一种柔性阵列基板及其制备方法和显示装置的制造方法_2

文档序号:8262295阅读:来源:国知局
烯层的图案,所述有源层与 所述源极、所述漏极相连接。
[0047] 本发明所提供的柔性阵列基板的制备方法,对阵列基板的类型没有限制,可应用 于底栅型薄膜晶体管阵列基板,也可应用于顶栅型薄膜晶体管阵列基板,也就是说,所述方 案中的第一石墨烯层和第二石墨烯层在不同的阵列基板中应用时有不同的顺序,这里对此 不做限定,仅是对两层石墨烯层进行区分。
[0048] 具体的,当上述制备方法应用于底栅型阵列基板时,包括栅极、栅线的第一石墨烯 层可以直接覆盖于阵列基板的上方,包括有源层、源极、漏极、数据线的第二石墨烯层可以 位于第一石墨烯层的上方;当上述制备方法应用于顶栅型阵列基板时,包括有源层、源极、 漏极、数据线的第二石墨烯层可以直接覆盖于阵列基板的上方,包括栅极、栅线的第一石墨 烯层可以位于第二石墨烯层的上方。
[0049] 上述制备方法中,第一石墨烯层的图案还可以包括周边区域的栅极引线、选通焊 盘(gatepad)等。
[0050] 上述制备方法中,阵列基板的栅极、栅线、有源层、源极、漏极、数据线均采用石墨 烯类材料构成,降低了柔性阵列基板发生龟裂的可能,减薄了阵列基板成品的厚度,从而顺 应了柔性阵列基板的发展需求。而且,由于石墨烯的导热系数高达5300W/m*K,可实现快速 散热,适用于阵列基板栅极驱动(Gatedriveronarray,GOA)功能单元的制备。
[0051] 进一步的,上述制备方法还包括:形成氧化石墨烯层,所述氧化石墨烯层为设置在 第一石墨烯层和第二石墨烯层之间的绝缘层。
[0052] 其中,这里的绝缘层采用氧化石墨烯材料,减少了阵列基板制备所需的材料种类, 从而减少了柔性阵列基板制备时所需的设备数量和种类,简化了生产工艺,降低了阵列基 板的制造成本。
[0053] 更进一步的,上述制备方法还包括:
[0054] 形成所述第一石墨烯层的图案包括形成公共电极和公共电极线;
[0055] 形成所述第二石墨烯层的图案包括形成像素电极,所述像素电极与所述漏极相连 接。
[0056] 或者,更进一步的,上述制备方法还包括:
[0057] 形成所述第二石墨烯层的图案包括形成像素电极,所述像素电极与所述漏极相连 接;
[0058] 形成覆盖第二石墨烯层的图案的保护层;
[0059] 在所述保护层的上方形成第三石墨烯层,通过构图工艺形成包括公共电极、公共 电极线的第三石墨烯层的图案。
[0060] 上述技术方案中,阵列基板的栅极、栅线、绝缘层、有源层、源极、漏极、像素电极、 公共电极、数据线均采用石墨烯类材料构成,进一步减少了阵列基板制备所需的材料种类, 从而进一步减少了柔性阵列基板制备时所需的设备数量和种类,简化了生产工艺,大幅降 低了阵列基板的制造成本。
[0061] 其中,上述技术方案中:
[0062] 所述形成第一石墨烯层、第二石墨烯层包括:采用化学气相沉积法或旋涂法,形成 石墨稀层;
[0063] 所述形成氧化石墨烯层包括:旋涂或喷涂氧化石墨烯溶液,烘干处理;
[0064] 所述对所述第二石墨烯层的有源区进行氢化处理包括:利用氢气或氢气和氩气的 混合气体对有源区进行氢化;
[0065] 所述形成第三石墨烯层包括:采用化学气相沉积或旋涂法,形成石墨烯层。
[0066] 本发明还提供了一种柔性阵列基板,采用上述相应的制备方法,制备柔性阵列基 板,并采用所述阵列基板制备显示装置。
[0067] 制备所述显示装置时,可以包括与所述阵列基板相对设置的彩膜基板。
[0068] 其中,可以采用常规的彩膜基板,也可以采用不设置黑矩阵的彩膜基板。其中,彩 膜基板上可以不设置黑矩阵,是由于:当利用所述阵列基板制备显示装置时,由于阵列基板 所有组成部分均采用石墨烯类材料,而石墨烯类材料的薄膜几乎是完全透明的,例如,厚度 为0. 34nm的单层石墨烯薄膜的透过率超过95%,吸收率为2. 3%,反射率小于0. 1%。因此,在 利用上述阵列基板制备显示装置时,背光几乎不会发生反射,所以彩膜基板可以不需要黑 矩阵部分。因此,在彩膜基板的生产过程中可以省略黑矩阵的工序,可利用不设有黑矩阵的 彩膜基板与上述阵列基板制备显示装置,从而可避免黑矩阵的局限,进一步提高显示装置 的开口率,相对于采用黑矩阵的现有技术,开口率至少可提高15%。
[0069] 下面结合附图及实施例进一步对本发明作详细的说明。
[0070] 本发明实施例中所采用的石墨烯可以从厂家(例如江南石墨烯研究院等)直接购 买;所采用的氧化石墨烯可以自行制备,通过将石墨烯经过氧化剂(如KMn04等)氧化、离心 分离等步骤制备;所采用的氧化石墨烯也可以从厂家直接购买氧化石墨烯固体,将其分散 到有机溶剂中制得有机可溶的氧化石墨烯溶液,有机溶剂可以为酮类、醚类、芳烃类溶剂, 其中,酮类可以为丙酮,醚类可以为乙醚,芳烃类可以为甲苯。
[0071] 本发明实施例以底栅型薄膜晶体管阵列基板为例,在实际应用中,本发明可应用 于底栅型或顶栅型及其他类型的薄膜晶体管阵列基板,本实施例不构成对本发明的限制。
[0072] 本发明实施例中所述的构图工艺,包括如下步骤:在需要形成图案的层例如石墨 烯层上,涂覆光刻胶,然后曝光、显影、蚀刻,形成所需要的图案。
[0073] 实施例1
[0074] 图1为实施例1的柔性阵列基板制备方法流程图,具体包括:
[0075] 步骤101 :在柔性基板上形成第一石墨烯层;
[0076] 步骤102 :通过构图工艺形成包括栅线、栅极、公共电极和公共电极线的第一石墨 烯层的图案;
[0077] 步骤103 :在第一石墨烯层的上方形成氧化石墨烯层作为绝缘层;
[0078] 步骤104 :在绝缘层上方形成第二石墨烯层;
[0079] 步骤105 :通过涂覆光刻胶、曝光、显影,露出用于制备有源层的第二石墨烯层的 有源区,对有源区进行氢化得到氢化石墨烯,形成由氢化石墨烯构成的有源层;
[0080] 步骤106 :通过构图工艺在有源层以外形成包括数据线、源极、漏极、像素电极的 第二石墨烯层的图案,其中,有源层与源极、漏极相连接。
[0081] 下面结合图2至图7对实施例1的具体步骤进行详细说明。
[0082] 图2为图1中步骤101示意图。如图2所示,在柔性基板上形成第一石墨烯层,首 先在柔性基板1上利用化学气相沉积法(PECVD)或者旋涂法涂覆一层石墨烯材料,形成第 一石墨烯层2。其中,石墨烯层的层厚为l〇〇A?l〇〇〇A。具体地,柔性基板1的材料可以 为透明金属箔片、柔性玻璃、聚合物,聚合物例如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0083] 图3为图1中步骤102示意图。如图3所示,通过构图工艺形成由石墨烯材料构 成的包括栅极3、栅线(图中未示出)和公共电极4、公共电极线(图中未示出)的第一石墨烯 层的图案。
[0084] 图4为图1中步骤103示意图。如图4所示,在第一石墨烯层的上方通过旋涂或 喷涂氧化石墨烯溶液形成氧化石墨烯层,并进一步在20°C?80°C下烘干,形成绝缘层5。其 中,氧化石墨烯层的层厚为1〇〇A?ioooA
[0085] ItoJun等人的理论计算显示,石墨烯表面吸氧导致能带的增加,随着吸氧量从0 增加到0. 5ML(0/C=50%),石墨烯从带隙为零的半金属转变为带隙为3. 39eV的半导体,完全 氧化后则变为绝缘体。氧化的石墨烯经还原后可以转变为导体,例如当氧化的石墨烯被还 原到0/C=25%状态时就发生从绝缘体到导体的转变。对石墨烯进行不同程度的氧化,可以 分别形成半导体和绝缘体,完全氧化的石墨烯为绝缘材料。
[0086]图5为图1中步骤104示意图。如图5所示,在氧化石墨烯材质的绝缘层5的上 方利用PECVD法或者旋涂法涂覆一层石墨烯材料,形成第二石墨烯层6。其中,石墨烯层的 层厚为iooA?ioooA
[0087] 图6为图1中步骤105示意图。如图6所示,首先,通过涂覆光刻胶、曝光和
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