CN108336143B - 柔性背板及其制作方法、柔性显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性背板及其制作方法、柔性显示屏，所述柔性背板包括依次层叠设置的柔性衬底、缓冲层、有源层、栅绝缘层及栅极金属层，所述栅绝缘层及所述栅极金属层在所述有源层的两侧形成台阶拐角，所述柔性背板还包括沿平行于导电沟道的方向依附于所述有源层两侧的有机绝缘层。本发明提供的柔性背板及柔性显示屏在有源层两侧设置了有机绝缘层，因重复弯折引起的栅绝缘层台阶拐角与有源层之间的高缺陷态被有机绝缘层隔离，消除了漏电通道，从而保障了柔性显示屏显示效果的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及柔性背板及其制作方法、柔性显示装置。
背景技术
随着显示技术的不断发展，柔性显示屏正得到越来越广泛的应用。由于柔性显示屏具有可卷曲、宽视角、便于携带等特点，因此常用于包括可穿戴设备在内的柔性产品中。
在实现上述技术的过程中，发明人发现至少存在以下技术问题：
如图1所示，沿W方向进行弯折的柔性显示屏，其柔性背板会在L方向上产生漏电通道，引起漏源电流增大,造成Mura(显示不均)、暗点、Flicker(闪烁)等问题，影响显示效果。
发明内容
基于此，有必要针对传统柔性背板弯折后容易导致漏源电流增大，从而影响显示效果的问题，提供一种新的柔性背板。
本申请提供一种柔性背板，包括依次层叠设置的柔性衬底、缓冲层、有源层、栅绝缘层及栅极金属层，所述栅绝缘层及所述栅极金属层在所述有源层的两侧形成台阶拐角，所述柔性背板还包括沿平行于导电沟道的方向依附于所述有源层两侧的有机绝缘层。
在其中一个实施例中，所述有机绝缘层的材料为聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述有机绝缘层的厚度与所述有源层的厚度一致。
在其中一个实施例中，所述有机绝缘层的厚度为50nm-1μm。
本申请提供一种柔性显示装置，包括显示面板，所述显示面板包括上述任一实施例中所述的柔性背板，所述显示面板为液晶显示面板、OLED显示面板中的一种。
本申请还提供一种柔性背板的制作方法，包括以下步骤：
提供柔性衬底；
在所述柔性衬底上制作缓冲层、有源层；
沿平行于导电沟道的方向，在所述有源层两侧制作有机绝缘层；
在所述有源层和有机绝缘层上制作栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上制作栅极金属层。
在其中一个实施例中，所述在所述有源层两侧制作有机绝缘层的步骤之前，还包括采用准分子激光退火工艺对所述有源层进行晶化，使非晶硅重结晶为多晶硅的步骤。
在其中一个实施例中，所述有机绝缘层为感光材质，所述在所述有源层两侧制作有机绝缘层的步骤包括：
在所述缓冲层及有源层上涂布有机绝缘层；
对所述有机绝缘层进行预曝光显影，以整体减薄所述有机绝缘层的厚度；
通过形成有定义图形的光刻版对所述有机绝缘层进行曝光显影，在所述有机绝缘层上形成所述定义图形。
在其中一个实施例中，所述有机绝缘层为非感光材质，所述在所述有源层两侧制作有机绝缘层的步骤包括：
在所述缓冲层及有源层上涂布有机绝缘层；
对所述有机绝缘层进行预刻蚀，以整体减薄所述有机绝缘层的厚度；
通过形成有定义图形的光刻版对所述有机绝缘层进行光刻和刻蚀，在所述有机绝缘层上形成所述定义图形。
在其中一个实施例中，所述在所述缓冲层及有源层上涂布有机绝缘层的步骤中，形成的有机绝缘层厚度为2μm-3μm；形成所述定义图形之后，所述有机绝缘层的厚度为50nm-1μm。
本发明提供的柔性背板及柔性显示装置在有源层两侧设置了有机绝缘层，因重复弯折引起的栅绝缘层台阶拐角与有源层之间的高缺陷态被有机绝缘层隔离，消除了漏电通道，从而保障了柔性显示装置显示效果的稳定性。
附图说明
图1为传统柔性背板中薄膜晶体管器件的结构示意图；
图2为传统柔性背板中薄膜晶体管器件沿图1中A-A’方向(沿栅极金属走线方向)的剖面图；
图3为本申请的一个实施例提供的柔性背板中薄膜晶体管器件的结构示意图；
图4为本申请的一个实施例提供的柔性背板中薄膜晶体管器件沿图3中A-A’方向(沿栅极金属走线方向)的剖面图；
图5为本申请的一个实施例提供的柔性背板的制作方法；
图6为本申请的一个实施例提供的制作有机绝缘层的方法；
图7为本申请的另一个实施例提供的制作有机绝缘层的方法。
101主沟道 201柔性衬底
102寄生沟道 202缓冲层
103缺陷态俘获电子 203有源层
204栅绝缘层 205栅极金属层
206有机绝缘层
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
柔性显示屏具有易弯折的特点，常被应用于各种便携式电子产品。柔性显示屏一般采用液晶显示面板或OLED显示面板。液晶显示面板包括阵列基板、彩膜基板以及分布在两者之间的液晶层。其中，阵列基板包括柔性衬底和TFT背板结构。OLED显示面板包括阵列基板、有机发光层、薄膜封装层。其中，阵列基板包括柔性衬底和TFT背板结构。柔性衬底和TFT背板结构构成了柔性背板。如图1所示，传统柔性背板中的薄膜晶体管在源极和漏级之间形成主沟道101，并在有源层203与栅极金属层交叠的边界处形成寄生沟道102。
然而，以上两种显示面板的柔性背板在弯折时，弯折的应力会诱使栅绝缘层台阶拐角处的缺陷态密度提高，导致栅绝缘层台阶拐角处的缺陷态俘获电子浓度相对较高。如图2所示，在传统柔性背板中，台阶拐角处的缺陷态俘获电子103在栅电压的感应和漏源电压的驱动下，沿图1中L方向产生漏电通道，导致漏源电流增大，影响显示效果。
请参照图4，本申请提供一种柔性背板，包括依次层叠设置的柔性衬底201、缓冲层202、有源层203、栅绝缘层204及栅极金属层205，所述栅绝缘层204及所述栅极金属层205在所述有源层203的两侧形成台阶拐角，所述柔性背板还包括沿平行于导电沟道的方向依附于所述有源层203两侧的有机绝缘层206。
其中，柔性衬底201采用弹性模量较小的柔性材料，例如聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、多芳基化合物(PAR)或薄膜纤维增强塑料(FRP)等制备。在本申请提供的一个实施例中，采用聚酰亚胺作为柔性衬底材料。制作柔性衬底时，先在玻璃基板上涂布柔性衬底材料，然后进行后续的阵列工艺，最终将柔性衬底材料以及柔性衬底材料上面形成的膜层从玻璃基板上剥离。因此，形成的柔性背板是无玻璃的，保证了显示面板的弯折性能。缓冲层202是有源层203和柔性衬底201之间的过渡层，用于防止玻璃中的金属离子，如：铝离子、钡离子、钠离子等，在工艺过程中扩散到有源层203中。此外，缓冲层202能够在准分子激光退火时减缓被激光加热的硅的冷却速率，有利于非晶硅重结晶为多晶硅。缓冲层202的材料根据有源层203和柔性衬底201的材料进行选择，一般为SiOx、SiNx或其混合物。通过改变缓冲层202的厚度或改变缓冲层202的沉积条件能够改善重结晶形成的多晶硅的质量。
有源层203用于形成薄膜晶体管器件的源极和漏极。有源层203的材料一般为经过掺杂的多晶硅。栅绝缘层204用于使栅极金属层205与有源层203之间绝缘。栅极金属层205、栅绝缘层204与有源层203三者共同形成栅控电容结构。栅绝缘层204的材料可以是硅的氧化物，也可以是硅的氮化物或是硅的氧化物与氮化物组成的混合物。栅极金属层205则用于形成栅极，可以采用钼、铝、钛、铜等金属材料制作。栅绝缘层204及栅极金属层205在有源层203的两侧形成台阶拐角。
有机绝缘层206设置在栅绝缘层204的台阶拐角处，沿平行于导电沟道的L方向(图1中所示)依附于有源层203两侧，用于消除漏电通道。如图3和图4所示，有机绝缘层206的长度大于等于栅极金属层205的宽度。具体地，有机绝缘层206的材料可以是聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂。聚酰亚胺包括均苯型聚酰亚胺，可溶性聚酰亚胺，聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚亚胺(PEI)等。在本申请提供的一个实施例中，有机绝缘层206的材料优选为聚酰亚胺。
在一个实施例中，有机绝缘层206的厚度与有源层203的厚度一致。
在一个实施例中，有机绝缘层206的厚度为50nm-1μm。
本申请还提供一种柔性显示装置，包括显示面板，所说的显示面板包括上述柔性背板。显示面板可以是液晶显示面板或OLED显示面板。柔性显示装置包括但不限于柔性手机、平板电脑、AR产品、VR产品、车载显示器等。
本发明提供的柔性背板及柔性显示装置在有源层两侧设置了有机绝缘层，因重复弯折引起的栅绝缘层台阶拐角与有源层之间的高缺陷态被有机绝缘层隔离，消除了漏电通道，从而保障了柔性显示装置显示效果的稳定性。
本申请提供一种柔性背板的制作方法，包括以下步骤：
S100：提供柔性衬底201。
其中，柔性衬底201可以采用聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、多芳基化合物(PAR)或薄膜纤维增强塑料(FRP)等聚合物材料制备。在本申请提供的一个实施例中，采用聚酰亚胺作为柔性衬底材料。这里的提供柔性衬底指的是将柔性衬底材料涂布在玻璃基板上。
值得注意的是，在涂布柔性衬底材料之前，需要先对玻璃基板进行清洗和干燥。清洗玻璃基板主要是为了清除吸附在玻璃表面的杂质和油污。具体地，可以利用高压喷淋去离子水的方式去除玻璃表面吸附的杂质和油污。
清洗后的玻璃基板表面通常粘有去离子水，容易对后续工序造成不良影响，尤其是光刻时容易发生浮胶、图形不良等问题。因此，清洗后的玻璃必须进行干燥处理。常用的方法是烘干法，即利用高温烘烤的方式使玻璃表面的液体蒸发成蒸汽，从而去除玻璃基板表面残留的清洗液。
S200：在衬底上制作缓冲层202、有源层203。
在柔性衬底201上沉积缓冲层202。缓冲层202一般为SiOx、SiNx或其混合物。在实际工艺过程中，缓冲层202的材料根据柔性衬底201的材料和有源层203的材料确定。缓冲层202能够防止玻璃基板中的金属离子在工艺过程中扩散到有源层203。此外，缓冲层202还能够在准分子激光退火时减缓被激光加热的硅的冷却速率，有利于非晶硅重结晶为多晶硅。通过改变缓冲层202的厚度或改变缓冲层202的沉积条件就能够改善重结晶形成的多晶硅的质量。
在缓冲层202上沉积有源层203。在缓冲层202上沉积一层非晶硅(a-Si)层，通过准分子激光退火(ELA)工艺将非晶硅层转化为多晶硅(poly-Si)层。非晶硅的载流子迁移率一般为0.1-0.4cm2/Vs，而多晶硅的载流子迁移率一般为80～100cm2/Vs，远高于非晶硅的载流子迁移率。因此，晶化后载流子迁移率大幅提高，改善了有源层203的导电性能。
详细地，在本申请提供的一个实施例中，施加高能量激光使非晶硅熔化，经过重结晶后非晶硅层转化为多晶硅层。晶化完成后，对多晶硅层进行光刻和刻蚀，在多晶硅层上形成光刻版上预先设计的图形。去除多晶硅层上残余的光刻胶后，将小剂量离子(如硼离子或磷离子)注入多晶硅层中进行轻掺杂，形成P型或N型半导体层。
S300：沿平行于导电沟道的方向，在有源层两侧制作有机绝缘层206。
其中，有机绝缘层206设置在栅绝缘层204的台阶拐角处，沿平行于导电沟道的方向依附于有源层203两侧，用于消除漏电通道。有机绝缘层的长度大于等于栅极金属层的宽度，有机绝缘层的厚度与有源层的厚度一致。具体地，有机绝缘层206的材料可以是聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂。聚酰亚胺包括均苯型聚酰亚胺，可溶性聚酰亚胺，聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚亚胺(PEI)等。在本申请提供的一个实施例中，有机绝缘层206的材料优选为聚酰亚胺。有机绝缘层206的厚度为50nm-1μm。
请参见图6，在本申请提供的一个实施例中，有机绝缘层为感光材质，制作有机绝缘层的步骤包括：
S301：在缓冲层202及有源层203上涂布有机绝缘层206。
将有机绝缘材料，如聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂等，尽可能均匀地涂布在缓冲层202及有源层203上。涂布的有机绝缘材料的厚度为2μm-3μm。
S302：对有机绝缘层206进行预曝光显影，以整体减薄有机绝缘层206的厚度。
由于现有工艺条件的限制，很难通过一次曝光显影将2μm-3μm厚度的有机绝缘材料处理成50nm-1μm厚度的定义图形。因此，需要对涂布的有机绝缘材料整体进行预曝光显影，便于再次曝光显影后能够尽可能准确地形成定义图形。
详细地，有机绝缘层是感光材质，对光的辐照十分敏感，能够直接通过曝光显影形成定义图形。在有机绝缘层受到光辐照时，有机绝缘材料的分子结构由于发生光化学反应而改变，进而引起其化学、物理性质发生变化。例如，有机绝缘层受到光辐照以后，有机绝缘材料的分子结构发生变化，从而由于相似相溶原理易溶于显影液TAMH(四甲基氢氧化铵)中。此外，不同光强下的光对有机绝缘层的穿透能力不同，导致有机绝缘层发生结构变化被显影液溶解除去的厚度不同。因此，通过控制辐照光的光强就能够控制被溶解除去的有机绝缘层的厚度，进而控制余留的有机绝缘层的厚度。
S303：通过形成有定义图形的光刻版对有机绝缘层进行曝光显影，在有机绝缘层上形成定义图形。
详细地，将光刻版设于经过预曝光显影的有机绝缘层206上方，对光刻版镂空区域对应的有机绝缘材料进行曝光，使被光辐照的部分发生光化学反应。
用显影液TAMH(四甲基氢氧化铵)对曝光后的有机绝缘层206进行处理。镂空区域对应的曝光后的有机绝缘材料溶解于显影液中，未曝光的有机绝缘材料得以保留，从而在有机绝缘层206上形成定义图形。
显影形成定义图形之后，有机绝缘层的厚度为50nm-1μm。
请参见图7，在本申请提供的另一个实施例中，有机绝缘层为非感光材质，制作有机绝缘层的步骤包括：
S311：在缓冲层202及有源层203上涂布有机绝缘层206。
将有机绝缘材料，如聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂等，尽可能均匀地涂布在缓冲层202及有源层203上。涂布的有机绝缘材料的厚度为2μm-3μm。
S312：对有机绝缘层206进行预刻蚀，以整体减薄有机绝缘层206的厚度。
由于现有工艺条件的限制，很难通过光刻和刻蚀一次性将2μm-3μm厚度的有机绝缘材料处理成50nm-1μm厚度的定义图形。因此，需要对涂布的有机绝缘材料整体进行预刻蚀，以便于通过后续的光刻和刻蚀能够尽可能准确地形成定义图形。
S313：通过形成有定义图形的光刻版对有机绝缘层206进行光刻和刻蚀，在有机绝缘层206上形成定义图形。
详细地，有机绝缘层206是非感光材质，不能够直接通过曝光显影形成定义图形，因此需要在有机绝缘层206上涂布一层光刻胶。光刻胶为感光材质，在光刻胶受到光辐照时，光刻胶的分子结构由于发生光化学反应而改变，进而引起其化学、物理性质发生变化。例如，光刻胶受到光辐照以后分子结构发生变化，导致其在显影液中的溶解度显著提高。
将光刻版设于光刻胶上方，对光刻版镂空区域对应的光刻胶进行曝光，使被光辐照的部分发生光化学反应。用显影液对曝光后的光刻胶进行处理。镂空区域对应的光刻胶曝光后溶解于显影液中，未曝光的光刻胶得以保留，从而在光刻胶上形成定义图形。
在残留光刻胶的掩蔽下，对有机绝缘层206进行选择性刻蚀。刻蚀完成后，将残余的光刻胶去除，光刻胶上形成的定义图形就转移到了有机绝缘层206上。形成定义图形之后，有机绝缘层206的厚度为50nm-1μm。
S400：在有源层203和有机绝缘层206上制作栅绝缘层204。
栅绝缘层204用于使栅极金属层205与有源层203之间绝缘。栅绝缘层204覆盖有源层203及缓冲层202。栅绝缘层204在有机绝缘层206外侧形成台阶拐角。栅绝缘层204的材料具有高电阻率。具体来说，栅绝缘层204可以是硅的氧化物，也可以是硅的氮化物或是硅的氧化物与氮化物组成的混合物。
S500：在栅绝缘层204上制作栅极。
在栅绝缘层204上覆盖一层栅极金属层205。栅极金属层205的材料可以是钼、铝、钛、铜等。对栅极金属层205进行光刻和刻蚀，去除栅极金属层205上残余的光刻胶后，形成栅极。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种柔性背板，其特征在于，包括依次层叠设置的柔性衬底、缓冲层、有源层、栅绝缘层及栅极金属层，所述柔性背板还包括沿平行于导电沟道的方向依附于所述有源层两侧的有机绝缘层，所述栅绝缘层及所述栅极金属层在所述有源层的两侧形成台阶拐角，所述有机绝缘层设置在所述台阶拐角处。
2.根据权利要求1所述的柔性背板，其特征在于，所述有机绝缘层的材料为聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的柔性背板，其特征在于，所述有机绝缘层的厚度与所述有源层的厚度一致。
4.根据权利要求1所述的柔性背板，其特征在于，所述有机绝缘层的厚度为50nm-1μm。
5.一种柔性显示装置，其特征在于，包括显示面板，所述显示面板包括权利要求1-4中任一条所述的柔性背板。
6.一种柔性背板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供柔性衬底；
在所述柔性衬底上制作缓冲层、有源层；
沿平行于导电沟道的方向，在所述有源层两侧制作有机绝缘层；
在所述有源层和有机绝缘层上制作栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上制作栅极金属层，所述栅绝缘层及所述栅极金属层在所述有源层的两侧形成台阶拐角，所述有机绝缘层设置在所述台阶拐角处。
7.根据权利要求6所述的柔性背板制作方法，其特征在于，所述在所述有源层两侧制作有机绝缘层的步骤之前，还包括采用准分子激光退火工艺对所述有源层进行晶化，使非晶硅重结晶为多晶硅的步骤。
8.根据权利要求6所述的柔性背板制作方法，其特征在于，所述有机绝缘层为感光材质，所述在所述有源层两侧制作有机绝缘层的步骤包括：
在所述缓冲层及有源层上涂布有机绝缘层；
对所述有机绝缘层进行预曝光显影，以整体减薄所述有机绝缘层的厚度；
通过形成有定义图形的光刻版对所述有机绝缘层进行曝光显影，在所述有机绝缘层上形成所述定义图形。
9.根据权利要求6所述的柔性背板制作方法，其特征在于，所述有机绝缘层为非感光材质，所述在所述有源层两侧制作有机绝缘层的步骤包括：
在所述缓冲层及有源层上涂布有机绝缘层；
对所述有机绝缘层进行预刻蚀，以整体减薄所述有机绝缘层的厚度；
通过形成有定义图形的光刻版对所述有机绝缘层进行光刻和刻蚀，在所述有机绝缘层上形成所述定义图形。
10.根据权利要求8或9中所述的柔性背板制作方法，其特征在于，所述在所述缓冲层及有源层上涂布有机绝缘层的步骤中，形成的有机绝缘层厚度为2μm-3μm；形成所述定义图形之后，所述有机绝缘层的厚度为50nm-1μm。
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