一种新型的薄膜晶体管结构及制作方法

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管技术领域，特别涉及一种新型的薄膜晶体管结构及制作方法。

背景技术

目前随着显示技术的发展，OLED显示器具备自发光特性、低功耗、宽视角、响应速度、超轻期薄、抗震性好等优点，可实现柔性显示与大面积全色显示等优势，被业界公认为是最有发展潜力的显示装置。薄膜晶体管(thin filmtransistor，TFT)作为显示装置以及有源矩阵驱动式有机电致发光显示装置中的主要开关元件，其性能的好坏直接关系到显示装置的发展。

薄膜晶体管结构具有多种不同结构，其中传统的刻蚀阻挡型金属氧化物TFT有刻蚀阻挡层(ESL)的保护，因而呈现出较好的稳定性，已实现量产。在制作柔性的薄膜晶体管时常采用柔性PI作为衬底以缓解应力集中导致器件的内部龟裂，但是制作薄膜晶体管的导线及遮光层采用金属薄膜材料，金属薄膜容易应力集中而发生翘曲，影响器件器件整体的可折叠次数，甚至器件龟裂而失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种新型的薄膜晶体管结构及制作方法，通过设计有遮光性的像素定义层，减少了传统的金属遮光层和平坦层的制程，在减少金属薄膜沉积而产生的内应力的同时为工厂制程节省成本输出。

第一方面，本发明实施例提供了一种新型的薄膜晶体管结构，从下到上依次包括：玻璃基板、PI薄膜、保护隔离层、金属栅极层、栅极绝缘层、有源层、蚀刻阻挡层、金属源极和金属漏极、隔绝层、像素电极层、像素定义层以及OLED器件；其中，所述像素定义层的材料为有机无机的共混复合的材料，通过有机胶和无机颗粒经过分散搅拌，分散，脱泡形成，具备遮光性，固化之后形成开口，用于限定OLED器件沉积的位置及开口大小。

进一步地，所述有机胶包括聚萘二甲酸乙二醇酯或者聚酰亚胺。

进一步地，所述无机颗粒包括氮化钛颗粒或者炭黑纳米颗粒。

进一步地，所述像素定义层的厚度范围为2um～6um。

第二方面，本发明实施例提供了一种新型的薄膜晶体管制作方法，包括如下步骤：

步骤一、在玻璃基板上涂布一层PI薄膜，PI薄膜固化干燥之后，沉积一层保护隔离层，然后溅射一层金属栅极层，金属层经过曝光和蚀刻形成金属栅极的图案，然后在栅极上沉积一层栅极绝缘层；

步骤二、在栅极绝缘层上沉积一层金属氧化物，金属氧化物经过曝光和蚀刻形成有源层，然后再在有源层上沉积一层蚀刻阻挡层，蚀刻阻挡层经过曝光和蚀刻形成开孔图案，然后溅射一层金属层，金属自对准与下层导体化的有源层形成肖特基欧姆搭接，金属层经过曝光和蚀刻形成金属源极和金属漏极；

步骤三、在步骤二的基础上沉积一层隔绝层，所述隔绝层经过曝光和蚀刻形成开孔图案，再镀上一层像素电极层，像素电极层与下层的金属漏极形成搭接，像素电极层经过曝光显影蚀刻脱膜形成图案；

步骤四、在步骤三的基础上涂布一层像素定义层，所述像素定义层的材料为有机无机的共混复合的材料，通过有机胶和无机颗粒经过分散搅拌，分散，脱泡形成，具备遮光性，所述像素定义层经过曝光显影形成开口图案，然后再在开口图案内部制作OLED器件。

进一步地，所述有机胶包括聚萘二甲酸乙二醇酯或者聚酰亚胺。

进一步地，所述无机颗粒包括氮化钛颗粒或者炭黑纳米颗粒。

进一步地，所述像素定义层通过涂布机或者IJP喷墨打印形成。

本发明具有如下优点：

通过设计有遮光性的像素定义层，摒弃传统的金属遮光，改用有机无机杂化复合材料，兼顾遮光性和像素定义层的限定开口的作用，为生产减少了两道制程，节省工厂成本输出，消除器件在弯折时的应力，减少器件内部的应力集中，提高柔性薄膜晶体管的可弯折性，可折叠性。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为现有技术中柔性薄膜晶体管结构示意图；

图2为本发明实施例实验测得氮化钛和炭黑遮光性的结果；

图3为本发明实施例一的结构示意图；

图4为本发明实施例二步骤一的结构示意图；

图5为本发明实施例二步骤二的结构示意图；

图6为本发明实施例二步骤三的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种新型的薄膜晶体管结构及制作方法，通过设计有遮光性的像素定义层，减少了传统的金属遮光层和平坦层的制程，在减少金属薄膜沉积而产生的内应力的同时为工厂制程节省成本输出。

本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：

现有技术下制作的柔性薄膜晶体管结构中如图1，其结构包含玻璃基板1’，PI(聚酰亚胺)薄膜2’，保护隔离层3’，金属栅极4’，栅极绝缘层5’，有源层6’，蚀刻阻挡层7’，金属源极8’和金属漏极9’，隔绝层10’，遮光层11’，平坦层12’、像素电极层13’、像素定义层14’以及OLED器件15’。

发明人在生产实验过程中，发现氮化钛具有可见光着色力，这可以作为更薄更黑的薄膜填料。通常情况炭黑是被认为具有最强可见光遮盖力，发明人通过对比实验得出氮化钛和炭黑的遮光性，图2(a)为氮化钛和炭黑对于不同波长的可见光的遮光性，图2(b)为氮化钛和炭黑对于不同波长的可见光的透过性。由实验结果可以得到氮化钛对可见光的遮挡不逊于炭黑，在相同的掩盖力的情况下，氮化钛的使用量只有炭黑的80％。原因是氮化钛的纳米在可见光区域具有更强的等离子体共振吸收，这种强吸收可以极大地阻隔可见光的透过率，表现出可见光的遮光性。因此，将氮化钛或者炭黑纳米颗粒填充在PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)或者PI(聚酰亚胺)薄膜内，经过分散搅拌，分散，脱泡形成有机无机的共混复合材料，该复合材料即可以同时具备无机的遮光性和有机的柔韧性，在柔性OLED器件中具有很好的运用。

本发明实施例通过设计有遮光性的像素定义层，摒弃传统的金属遮光，改用有机无机杂化复合材料，兼顾遮光性和像素定义层的限定开口的作用，为生产减少了两道制程，节省工厂成本输出，同时消除器件在弯折时的应力，实现消除金属薄膜的应力集中的缺陷，器件由于薄膜翘曲而龟裂，导致密封失效。

实施例一

本实施例提供了一种新型的薄膜晶体管结构，如图3所示，从下到上依次包括：玻璃基板1、PI薄膜2、保护隔离层3、金属栅极层4、栅极绝缘层5、有源层6、蚀刻阻挡层7、金属源极8和金属漏极9、隔绝层10、像素电极层11、像素定义层12以及OLED器件13；其中，所述像素定义层12的材料为有机无机的共混复合的材料，通过有机胶和无机颗粒经过分散搅拌，分散，脱泡形成，具备遮光性，固化之后形成开口，用于限定OLED器件13沉积的位置及开口大小。

在一种可能的实现方式中，所述有机胶包括聚萘二甲酸乙二醇酯或者聚酰亚胺；所述无机颗粒包括氮化钛颗粒或者炭黑纳米颗粒。所述像素定义层的厚度范围为2um～6um，优选为4um。

实施例二

本实施例提供了一种新型的薄膜晶体管制作方法，如图3至图6所示，包括：

步骤一、在玻璃基板1上通过coater(涂布机)涂布一层PI胶水，PI胶水固化干燥之后形成PI薄膜2，PI薄膜2的厚度范围为4um～12um，优选为8um；然后通过PECVD(化学气相沉积)沉积一层PI保护隔离层3，其材料包括但不限于SiNx、SiO

步骤二、在步骤一的基础之上通过PVD(物理气相沉积)沉积一层金属氧化物，该层金属氧化物的材料包括但不限于IGZO、IZO、IGZTO，优选为IGZO，其厚度范围为0.03um～0.06um，优选为0.04um，该层金属氧化物经过曝光和蚀刻形成有源层6，然后再在有源层上通过CVD(化学气相沉积)沉积一层蚀刻阻挡层7，该蚀刻阻挡层7的材料包括但不限于SiNx、SiO

步骤三、在步骤二的基础上通过CVD(化学气相沉积)沉积一层隔绝层10，隔绝层10材料包括但不限于SiNx、SiO

步骤四、在步骤三的基础上通过Coater(涂布机)或者IJP(喷墨打印)打印一层像素定义层12，通过对像素定义层12的改性，采用有机无机的复合材料，通过氮化钛或者炭黑纳米颗粒填充在PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)或者PI(聚酰亚胺)胶，经过分散搅拌，分散，脱泡形成有机无机的共混复合材料，该复合材料具备了无机的遮光性，固化之后形成开口，兼顾了限定OLED器件13沉积的位置及开口大小。像素定义层12的材料包括但不限于纳米氮化钛颗粒与PI(聚酰亚胺)胶水杂化的有机无机复合材料，碳黑纳米颗粒与乙酸乙酯胶，碳黑纳米颗粒与聚苯二醇单甲醚杂化的有机无机复合材料。像素定义层12的厚度范围为2um～6um，优选为4um；纳米碳颗粒和纳米氮化钛颗粒的大小范围为50mn，100mn，150mn，优选为100mn。像素定义层12经过曝光显影形成开口图案，然后再在开口图案内部制作OLED器件13，该制程减少了现有技术中遮光层11’和平坦层12’两道制程，节省一制程成本和工厂输出。最后得到的柔性的薄膜晶体管结构如图3所示。

本发明通过设计有遮光性的像素定义层，摒弃传统的金属遮光，改用有机无机杂化复合材料，兼顾遮光性和像素定义层的限定开口的作用，为生产减少了两道制程，节省工厂成本输出，消除器件在弯折时的应力，减少器件内部的应力集中，提高柔性薄膜晶体管的可弯折性，可折叠性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。