CN110690256B - 一种柔性tft基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柔性阵列基板技术领域，特别涉及一种柔性TFT基板及其制造方法，通过设置两个第一过孔，在第一过孔中填充第一源漏极金属层，而第一源漏极金属层构成TFT器件的源漏极，这样使得有源层能够与源漏极相连接形成自对准结构TFT，可以有效缩短源漏极与栅极的交叠面积，从而达到减小寄生电容的效果，有利于提高器件的稳定性，本方案设计的柔性TFT基板能够有效提高阵列基板抗弯折能力，而且还能够降低画素面积和显示面板边框尺寸，更适合应用在高解析度柔性面板中。

Description

一种柔性TFT基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及柔性阵列基板技术领域，特别涉及一种柔性TFT基板及其制造方法。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称为OLED)具有自发光、广视角、高对比度、低耗电、高响应速率、全彩化和制程简单等优点，且使用柔性背板材料的(Active-matrix Organic Light Emitting Diode，简称为AMOLED)可使显示器产品更轻或更薄，可弯曲和不易折损是OLED未来显示发展的趋势。

目前，OLED的发光效率和稳定性已经能够满足中小尺寸显示的要求，并广泛应用在仪表和智能手机领域；大尺寸的OLED电视机也已开始进入市场。由于OLED是全固态的薄膜器件，且采用有机材料和无定形材料制备，因而在柔性器件方面具有天然的优势，也使其成为可穿戴智能设备领域中重要的技术。OLED为全固态的器件，在进行弯曲折叠的过程中亦能正常工作，因此易于制备柔性器件。

从技术发展阶段来看，柔性显示可分为可弯曲屏幕、可折叠屏幕和自由柔性屏幕三个阶段。目前，OLED显示技术的主流是有源驱动OLED(AMOLED)技术。大部分的柔性OLED产品都还处在初级的可弯曲屏幕阶段，而这一阶段的研发也主要围绕着柔性基板、柔性TFT背板、柔性OLED发光层与薄膜封装这几个关键技术点来进行。如何在柔性显示器上制造类玻璃封装般的高信赖性封装结构且具备挠曲特性，是提高柔性AMOLED寿命最重要的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够有效提高基板抗弯折能力的柔性TFT基板及其制造方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的第一种技术方案为：

一种柔性TFT基板，包括TFT区域结构，所述TFT区域结构包括第一玻璃基板，在所述第一玻璃基板表面依次层叠设有第一柔性衬底、第一水氧阻隔层、第一缓冲层、有源层、栅极绝缘层、第一栅极金属层、第一源漏极绝缘层、第一源漏极金属层和第一钝化层；

所述第一源漏极绝缘层上设有两个第一过孔，两个所述第一过孔中均填充有第一源漏极金属层，所述第一过孔中填充的第一源漏极金属层与所述有源层远离第一玻璃基板的一侧面接触。

本发明采用的第二种技术方案为：

一种柔性TFT基板的制造方法，包括以下步骤：

S1、提供一TFT区域结构的第一玻璃基板，且在所述第一玻璃基板表面上覆盖第一柔性衬底；

S2、形成第一水氧阻隔层，且覆盖于所述第一柔性衬底表面；

S3、形成第一缓冲层，且覆盖于所述第一水氧阻隔层表面；

S4、形成有源层，且覆盖于所述第一缓冲层表面；

S5、形成栅极绝缘层，且覆盖于所述有源层表面；

S6、形成第一栅极金属层，且覆盖于所述栅极绝缘层表面；

S7、形成第一源漏极绝缘层，且覆盖于所述第一栅极金属层表面；

S8、在所述第一源漏极绝缘层中形成两个第一过孔，在所述第一过孔中形成第一源漏极金属层，所述第一过孔中填充的第一源漏极金属层与所述有源层远离第一玻璃基板的一侧面接触；

S9、形成第一钝化层，且覆盖于第一源漏极金属层表面。

本发明的有益效果在于：

通过设置两个第一过孔，在第一过孔中填充第一源漏极金属层，而第一源漏极金属层构成TFT器件的源漏极，这样使得有源层能够与源漏极相连接形成自对准结构TFT，可以有效缩短源漏极与栅极的交叠面积，从而达到减小寄生电容的效果，有利于提高器件的稳定性，本方案设计的柔性TFT基板能够有效提高阵列基板抗弯折能力，而且还能够降低画素面积和显示面板边框尺寸，更适合应用在高解析度柔性面板中。

附图说明

图1为根据本发明的一种柔性TFT基板的结构示意图；

图2为根据本发明的一种柔性TFT基板的电容区域结构的部分结构层的结构示意图；

图3为根据本发明的一种柔性TFT基板的结构示意图；

图4为根据本发明的一种柔性TFT基板的制造方法的步骤流程图；

标号说明：

1、TFT区域结构；101、第一玻璃基板；102、第一柔性衬底；103、第一水氧阻隔层；104、第一缓冲层；105、第一栅极金属层；106、第一源漏极绝缘层；107、第一源漏极金属层；108、第一钝化层；109、有源层；110、栅极绝缘层；

2、电容区域结构；201、第二玻璃基板；202、第二柔性衬底；203、第二水氧阻隔层；204、第二缓冲层；205、第二栅极金属层；206、第二源漏极绝缘层；207、第二源漏极金属层；208、第二钝化层。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本发明提供的一种技术方案：

一种柔性TFT基板，包括TFT区域结构，所述TFT区域结构包括第一玻璃基板，在所述第一玻璃基板表面依次层叠设有第一柔性衬底、第一水氧阻隔层、第一缓冲层、有源层、栅极绝缘层、第一栅极金属层、第一源漏极绝缘层、第一源漏极金属层和第一钝化层；

所述第一源漏极绝缘层上设有两个第一过孔，两个所述第一过孔中均填充有第一源漏极金属层，所述第一过孔中填充的第一源漏极金属层与所述有源层远离第一玻璃基板的一侧面接触。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：

通过设置两个第一过孔，在第一过孔中填充第一源漏极金属层，而第一源漏极金属层构成TFT器件的源漏极，这样使得有源层能够与源漏极相连接形成自对准结构TFT，可以有效缩短源漏极与栅极的交叠面积，从而达到减小寄生电容的效果，有利于提高器件的稳定性，本方案设计的柔性TFT基板能够有效提高阵列基板抗弯折能力，而且还能够降低画素面积和显示面板边框尺寸，更适合应用在高解析度柔性面板中。

进一步的，所述栅极绝缘层的厚度为0.1-0.3μm。

由上述描述可知，栅极绝缘层的厚度设置为0.1-0.3μm，在第一栅极金属成膜以及蚀刻时，能够保护有源层沟道不受其破坏，提高TFT稳定性。

进一步的，在所述柔性TFT基板的竖直方向上，所述第一过孔对应所述有源层的位置设置。

由上述描述可知，所述第一过孔对应所述有源层的位置设置，有源层相对于第一源漏极绝缘层起蚀刻阻挡层的作用，因此在形成第一过孔的时候避免了过孔的过蚀刻问题。

进一步的，在所述柔性TFT基板的水平方向上，所述栅极绝缘层和第一栅极金属层均位于两个所述第一过孔之间。

由上述描述可知，两个第一过孔中填充的第一源漏极金属层以形成TFT器件的源极和漏极，第一栅极金属层为TFT器件的栅极，将第一栅极金属层设置在两个第一过孔之间能够有利于控制电流。

进一步的，还包括电容区域结构，所述电容区域结构包括第二玻璃基板，在所述第二玻璃基板表面依次层叠设有第二柔性衬底、第二水氧阻隔层和第二缓冲层，所述第二缓冲层上设有两个以上的第二过孔，在所述第二过孔中依次层叠填充有第二栅极金属层、第二源漏极绝缘层、第二源漏极金属层和第二钝化层，所述第二过孔中填充的第二栅极金属层与所述第二水氧阻隔层远离第二玻璃基板的一侧面接触。

由上述描述可知，通过在电容区域结构的第二缓冲层上设置两个以上的第二过孔，且两个以上的第二过孔中均填充有第二栅极金属层，从而形成立体结构式的电容器，立体结构式的电容器相较于传统的平板式的电容器拥有更好的分散机械应力效果，在阵列基板受到弯折的时候，膜层不易破裂脱落，从而使得阵列基板拥有更强的抗弯折能力；在保持有效面积相等的情况下，立体结构式的电容相较于平板式的电容器的电容量能够提高50％。

进一步的，所述第二过孔的竖直截面的形状为等腰梯形，所述等腰梯形的腰与所述第二水氧阻隔层形成的夹角为30-85°。

由上述描述可知，等腰梯形的腰与第二水氧阻隔层形成的夹角设置为30-85°，能够有效缩小电容器的面积。

请参照图4，本发明提供的另一种技术方案：

一种柔性TFT基板的制造方法，包括以下步骤：

S1、提供一TFT区域结构的第一玻璃基板，且在所述第一玻璃基板表面上覆盖第一柔性衬底；

S2、形成第一水氧阻隔层，且覆盖于所述第一柔性衬底表面；

S3、形成第一缓冲层，且覆盖于所述第一水氧阻隔层表面；

S4、形成有源层，且覆盖于所述第一缓冲层表面；

S5、形成栅极绝缘层，且覆盖于所述有源层表面；

S6、形成第一源极金属层，且覆盖于所述栅极绝缘层表面；

S7、形成第一源极绝缘层，且覆盖于所述第一源极金属层表面；

S8、在所述第一源极绝缘层中形成两个第一过孔，在所述第一过孔中形成第一漏极金属层，所述第一过孔中填充的第一漏极金属层与所述有源层远离第一玻璃基板的一侧面接触；

S9、形成第一钝化层，且覆盖于第一漏极金属层表面。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：

进一步的，所述栅极绝缘层的厚度为0.1-0.3μm。

从上述描述可知，栅极绝缘层的厚度设置为0.1-0.3μm，在第一栅极金属成膜以及蚀刻时，能够保护有源层沟道不受其破坏，提高TFT稳定性。

请参照图1至图3，本发明的实施例一为：

请参照图1，一种柔性TFT基板，包括TFT区域结构1，所述TFT区域结构1包括第一玻璃基板101，在所述第一玻璃基板101表面依次层叠设有第一柔性衬底102、第一水氧阻隔层103、第一缓冲层104、有源层109、栅极绝缘层110、第一栅极金属层105、第一源漏极绝缘层106、第一源漏极金属层107和第一钝化层108；

所述第一源漏极绝缘层106上设有两个第一过孔，两个所述第一过孔中均填充有第一源漏极金属层107，所述第一过孔中填充的第一源漏极金属层107与所述有源层109远离第一玻璃基板101的一侧面接触。

所述栅极绝缘层110的厚度为0.1-0.3μm，优选为0.2μm。

在所述柔性TFT基板的竖直方向上，所述第一过孔对应所述有源层109的位置设置，且两个所述第一过孔关于所述有源层109的轴中心对称设置。

在所述柔性TFT基板的水平方向上，所述栅极绝缘层110和第一栅极金属层105均位于两个所述第一过孔之间，所述栅极绝缘层110、第一栅极金属层105和有源层109三者的轴中心在同一直线上。

还包括电容区域结构2，所述电容区域结构2包括第二玻璃基板201，在所述第二玻璃基板201表面依次层叠设有第二柔性衬底202、第二水氧阻隔层203和第二缓冲层204，所述第二缓冲层204上设有两个以上的第二过孔，在所述第二过孔中依次层叠填充有第二栅极金属层205、第二源漏极绝缘层206、第二源漏极金属层207和第二钝化层208，所述第二过孔中填充的第二栅极金属层205与所述第二水氧阻隔层203远离第二玻璃基板201的一侧面接触。

所述第二过孔的竖直截面的形状为等腰梯形，所述等腰梯形的腰与所述第二水氧阻隔层203形成的夹角为30-85°，优选为60°。

所述第二过孔的竖直截面的形状也可以为矩形，此时所述矩形的边与所述第二水氧阻隔层203形成的夹角为90°。

所述第二栅极金属层205和第二源漏极金属层207构成电容器的上下电极板，第二源漏极绝缘层206的厚度为电容器的电容间距。

本发明设计的电容器为立体式结构，立体式结构的电容器其结构排列可以是栅状排列：例如长方形和长曲线形等；

可以是分布式排列：任意多边形(三角形、矩形、五边形和六边形等)、曲线形(圆形和椭圆等)。

上述立体式结构的电容器排列的形状指的是阵列基板俯视方向上的。

上述提及的所有结构层，在实际工艺施作过程中，所述第一玻璃基板101和第二玻璃基板201为分布在不同区域的同一层玻璃基板，在进行蒸镀制程是同时制作形成的；

所述第一柔性衬底102和第二柔性衬底202为分布在不同区域的同一层柔性衬底，在进行光阻涂布制程是同时制作形成的，柔性衬底的材质为聚酰亚胺(Polymide，简称PI)；

所述第一水氧阻隔层103和第二水氧阻隔层203为分布在不同区域的同一层水氧阻隔层，在进行化学气相沉积(CVD)制程是同时制作形成的，水氧阻隔层的材质为氮化硅和六方氮化硼等；

所述第一缓冲层104和第二缓冲层204为分布在不同区域的同一层缓冲层，在进行涂布或化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)制程是同时制作形成的(由于不同的基板在制作缓冲层时使用的制程不一样)，缓冲层的材质为有机光敏材料、SiOx、SiNx、氧化钛和氧化铝等；

所述第一栅极金属层105和第二栅极金属层205为分布在不同区域的同一层栅极金属层，在进行蒸镀涂布或化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)制程是同时制作形成的(由于不同的基板在制作缓冲层时使用的制程不一样)，为提高柔性阵列基板抗弯折能力，栅极金属层的材质优选石墨烯、碳纳米管和纳米银线等材料，鉴于当前高导电耐弯折材料技术尚待突破，栅极金属层亦可以采用金属如铝、钼、钛、镍、铜、银和铬等导电性优良金属一种或多种，以及合金；

所述第一源漏极绝缘层106和第二源漏极绝缘层206206为分布在不同区域的同一层源漏极绝缘层，在进行化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)制程是同时制作形成的(由于不同的基板在制作缓冲层时使用的制程不一样)，源漏极绝缘层的材质为有SiOx、SiNx、氧化钛和氧化铝等；

所述第一源漏极金属层107和第二漏极金属层为分布在不同区域的同一层源漏极金属层，在进行蒸镀涂布或化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)制程是同时制作形成的(由于不同的基板在制作缓冲层时使用的制程不一样)，源漏极金属层的材质与栅极金属层的材质一样；

所述第一钝化层108和第二钝化层208为分布在不同区域的同一层钝化层，在进行化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)制程是同时制作形成的(由于不同的基板在制作缓冲层时使用的制程不一样)，钝化层的材质与源漏极绝缘层的材质一样；

所述栅极绝缘层110的材质与源漏极绝缘层的材质一样；

所述有源层109的材质为金属氧化物半导体材料，例如IGZO、IGZTO和IZO等；

请参照图2，为电容区域结构2的结构层，假设所述第二过孔的竖直截面形状为等腰梯形，用S表示电容结构的面积，则S＝(S1+S2+S3+S4)*n；

用S'表示电容结构的实际占用面积，则S'＝(S1'+S2+S3+S4')*n；

根据三角函数，S1'＝Sinβ*S1，若令S1'＝S2＝S3，则β＝60°，S4'＝S1'＝S2＝S3，则S4＝S1＝2*S1'＝2*S2；

由上述可得S'＝(S1'+S2+S3+S4')*n＝(S2+S2+S2+S2)*n＝4*S2*n；

S＝(S1+S2+S3+S4)*n＝(2*S2+S2+S2+2*S2)*n＝6*S2*n；

S-S'＝2*S2*n；

因此，电容结构的实际占用面积能够比改进前的平板式电容面积缩减：(2*S2*n)/(6*S2*n)＝33.3％。

请参照图3，为弯曲的阵列基板，其结构层与图1的结构层相对应，由于在柔性TFT基板的最后制程会采用镭射光将第一玻璃基板101和第二玻璃基板201分别与柔性TFT基板分离，故图3中弯曲的阵列基板的截面结构中去掉第一玻璃基板101和第二玻璃基板201，即第一玻璃基板101和第二玻璃基板201不可弯折。

请参照图4，本发明的实施例二为：

一种柔性TFT基板的制造方法，包括以下步骤：

S1、提供一TFT区域结构1的第一玻璃基板101，且在所述第一玻璃基板101表面上覆盖第一柔性衬底102；

S2、形成第一水氧阻隔层103，且覆盖于所述第一柔性衬底102表面；

S3、形成第一缓冲层104，且覆盖于所述第一水氧阻隔层103表面；

S4、形成有源层109，且覆盖于所述第一缓冲层104表面；

S5、形成栅极绝缘层110，且覆盖于所述有源层109表面；

S6、形成第一栅极金属层105，且覆盖于所述栅极绝缘层110表面；

S7、形成第一源漏极绝缘层106，且覆盖于所述第一栅极金属层105表面；

S8、在所述第一源漏极绝缘层106中形成两个第一过孔，在所述第一过孔中形成第一源漏极金属层107，所述第一过孔中填充的第一源漏极金属层107与所述有源层109远离第一玻璃基板101的一侧面接触；

S9、形成第一钝化层108，且覆盖于第一源漏极金属层107表面。

综上所述，本发明提供的一种柔性TFT基板及其制造方法，通过设置两个第一过孔，在第一过孔中填充第一源漏极金属层，而第一源漏极金属层构成TFT器件的源漏极，这样使得有源层能够与源漏极相连接形成自对准结构TFT，可以有效缩短源漏极与栅极的交叠面积，从而达到减小寄生电容的效果，有利于提高器件的稳定性，本方案设计的柔性TFT基板能够有效提高阵列基板抗弯折能力，而且还能够降低画素面积和显示面板边框尺寸，更适合应用在高解析度柔性面板中。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种柔性TFT基板，其特征在于，包括TFT区域结构，所述TFT区域结构包括第一玻璃基板，在所述第一玻璃基板表面依次层叠设有第一柔性衬底、第一水氧阻隔层、第一缓冲层、有源层、栅极绝缘层、第一栅极金属层、第一源漏极绝缘层、第一源漏极金属层和第一钝化层；

所述第一源漏极绝缘层上设有两个第一过孔，两个所述第一过孔中均填充有第一源漏极金属层，所述第一过孔中填充的第一源漏极金属层与所述有源层远离第一玻璃基板的一侧面接触；

还包括电容区域结构，所述电容区域结构包括第二玻璃基板，在所述第二玻璃基板表面依次层叠设有第二柔性衬底、第二水氧阻隔层和第二缓冲层，所述第二缓冲层上设有两个以上的第二过孔，在所述第二过孔中依次层叠填充有第二栅极金属层、第二源漏极绝缘层、第二源漏极金属层和第二钝化层，所述第二过孔中填充的第二栅极金属层与所述第二水氧阻隔层远离第二玻璃基板的一侧面接触；

在所述柔性TFT基板的水平方向上，所述栅极绝缘层和第一栅极金属层均位于两个所述第一过孔之间；

所述第一栅极金属层、所述第二栅极金属层、所述第一源漏极金属层和所述第二源漏极金属层的材质选自石墨烯、碳纳米管和纳米银线材料；

所述第一钝化层和所述第二钝化层为分布在不同区域的同一层钝化层，在进行化学气相沉积或物理气相沉积制程是同时制作形成的，所述钝化层的材质与所述源漏极绝缘层的材质一样。

2.根据权利要求1所述的柔性TFT基板，其特征在于，所述栅极绝缘层的厚度为0.1-0.3μm。

3.根据权利要求1所述的柔性TFT基板，其特征在于，在所述柔性TFT基板的竖直方向上，所述第一过孔对应所述有源层的位置设置。

4.根据权利要求1所述的柔性TFT基板，其特征在于，所述第二过孔的竖直截面的形状为等腰梯形，所述等腰梯形的腰与所述第二水氧阻隔层形成的夹角为30-85°。

5.一种权利要求1-4任一项所述的柔性TFT基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供一TFT区域结构的第一玻璃基板，且在所述第一玻璃基板表面上覆盖第一柔性衬底；

S2、形成第一水氧阻隔层，且覆盖于所述第一柔性衬底表面；

S3、形成第一缓冲层，且覆盖于所述第一水氧阻隔层表面；

S4、形成有源层，且覆盖于所述第一缓冲层表面；

S5、形成栅极绝缘层，且覆盖于所述有源层表面；

S6、形成第一栅极金属层，且覆盖于所述栅极绝缘层表面；

S7、形成第一源漏极绝缘层，且覆盖于所述第一栅极金属层表面；

S8、在所述第一源漏极绝缘层中形成两个第一过孔，在所述第一过孔中形成第一源漏极金属层，所述第一过孔中填充的第一源漏极金属层与所述有源层远离第一玻璃基板的一侧面接触；

S9、形成第一钝化层，且覆盖于第一源漏极金属层表面；

所述柔性TFT基板还包括电容区域结构，所述电容区域结构包括第二玻璃基板，在所述第二玻璃基板表面依次层叠设有第二柔性衬底、第二水氧阻隔层和第二缓冲层，所述第二缓冲层上设有两个以上的第二过孔，在所述第二过孔中依次层叠填充有第二栅极金属层、第二源漏极绝缘层、第二源漏极金属层和第二钝化层，所述第二过孔中填充的第二栅极金属层与所述第二水氧阻隔层远离第二玻璃基板的一侧面接触；

在所述柔性TFT基板的水平方向上，所述栅极绝缘层和第一栅极金属层均位于两个所述第一过孔之间；

所述第一栅极金属层、所述第二栅极金属层、所述第一源漏极金属层和所述第二源漏极金属层的材质选自石墨烯、碳纳米管和纳米银线材料；

所述第一钝化层和所述第二钝化层为分布在不同区域的同一层钝化层，在进行化学气相沉积或物理气相沉积制程是同时制作形成的，所述钝化层的材质与所述源漏极绝缘层的材质一样。

6.根据权利要求5所述的柔性TFT基板的制造方法，其特征在于，所述栅极绝缘层的厚度为0.1-0.3μm。

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