薄膜晶体管基板及其制作方法、显示装置

文档序号:1924053 发布日期:2021-12-03 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 薄膜晶体管基板及其制作方法、显示装置 (Thin film transistor substrate, manufacturing method thereof and display device ) 是由 王晓春 吴卫华 于 2021-08-26 设计创作,主要内容包括:一种薄膜晶体管基板包括依序层迭设置的基板、第一电极、间隔层、有源层、栅极绝缘层、栅极以及第二电极。所述间隔层具有至少一斜面,所述有源层设置在所述斜面上,所述栅极绝缘层设置在所述有源层上,所述栅极设置在所述栅极绝缘层上,所述栅极绝缘层及所述栅极对应所述有源层设置在所述斜面上,且所述间隔层与所述基板之间具有一倾斜角,使垂直的薄膜晶体管有效缩小横向尺寸,从而提高显示区域内像素的高分辨率(PPI)。本发明还提供薄膜晶体管基板的制作方法与显示装置。(A thin film transistor substrate comprises a substrate, a first electrode, a spacing layer, an active layer, a grid insulation layer, a grid and a second electrode which are sequentially arranged in a stacking mode. The spacing layer is provided with at least one inclined plane, the active layer is arranged on the inclined plane, the grid insulating layer is arranged on the active layer, the grid electrode is arranged on the grid insulating layer, the grid insulating layer and the grid electrode are arranged on the inclined plane corresponding to the active layer, and an inclined angle is formed between the spacing layer and the substrate, so that the vertical thin film transistor effectively reduces the transverse size, and the high resolution (PPI) of pixels in a display area is improved. The invention also provides a manufacturing method of the thin film transistor substrate and a display device.)

薄膜晶体管基板及其制作方法、显示装置

技术领域

本发明涉及一种显示技术领域,尤指一种薄膜晶体管基板及其制作方法、显示装置。

背景技术

在显示应用领域,缩小像素横向尺寸从而提高显示区域内单位面积内像素总体数量是实现高分辨(high PPI)显示的常用方案。尤其,在电流驱动型显示中,需要采用至少包含3T1C的像素驱动电路,这要求在像素中布置多种类型的器件。具体的,OLED(OrganicLight-Emitting Diode,有机发光二极体)即为电流驱动型显示器件,其亮度与电流成正比,每个像素需要配备薄膜晶体管(TFT)进行开启、关闭的控制,还要作为像素发光的驱动电流的提供者,并且配备有电荷存储电容以提供持续的电流,像素与像素之间相对独立。在TFT驱动下,每个像素都具有存储效应,可以进行连续的驱动,且不受扫描电极数目的限制,这就提高了显示器的限制尺寸,由于可以对单个像素进行控制,因而容易实现高亮度与高分辨率。因此,实现高分辨显示对TFT的横向尺寸控制提出了更高的要求。

如图1所示,其为现有技术双栅薄膜晶体管(DG TFT)器件的横截面图。如图所示,所述双栅薄膜晶体管1包括依次层迭的基板11、第一金属层12、缓冲层13、有源层14、栅极绝缘层15、第二金属层16、层间绝缘层17、以及设置在层间绝缘层17上的源极/漏极18/19。所述源极/漏极18/19分别在层间绝缘层17上开孔,以电性连接有源层14及第一金属层12。由于现有的薄膜晶体管1结构所形成的像素横向尺寸较大不易提高显示区域内单位面积内像素总体数量,从而无法实现高分辨(high PPI)显示。

发明内容

本发明的目的,在于提供一种薄膜晶体管基板,通过预先设置至少一个斜面,将薄膜晶体管设置于该斜面上,从而充分利用显示区域的垂直空间,有效缩小薄膜晶体管的横向尺寸,实现提高显示区域像素的高分辨率(PPI)。

为达到本发明前述目的,本发明提供一种薄膜晶体管基板包括基板、第一电极、间隔层、有源层、栅极绝缘层、栅极以及第二电极。所述间隔层具有至少一斜面,所述有源层设置在所述斜面上,所述栅极绝缘层设置在所述有源层上,所述栅极设置在所述栅极绝缘层上,所述栅极绝缘层及所述栅极对应所述有源层设置在所述斜面上,且所述间隔层与所述基板之间具有一倾斜角。

优选地,所述有源层的两侧沿着所述斜面还部分的延伸至所述第一电极和所述间隔层的所述平面上,所述栅极绝缘层及所述栅极在所述基板上的投影面积等于或小于所述有源层在所述基板上的投影面积,且所述第一电极在所述基板上的投影面积大于所述有源层在所述基板上的投影面积。

优选地,还包括层间绝缘层,所述层间绝缘层设置在所述栅极、所述间隔层及所述基板上,所述第二电极穿过所述层间绝缘层设置在所述有源层上,所述第一电极为源极或漏极,所述第二电极为漏极或源极。

优选地,还包括层迭设置的钝化层、平坦化层、像素定义层及设置在所述平坦化层上的像素电极,所述像素电极穿过所述平坦化层及所述钝化层以电性连接所述第二电极,所述倾斜角的角度包括45度至80度。

本发明还提供一种薄膜晶体管基板的制作方法,包括以下步骤:

提供基板;

在所述基板上形成第一电极;

在所述第一电极上形成间隔层,所述间隔层的一侧形成至少一斜面;

在所述斜面上形成有源层;

在所述有源层上形成栅极绝缘层;

在所述栅极绝缘层上形成栅极;以及

在所述有源层并对应所述间隔层的平面形成第二电极,所述栅极绝缘层及所述栅极对应所述有源层形成在所述斜面上,且所述间隔层与所述基板之间具有一倾斜角。

优选地,在所述第一电极上形成所述间隔层的步骤中,所述间隔层为无机、有机或多层结构沉积而成的绝缘层,并图形化沉积于所述绝缘层一侧的所述斜面上,所述间隔层的厚度包括5000埃米至30000埃米,所述倾斜角的角度包括45度至80度。

优选地,在所述栅极绝缘层及所述栅极对应所述有源层形成在所述斜面上的步骤中,是将所述栅极利用一道光罩定义出图形,之后用已经图形化的所述栅极作为所述光罩,将形成在下方的所述栅极绝缘层图形化并蚀刻后,以暴露出所述有源层;在所述有源层并对应所述平面形成所述第二电极的步骤前,还包括对所述栅极进行整面的等离子体处理,使所述栅极的电阻降低并形成N+导体层,而位于所述栅极绝缘层下方的所述有源层保持金属氧化物半导体特性,以作为所述薄膜晶体管基板沟道。

优选地,还包括形成层间绝缘层、钝化层、平坦化层、像素定义层及设置在所述平坦化层上的像素电极,所述层间绝缘层形成在所述栅极、所述间隔层及所述基板上,所述第二电极穿过所述层间绝缘层电性连接所述有源层,所述像素电极穿过所述平坦化层及所述钝化层电性连接所述第二电极,其中所述第一电极为源极或漏极,所述第二电极为漏极或源极。

优选地,所述第一电极与所述第二电极的材料为钼,铬,铝,铜,钛或其组合,所述有源层的厚度为100埃米至1000埃米,所述栅极绝缘层的厚度为1000埃米至3000埃米,所述层间绝缘层材料为氧化硅、氮化硅或其组合,且厚度为3000埃米至5000埃米,所述钝化层PV材料为氧化硅、氮化硅或其组合,且厚度为1000埃米至5000埃米。

再者,本发明还提供一种显示装置,如上述实施例所述的薄膜晶体管基板。

本发明还具有以下功效,所述有源层的两侧沿着所述斜面还部分的延伸至所述第一电极和所述间隔层的所述平面上,使所述栅极绝缘层及所述栅极在所述基板上的投影面积等于或小于所述有源层在所述基板上的投影面积,且所述第一电极在所述基板上的投影面积大于所述有源层在所述基板上的投影面积。也就是说,本发明通过设置至少一个斜面,将薄膜晶体管设置于该斜面上,从而充分利用显示区域的垂直空间,有效缩小薄膜晶体管的横向尺寸,实现提高显示区域内像素的高分辨率。再者,当所述间隔层的高度为0.42μm至2μm,长度为6.5μm,且所述倾斜角角度为45度至60度时,可以实现最大的高分辨率,有效缩小TFT的横向尺寸占比约达70%。因为所述栅极利用所述斜面的优势,使本实施例TFT的横向尺寸明显优化,且还可以少开两个穿孔。因此,本实施例垂直结构的薄膜晶体管基板确实可以有效提高TFT横向占比,进而提高像素的分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有双栅薄膜晶体管(DG TFT)器件的横截面图;

图2为本发明薄膜晶体管基板的横截面示意图;

图3为本发明薄膜晶体管基板的另一横截面示意图;以及

图4至图8为本发明薄膜晶体管基板的制作方法的横截面示意图。

具体实施方式

在具体实施方式中提及“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的不同位置出现的相同用语并非必然被限制为相同的实施方式,而应当理解为与其它实施例互为独立的或备选的实施方式。在本发明提供的实施例所公开的技术方案启示下,本领域的普通技术人员应理解本发明所描述的实施例可具有其他符合本发明构思的技术方案结合或变化。

请参照图2所示,其为本发明薄膜晶体管基板100的横截面示意图。如图所示,本发明提供一种薄膜晶体管基板100包括基板110、第一电极120、间隔层130(Spacer)、有源层140、栅极绝缘层150(GI)、栅极160以及第二电极170。所述第一电极120设置在所述基板110上,所述间隔层130设置在所述第一电极120上,所述间隔层130具有至少一斜面132。所述有源层140设置在所述斜面132上,所述栅极绝缘层150设置在所述有源层140上,所述栅极160设置在所述栅极绝缘层150上。所述栅极绝缘层150及所述栅极160对应所述有源层140设置在所述斜面132上,且所述间隔层130与所述基板110之间具有一倾斜角θ,使垂直的薄膜晶体管(TFT)有效缩小横向尺寸,从而提高显示区域内像素的高分辨率(PPI)。

在本实施例中,所述有源层140的两侧沿着所述斜面132还部分的延伸至所述第一电极120和所述间隔层130的所述平面134上,使所述栅极绝缘层150及所述栅极160在所述基板110上的投影面积等于或小于所述有源层140在所述基板110上的投影面积,且所述第一电极120在所述基板110上的投影面积大于所述有源层140在所述基板110上的投影面积。也就是说,本实施例通过设置至少一个斜面132,将薄膜晶体管设置于该斜面132上,从而充分利用显示区域的垂直空间,有效缩小薄膜晶体管的横向尺寸,实现提高显示区域内像素的高分辨率(PPI)。

在如图1所示的实施例中,还包括层间绝缘层180(ILD)。所述层间绝缘层180设置在所述栅极160、所述间隔层130及所述基板110上,所述第二电极170通过第一穿孔172穿过所述层间绝缘层180设置在所述有源层140上。所述第一电极120为源极或漏极,所述第二电极170为漏极或源极。也就是说,当所述第一电极120为源极,所述第二电极170即为漏极。当所述第一电极120为漏极,所述第二电极170即为源极。此外,与基板110平行设置的第一电极120除了可以作为TFT的电极外,又可以同时做为遮光层(LS),也可以作为数据或扫描走线等多种用途。

请一并参考图3所示,本实施例还包括依序层迭设置的钝化层190、平坦化层200、像素定义层220及设置在所述平坦化层200上的像素电极210,所述像素电极210通过第二穿孔212穿过所述平坦化层200及所述钝化层190以电性连接所述第二电极170,如此能够完成薄膜晶体管基板100。本实施例的薄膜晶体管基板100根据需要可以继续作为次毫米发光二极体(Mini LED),微发光二极体(Micro LED)或是有机发光二极体(OLED)的驱动背板。

须说明的是,所述倾斜角θ的角度包括45度至80度,能够提高显示区域内像素的高分辨率。具体的,当所述间隔层130的高度H优选为0.42μm至2μm,长度L优选为6.5μm,且所述倾斜角θ角度优选为45度至60度时,可以实现最大的高分辨率,有效缩小TFT的横向尺寸占比约达70%(本实施例的垂直结构与如图1所示的DG TFT之间的比值)。图3和图1对比下,因为所述栅极160利用所述斜面132的优势,使本实施例TFT的横向尺寸明显优化,且还可以少开两个穿孔。因此,相比图1的结构,本实施例垂直结构的薄膜晶体管基板100确实可以有效提高TFT横向占比,进而提高像素的分辨率。

请一并参考图4至图8所示,本发明还提供一种薄膜晶体管基板100的制作方法,包括以下步骤:步骤S10、提供基板110;步骤S20、在所述基板110上形成第一电极120;步骤S30、在所述第一电极120上形成间隔层130,所述间隔层130的一侧形成至少一斜面132;步骤S40、在所述斜面132上形成有源层140;步骤S50、在所述有源层140上形成栅极绝缘层150;步骤S60、在所述栅极绝缘层150上形成栅极160;以及步骤S70、在所述有源层140并对应所述间隔层130的平面134形成第二电极170,所述栅极绝缘层150及所述栅极160对应所述有源层140形成在所述斜面132上,且所述间隔层130与所述基板110之间具有一倾斜角θ。

在步骤S10中,先清洗所述基板110,所述基板110例如为玻璃基板、柔性基板或其他适合的基板,再沉积一层2000埃米厚度的第一电极120。在步骤S30中,所述间隔层130为无机、有机或多层结构沉积而成的绝缘层,经图形化沉积于所述绝缘层一侧的所述斜面132上,所述间隔层130的厚度包括5000埃米至30000埃米。

在步骤S40中,先沉积一层金属氧化物半导体材料(Oxide)作为半导体层,并对Oxide层图形化使其覆盖在所述斜面132上的区域,所述金属氧化物半导体材料可以是氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide,IGZO),IZTO或IGZTO等,所述有源层140的厚度为100埃米至1000埃米。在步骤S50中,通过沉积一层氧化硅(SiOx)或是氮化硅(SiNx)或是其组合的多层膜结构,作为栅极绝缘层150(GI),其厚度为1000埃米至3000埃米。

在步骤S60中,通过沉积一层厚度为3000埃米至5000埃米的金属或合金作为栅极160并刻出图形,利用所述栅极160图形为自对准,蚀刻部分栅极绝缘层150,使得只在有该栅极160图形的膜层下方,才有栅极绝缘层150存在,其余地方栅极绝缘层150均被蚀刻掉,从而使部分有源层140暴露出来。具体的,在所述栅极绝缘层150及所述栅极160对应所述有源层140形成在所述斜面132上的步骤中,是将所述栅极160利用一道光罩定义出图形,之后用已经图形化的所述栅极160作为所述光罩,将形成在下方的所述栅极绝缘层150图形化并蚀刻后,以暴露出所述有源层140。所述第一电极120及第二电极170的材料包括钼(Mo),铬(Cr),铝(Al),铜(Cu),钛(Ti)或其组合。

请参考图7及图8所示,在步骤S70前,还包括对所述栅极160进行整面的等离子体处理,使所述栅极160的电阻降低并形成N+导体层,而位于所述栅极绝缘层150下方的所述有源层140保持金属氧化物半导体(Oxide)的特性,以作为所述薄膜晶体管基板100的沟道。在步骤S70之后,还包括层间绝缘层180(ILD)、钝化层190(PV)、平坦化层200(PLN)、像素定义层220(PDL)及设置在所述平坦化层200上的像素电极210。所述层间绝缘层180形成在所述栅极160、所述间隔层130及所述基板110上,所述第二电极170通过第一穿孔172穿过所述层间绝缘层180电性连接所述有源层140。所述像素电极210通过第二穿孔212穿过所述平坦化层200及所述钝化层190电性连接所述第二电极170。

在步骤S70中,所述第二电极170为沉积一层厚度为2000埃米至8000埃米的另一电极,并与曝露的所述有源层140电性连接,再定义出图形。在如图4至图8所示的实施例中,所述第一电极120优选为源极,所述第二电极170则为漏极。然而在其他次选的实施例中,所述第一电极120为漏极,所述第二电极170则为源极。此外,与基板110平行设置的第一电极120除了可以作为TFT的电极外,又可以同时做为遮光层,也可以作为数据或扫描走线等多种用途。

具体的,所述层间绝缘层180及所述钝化层190同样为沉积一层氧化硅(SiOx)或是氮化硅(SiNx)或是其组合的多层膜结构。所述层间绝缘层180进行图形化工艺使得相对于第一电极120及另一侧暴露的有源层140和基板110接触,其厚度为3000埃米至5000埃米。所述钝化层190的厚度为1000埃米至5000埃米。之后,视需要制作所述平坦化层200,并在像素电极210连接的地方区域进行开孔以形成第二穿孔212。最后制作像素电极210并图形化工艺,根据需要可以继续制备像素定义层220,如此完成薄膜晶体管基板100的制作,使本实施例可以制作为次毫米发光二极体(Mini LED),微发光二极体(Micro LED)或是有机发光二极体(OLED)的驱动背板。

在此须说明的是,所述倾斜角θ的角度包括45度至80度,能够提高显示区域内像素的高分辨率。具体的,当所述间隔层130的高度H范围介于0.42μm至2μm,长度L为6.5μm,且所述倾斜角θ角度范围为45度至60度时,可以实现最大的高分辨率,如此能够有效缩小TFT的横向尺寸占比约达70%(本实施例的垂直结构与如图1所示的DG TFT之间的比值)。本实施例图8和现有技术图1对比下,因为所述栅极160利用所述斜面132的优势,使本实施例TFT的横向尺寸明显优化,且还可以少开两个穿孔,也不需要额外增加光罩,就能实现TFT基板100制作需求。因此,相比图1的结构,本实施例垂直结构的薄膜晶体管基板100确实可以有效提高TFT横向占比,进而提高像素的分辨率。

再者,本实施例还提供一种显示装置,包括前述实施例所陈的薄膜晶体管基板100。有关薄膜晶体管基板100的详细结构、作用及其制作方法,请参照上述实施例所述,在此不再赘述。

综上所述,虽然本发明结合其具体实施例而被描述,应该理解的是,许多替代、修改及变化对于那些本领域的技术人员将是显而易见的。因此,其意在包含落入所附权利要求书的范围内的所有替代、修改及变化。

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