薄膜晶体管、阵列基板及显示面板的制作方法

本申请涉及显示技术领域，具体涉及薄膜晶体管、阵列基板及显示面板。

背景技术：

TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)液晶显示屏具有亮度高、功耗低、寿命长等优点，被广泛应用于显示领域。TFT通常包括用于提供载流子的有源层。在TFT的栅极接收电压信号时，载流子在有源层的沟道内发生迁移。

现有的一种TFT采用氧化物半导体(例如铟镓锌氧化物)作为有源层材料，这种材料具有较高的载流子迁移率。但由于氧化物半导体对可见光波段的蓝紫光较为敏感，当蓝紫光由背光源提供的射入TFT的有源层时，TFT的稳定性下降，从而影响了显示效果。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术部分提到的一个或多个技术问题，本申请提供了薄膜晶体管、阵列基板及显示面板。

一方面，本申请提供了一种薄膜晶体管，包括：栅极、有源层、源极和漏极；其中，栅极形成于栅极金属层，有源层形成于氧化物半导体层，源极和漏极形成于源漏金属层，源漏金属层位于氧化物半导体层远离栅极金属层的一侧，且源极和漏极与有源层相接触；栅极与有源层之间设有栅极绝缘层；栅极绝缘层对任意波长为λ₁的光的透过率低于对任意波长为λ₂的光的透过率；其中400nm≤λ₁≤480nm，480nm＜λ₂≤780nm。

第二方面，本申请提供了一种阵列基板，包括上述薄膜晶体管。

第三方面，本申请提供了一种显示面板，包括上述阵列基板。

本申请提供的薄膜晶体管、阵列基板和显示面板，栅极绝缘层对蓝紫光波段的光的透过率低于对其他波段可见光的透过率，使得入射至薄膜晶体管的有源层的蓝紫光的光强下降，从而提升了薄膜晶体管的稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请的薄膜晶体管的一个实施例的结构示意图；

图2是光线传输至图1所示薄膜晶体管中的有源层的路径示意图；

图3是根据本申请的薄膜晶体管的另一个实施例的结构示意图；

图4是光线传输至图3所示薄膜晶体管中的有源层的路径示意图；

图5是本申请实施例的一种薄膜晶体管的透过率频谱仿真曲线；

图6是根据本申请的阵列基板的一个实施例的结构示意图；

图7是根据本申请的显示面板的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，其示出了根据本申请的薄膜晶体管的一个实施例的结构示意图。

如图1所示，薄膜晶体管100包括栅极101、有源层102、源极103以及漏极104。其中，栅极101形成于栅极金属层11，有源层102形成于氧化物半导体层12，源极103和漏极104形成于源漏金属层13。上述栅极金属层11可以形成于衬底10的一侧，源漏金属层13位于氧化物半导体层12远离栅极金属层11的一侧，且源极103和漏极104与有源层102相接触。

栅极101与有源层102之间设有栅极绝缘层14，该栅极绝缘层14可以由硅氮化物材料、硅氧化物材料或者由硅氮化物和硅氧化物的混合物形成。栅极绝缘层14对于任意波长为λ₁的光的透过率低于对任意波长为λ₂的光的透过率；其中400nm≤λ₁≤480nm，480nm＜λ₂≤780nm。400nm至480nm为可见光的蓝紫光波段，通常在液晶显示面板中，背光源发出的光线由衬底10向薄膜晶体管的栅极方向入射，上述栅极绝缘层14对蓝紫光波段的透过率低于对其他波段可见光的透过率，则各波段的光线经过栅极绝缘层14后，蓝紫光强度的衰减程度较其他波段光强度的衰减程度大，从而削弱了蓝紫光对薄膜晶体管有源层的氧化物半导体的稳定性的影响。

在一些可选的实现方式中，上述栅极绝缘层14可以由对蓝紫光吸收率高于对其他波段光的吸收率的材料形成，或者由对蓝紫光的反射率高于对其他波段光的反射率的材料形成。

可选地，上述栅极绝缘层14的材料为二氧化硅。

光线在入射至上述栅极绝缘层表面时，会发生反射和透射。在另一些可选的实现方式中，栅极绝缘层14可以按照如下方式设计：栅极绝缘层的厚度为d，栅极绝缘层对波长为λ₁的光的折射率为n₁₀，栅极绝缘层对波长为λ₂的光的折射率为n₂₀；对于任意的λ₁，λ₂，满足：

其中，[a]表示不大于a的正整数，或

在本实施例中，可以选择栅极绝缘层的厚度d以及其折射率n₁₀和n₂₀，使其满足上式(1)、(2)、(3)，这样，在入射至栅极绝缘层的各波段光的强度相同时，蓝紫光(波长为λ₁)的反射光强度大于其他波段光(波长为λ₂)的反射光强度，根据能量守恒定律，蓝紫光的透射光的强度小于其他波段光的透射光强度，即栅极绝缘层对蓝紫光的透射率小于对其他波段光的透射率。

以下结合图2进一步解释满足上式(1)、(2)、(3)的栅极绝缘层中蓝紫光透射率小于其他波段光的透射率的原理。图2是光线传输至图1所示薄膜晶体管中的有源层的路径示意图。

如图2所示，背光源发出的光线20以垂直入射角入射至栅极绝缘层14，并在栅极绝缘层14的两个表面201和202发生反射和透射，其中201可以为与栅极接触的表面，202可以为与有源层接触的表面。光线在表面201的反射光21与经过栅极绝缘层之后在表面202的反射光22为相同频率、具有恒定相位差的两束光线，这两束光线可以发生干涉，干涉光的强度与两束反射光的相位差δ的余弦值cosδ正相关。假设入射至栅极绝缘层的表面201的各波段光线的强度相同，则各波段的光线经过两次反射后的干涉光的强度只与相位差正相关。

对于波长为λ₁的光，两束反射光的相位差对于波长为λ₂的光，两束反射光的相位差

根据cos函数的特性，当满足上式(1)、(2)、(3)时，cosδ1＞cosδ2，则波长为λ₁的两束反射光的干涉强度大于波长为λ₂的两束反射光的干涉强度，也即波长为λ₁的光线的反射光强度大于波长为λ₂的光线的反射光强度，从而使得波长为λ₁的光线的透过率小于波长为λ₂的光线的透过率。

可选地，在满足上式(1)、(2)、(3)的前提下，δ2的值越大，则cosδ2越小，反射光的干涉光强度越小，则相应地透射光强度越大。为了保证包含上述薄膜晶体管的显示面板的透过率，可以在满足上式(1)、(2)、(3)的前提下，尽量增大δ2(例如增大n₂₀和/或增大d)，以降低栅极绝缘层对除蓝紫光外的其他颜色可见光的透过率的影响。

同理，在一些可选的实现方式中，当栅极绝缘层的厚度和折射率满足如下公式(4)、(5)、(6)时，cosδ1＞cosδ2，栅极绝缘层对波长为λ1的蓝紫光的透射率小于对波长为λ₂的其他波段可见光的透射率：

其中，[b]表示不大于b的正整数，或

可选地，在满足上式(4)、(5)、(6)的前提下，δ2的值越小，则cosδ2越小，反射光的干涉光强度越小，则相应地透射光强度越大。为了保证包含上述薄膜晶体管的显示面板的透过率，可以在满足上式(4)、(5)、(6)的前提下，尽量减小δ2(例如减小n₂₀和/或减小d)，以降低栅极绝缘层对除蓝紫光外的其他颜色可见光的透过率的影响。

请参考图3，其示出了根据本申请的薄膜晶体管的另一个实施例的结构示意图。

与图1类似，图3所示薄膜晶体管300包括栅极301、有源层302、源极303以及漏极304。其中，栅极301形成于栅极金属层31，有源层302形成于氧化物半导体层32，源极303和漏极304形成于源漏金属层33。上述栅极金属层31可以形成于衬底30的一侧，源漏金属层33位于氧化物半导体层32远离栅极金属层31的一侧，且源极303和漏极304与有源层302相接触。

栅极301与有源层302之间设有栅极绝缘层34，该栅极绝缘层34包括第一栅极绝缘层341和第二栅极绝缘层342。其中，第二栅极绝缘层342位于第一栅极绝缘层341远离栅极金属层31的一侧。也就是说，第一栅极绝缘层341与栅极金属层31相接触，第二栅极绝缘层342与氧化物半导体层32相接触。

在本实施例中，第一栅极绝缘层341对于任意波长为λ₁的光的折射率大于第二栅极绝缘层342对于任意波长为λ₁的光的折射率；并且第一栅极绝缘层341对于任意波长为λ₂的光的折射率大于第二栅极绝缘层342对于任意波长为λ₂的光的折射率，其中400nm≤λ₁≤480nm，480nm＜λ₂≤780nm。

在这里，第一栅极绝缘层341的材料可以为氮化硅，第二栅极绝缘层342的材料可以为二氧化硅。第一栅极绝缘层341对任意波长为λ₃的光的折射率为n₁，第二栅极绝缘层342对于任意波长为λ₃的光的折射率为n₂，1.88≤n₁≤2.15，1.45≤n₂≤1.60；其中，400nm≤λ₃≤780nm。也就是说，在可见光波段内，第一栅极绝缘层341的折射率大于第二栅极绝缘层342的折射率。并且，随着波长增大，第一栅极绝缘层341的折射率逐渐减小，第二栅极绝缘层341的折射率逐渐减小。

进一步地，上述第一栅极绝缘层341对任意波长为λ₁的光的透过率高于对任意波长为λ₂的光的透过率；上述第二栅极绝缘层342对任意波长为λ₁的光的透过率高于对任意波长为的λ₂的光的透过率。这样，各波段光强一致的光线在经过第一栅极绝缘层、第二栅极绝缘层入射至薄膜晶体管的有源层时，透过的蓝紫光的光强低于其他可见光波段的光的光强，使得入射至有源层的蓝紫光的光强下降，能够对有源层的氧化物半导体形成保护，从而提升薄膜晶体管的稳定性。

继续参考图4，其示出了光线传输至图3所示薄膜晶体管中的有源层的路径示意图。

如图4所示，光线40以垂直入射角入射至栅极绝缘层，并在第一栅极绝缘层341的第一表面401和第二表面402发生反射和透射，其中第一表面401可以为与栅极金属层31接触的表面，第二表面402可以为与第二栅极绝缘层342接触的表面。光线在第一表面401发生反射后的产生的反射光41和在第二表面402发生反射后产生的反射光42发生干涉，干涉光的强度与两束反射光41和42的相位差δ’的余弦值cosδ’正相关。

假设第一栅极绝缘层的厚度为d₁，第一栅极绝缘层对波长为λ₁的光的折射率为n₁₁，第一栅极绝缘层对波长为λ₂的光的折射率为n₁₂，对于波长为λ₁的光，在第一表面401发生反射后的产生的反射光41和在第二表面402发生反射后从第一栅极绝缘层341的第一表面出射的反射光42的相位差对于波长为λ₂的光，在第一表面401发生反射后的产生的反射光41和在第二表面402发生反射后产生的反射光42的相位差

对于任意的λ₁，λ₂，当满足如下式(7)、(8)、(9)时，第一表面401发生反射后的产生的反射光41和在第二表面402发生反射后产生的反射光42发生干涉后的干涉光中，蓝紫光的干涉光强度大于其他波段可见光的干涉光强度：

其中，[x]表示不大于x的正整数，或

则可以按照式(7)、(8)、(9)确定上述第一栅极绝缘层341的折射率参数n₁₁、n₁₂和厚度参数d₁，使得入射至第二绝缘层342的光线中蓝紫光的强度小于其他波段可见光的强度。

可选地，在满足上式(7)、(8)、(9)的前提下，可以选择较小的折射率n₁₂和较小的厚度d₁，从而增大δ2’，以降低第一栅极绝缘层对波长在480nm至780nm之间的可见光波段的光的反射光强度，从而增大除蓝紫光外的其他可见光波段的透射光强度，提升背光的利用率。

同理，在一些可选的实现方式中，当第一栅极绝缘层341的厚度和折射率满足如下公式(10)、(11)、(12)时，cosδ1’＞cosδ2’，第一栅极绝缘层341对波长为λ₁的蓝紫光的透射率小于对波长为λ₂的其他波段可见光的透射率：

其中，[x]表示不大于x的正整数，或

可选地，在满足上式(10)、(11)、(12)的前提下，可以选择较大的折射率n₁₂和较大的厚度d₁，从而减小δ2’，以降低第一栅极绝缘层对波长在480nm至780nm之间的可见光波段的光的反射光强度，从而增大除蓝紫光外的其他可见光波段的透射光强度，提升背光的利用率。

光线在由第一栅极绝缘层341的第二表面402入射至第二栅极绝缘层342之后，在第二栅极绝缘层342与有源层接触的第三表面403处发生反射，反射光由第二栅极绝缘层342入射至第一栅极绝缘层341，该反射光44与在第二表面内发生反射并在第一栅极绝缘层内传播的反射光43发生干涉，干涉光强度与两束反射光43和44的相位差δ”的余弦值cosδ”正相关。

假设第二栅极绝缘层的厚度为d₂，第一栅极绝缘层对波长为λ₁的光的折射率为n₂₁，第一栅极绝缘层对波长为λ₂的光的折射率为n₂₂，对于波长为λ₁的光，反射光43和反射光44的相位差对于波长为λ₂的光，反射光43和反射光44的相位差

在一些可选的实现方式中，对于任意的λ₁，λ₂，当满足如下式(13)、(14)、(15)时，在第二表面402处发生反射且在第一栅极绝缘层内传播的反射光43和由第三表面403反射并传输至第一栅极绝缘层内的反射光44发生干涉后的干涉光中，蓝紫光的干涉光强度大于其他波段可见光的干涉光强度：

其中，[y]表示不大于y的正整数，或

则可以按照式(13)、(14)、(15)确定上述第二栅极绝缘层342的折射率参数n₂₁、n₂₂和厚度参数d₂，使得入射至有源层的光线中蓝紫光的强度小于其他波段可见光的强度。

可选地，在满足上式(13)、(14)、(15)的前提下，可以选择较小的折射率n₂₂和较小的厚度d₂，从而增大δ2”，以降低第二栅极绝缘层对波长在480nm至780nm之间的可见光波段的光的反射光强度，从而增大除蓝紫光外的其他可见光波段的透射光强度，提升背光的利用率

同理，在一些可选的实现方式中，当第二栅极绝缘层342的厚度和折射率满足如下公式(16)、(17)、(18)时，cosδ1”＞cosδ2”，第二栅极绝缘层342对波长为λ1的蓝紫光的透射率小于对波长为λ2的其他波段可见光的透射率：

其中，[y]表示不大于y的正整数，或

可选地，在满足上式(16)、(17)、(18)的前提下，可以选择较大的折射率n₂₂和较大的厚度d₂，从而减小δ2”，以降低第二栅极绝缘层对波长在480nm至780nm之间的可见光波段的光的反射光强度，从而增大除蓝紫光外的其他可见光波段的透射光强度，提升背光的利用率。

在一些可选的实现方式中，第一栅极绝缘层341和第二栅极绝缘层342的折射率参数n₁₁、n₁₂、n₂₁、n₂₂和厚度参数d₁、d₂可以满足：

其中，[z]表示不大于z的正整数，或

这时，垂直入射光40在第一表面401发生反射产生的反射光41与经第三表面403反射后由第一表面401出射的反射光45的干涉光中，波长为λ₁的光的干涉光强度高于波长为λ₂的光的干涉光强度，则可见光在经过整个栅极绝缘层34之后，蓝紫光的透过率低于其他可见光波段的光的透过率，从而提升了薄膜晶体管的有源层的氧化物半导体的稳定性。

同理，在一些可选的实现方式中，当第一栅极绝缘层341和第二栅极绝缘层342的折射率参数n₁₁、n₁₂、n₂₁、n₂₂和厚度参数d₁、d₂满足如下(22)、(23)、(24)的条件时，也可以使蓝紫光的透过率低于其他可见光波段的光的透过率：

其中，[z]表示不大于z的正整数，或

在这里，对于波长为λ₁的光，反射光41和反射光45的相位差对于波长为λ₂的光，反射光41和反射光45的相位差

上述各实现方式均可以使可见光经过栅极绝缘层传输后，蓝紫光透过率低于其他波段可见光的透过率，实现了对入射至薄膜晶体管的氧化物半导体材料的频谱范围的选择，使对氧化物半导体材料的稳定性影响较大的蓝紫光强度下降，提升了薄膜晶体管的稳定性。

可选地，上述第一栅极绝缘层的厚度d1和第二栅极绝缘层的厚度d2可以在如下范围中选择：当70nm≤d1≤90nm时，90nm≤d2≤110nm；当200nm≤d1≤220nm时，100nm≤d2≤150nm，或270nm≤d2≤300nm；当75nm≤d1≤85nm时，105nm≤d2≤115nm；当200nm≤d1≤210nm时，105nm≤d2≤115nm，或270nm≤d2≤280nm。

请参考图5，其示出了本申请实施例的一种薄膜晶体管的透过率频谱仿真曲线。其中以上述实施例中的第一栅极绝缘层的材料为氮化硅，厚度为80nm，第二栅极绝缘层的材料为二氧化硅，厚度为110nm为例，利用仿真软件测试出相同强度的各波段可见光由栅极金属层入射至栅极绝缘层后出射至有源层的光强曲线。横坐标为波长(λ)，纵坐标为经过第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层之后的透过率(Tr)。可以看出，在蓝紫光波段(400nm-480nm)，透过率小于92％，平均透过率为89.1％；在其他波段，透过率大于92％，平均透过率为97.6％。可见，上述第一栅极绝缘层和第二栅极绝缘层在降低蓝紫光透过率的同时，对其他波段光的透过率具有微小的影响，从而在提升薄膜晶体管的稳定性的同时可以避免显示的整体亮度受到影响。

本申请实施例还提供了一种阵列基板，包括上述实施例的薄膜晶体管。图6所示为根据本申请的阵列基板的一个实施例的结构示意图。

如图6所示，阵列基板600包括多条沿第一方向延伸的扫描线601、多条沿第二方向延伸、与扫描线601交叉的数据线602，以及位于由扫描线601和数据线602交叉形成的多个像素区域中的多个像素电极603。阵列基板600还包括呈阵列排布的多个薄膜晶体管604，各薄膜晶体管604可以为上述实施例的薄膜晶体管。每个薄膜晶体管604的栅极与一条扫描线601电连接，每个薄膜晶体管604的源极与一条数据线602电连接，每个薄膜晶体管604的漏极与对应的像素电极603电连接。

在显示时，各扫描线601依次向各行薄膜晶体管604提供导通信号，各行薄膜晶体管604依次导通。在一行薄膜晶体管604导通时，每条数据线602分别传输该行薄膜晶体管连接的像素电极的显示驱动信号，薄膜晶体管604将对应的显示驱动信号传输至对应的像素电极，从而实现了阵列基板的扫描显示。

本申请实施例还提供了一种显示面板，包括上述阵列基板。该显示面板可以例如为图7所示的液晶显示面板700，包括如上面的实施例所描述的阵列基板71，与阵列基板71对向设置的彩膜基板72以及位于阵列基板71和彩膜见72之间的液晶73。图7中的箭头方向表示液晶显示面板700的背光源提供的光线入射的方向。背光源提供的光线在入射至阵列基板71上的薄膜晶体管的有源层之前，蓝紫光的强度下降，从而可以保护薄膜晶体管的有源层材料，提升薄膜晶体管的稳定性，进而提升显示面板工作的稳定性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。