CN107833894A - 一种顶栅tft基板、显示器件及tft基板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种顶栅TFT基板、显示器件及该顶栅TFT基板的制备方法，其中，本发明实施例中的顶栅结构TFT基板至少包括：基板；布置在所述基板上的薄膜晶体管；以及布置在所述基板与所述薄膜晶体管之间的光功能层，所述光功能层包括齐平相接的绝缘型透光层和导电型遮光层，所述薄膜晶体管在垂直于所述基板方向上的投影位于所述遮光层的区域内，且所述透光层的材料为遮光层的材料的氧化物。本发明实施例中的顶栅结构TFT基板通过改进制备工艺有效消除了遮光层与透光层间的高段差，提升顶栅TFT基板中电容介电层的特性，进而提高显示器件的寿命和显示品质。
Description
技术领域
本发明涉及本发明涉及显示半导体器件及其相关制造技术领域，特别涉及一种顶栅TFT基板、显示器件及顶栅TFT基板的制备方法。
背景技术
OLED是一种利用有机半导体材料形成的薄膜发光器件，其具有自发光的特性。OLED主要采用较薄的有机材料涂层和玻璃基板形成，而且无需背光源。因此，当有电流通路时，这些有机材料就会主动发光。由于OLED依赖于电流驱动，因此OLED的发光亮度与流经该OLED的电流大小有关，作为驱动的薄膜晶体管(Thin-film transistor，TFT)的电学性能和稳定性的优劣直接影响上述OLED的显示效果。顶栅TFT基板因其特性稳定，逐渐被用在OLED显示器件的TFT基板制作中。现有的顶栅TFT基板的结构一般包括：基板、遮光层、有源层、栅极、源漏极、像素电极和绝缘层。一般TFT基板电容结构会利用两层金属层之间的绝缘层材料形成电容介电层。该种TFT基板电容结构的电容常出现供电不足，产生暗点簇现象，使得整个OLED显示器件出现显示不均匀的问题。
另外，由于现有技术中在制备顶栅TFT基板时的工艺具有缺陷，常使顶栅TFT基板出现以下问题：1)使用遮光金属形成遮光层，并利用刻蚀对其进行图案化，并形成透光层膜层，由于透光层膜厚较厚，形成的膜层与遮光层出现较高段差，易使后段工艺膜层断裂；2)基板与机台接触的瞬间静电电压较高(如曝光机台可以达到～1000V的瞬间静电电压)，因绝缘层击穿电压较低，在工艺过程中因静电积累导致的亚像素在电容薄弱区易致使电容击穿，影响OLED显示基板的品质。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种顶栅TFT基板、具有该顶栅TFT基板的显示器件及该顶栅TFT基板的制备方法，以使通过改进制备工艺有效消除遮光层与透光层间的高段差，提升顶栅TFT基板中电容介电层的特性，提高显示器件的寿命和显示品质。
为此，本发明实施例提供了一种顶栅结构TFT基板，至少包括：
基板；
布置在所述基板上的薄膜晶体管；以及
布置在所述基板与所述薄膜晶体管之间的光功能层，所述光功能层包括齐平相接的绝缘型透光层和导电型遮光层，所述薄膜晶体管在垂直于所述基板方向上的投影位于所述遮光层的区域内，且所述透光层的材料为遮光层的材料的氧化物。
作为优选，还包括布置在所述薄膜晶体管与所述光功能层之间的第一绝缘层，所述第一绝缘层与所述透光层由同一材料形成。
作为优选，所述透光层由钽氧化物形成，所述遮光层由金属钽形成。
作为优选，还包括布置在所述第一绝缘层内的第一电容电极，所述第一电容电极至少能够与所述遮光层形成电容。
作为优选，还包括布置在所述第一绝缘层上方的第二绝缘层，所述第二绝缘层内布置有第二电容电极，所述第二电容电极至少能够与所述遮光层形成电容。
本发明实施例同时提供一种显示器件，其包括如上所述的顶栅结构TFT基板。
本发明实施例还提供一种顶栅结构TFT基板的制备方法，包括：
制备基板；
在所述基板上形成导电型遮光层；
对所述遮光层的第一区域进行氧化处理形成绝缘型透光层；以及
在所述遮光层的第二区域上方布置薄膜晶体管。
作为优选，所述在所述基板上形成导电型遮光层具体包括：
在所述基板上形成钽金属层。
作为优选，在所述对所述遮光层的第一区域进行氧化处理形成绝缘型透光层之前，所述方法还包括：
在所述遮光层上布置光刻胶；
保留所述第二区域上的光刻胶，并去除所述第一区域上的光刻胶，
在所述对所述遮光层的第一区域进行氧化处理形成绝缘型透光层之后，所述方法还包括：剥离所述第二区域上的光刻胶。
作为优选，所述方法还包括：至少在所述第二区域布置与所述遮光层相同的材料层并进行氧化处理形成第一绝缘层，所述薄膜晶体管布置在所述第一绝缘层上。
本发明实施例的顶栅TFT基板、显示器件及顶栅TFT基板的制备方法的有益效果在于，通过在同一层中形成无段差的导电型遮光层和绝缘型透光层，使得后段工艺膜层不会断裂，不仅可使得制备出的顶栅TFT基板以及包含该顶栅TFT基板的显示器件具有较长寿命，同时还可显著提高该显示器件的显示品质。
附图说明
图1为本发明的顶栅TFT基板的一个实施例的结构示意图。
图2为本发明的顶栅TFT基板的另一个实施例的结构示意图。
图3为本发明的顶栅TFT基板的一个实施例的结构示意图。
图4为本发明的显示器件的一个实施例的结构示意图。
图5为本发明的顶栅TFT基板的制备方法的一个实施例的流程图。
图6为本发明的顶栅TFT基板的制备方法的一个实施例中的光功能层的制备过程的流程图。
图7为本发明实施例的顶栅TFT基板的制备方法的一个实施例中第一绝缘层的制备方法流程图。
附图标记：
1-基板；2-缓冲层；3-遮光层；4-透光层；5-第一绝缘层；6-有源层；7-栅电极；8-源漏电极；9-第二绝缘层；10-第一电容电极；11-第二电容电极；12-像素电极；13-钽金属层；14-光刻胶；15-电致发光材料层；16-电极层；17-保护层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图1为本发明的顶栅TFT基板的一个实施例的结构示意图。
如图1所示，本发明实施例提供一种顶栅结构TFT基板，其至少包括：
基板1，本实施例中提及的基板1可为柔性或刚性基板，例如可以由用于形成元件的且具有优良机械强度以及结构稳定性的材料形成。基板1上可以形成缓冲层2。基板1具体可以是玻璃、金属、陶瓷、塑料(如聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、硅树脂、含氟树脂等)等；
布置在基板1上的薄膜晶体管(以下简称TFT)；以及
布置在基板1与薄膜晶体管之间的光功能层，光功能层包括齐平相接的绝缘型透光层4和导电型遮光层3，也即，透光层4与遮光层3位于同一层，相接且表面相齐平，使二者配合形成的光功能层表面较为平整，且透光层4的材料为遮光层3的材料的氧化物；TFT在垂直于基板1方向上的投影位于遮光层3的区域内，也就是遮光层3至少形成在TFT的正投影区域。由于本发明实施例中的透光层4与遮光层3位于同一层，且形成的光功能层表面较为平整，基于该光功能层形成的后段膜层相对段差较小，使得顶栅TFT基板的结构更稳定，不会由于遮光层3与透光层4之间的段差而导致后段工艺膜层易断裂的现象发生，提高了顶栅TFT基板的质量和使用寿命，同时能够提高由该种顶栅TFT基板形成的显示器件的显示效果。
进一步地，本实施例中的遮光层3优选由具有良好的导电性能和遮光性能的金属钽形成，透光层4优选由钽氧化物形成(本实施例中的透光层4可起到电容介电层的作用)。而之所以采用钽氧化物作为透光层4是由于钽氧化物的介电常数通常在25-35的范围内，相比现有技术中的电容介电层材料如二氧化硅(SiO2，其介电常数为3.9)、四氮化三硅(Si3N4，其介电常数为7.8)、氮氧化硅(SiON，其介电常数约为6.0)等材料能使得形成的电容介电层获得更好的介电特性，显著提升顶栅TFT基板中的电容(例如像素电容)的供电能力，同时能够大大降低电容被击穿的风险，从而使得基于顶栅TFT基板形成的显示器件不易产生暗点簇，提高显示效果，而且还能够延长顶栅TFT基板及其显示器件的使用寿命。
本发明实施例中光功能层可对应基板1布置一整层，即，光功能层能够覆盖对应基板1的整个上表面的区域，也可根据实际需要而仅沿基板1上的TFT区域进行布置。
图2为本发明的顶栅TFT基板的另一个实施例的结构示意图。
如图2所示，本实施例中的顶栅TFT基板还包括布置在薄膜晶体管与光功能层之间的且由与透光层4同样的材料(如钽氧化物)形成的第一绝缘层5。第一绝缘层5的布置面积具体不限，在实际应用中，第一绝缘层5可仅布置在遮光层3的区域上，也可布置在整个光功能层上。另外，继续结合图1，第一绝缘层5的制备材料也可不为金属钽，而是由其他绝缘材料制备形成，例如可采用一些介电常数较低的物质进行制备。
图3为本发明的顶栅TFT基板的一个实施例的结构示意图。
如图3所示，为了增加本实施例中的顶栅TFT基板中的电容，也即，使本实施例中的顶栅TFT基板中具有多处存储电容以供使用，例如当多个顶栅TFT基板相结合时为其他顶栅TFT基板提供电容，或顶栅TFT基板与其他器件相连以为其提供电容，本实施例中的顶栅TFT基板还包括布置在薄膜晶体管与遮光层3之间的第一绝缘层5内的第一电容电极10，由于该第一电容电极10的两侧均存在第一绝缘层5的一部分，能够以该部分为电容介电层分别与两侧的其他金属电极形成电容，例如至少与遮光层3之间形成电容。而且，如图3所示，还可在顶栅TFT基板中的形成于第一绝缘层5上方的第二绝缘层9(该第二绝缘层9的制备材料可根据实际需要采用例如钽氧化物形成，也可由其他绝缘材料形成)内布置第二电容电极11，该第二电容电极11两侧均存在第二绝缘层9的一部分，能够以该部分为电容介电层分别与两侧的其他金属电极形成电容，例如可与遮光层3配合形成电容，还可与第一电容电极10形成电容。
另外，实际应用中，薄膜晶体管上方还布置有像素电极12，像素电极12与薄膜晶体管间设有绝缘层，该绝缘层可单独设置，也可由第二绝缘层9的一部分形成。而且，第二绝缘层9的布置位置也是不唯一的，同样结合图3所示，由于为了使第二电容电极11在与其他导电部件配合形成电容时，电容的电荷存储能力较高，可将第二绝缘层9采用例如钽氧化物设置，且其仅设置在包围第二电极电容11的区域上，第一绝缘层5与像素电极12之间的其他部分则采用其他绝缘材料形成绝缘层，也就是，仅在需要形成较大电容的两电极间设置由钽氧化物形成的绝缘层即可，以此来节省成本。
图4为本发明的显示器件的一个实施例的结构示意图。如图4所示，本发明的实施例还提供一种显示器件，其包括如图1-图3中任一实施例的顶栅结构TFT基板。如图4所示，以显示器件为OLED显示基板为例，在制备该OLED显示基板时，可通过以下步骤形成：
制备上述的顶栅TFT基板；
在顶栅TFT基板上使用蒸镀或喷墨打印的方式形成电致发光材料层15；
在电致发光材料层15上形成电极层16，该电极层16与顶栅TFT基板中的像素电极12分别构成电致发光材料层15的阴极和阳极；
在电极层16上形成保护层17，完成OLED显示器件的制备。其中，当像素电极12为反光材料时，OLED显示基板沿图4中所示的出光方向工作；当像素电极12为反光金属材料时，OLED显示基板沿与图4中所示的出光方向相反的方向工作。
图5为本发明的顶栅TFT基板的制备方法的一个实施例的流程图。
如图5所示，本发明的实施例还提供一种顶栅结构TFT基板的制备方法，包括：
S101、制备基板1；
S102、在基板1上形成导电型遮光层3；
S103、对遮光层3的第一区域进行氧化处理形成绝缘型透光层4；以及
S104、在遮光层3的第二区域布置薄膜晶体管，该第二区域与第一区域相邻，该区域用作薄膜晶体管的遮光层，薄膜晶体管在垂直于基板1方向上的投影可以位于遮光层3的区域内。
通过本发明实施例的方法形成的透光层4与遮光层3位于同一层，且两者齐平相接，使得基于两者形成的后段膜层相对段差较小，顶栅TFT基板的结构更稳定，不会由于遮光层3与透光层4之间的段差而导致后段工艺膜层易断裂的现象发生，提高了顶栅TFT基板的质量和使用寿命，同时能够提高由该种顶栅TFT基板形成的显示器件的显示效果。
进一步地，本实施例中的遮光层3优选由具有良好的导电性能和遮光性能的金属钽形成，透光层4优选由钽氧化物形成(本实施例中的透光层4可起到电容介电层的作用)。钽氧化物的介电常数通常在25-35的范围内，相比现有技术中的电容介电层材料如二氧化硅(SiO2，其介电常数为3.9)、四氮化三硅(Si3N4，其介电常数为7.8)、氮氧化硅(SiON，其介电常数约为6.0)等材料能使得形成的电容介电层获得更好的介电特性，显著提升顶栅TFT基板中的电容(例如像素电容)的供电能力，同时能够大大降低电容被击穿的风险，从而使得基于顶栅TFT基板形成的显示器件不易产生暗点簇，提高显示效果，而且还能够延长顶栅TFT基板及其显示器件的使用寿命。
图6为本发明的顶栅TFT基板的制备方法的一个实施例中的光功能层的制备过程的流程图。如图6所示，光功能层的制备过程具体包括：
在基板1上形成钽金属层13，使该钽金属层13形成导电型遮光层3；
在导电型遮光层3上涂覆正性或负性光刻胶14(简称PR胶)；
接着在钽金属层13上划分出第一区域和第二区域，第一区域用于形成绝缘型透光层4；
对光刻胶进行曝光显影，去除第一区域上的光刻胶，保留第二区域上的光刻胶14；
通过氧化剂对第二区域布置有光刻胶14的钽金属层13进行氧化处理，以使第一区域形成钽氧化物层，而被PR胶遮挡的钽金属层13的部分，也即第二区域不参与氧化反应，故仍为钽金属层13；
剥离光刻胶14，使钽金属层13的第一区域形成透光层4，而第二区域形成遮光层3。
具体地，本实施例中的氧化剂例如为双氧水(H2O2，浓度优选为5％-30％)，钽金属层13(Ta，厚度优选为50nm-300nm，其可使用溅射的方式制备，亦或使用溶液制程法制备)与双氧水进行氧化反应，反应持续约1min-10min后便可使第一区域的钽金属层13形成无色透明且绝缘的钽氧化物层(具体为三氧化二钽(Ta2O3)或五氧化二钽(Ta2O5))，其化学反应式如下：
2Ta+3H2O2→Ta2O3+3H2O，或2Ta+5H2O2→Ta2O5+5H2O
图7为本发明实施例的顶栅TFT基板的制备方法的一个实施例中第一绝缘层的制备方法流程图。
进一步地，本实施例的方法中，还可以包括至少在第二区域布置由金属钽形成的第一绝缘层5，薄膜晶体管布置在第一绝缘层5上。
如图7所示，该第一绝缘层5的制备方法可通过至少在第二区域(遮光层3)上布置钽金属层13，然后通过例如双氧水对该钽金属层13进行全部氧化，以使其整体形成钽氧化物，进而使得遮光层3与薄膜晶体管之间形成具有较强的电荷存储能力的电容。
为了更好的诠释本实施例的方法，以下通过几个实施例进行具体说明：
实施例一：
本实施例一中的顶栅TFT基板的制备方法包括：
在玻璃基板1上形成缓冲层2；
在缓冲层2上形成钽金属层13；
在钽金属层13上设置PR胶，对钽金属层13进行区域划分，划分为第一区域和第二区域，对光刻胶进行曝光显影，保留第二区域上的PR胶；
利用双氧水对钽金属层13进行氧化，使其无PR胶的第一区域形成绝缘且透光的钽氧化物层，该钽氧化物层即为透光层4；
剥离第二区域上的PR胶，使第二区域的钽金属层13作为遮光层3；
在遮光层3和透光层4上形成第一绝缘层5，该第一绝缘层5的制备材料可为现有技术中的任一种绝缘材料，例如氮化硅等；
在第一绝缘层5的预定区域形成有源层6，该有源层6的正投影区域位于遮光层3上；
在有源层6上方形成第一绝缘层5的一部分，并在该部分上形成栅电极7；
在栅电极7两侧分别形成源漏电极8，其中源漏电极8和有源层6欧姆接触，且栅电极7和源漏电极8可为相同，也可为不同的电极材料形成的膜层，例如栅电极7和源漏电极8的制备材料可以为钼(Mo)、钼铌合金(MoNb)、铝(Al)、铝钕合金(AlNd)、钛(Ti)和铜(Cu)中的一种或多种材料形成的单层电极或多层复合叠层式电极。；
在源漏电极8上方以及第一绝缘层5上方形成第二绝缘层9；
在第二绝缘层9上形成像素电极12，像素电极12的制备材料可以为氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡(ITO)等，其中像素电极12与源漏电极8中的一个电极连接，而源漏电极8中的另一电极与像素电极12之间隔有第二绝缘层9，具体可结合图1所示，形成顶栅TFT显示基板。
实施例二：
继续结合图2所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中的第一绝缘层5为由钽氧化物层形成的，具体实施时可在遮光层3和透光层4上设置一层钽金属层13，然后通过例如双氧水等氧化剂对钽金属层13进行氧化，进而使其形成绝缘且具有较高介电常数的钽氧化物层。
实施例三：
继续结合图3所示，本实施例与实施例二的区别在于，第一绝缘层5可由两种绝缘材料形成，该两种绝缘材料分别形成一个绝缘层，共同形成本实施例中的第一绝缘层5。具体地，其中一种绝缘材料可以为实施例一中的普通绝缘材料，其形成的绝缘层可用于设置在不需要用作电容介电层的区域，例如第一绝缘层5对应第二绝缘层9的未设有内部电极的区域上，另一种材料为钽氧化物层，其形成的绝缘层主要用于设置在需要用作电容介电层的区域。进一步地，本实施例中位于有源层6与遮光层3之间的第一绝缘层5内设有第一电容电极10，位于第一电容电极10与像素电极12之间的第二绝缘层9内设有第二电容电极11，栅电极7、源漏电极8和第二电容电极11可以为同一层形成的相同电极材料膜层，亦或为两层形成的。第一电容电极10和第二电容电极11与其间的第一绝缘层5和第二绝缘层9形成像素电容。非像素电容区域内的绝缘层，例如部分或全部第二绝缘层9以及部分第一绝缘层5可使用氮化硅、氧化硅等绝缘材料。而像素电容区域可需要用钽氧化物作为电容介电层，以提升电容的供电能力，减少电容被击穿的风险，改善暗点簇发生导致显示器件显示不良的现象。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种顶栅结构TFT基板，其特征在于，包括：
基板；
布置在所述基板上的薄膜晶体管；以及
布置在所述基板与所述薄膜晶体管之间的光功能层，所述光功能层包括齐平相接的绝缘型透光层和导电型遮光层，所述薄膜晶体管在垂直于所述基板方向上的投影位于所述遮光层的区域内，且所述透光层的材料为遮光层的材料的氧化物。
2.根据权利要求1所述的顶栅结构TFT基板，其特征在于，还包括布置在所述薄膜晶体管与所述光功能层之间的第一绝缘层，所述第一绝缘层与所述透光层由同一材料形成。
3.根据权利要求1所述的顶栅结构TFT基板，其特征在于，所述透光层由钽氧化物形成，所述遮光层由金属钽形成。
4.根据权利要求2所述的顶栅结构TFT基板，其特征在于，还包括布置在所述第一绝缘层内的第一电容电极，所述第一电容电极至少能够与所述遮光层形成电容。
5.根据权利要求2所述的顶栅结构TFT基板，其特征在于，还包括布置在所述第一绝缘层上方的第二绝缘层，所述第二绝缘层内布置有第二电容电极，所述第二电容电极至少能够与所述遮光层形成电容。
6.一种显示器件，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的顶栅结构TFT基板。
7.一种顶栅结构TFT基板的制备方法，其特征在于，包括：
制备基板；
在所述基板上形成导电型遮光层；
对所述遮光层的第一区域进行氧化处理形成绝缘型透光层；以及
在所述遮光层的第二区域上方布置薄膜晶体管。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述基板上形成导电型遮光层具体包括：
在所述基板上形成钽金属层。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述对所述遮光层的第一区域进行氧化处理形成绝缘型透光层之前，所述方法还包括：
在所述遮光层上布置光刻胶；
保留所述第二区域上的光刻胶，并去除所述第一区域上的光刻胶，
在所述对所述遮光层的第一区域进行氧化处理形成绝缘型透光层之后，所述方法还包括：剥离所述第二区域上的光刻胶。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
至少在所述第二区域布置与所述遮光层相同的材料层并进行氧化处理形成第一绝缘层，所述薄膜晶体管布置在所述第一绝缘层上。
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