透明電極以及濾光片；其中，所述鈮酸鋰電光調(diào)制模塊包括鈮酸鋰晶體層與電介質(zhì)反射鏡矩陣，所述透明電極靠近鈮酸鋰電光調(diào)制模塊的一側(cè)，形成黑矩陣，黑矩陣與鈮酸鋰電光調(diào)制模塊中的電介質(zhì)反射鏡矩陣呈位置互補關(guān)系；電介質(zhì)反射鏡矩陣可以通過刻蝕的方法獲得，其能夠使得鈮酸鋰電光調(diào)制模塊呈現(xiàn)出獨立的相位調(diào)制周期結(jié)構(gòu)單元陣列像素，通過對每一像素圖案單獨施加電場實現(xiàn)每一像素的獨立調(diào)控；所述濾色片、透明電極均附著于上基板下側(cè)，所述TFT陣列模塊附著于下基板上側(cè)。

發(fā)明原理：本發(fā)明是基于鈮酸鋰晶體電光效應(yīng)的薄膜晶體管有源矩陣鈮酸鋰顯示芯片，以鈮酸鋰電光調(diào)制模塊取代TFT-LCD中的液晶模塊，由于鈮酸鋰電光調(diào)制過程中無需分子的轉(zhuǎn)動，因此響應(yīng)速度遠(yuǎn)高于TFT-LCD，根據(jù)鈮酸鋰的電光效應(yīng)，通過改變鈮酸鋰像素單元兩端的電壓，調(diào)節(jié)出射光的相位移，進(jìn)而使得最終獲得鈮酸鋰空間光調(diào)制器裝置具有參數(shù)靈活可調(diào)諧的特點。

本發(fā)明中采用的鈮酸鋰晶體采用提拉法生長制成，而鈮酸鋰電光調(diào)制模塊中的電介質(zhì)反射鏡矩陣可以通過刻蝕的方法獲得，其能夠使得鈮酸鋰電光調(diào)制模塊呈現(xiàn)出獨立的相位調(diào)制周期結(jié)構(gòu)單元陣列像素，通過對每一像素圖案單獨施加電場實現(xiàn)每一像素的獨立調(diào)控；而根據(jù)Pockels介質(zhì)所產(chǎn)生的相位移公式：，通過調(diào)節(jié)像素電極與公共電極之間的場強，可以獲得每個像素獨立的相位移。

進(jìn)一步地，電場E加在平行于光傳播的方向，可形成鈮酸鋰縱向相位調(diào)制器；