[发明专利]一种薄膜晶体管有源矩阵铌酸锂显示芯片及其制造方法

说明书

本发明提供了一种基于铌酸锂晶体电光效应的薄膜晶体管有源矩阵铌酸锂显示芯片及其制造方法，包括：上下玻璃基板，TFT阵列模块，铌酸锂电光调制模块，透明电极以及滤光片；其中，所述铌酸锂电光调制模块包括铌酸锂晶体层与电介质反射镜矩阵，所述透明电极靠近铌酸锂电光调制模块的一侧，形成黑矩阵，黑矩阵与铌酸锂电光调制模块中的电介质反射镜矩阵呈位置互补关系。本发明将传统TFT‑LCD结构中的液晶调光模块替换为铌酸锂电光调制模块，由于调光过程中不需要分子转动，因此具有更高的响应速度，且铌酸锂材料本身具有更高的折射率，这均有利于器件的进一步优化。再者，省略了传统光电显示芯片中灌晶这一繁琐的操作，简化了工艺步骤，节约了成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种基于铌酸锂晶体电光效应的薄膜晶体管有源矩阵铌酸锂显示芯片及其制造方法。

背景技术

TFT-LCD（Thin film transistor liquid crystal display, 薄膜晶体管液晶显示器）产业始于上世纪90年代，目前已经成为平板显示的主流技术。液晶本身不发光，其作用是对出射光进行调控，当电流通过晶体管产生电场变化，造成液晶分子偏转，藉以改变光线的偏极性，再利用偏光片决定像素（Pixel）的明暗状态。

图1是现有技术中的TFT-LCD结构的示意图。由图1可见，所述TFT-LCD结构包括偏振片1，下玻璃基板2、上玻璃基板10，TFT阵列模块3，液晶模块4，透明电极7，黑矩阵8以及滤光片9；其中，TFT阵列模块3中包含透明像素电极，通过控制TFT阵列模块3与透明电极7两端的电压，实现控制液晶层中的电场分布，从而实现显示功能。

众所周知，液晶材料具有大双折射性、介电各向异性等特点，因此较早应用于空间光调制领域。然而由于调谐机理源于液晶分子的运动，因此响应速度有着一定的限制。铌酸锂晶体是目前用途最广泛的新型无机材料之一，是一种独特的电光介质，通过外加电场的调控，透过铌酸锂晶体的出射光会产生一定的相位移，这是由于外电场使晶体中的固有偶极矩的取向倾向于一致或某种优势取向，因此，必然改变晶体的折射率，即外电场使晶体的光率体发生变化。比起液晶材料的空间光调制，铌酸锂晶体拥有更高的折射率和更快的响应速度，目前已广泛应用于各类集成电光调制器件。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于铌酸锂晶体电光效应的薄膜晶体管有源矩阵铌酸锂显示芯片及其制造方法，实现该器件的快速制备，简化制备工艺，降低成本。本发明提供的薄膜晶体管有源矩阵铌酸锂显示芯片结构，包括：上下玻璃基板，TFT阵列模块，铌酸锂电光调制模块，透明电极以及滤光片；其中，所述铌酸锂电光调制模块包括铌酸锂晶体层与电介质反射镜矩阵，所述透明电极靠近铌酸锂电光调制模块的一侧，形成黑矩阵，黑矩阵与铌酸锂电光调制模块中的电介质反射镜矩阵呈位置互补关系；电介质反射镜矩阵可以通过刻蚀的方法获得，其能够使得铌酸锂电光调制模块呈现出独立的相位调制周期结构单元阵列像素，通过对每一像素图案单独施加电场实现每一像素的独立调控；所述滤色片、透明电极均附着于上基板下侧，所述TFT阵列模块附着于下基板上侧。

发明原理：本发明是基于铌酸锂晶体电光效应的薄膜晶体管有源矩阵铌酸锂显示芯片，以铌酸锂电光调制模块取代TFT-LCD中的液晶模块，由于铌酸锂电光调制过程中无需分子的转动，因此响应速度远高于TFT-LCD，根据铌酸锂的电光效应，通过改变铌酸锂像素单元两端的电压，调节出射光的相位移，进而使得最终获得铌酸锂空间光调制器装置具有参数灵活可调谐的特点。

本发明中采用的铌酸锂晶体采用提拉法生长制成，而铌酸锂电光调制模块中的电介质反射镜矩阵可以通过刻蚀的方法获得，其能够使得铌酸锂电光调制模块呈现出独立的相位调制周期结构单元阵列像素，通过对每一像素图案单独施加电场实现每一像素的独立调控；而根据Pockels介质所产生的相位移公式：，通过调节像素电极与公共电极之间的场强，可以获得每个像素独立的相位移。

进一步地，电场E加在平行于光传播的方向，可形成铌酸锂纵向相位调制器；