陣列基板、顯示裝置以及製備陣列基板的方法與流程

2023-09-16 23:08:55 2

本發明涉及電子領域，具體地，涉及陣列基板、顯示裝置以及製備陣列基板的方法。

背景技術：

低溫多晶矽(lowtemperaturepoly-silicon，ltps)由於具有較高的電子遷移率，近年來受到了廣泛的關注。低溫多晶矽技術是多晶矽技術的一個分支，其在元件小型化、提高面板開口率、提升畫面品質與清晰度上具有顯著的優勢。與傳統的非晶矽材料形成的薄膜電晶體液晶顯示器(tft-lcd)相比，低溫多晶矽材料在製備薄膜電晶體時可以具有更快的反應速度，從而有利於提高薄膜電晶體對於液晶分子的控制能力，並可以縮小薄膜電路的尺寸。因此，一方面可以使得形成的薄膜電晶體小型化，另一方面也可以降低薄膜電路的功耗。並且，較小的薄膜電路有利於提高液晶顯示器的開口率，因此在背光模塊輸出功率不變的前提下，可以獲得更好的顯示亮度以及更好的色彩輸出。

然而，目前基於低溫多晶矽的陣列基板、製備方法以及顯示裝置仍有待改進。

技術實現要素：

本發明是基於發明人對以下事實的發現和認識而作出的：

目前，基於低溫多晶矽的顯示裝置，普遍存在陣列基板上的薄膜電晶體的開關比不夠理想、生產工藝較為複雜等問題。發明人經過深入研究以及大量實驗發現，這主要是由於低溫多晶矽對光照較為敏感，在背光照射下，會產生光生漏電流。且一般而言，低溫多晶矽的光生漏電流為非晶矽的十至百倍。因此，如無法有效控制光生漏電流，則陣列基板無法有效控制液晶分子的偏轉，進而影響顯示。其中，光照以及溫度，均會引發低溫多晶矽生成光生漏電流。目前，抑制漏電流的方法主要有以下三種：第一，通過降低熱載流子效應，抑制光生漏電流；第二，製備遮光結構，通過避免背光照射到有源層的低溫多晶矽材料，抑制光生漏電流的產生；第三，使用雙柵場效應電晶體設計，控制光生漏電流。然而，發明人經過實測發現，光照對漏電流的影響，遠比溫度的影響嚴重。10000nit的光照足以使漏電流升高1-2個數量級。因此，單純依靠降低熱載流子效應，難以真正實現光生漏電流的抑制。而雙柵型場效應電晶體的設計，無疑將使得陣列基板的製備複雜化，因此，目前採用低溫多晶矽材料的顯示裝置，多通過設置遮光結構抑制光生漏電流。然而，發明人經過深入研究以及大量實驗發現，在目前的產品中，普遍採用金屬材料形成遮光結構。並且，上述遮光結構僅能夠應用於顯示區，而無法應用在陣列基板行驅動區域和多路復用區域。發明人經過深入研究發現，這主要是由於金屬材料形成的遮光結構容易形成電荷累積，因此無法應用於陣列基板行驅動和多路復用區域。並且，引入金屬材料遮光結構，也使得低溫多晶矽場效應電晶體的製備工藝複雜化。

本發明旨在至少一定程度上緩解或解決上述提及問題中至少一個。

有鑑於此，在本發明的一個方面，本發明提出了一種陣列基板。該陣列基板包括：基板；薄膜電晶體，所述薄膜電晶體設置在所述基板上，所述薄膜電晶體包括：遮光層以及有源層，所述遮光層設置在所述基板上，所述有源層設置在所述遮光層遠離所述基板的一側，所述遮光層是由非晶矽形成的，所述陣列基板包括顯示區，且包括陣列基板行驅動區以及多路復用區的至少之一，所述薄膜電晶體設置在所述顯示區，且所述薄膜電晶體設置在所述陣列基板行驅動區以及所述多路復用區的至少之一中。由此，可以降低有源層在光照條件下產生光生漏電流，且不會產生電荷積累，進一步地可以使顯示區、陣列基板行驅動區以及多路復用區的光生漏電流均得到有效控制，從而可以提高該陣列基板的性能。

根據本發明的實施例，所述有源層是由多晶矽形成的。由此，可以進一步提高該陣列基板的性能。

根據本發明的實施例，所述有源層覆蓋所述遮光層的部分表面，所述遮光層未被所述有源層覆蓋的表面的寬度為0.2-0.3微米。遮光層大於有源層，可以達到較好的遮光效果。

在本發明的另一方面，本發明提出了一種顯示裝置。根據本發明的實施例，該顯示裝置包括陣列基板，所述陣列基板是如前面所述的；彩膜基板，所述彩膜基板與所述陣列基板對盒設置。由此，可以降低陣列基板的光生漏電流，且不會產生電荷積累，從而可以提高該顯示裝置的性能。

在本發明的另一個方面，本發明提出了一種製備陣列基板的方法。根據本發明的實施例，該方法包括在基板上設置薄膜電晶體，設置所述薄膜電晶體包括：在所述基板上設置遮光層，所述遮光層是由非晶矽形成的；以及在所述遮光層遠離所述基板的一側設置有源層，其中，所述陣列基板包括顯示區，且包括陣列基板行驅動區以及多路復用區的至少之一，所述薄膜電晶體設置在所述顯示區，且所述薄膜電晶體設置在所述陣列基板行驅動區以及所述多路復用區的至少之一中。由此，可以簡便地獲得陣列基板，且可以使得光生漏電流得到有效控制，從而提高利用該方法製備的陣列基板的性能。

根據本發明的實施例，該方法包括利用第一光刻處理，形成所述遮光層；以及利用第二光刻處理，形成所述有源層，其中，所述第一光刻處理以及所述第二光刻處理共用一個光刻掩膜。遮光層和有源層的製備共用一個掩膜，可以節省成本，簡化生產工藝。

根據本發明的實施例，所述第一光刻處理的曝光量，為所述第二光刻處理的曝光量的70-90％。由此，可以獲得尺寸大於有源層的遮光層，從而達到較好的遮光效果。

根據本發明的實施例，該方法包括在所述基板上沉積形成非晶矽層；利用掩膜對所述非晶矽層進行第一光刻處理，以便形成所述遮光層；在所述遮光層以及所述基板上沉積第二非晶矽層，對所述第二非晶矽層進行第二光刻處理；對經過所述第二光刻處理的所述第二非晶矽層進行雷射退火處理，以便將非晶矽轉化為多晶矽，形成所述有源層，其中，所述第一光刻處理的曝光量，為所述第二光刻處理的曝光量的70-90％。由此，可以利用簡單的生產工藝獲得陣列基板。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1顯示了根據本發明一個實施例的陣列基板的結構示意圖；

圖2顯示了根據本發明另一個實施例的陣列基板的結構示意圖；

圖3顯示了根據本發明又一個實施例的陣列基板的結構示意圖；

圖4顯示了現有的薄膜電晶體的部分結構示意圖；

圖5顯示了根據本發明一個實施例的薄膜電晶體的部分結構示意圖；

圖6顯示了根據本發明一個實施例的顯示裝置的結構示意圖；

圖7顯示了根據本發明另一個實施例的顯示裝置的結構示意圖；以及

圖8顯示了根據本發明一個實施例的製備陣列基板的流程示意圖。

附圖標記說明：

100：基板；200：薄膜電晶體；210：遮光層；220：有源層；230：柵極；240：漏極區；250：源極區；300：顯示區；400：陣列基板行驅動區；500：多路復用區；700：彩膜基板；800：液晶層；900：陣列基板；10：液晶分子；1000：顯示裝置。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，術語「上」、「下」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種陣列基板。根據本發明的實施例，參考圖1，該陣列基板900包括：基板100以及薄膜電晶體200。其中，薄膜電晶體200設置在基板100上，薄膜電晶體200包括：遮光層210以及有源層220，遮光層210設置在基板100上，有源層220設置在遮光層210遠離基板100的一側，遮光層210是由非晶矽形成的。本領域技術人員能夠理解的是，薄膜電晶體還可以具有諸如源極、漏極、柵極(圖中未示出)等結構，以便實現該薄膜電晶體的使用功能。參考圖3，該陣列基板900包括顯示區300，且包括陣列基板行驅動區(goa)400以及多路復用區(mux)500的至少之一。薄膜電晶體200(圖中未示出)設置在顯示區300中，且陣列基板行驅動區400以及多路復用區500的至少之一中也設置有根據本發明實施例的薄膜電晶體200。由此，可以降低有源層在光照條件下產生光生漏電流，且不會產生電荷積累，進一步地可以使顯示區、陣列基板行驅動區以及多路復用區的光生漏電流均得到有效控制，從而可以提高該陣列基板的性能。

下面，根據本發明的具體實施例，對該陣列基板的各個結構進行詳細說明：

根據本發明的實施例，構成有源層220的材料不受特別限制，只要能夠實現薄膜電晶體的使用功能即可，本領域技術人員可以根據實際使用的需求進行設計。例如，根據本發明的實施例，有源層220可以是由多晶矽形成的。更具體地，可以採用低溫多晶矽形成有源層220。由此，可以利用低溫多晶矽材料的優異性能，進一步提高該陣列基板的性能。

為了方便理解，下面首先對遮光層210的工作原理進行簡單說明：如前所述，多晶矽經過光照會產生光生載流子，從而形成光生漏電流，進而影響陣列基板的性能。特別是採用低溫多晶矽形成有源層220時，有源層220在光照下的光生漏電流為非晶矽形成的有源層的十至百倍。而本領域技術人員能夠理解的是，在液晶顯示裝置中，背光模組產生的光需要穿透陣列基板，照射至液晶層並發生偏轉，最終由彩膜基板一側射出，以便來實現顯示裝置的使用功能。因此，陣列基板的有源層在使用過程中，必然會暴露在光照條件下。通過在基板100以及有源層220之間設置遮光層210，可以使得背光模組產生的背光，首先穿透基板100，照射至遮光層220上。由此，可以避免該陣列基板的有源層220在使用過程中暴露在背光環境中，從而緩解光生漏電流的產生。發明人經過深入研究發現，與多晶矽相比，非晶矽對於光照的敏感程度大幅降低。也即是說，在光照條件下，非晶矽材料不會產生光生載流子。並且，非晶矽材料對於可見光具有較好的吸收能力，因此可以用於形成根據本發明實施例的陣列基板的遮光層210。並且，與傳統的利用金屬材料製備的遮光層相比，採用非晶矽形成的遮光層可以採用與製備多晶矽形成的有源層220類似的工藝進行製備，從而有利於簡化生產流程。此外，非晶矽形成的遮光層210不會造成電荷的累積，從而可以更加廣泛的應用於陣列基板上，而不必擔心會影響薄膜電晶體的電學性能。

根據本發明的實施例，遮光層210的具體尺寸以及形狀不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際情況進行選擇。例如，根據本發明的具體實施例，參考圖2，遮光層210的尺寸可以適當的大於有源層220的尺寸，以達到較好的遮光效果。如前所述，背光模組發出的背光首先照到遮光層210，因此當遮光層210的尺寸大於有源層220的尺寸時，可以對背光進行較為全面的遮擋，防止背光照射至有源層220而產生光生漏電流。需要說明的是，在本發明中，「遮光層210的尺寸大於有源層220的尺寸」，特指遮光層210的橫截面面積，大於有源層220的橫截面的面積。換句話說，有源層220覆蓋遮光層210的部分表面，遮光層210與有源層220相接觸的一側，有部分表面未被有源層220覆蓋。也即是說，有源層220靠近遮光層210一側的表面，全部被遮光層210覆蓋。根據本發明的具體實施例，未被有源層220覆蓋的遮光層210的表面的寬度(如圖中所示出的d)可以為0.2-0.3微米。由此，可以達到較好的遮光效果。

根據本發明的實施例，參考圖3，該陣列基板900的陣列基板行驅動區400以及多路復用區500的至少之一中也設置有根據本發明實施例的薄膜電晶體200。也即是說，在陣列基板行驅動區400以及多路復用區500的至少之一中，也設置有由非晶矽構成的遮光層210。由此，可以使顯示區300、陣列基板行驅動區400以及多路復用區500的漏電流均得到有效控制，進一步提高該陣列基板900的性能。如前所述，由於根據本發明實施例的遮光層210是由非晶矽材料形成的，因此，與金屬材料形成的遮光層相比，根據本發明實施例的遮光層210不會產生電荷累積。具體地，參考圖4，目前採用低溫多晶矽形成有源層的陣列基板，通常採用頂柵型tft設計。也即是在有源層220(tft溝道區)下形成金屬材料構成的遮光層210。由於大面積金屬結構會引起電荷的累積，因此，採用金屬材料形成遮光層210時，僅在與柵極230對應的有源層220處設置遮光層210，控制遮光層210兩側均比溝道長，從而實現遮光效果。也即是說，採用金屬結構形成的遮光層210，可以遮擋tft的輕摻雜漏工藝(ldd)的摻雜區域，但為了避免電荷累積，源極端250、漏極端240等位置的有源層220，並未進行遮光處理。且大面積金屬放置於陣列基板行驅動和多路復用區域，易引起電荷累積，因此，採用金屬形成的遮光層，只在顯示區的tft溝道下形成金屬遮光層，而未對陣列基板行驅動和多路復用區域中的tft進行任何處理。

根據本發明的實施例，參考圖5，由於遮光層210由非晶矽形成，因此，大面積設置遮光層210不會造成電荷的累積，從而可以在有源層220的全部下表面設置遮光層210。由此可以顯著降低由光照產生的光生漏電流。並且，由於無需考慮電荷累積對tft電學性能的影響，因此，該結構可以應用於陣列基板的顯示區、陣列基板行驅動和多路復用區域。由此，可以有效的控制光生漏電流，進一步提高該陣列基板的性能。

在本發明的另一方面，本發明提出了一種顯示裝置。根據本發明的實施例，參考圖6，該顯示裝置1000包括前面所述的陣列基板900。由此，該顯示裝置具有前面所述的陣列基板的全部特徵以及優點，在此不再贅述。總的來說，該顯示裝置的陣列基板可防止光生漏電流的產生，且遮光層不會產生電荷積累，進一步地其顯示區、陣列基板行驅動區以及多路復用區的光生漏電流均可以得到有效控制，從而可以提高該顯示裝置的性能。本領域技術人員能夠理解的是，參考圖7，該顯示裝置1000還包括彩膜基板700以及液晶層800。其中彩膜基板700與陣列基板900對盒設置，液晶層800封裝在彩膜基板700以及陣列基板900之間。液晶層中封裝有液晶分子10，由此，可以實現該顯示裝置的顯示功能。

在本發明的另一個方面，本發明提出了一種製備陣列基板的方法。根據本發明的實施例，該方法製備的陣列基板，可以為前面描述的陣列基板。根據本發明的實施例，該方法包括在基板上設置薄膜電晶體，參考圖8，設置該薄膜電晶體可以具體包括以下步驟：

s100：在基板上設置遮光層

根據本發明的實施例，在該步驟中，在基板上形成遮光層。根據本發明的實施例，在該步驟中形成的遮光層，可以具有與前面描述的陣列基板的遮光層相同的特徵以及優點。關於遮光層的材料、形狀等等，前面已經進行了詳細的描述，在此不再贅述。例如，根據本發明的實施例，遮光層是由非晶矽形成的，由此可以使光生漏電流得到有效的控制。根據本發明的實施例，設置遮光層的具體方式不受特別限制。例如，根據本發明的具體實施例，可以首先在基板上沉積一層非晶矽，形成第一非晶矽層，然後利用掩膜對該第一非晶矽層進行第一光刻處理，去除不需要設置遮光層處的第一非晶矽層，從而獲得根據本發明實施例的遮光層。

s200：在遮光層上形成有源層

根據本發明的實施例，在該步驟中，在遮光層遠離基板的一側設置有源層。根據本發明的實施例，在該步驟中形成的有源層，可以具有與前面描述的陣列基板的有源層相同的特徵以及優點。關於有源層的材料前面已經進行了詳細描述，在此不再贅述。例如，根據本發明的實施例，有源層可以是由多晶矽形成的，由此，可以進一步提高陣列基板的性能。根據本發明的實施例，設置有源層的具體方式不受特別限制。例如，根據本發明的具體實施例，可以首先在前面製備的遮光層，以及未被遮光層覆蓋的基板上沉積一層第二非晶矽層，然後對第二非晶矽層進行第二光刻處理，最後對經過第二光刻處理的第二非晶矽層進行雷射退火處理，以便將非晶矽轉化為多晶矽，形成有源層。

根據本發明的具體實施例，為了進一步簡化生產流程，降低生產成本，上述第一光刻處理以及第二光刻處理可以採用同一個掩膜。根據本發明的實施例，遮光層的尺寸可以略大於有源層的尺寸。採用同一個掩膜進行光刻處理，僅需要對兩次光刻處理的曝光量進行調節，即可以獲得尺寸略大於有源層的遮光層。具體的，第一光刻處理的曝光量，可以為第二光刻處理的曝光量的70-90％。根據本發明的具體實施例，第一光刻處理的曝光量，可以比第二光刻處理的曝光量小15％。由於第一光刻處理的曝光量較小，因此，最終獲得的遮光層的尺寸，略大於掩膜的尺寸。也即是說，第一光刻處理採用欠曝光處理，第一非晶矽層沒有刻蝕完全。在進行第二光刻處理時，通過增大曝光量，使得第二非晶矽層嚴格按照掩膜的形狀進行刻蝕，由此，可以使最終獲得的遮光層比有源層大。由此，可以利用簡便的工藝便獲得尺寸大於有源層的遮光層，在達到較好遮光效果的同時還節省了成本。

根據本發明的實施例，在該方法中，可以將製備的薄膜電晶體設置在該陣列基板的顯示區中，同時在陣列基板行驅動區以及多路復用區的至少之一中也可以設置上述薄膜電晶體。由此，可以使顯示區、陣列基板行驅動區以及多路復用區的漏電流均得到有效控制，從而可以進一步提高該陣列基板的性能。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「另一個實施例」等的描述意指結合該實施例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。