CN110752236B - 一种显示基板及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示基板及其制备方法、显示装置，涉及显示装置技术领域，所示显示基板包括：在基底上叠设的驱动结构层和发光结构层，所述驱动结构层包括薄膜晶体管，所述发光结构层包括第一电极和用于屏蔽紫外光的屏蔽层，所述屏蔽层在所述基底上的正投影包含所述薄膜晶体管在基底上的正投影。本申请实施例的显示基板可以解决在显示基板制备过程中因采用UV掩膜版而导致生产成本增加的问题。

Description

一种显示基板及其制备方法、显示装置
技术领域
本申请涉及显示装置技术领域，具体涉及一种显示基板及其制备方法、显示装置。
背景技术
有机发光二极管(OLED)近年来在显示以及照明技术领域中逐渐发展起来，尤其是在显示领域，由于其具有高响应、高对比度、可柔性化等优点，拥有广泛的应用前景。但是由于OLED器件在水汽和氧气的作用下，会出现腐蚀损坏的现象，因此选择较好的封装方式对OLED器件来说尤为重要。目前，对显示基板进行薄膜封装的方式通常为采用无机层和有机层堆叠的薄膜封装结构对OLED器件进行覆盖，以达到阻隔水氧的目的。其中依靠无机层进行水氧阻隔，依靠有机层进行应力释放和平坦化等。有机层制作通常采用喷墨打印工艺，将液态单体类有机物打印在无机封装层的表面，经过紫外(UV) 光照射成为固态链状聚合物。
但是，在大尺寸OLED显示基板的制作过程中，采用UV光照射会对显示基板底部的薄膜晶体管(TFT)(尤其是TFT中氧化物半导体有源层)造成影响，使其电子迁移率漂移，性能降低，因此要对薄弱部位进行掩膜版遮挡，而UV掩膜版造价高昂，掩膜版的图案一旦变化就要重新制作，大大增加了生产成本。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是：解决在显示基板制备过程中因采用UV 掩膜版而导致生产成本增加的问题。
为实现上述发明目的，本申请的一实施例提供一种显示基板，包括：在基底上叠设的驱动结构层和发光结构层，所述驱动结构层包括薄膜晶体管，所述发光结构层包括第一电极和用于屏蔽紫外光的屏蔽层，所述屏蔽层在所述基底上的正投影包含所述薄膜晶体管在基底上的正投影。
可选地，所述第一电极和所述屏蔽层同层设置。
可选地，所述第一电极的材料包括离子掺杂的氧化锌，所述屏蔽层的材料包括氧化锌。
可选地，所述离子掺杂的氧化锌中掺杂有铝离子。
可选地，所述离子掺杂的氧化锌中铝离子的质量百分比为0.5％-2.5％。
可选地，所述屏蔽层的厚度为50-200nm。
本申请的另一实施例提供一种显示装置，包括任一所述的显示基板。
本申请的又一实施例提供一种显示基板的制备方法，包括：
在基底上形成驱动结构层，所述驱动结构层包括薄膜晶体管；
在所述驱动结构层上形成发光结构层，所述发光结构层包括第一电极和用于屏蔽紫外光的屏蔽层，所述屏蔽层在所述基底上的正投影包含所述薄膜晶体管在基底上的正投影。
可选地，所述在所述驱动结构层上形成发光结构层，包括：
在所述驱动结构层远离所述基底的一侧形成氧化锌薄膜，所述氧化锌薄膜通过所述驱动结构层上设置的漏极过孔与所述薄膜晶体管的漏电极连接；
对所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分进行离子掺杂，以使所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分形成所述第一电极，所述氧化锌薄膜的其余部分形成所述屏蔽层。
可选地，所述对所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分进行离子掺杂，包括：对所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分进行铝离子掺杂。
可选地，所述第一电极中掺杂的铝所占的质量百分比为0.5％-2.5％。
可选地，所述对所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分进行铝离子掺杂，包括：
采用金属蒸发真空弧离子注入装置，在铝离子注入前先将所述金属蒸发真空弧离子注入装置的靶室抽真空到10-4Pa以下，铝离子注入参数为：脉冲频率20Hz～50Hz，加速电压40keV～80keV，注入剂量为2×1016ion/cm2～ 8×1016ion/cm2。
可选地，所述屏蔽层的厚度为50-200nm。
有益效果：
本申请实施例的显示基板，通过在发光结构层中设置用于屏蔽紫外光的屏蔽层，有效防止了后续制备工艺中紫外光对薄膜晶体管造成不良影响。与现有技术相比，本申请实施例在显示基板制备过程中无需使用专门的UV掩膜版，减少了工艺制程，节省了生产成本，有效解决了现有显示基板制备过程因采用UV掩膜版导致生产成本增加的问题。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请一实施例的显示基板的结构示意图；
图2为图1的显示基板中一个子像素的俯视图；
图3为本申请一实施例在基底上形成驱动结构层后的结构示意图；
图4为在图3的驱动结构层上形成氧化锌薄膜后的结构示意图；
图5为在图4的氧化锌薄膜上形成掩膜层后对氧化锌薄膜进行离子掺杂的结构示意图；
图6为图5的氧化锌薄膜完成离子掺杂后的结构示意图；
图7为图6的掩膜层剥离后的结构示意图；
附图标记：
1、基底， 2、栅极绝缘层， 3、层间绝缘层， 4、薄膜晶体管，
40、漏电极， 41、有源层， 42、源电极， 43、栅电极，
5、钝化层， 6、平坦层， 7、漏极过孔， 8、氧化锌薄膜，
81、屏蔽层， 82、第一电极， 9、掩膜层， 10、像素界定层，
11、有机功能层， 12、第二电极， 13、第一无机封装层， 14、有机封装层，
15、第二无机封装层， 16、发光区域， 17、驱动区域， 18、驱动结构层。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。
图1为本申请一实施例的显示基板的结构示意图，如图1所示，本实施例的显示基板，包括：在基底1上叠设的驱动结构层18和发光结构层，所述驱动结构层18包括薄膜晶体管4，所述发光结构层包括第一电极82和用于屏蔽紫外光的屏蔽层81，所述屏蔽层81在所述基底1上的正投影包含所述薄膜晶体管4在基底1上的正投影。
本实施例的显示基板，通过在发光结构层中设置用于屏蔽紫外光的屏蔽层81，有效防止了后续制备工艺中紫外光对薄膜晶体管4造成不良影响。与现有技术相比，本申请实施例在显示基板制备过程中无需使用专门的UV掩膜版，减少了工艺制程，节省了生产成本，有效解决了现有显示基板制备过程因采用UV掩膜版导致生产成本增加的问题。
如图1所示，本实施例中，所述第一电极82和所述屏蔽层81同层设置，可通过同一次构图工艺形成。在其他实施例中，所述第一电极82和所述屏蔽层81也可以不同层设置，只要屏蔽层81在所述基底1上的正投影包含所述薄膜晶体管4在基底1上的正投影即可，第一电极82和屏蔽层81可以在不同的构图工艺中分别形成。
所述第一电极82的材料可以包括离子掺杂的氧化锌，所述屏蔽层81的材料可以包括氧化锌。这样，第一电极82和屏蔽层81可以同层设置，在显示基板制备过程中可以先形成一层氧化锌薄膜，氧化锌薄膜可以是厚度为 50-200nm的纳米氧化锌薄膜。然后对氧化锌薄膜的特定区域进行离子掺杂，则进行离子掺杂的区域形成离子掺杂的氧化锌，作为可导电的第一电极82，未进行离子掺杂的区域则仍为氧化锌材料，其电阻率高，具有绝缘性，并可屏蔽紫外光，因此作为紫外光屏蔽层81，制备工艺简单。另外，由于氧化锌 (ZnO)薄膜是一种光学透明薄膜，因此，本实施例的第一电极82和屏蔽层 81均为透明薄膜，其可见光透过率较高，因此可适用顶发光、底发光OLED 器件及透明显示等显示模式。
其中，氧化锌(ZnO)薄膜是一种光学透明薄膜，纯ZnO及其掺杂薄膜具有优异的光电性能，用途广阔，而且原料易得、价廉、毒性小，成为最有开发潜力的薄膜材料之一。目前，ZnO材料性质的研究涉及许多领域，其中包括：透明导电膜(TCO)、表面声学波(SAW)器件、光激射激光器、气敏传感器、紫外光探测器、显示以及与氮化镓(GaN)互作缓冲层等方面。 ZnO薄膜的制备方法多种多样，可以适应不同需求，传统方法如磁控溅射 (MagnetronSputtering)、化学气相沉积(CVD)及溶胶-凝胶法(sol-gel) 等，新沉积工艺如激光脉冲沉积法(PLD)、分子束外延法(MBE)等。
优质的ZnO薄膜具有C轴择优取向生长的众多晶粒，每个晶粒都是生长良好的六角形纤锌矿结构，晶格常数a＝0.325nm，c＝0.521nm。化学计量比ZnO 为宽带隙半导体，禁带宽度约3.3eV，具有紫外截止特性，ZnO薄膜的电阻率高于10-9Ωcm。改变生长、掺杂或退火条件可形成简单半导体，导电性能大幅提高，电阻率可降低到10-2Ωcm数量级。ZnO薄膜在可见光范围内光透过率高达90％，可以用作优质的太阳电池透明电极，然而它在紫外(UV)和红外 (IR)光谱范围内有强烈的吸收作用，这一性质被利用作为相应光谱区的阻挡层。
本实施例中，第一电极82的材料包括离子掺杂的氧化锌，可以是铝离子掺杂的氧化锌。Al掺杂的ZnO(即AZO)薄膜具有与氧化铟锡(ITO)薄膜相比拟的光电性能(可见光区高透射率和低电阻率)，并且相较于昂贵的ITO 薄膜价格较低。其中，Al掺杂的ZnO中铝的质量百分比可以为0.5％-2.5％，比如1.5％。本申请发明人发现当Al的掺杂比为0.5％-2.5％时，制备出的Al 掺杂的ZnO薄膜的透光率约为90％，电阻率约为2.0×10-2Ω·cm。
所述屏蔽层81的厚度可以为50-200nm，屏蔽层81的材料可以采用氧化锌，其可见光透过率较高。
如图1所示，所述驱动结构层18包括薄膜晶体管4、栅线(未示出)、数据线(未示出)，以及覆盖薄膜晶体管4的钝化层5和平坦层6。其中，薄膜晶体管4包括栅电极43、有源层41、源电极42和漏电极40。栅电极43与有源层41之间设有栅极绝缘层2，有源层41上设置有层间绝缘层3，源电极 42和漏电极40设置在层间绝缘层3上并均与有源层41连接。栅线与薄膜晶体管4的栅电极43连接，数据线与薄膜晶体管4的源电极42连接。薄膜晶体管4的栅电极43、源电极42和漏电极40三个电极，以及栅线、数据线的材质一般为金属。薄膜晶体管4可以是单晶硅(c-Si)型TFT、铟镓锌氧化物 (IGZO)型TFT、低温多晶硅(LTPS)型TFT。
本实施例的显示基板中，多条相互交叉的栅线和数据线限定出多个子像素。图2为本实施例的显示基板中一个子像素的俯视图，如图2所示，一个子像素包括发光区域16和至少一个薄膜晶体管4所对应的驱动区域17。第一电极82对应于发光区域16，屏蔽层81对应于子像素中除发光区域16以外的其他区域(包括薄膜晶体管4所对应的驱动区域17)。屏蔽层81在基底1上的正投影可以将子像素中除发光区域16以外的其他区域在基底1上的正投影全部覆盖，以防止紫外光对位于其下方的驱动结构层18的薄膜晶体管4(尤其是薄膜晶体管4的氧化物半导体有源层41)造成不良影响。
如图1所示，所述发光结构层还包括像素界定层10、有机功能层11和第二电极12。显示基板还包括设置在发光结构层上的薄膜封装层等结构。
所述像素界定层10设置在第一电极82上，用于限定出各个发光区域，像素界定层10的开口区域将第一电极82的上表面暴露出。所述有机功能层 11设置在第一电极82上，位于像素界定层10的开口区域内。所述第二电极 12设置在有机功能层11上。其中，有机功能层11可以包括依次设置的空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层和电子注入层，也可以只包括发光层，发光层以外的膜层可以根据需要设置。
薄膜封装层可以设置在第二电极12上，薄膜封装层可以将基底1上的各膜层覆盖，以起到阻隔水氧的作用，保护基底1上的各膜层免受水氧侵袭。为了提高薄膜封装层的封装效果，可以将多层有机封装层和无机封装层交替设置，由此，薄膜封装层阻隔水氧的效果更佳。例如，薄膜封装层可以包括第一无机封装层13、有机封装层14以及第二无机封装层15等。上述第一无机封装层13以及第二无机封装层15的材质分别选自氮化硅(SiNx)、二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)、硫化锌(ZnS)中的至少一种，上述材料的阻隔水氧的效果较佳，来源较为广泛，成本较低，有利于降低显示基板的成本。上述有机封装层14的材料可以包括但不限于聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯、聚硅氧烷、聚硅氧烷中的至少之一，由此，材料来源广泛，释放薄膜封装层应力的效果较佳，且最终获得的薄膜封装层的表面较为平坦。形成有机封装层14的方式可以包括将形成有机封装层14的材料通过喷涂或喷墨打印的方式形成在第一无机封装层13远离基底1的表面上，然后使用紫外(UV)光照射对其进行固化。如图2所示，本实施例的显示基板中，第一电极82位于驱动结构层18上并位于有机功能层11的下方，屏蔽层81将子像素的除发光区域16以外的其他区域(包括薄膜晶体管4所对应的驱动区域17)全部覆盖，这样在使用紫外光对有机封装层14固化时，屏蔽层81可将紫外光屏蔽，从而防止紫外光透射到屏蔽层81下方的薄膜晶体管4，避免对其功能造成影响，这样就无需制作专门的UV掩膜版，减少了工艺制程，节省了成本。
如图3-图7所示，本申请的实施例还提供一种上述图1所示的显示基板的制备方法，包括如下步骤：
S1.在基底1上形成驱动结构层18，所述驱动结构层18包括薄膜晶体管4。
如图3所示，本步骤中，可先在基底1上形成薄膜晶体管4，以及栅线和数据线，其中，薄膜晶体管4的结构可参见上文。然后，依次形成覆盖薄膜晶体管4的钝化层5和平坦层6，此后，在所述钝化层5和平坦层6上形成漏极过孔7，以暴露出所述薄膜晶体管4的漏电极40。
本步骤，驱动结构层18的制作方法为成熟工艺技术，可与相关技术相同，在此不再赘述。
S2.在所述驱动结构层18上形成发光结构层，所述发光结构层包括第一电极82和用于屏蔽紫外光的屏蔽层81，所述屏蔽层81在所述基底1上的正投影包含所述薄膜晶体管4在基底1上的正投影。
其中，本S2步骤可以包括：
S21.在所述驱动结构层18远离所述基底1的一侧形成氧化锌薄膜8，所述氧化锌薄膜8通过所述驱动结构层18上设置的漏极过孔7与所述薄膜晶体管4的漏电极40连接。
如图4所示，本步骤中，可在所述驱动结构层18的平坦层6上形成氧化锌薄膜8，形成氧化锌薄膜8的方法可以是磁控溅射、化学气相沉积(CVD)、激光脉冲沉积法(PLD)、分子束外延法(MBE)等。其中，氧化锌薄膜8 可以为纳米氧化锌薄膜，其厚度可以为50-200nm。
S22.对所述氧化锌薄膜8的对应于发光区域16的部分进行离子掺杂，以使所述氧化锌薄膜8的对应于发光区域16的部分形成所述第一电极82，所述氧化锌薄膜8的其余部分形成所述屏蔽层81。
其中，如图5所示，本S22步骤可以包括：
S221.在所述氧化锌薄膜8上形成掩膜层9，所述掩膜层9将所述氧化锌薄膜8的对应于发光区域16的部分暴露，并将氧化锌薄膜8的其余部分覆盖。其中，掩膜层9可以是通过光刻工艺形成的光刻胶掩膜图案，掩膜层9在基底1上的正投影包含薄膜晶体管4在基底1上的正投影。
S222.利用离子注入工艺向形成有所述掩膜层9的所述氧化锌薄膜8中注入掺杂离子。其中，掺杂离子可以是铝离子，在离子注入时注入的可以是Al 离子或者是铝氧离子(AlxOy离子)。
本步骤的离子注入掺杂工艺中，离子注入方法或者设备不限，以铝掺杂为例，只要能将Al离子或者是铝氧离子(AlxOy离子)均匀地注入到掩膜层9 所暴露的氧化锌薄膜8的相应区域(即对应于发光区域16的部分)中即可(图 5中的箭头代表注入Al离子或者铝氧离子)。比如可以选择使用Al离子注入，选用金属蒸发真空弧离子注入装置，离子阴极材料为纯度为99.99％的金属铝，在铝离子注入前先将靶室抽真空到10-4Pa以下，铝离子注入参数可以为：脉冲频率20Hz～50Hz，加速电压40keV～80keV，注入剂量为2×1016ion/cm2～8×1016ion/cm2。比如，铝离子注入参数为：脉冲频率20Hz，加速电压40keV，注入剂量为5×1016ion/cm2。本申请发明人研究发现，当Al的掺杂比为0.5 wt％-2.5wt％时，制备出的Al掺杂的ZnO(即AZO)薄膜的透光率约为90％，电阻率约为2.0×10-2Ω·cm，性能较好。
氧化锌薄膜8的电阻率较高，具有绝缘性。如图6所示，当Al离子或者是铝氧离子注入掺杂完成后，即可将氧化锌薄膜8的未被掩膜层9覆盖保护的区域掺杂入铝，从而形成低电阻率的铝掺杂氧化锌(即AZO)，即作为OLED 显示器件的AZO材质的第一电极82，而氧化锌薄膜8的被掩膜层9覆盖保护的区域仍为氧化锌薄膜8。
S223.将所述掩膜层9剥离。如图7所示，其中，离子注入完成后，将掩膜层9剥离。
如图1所示，本实施例的显示基板的制备方法中，还包括后续的形成像素界定层10、有机功能层11、第二电极12、薄膜封装层等步骤。这些膜层的制作方法可与相关技术相同，在此不作赘述。
本申请的实施例还提供一种包括上述显示基板的显示装置，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相机、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“内”、“外”、“轴向”、“四角”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例的简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

Claims (12)

1.一种显示基板的制备方法，其特征在于，包括：
在基底上形成驱动结构层，所述驱动结构层包括薄膜晶体管；
在所述驱动结构层上形成发光结构层，所述发光结构层包括第一电极和用于屏蔽紫外光的屏蔽层，所述屏蔽层在所述基底上的正投影包含所述薄膜晶体管在基底上的正投影；
所述在所述驱动结构层上形成发光结构层，包括：
在所述驱动结构层远离所述基底的一侧形成氧化锌薄膜，所述氧化锌薄膜通过所述驱动结构层上设置的漏极过孔与所述薄膜晶体管的漏电极连接；
对所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分进行离子掺杂，以使所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分形成所述第一电极，所述氧化锌薄膜的其余部分形成所述屏蔽层。
2.如权利要求1所述的显示基板的制备方法，其特征在于，所述对所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分进行离子掺杂，包括：对所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分进行铝离子掺杂。
3.如权利要求2所述的显示基板的制备方法，其特征在于，所述第一电极中掺杂的铝所占的质量百分比为0.5％-2.5％。
4.如权利要求2所述的显示基板的制备方法，其特征在于，所述对所述氧化锌薄膜的对应于发光区域的部分进行铝离子掺杂，包括：
采用金属蒸发真空弧离子注入装置，在铝离子注入前先将所述金属蒸发真空弧离子注入装置的靶室抽真空到10-4Pa以下，铝离子注入参数为：脉冲频率20Hz～50Hz，加速电压40keV～80keV，注入剂量为2×1016ion/cm2～8×1016ion/cm2。
5.如权利要求1-4任一项所述的显示基板的制备方法，其特征在于，所述屏蔽层的厚度为50-200nm。
6.一种显示基板，其特征在于，采用权利要求1所述的显示基板的制备方法制备而成，包括：在基底上叠设的驱动结构层和发光结构层，所述驱动结构层包括薄膜晶体管，所述发光结构层包括第一电极和用于屏蔽紫外光的屏蔽层，所述屏蔽层在所述基底上的正投影包含所述薄膜晶体管在基底上的正投影。
7.如权利要求6所述的显示基板，其特征在于，所述第一电极和所述屏蔽层同层设置。
8.如权利要求7所述的显示基板，其特征在于，所述第一电极的材料包括离子掺杂的氧化锌，所述屏蔽层的材料包括氧化锌。
9.如权利要求8所述的显示基板，其特征在于，所述离子掺杂的氧化锌中掺杂有铝离子。
10.如权利要求9所述的显示基板，其特征在于，所述离子掺杂的氧化锌中铝离子的质量百分比为0.5％-2.5％。
11.如权利要求6-10任一项所述的显示基板，其特征在于，所述屏蔽层的厚度为50-200nm。
12.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求6-11任一项所述的显示基板。
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