CN108231693B - 阵列基板及其制作方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板及其制作方法、显示装置。所述阵列基板的制作方法包括：在基板的驱动电路区形成多晶硅薄膜晶体管有源层；在基板的显示电路区形成有机薄膜晶体管有源层。本发明提供的技术方案在显示电路区采用有机薄膜晶体管制作，有机薄膜晶体管能够在多次弯折后仍然能够保持较好的动态显示，提高显示器的成品率和降低生产成本。

Description

阵列基板及其制作方法、显示装置
【技术领域】
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板及其制作方法、显示装置。
【背景技术】
目前，常用的主动式阵列液晶显示器多采用非晶硅薄膜晶体管和多晶硅薄膜晶体管。其中，多晶硅薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)由于具有高分辨率、反应速度快、高亮度、高开口率等优点，且多晶硅薄膜晶体管的硅结晶排列较非晶硅有次序，使得多晶硅薄膜晶体管具有较高的电子迁移率，可以将外围驱动电路同时制作在玻璃基板上，达到系统整合的目标，节省空间及驱动IC的成本。
但是，目前在制作柔性显示器件时，主要采用多晶硅薄膜晶体管以及PI基底来实现暂时性的局部弯曲，并且弯曲只能在一定范围内进行，如图1所示，无机薄膜在弯曲后产生应力问题，无法克服在多次弯折后的器件电性衰退，以及性赖性测试不能满足等，以至于无法实现真正的柔性显示。
【发明内容】
本发明的目的旨在提供一种阵列基板及其制作方法、显示面板和显示装置，显示区域采用有机薄膜晶体管，以解决现有的柔性基板只能局部弯曲及弯曲后产生的电性衰退等问题。
为实现该目的，本发明首先提供了一种阵列基板的制作方法，包括：
在基板的驱动电路区形成多晶硅薄膜晶体管有源层；
在基板的显示电路区形成有机薄膜晶体管有源层。
具体地，所述驱动电路区包括源驱动电路区及GOA驱动电路区，所述源驱动电路区和GOA驱动电路区位于所述显示电路区的同一侧。
具体地，在基板的驱动电路区形成多晶硅薄膜晶体管有源层的步骤中，包括：
在驱动电路区的基板上形成非晶硅层；
对所述非晶硅层进行准分子激光退火，使得所述驱动电路区的非晶硅层形成多晶硅层。
优选地，所述形成非晶硅层的过程，包括：利用气相沉积法在驱动电路区的基板上沉积非晶硅层。
具体地，在基板的显示电路区形成有机薄膜晶体管的有源层的步骤中，包括：在显示电路区的基板上沉积有机层。
优选地，在显示电路区的基板上沉积有机层的步骤中，包括：
在显示电路区的基板上蒸镀有机层；或者，
在显示电路区的基板上利用喷墨打印的方式沉积有机层。
优选地，制备所述有机薄膜晶体管的有源层的材料，包括：将半导体材料DNTT烷基化之后形成的Cn-DNTTs。
具体地，阵列基板的制作方法，还包括：对所述多晶硅层进行离子注入。
优选地，对所述多晶硅层进行离子注入之前，还包括：在所述基板的显示电路区覆盖光刻胶。
相应地，本发明还提供了一种阵列基板，其由任一技术方案所述的阵列基板的制作方法制备而成。
相应地，本发明还提供了一种显示装置，其包括上述任一技术方案所述的阵列基板。
与现有技术相比，本发明具备如下优点：
本发明提供的阵列基板的制作方法，驱动电路区采用多晶硅薄膜晶体管制作，显示电路区采用有机薄膜晶体管制作，有机薄膜晶体管能够在多次弯折后仍然能够保持较好的动态显示，解决无机薄膜晶体管仅能局部弯曲及多次弯折后产生的应力问题，驱动电路区采用的多晶硅薄膜晶体管能够提供较高的电子迁移率及开启状态的电流，适于制作集成化驱动电路；而且，将高性能多晶硅薄膜晶体管驱动电路和有机薄膜晶体管柔性显示电路集成在同一面板上，可以实现多种柔性显示形态；同时，有利于提高显示器的成品率和降低生产成本。
本发明提供的阵列基板，将源驱动电路区和GOA驱动电路区设置于显示电路区的同一侧，便于对驱动电路区形成的非晶硅层进行准分子激光退火时，能够同时扫描源驱动电路区及GOA驱动电路区形成的非晶硅层，节约了激光资源和扫描时间。
另外，本发明提供的显示装置是在所述阵列基板的基础上进行改进的，因此，所述显示装置自然继承了所述阵列基板的全部优点。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
图1为现有的多晶硅薄膜晶体管电路集成面板构成示意图；
图2为本发明提供的阵列基板的制作方法的流程示意图；
图3为本发明提供的一种实施方式中阵列基板的制作方法的流程示意图；
图4为本发明提供的一种实施方式中显示面板的结构示意图；
图5为本发明提供的另一种实施方式中显示面板的结构示意图；
图6为图5提供的另一种实施方式中显示面板的分区模块图。
【具体实施方式】
下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。
本发明首先提供了一种阵列基板的制作方法，其流程示意图如图2所示，包括如下步骤：
S100，在基板的驱动电路区形成多晶硅薄膜晶体管有源层；
在驱动电路区采用多晶硅薄膜晶体管，在图1或图4有关显示面板构成区域的图中，了解到驱动电路区包括源驱动电路区101及GOA驱动电路区102，在驱动电路区采用多晶硅薄膜晶体管，尤其是低温多晶硅薄膜晶体管能够为显示装置提供较高的电子迁移率，易于制作集成化驱动电路，适合于大容量的高频显示，有利于提高显示器的成品率和降低生产成本。
源驱动电路包括并排设置的多个源驱动信号输出接口，用于发出源驱动信号。GOA驱动电路，即阵列基板行驱动(gate driver on array,GOA)，直接将栅极驱动电路集成在阵列基板，以替代外接硅芯片制作的驱动芯片，GOA电路直接制作在面板周围，简化了制程工艺，提高面板的集成度，降低产品成本。
当然，在制作阵列基板时，除了形成多晶硅有源层，还包括：形成薄膜晶体管的源漏区，栅极区及构图工艺等，如：光刻胶的涂覆、曝光、显影、刻蚀以及去除光刻胶的部分或全部过程。具体包括：在非晶硅层上涂覆光刻胶，使用半色料或灰色调掩膜版对光刻胶曝光、显影，形成光刻胶完全保留区、光刻胶部分保留区和光刻胶完全去除区，光刻胶完全保留区对应驱动电路区需要形成非晶硅层的区域，光刻胶部分保留区对应显示区需要形成非晶硅层的区域，光刻胶完全去除区对应基板除显示区和驱动电路区之外的其他区域。这些工艺步骤为本领域技术人员所熟知的技术，在此不再赘述。
S110，在基板的显示电路区形成有机薄膜晶体管有源层。
由于工艺温度要求，先形成温度高的多晶硅薄膜晶体管有源层，再在基板的显示电路区形成温度稍低的有机薄膜晶体管有源层，避免破坏已形成的有机薄膜晶体管有源层。
在显示电路区域采用有机薄膜晶体管，能够避免无机薄膜材料在弯曲后产生应力，及产生的器件电性衰退及性赖性不足等问题，能够实现整个显示面板的弯折，实现真正的柔性显示。
有机薄膜晶体管的有源层为采用有机半导体材料的有机层，采用OPEN Mask在显示电路区的基板上沉积有机层的步骤中，包括：在显示电路区的基板上蒸镀有机层；或者，在显示电路区的基板上利用喷墨打印的方式沉积有机层。
在制作有机薄膜晶体管的有机层时，尤其是制作高PPI(Pixels Per Inch，像素密度)的显示产品时，采用蒸镀的方式在显示电路区的基板上沉积有机层，本发明实施方式优选真空蒸镀的方式沉积有机层，工艺简便，纯度高，通过掩膜易于形成所需要的图形。
在制作对PPI要求不太高的显示产品时，也可以通过喷墨打印的方式沉积有机薄膜晶体管的有源层。
所述有机薄膜晶体管的有源层的制备材料，包括：迁移率高、溶液加工性好、环境稳定的半导体材料，本发明实施方式优选半导体材料DNTT(二噻吩并苯)及将半导体材料DNTT烷基化之后形成的半导体材料Cn-DNTTs。
半导体材料DNTT的稳定性较好，制备的有机薄膜晶体管的迁移率达到8～10cm2/(V·s)，使用这种新型的有机半导体材料制备的有机薄膜晶体管的驱动力远远大于使用传统材料制备的有机薄膜晶体管的驱动力。
在形成显示电路区的有机薄膜晶体管有机层之前还包括：在基板上依次形成栅极导电层、栅极绝缘层、源极、漏极。
本发明提供的一种优选的实施方式中，在基板的驱动电路区形成多晶硅薄膜晶体管有源层，包括：步骤S101和S102，本实施方式提供的阵列基板的制作方法的流程示意图如图3所示。
S101，在驱动电路区的基板上形成非晶硅层；
首先，采用OPEN Mask在驱动电路区的基板上沉积缓冲层，沉积方式优选为化学气相沉积法。形成缓冲层的作用是防止基板中的金属离子扩散至多晶硅薄膜晶体管的有源层，降低缺陷中心和减少漏电流的产生，沉积适当厚度的缓冲层能够改善多晶硅背面界面的质量，同时减缓被激光加热的硅的冷却速率，有助于形成较大的结晶晶粒。以化学气相沉积法形成的缓冲层的成分精准可控，沉淀的薄膜结构完整致密，且成膜速度快且形成的薄膜表面平整。
其次，在形成有缓冲层的基板上形成非晶硅层；
在基板上形成所述非晶硅层的方法包括：溅射、蒸镀、气相沉积法等，本发明实施方式优选化学气相沉积法在驱动电路区的基板上沉积非晶硅层。以化学气相沉积法形成的非晶硅层，沉积速率快，沉积薄膜所需的温度低，应力可控制。
由于驱动电路区存在两种驱动电路，即源驱动电路、GOA驱动电路。在沉积过程中对应两个电路区域可以同时沉积缓冲层及非晶硅层。
S102，对所述非晶硅层进行准分子激光退火，使得所述驱动电路区的非晶硅层形成多晶硅层。
制作多晶硅薄膜晶体管的多晶硅层时，可以采用准分子激光退火(ELA)、固相晶化、金属诱导晶化等制备方法。本发明实施方式优选采用准分子激光退火工艺制作多晶硅层，在完成S101之后，对非晶硅层进行0.5小时至3小时的高温处理，然后对非晶硅层采用准分子激光器进行退火处理，优选采用氟化氪、氟化氩等准分子激光器进行激光处理。
利用瞬间激光脉冲产生的高能量入射到非晶硅薄膜表面，仅在薄膜表面100nm后的深度产生热能效应，使非晶硅薄膜在瞬间达到1000摄氏度左右，实现非晶硅向多晶硅的转变，在此过程中，激光脉冲的瞬间能量被非晶硅薄膜吸收并转化为相变能，因此，不会有过多的热能传导到薄膜衬底，合理选择激光的波长和功率，使用激光加热就能够使非晶硅薄膜达到融化的温度且保证基片的温度低于450摄氏度，可以采用玻璃基板作为衬底，既实现了非晶硅薄膜的制备，又能满足LCD及OEL对透明衬底的要求。
采用准分子激光退火(ELA)制备的多晶硅薄膜晶粒大、空间选择性好，掺杂效率高、晶内缺陷少、电学特性好、迁移率高，能够形成综合性能较好的低温多晶硅薄膜。
由于驱动电路区分为源驱动电路区和GOA驱动电路区，同时对源驱动电路区的非晶硅层和GOA驱动电路区的非晶硅层进行准分子激光退火，形成位于驱动电路区的多晶硅层。
制作完成多晶硅薄膜晶体管有源层之后，再进行步骤S110，即在基板的显示电路区形成有机薄膜晶体管有源层。
进一步地，在形成驱动电路区的非晶硅层之后，阵列基板的制作方式中，还包括：对所述多晶硅层进行离子注入。
对所述多晶硅层进行离子注入之前，还包括：在所述基板的显示电路区覆盖光刻胶。避免对多晶硅薄膜晶体管有源区进行离子掺杂时，对显示电路区的有机薄膜层产生污染。
所述阵列基板的制作方法，还包括：显示电路区及驱动电路区的薄膜晶体管进行源漏极离子掺杂，掺杂离子优选Mo/AlNd。
在一种优选的实施方式中，所述驱动电路区包括源驱动电路区101及GOA驱动电路区102，所述源驱动电路区和GOA驱动电路区位于所述显示电路区103的同一侧，如图4及图5所示。
显示电路区域有两侧，驱动电路区域按照需求选择合适的一侧进行分布。
与现有技术中源驱动电路区和GOA驱动电路区分布在所述显示电路区两侧的结构相比，在制备多晶硅薄膜晶体管有源层的过程，尤其是进行激光退火工艺中，减少扫描次数，避免多次扫描带来的资源浪费。
而且，在制作大尺寸的显示器件，如7.56英寸、7.8英寸及以上尺寸的显示器件时，显示器件包括多个显示区域和驱动区域，在进行准分子激光退火时，可以一次扫描一行或者一列的驱动电路区域，更能体现出将所述源驱动电路区和GOA驱动电路区位于所述显示电路区的同一侧带来的节省资源的优点。
相应地，本发明还提供了一种阵列基板，所述阵列基板由上述任一技术方案所述的阵列基板的制作方法制作而成。在具体实施时，本发明实施例提供的阵列基板中一般还会具有诸如发光层、阴极和阳极等其他膜层结构，以及在衬底基板上还一般形成有薄膜晶体管、栅线、数据线等结构，这些具体结构可以有多种实现方式，在此不做限定。
因此该阵列基板的实施可以参见阵列基板的制作方法的实施，重复之处不再赘述。
本发明实施例通过上述方法制作形成的阵列基板，该阵列基板能够实现多种柔性显示形态，能够应用于如穿戴设备显示装置、任意弯曲显示装置、卷轴式显示装置、异型显示装置等，适用于低温多晶硅有源矩阵有机发光二极管(LTPS-AMOLED)及低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器(LTPS TFT-LCD)等领域。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种显示装置，所述显示装置可以为显示面板，所述显示面板的结构如图4所示，包括：显示区103、源驱动电路区101、GOA驱动电路区102。
图5为本发明提供的包括多个如图4所示的显示面板的大尺寸显示面板，图6为图5提供的实施方式中显示面板的分区模块图。在制作大尺寸显示面板时，由于显示面板包括多个显示区域和多个驱动区域，在进行准分子激光退火时，可以一次扫描一行或者一列的驱动电路区域，如图6中的区域A，对有机薄膜晶体管有源层进行有机层沉积时，能够一次沉积一行或一列的显示电路区域，如图6中的区域B，能够减少制程工艺、节省资源，降低生产成本。
该显示面板适用于低温多晶硅有源矩阵有机发光二极管显示面板(LTPS-AMOLED)或低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示面板(LTPS TFT-LCD)。
所述显示装置还可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。该显示装置的实施可以参见上述显示面板的制作方法的实施例，重复之处不再赘述。
由于所述显示装置是在所述阵列基板的基础上进行改进的，因此，所述显示装置自然继承了所述阵列基板的全部优点。
综上，本发明显示电路区采用有机薄膜晶体管制作，有机薄膜晶体管能够在多次弯折后仍然能够保持较好的动态显示，解决无机薄膜晶体管仅能实现局部弯曲及弯折后产生的应力问题，驱动电路区采用的多晶硅薄膜晶体管能够提供较高的电子迁移率及开启状态的电流，适于制作集成化驱动电路；而且，将高性能多晶硅薄膜晶体管驱动电路和有机薄膜晶体管柔性显示电路集成在同一面板上，可以实现多种柔性显示形态；同时，有利于提高显示器的成品率和降低生产成本。
虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种阵列基板的制作方法，其特征在于，包括：
在基板的驱动电路区形成多晶硅薄膜晶体管有源层；
在基板的显示电路区形成有机薄膜晶体管有源层；
其中，所述驱动电路区包括源驱动电路区及GOA驱动电路区，所述源驱动电路区和GOA驱动电路区位于所述显示电路区的同一侧。
2.根据权利要求1所述的阵列基板的制作方法，其特征在于，在基板的驱动电路区形成多晶硅薄膜晶体管有源层的步骤中，包括：
在驱动电路区的基板上形成非晶硅层；
对所述非晶硅层进行准分子激光退火，使得所述驱动电路区的非晶硅层形成多晶硅层。
3.根据权利要求2所述的阵列基板的制作方法，其特征在于，所述形成非晶硅层的过程，包括：利用气相沉积法在驱动电路区的基板上沉积非晶硅层。
4.根据权利要求1所述的阵列基板的制作方法，其特征在于，在基板的显示电路区形成有机薄膜晶体管的有源层的步骤中，包括：在显示电路区的基板上沉积有机层。
5.根据权利要求4所述的阵列基板的制作方法，其特征在于，在显示电路区的基板上沉积有机层的步骤中，包括：
在显示电路区的基板上蒸镀有机层；或者，
在显示电路区的基板上利用喷墨打印的方式沉积有机层。
6.根据权利要求1所述的阵列基板的制作方法，其特征在于，制备所述有机薄膜晶体管的有源层的材料，包括：将半导体材料DNTT烷基化之后形成的Cn-DNTTs。
7.根据权利要求2所述的阵列基板的制作方法，其特征在于，还包括：对所述多晶硅层进行离子注入。
8.根据权利要求7所述的阵列基板的制作方法，其特征在于，对所述多晶硅层进行离子注入之前，还包括：在所述基板的显示电路区覆盖光刻胶。
9.一种阵列基板，其特征在于，该阵列基板由权利要求1至8任一项所述的阵列基板的制作方法制作而成。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的阵列基板。
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