显示面板及显示装置的制作方法

1.本技术属于显示设备技术领域，尤其涉及一种显示面板及显示装置。


背景技术：

2.igzo(indium gallium zinc oxide)为铟镓锌氧化物的缩写，以铟镓锌氧化物作为半导体沟道层材料的igzo薄膜晶体管有着迁移率高、均一性好、透明、工艺简单等优点。由igzo-tft驱动的液晶显示器(liquid crystal display，lcd)和有机发光二极管(organic light-emitting diode,oled)面板具有高精度、低功耗与高触控性能等诸多性能优势，其相对于传统非晶硅(a-si)薄膜晶体管(thin film transistor，tft)，igzo-tft器件在场效应迁移率、开关电流比、阀值电压以及亚阀值系数等方面的系数均表现更为优异，因此被作为tft的有源层广泛应用于有源矩阵液晶显示器(active matrix liquid crystal display，amlcd)和有源矩阵有机发光二极体(active-matrix organic light-emitting diode，amoled)中。然而，相关技术的显示面板中，igzo会因为未成键的氧(简称nbo)而影响载流子浓度，进而影响阈值电压和开关电流比，降低了薄膜晶体管的器件稳定性，最终影响显示面板的显示效果。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种显示面板及显示装置，以提高第二半导体层的载流子浓度稳定性，从而提高薄膜晶体管的器件稳定性，改善显示面板的显示效果。
4.第一方面，本技术实施例提供一种显示面板，包括：
5.衬底；
6.第一半导体层，设置在所述衬底的一侧；
7.第一金属层，设置在所述第一半导体层远离所述衬底的一侧，所述第一金属层包括第一栅极，所述第一栅极与所述第一半导体层重叠设置；
8.第二金属层，设置在所述第一金属层远离所述衬底的一侧，所述第二金属层包括第二栅极，
9.第二半导体层，设置在所述第二金属层远离所述衬底的一侧，所述第二半导体层包括金属氧化物，所述第二栅极与所述第二半导体层重叠设置；
10.第三金属层，设置在所述第二半导体层远离所述衬底的一侧，所述第三金属层包括第三栅极，所述第三栅极与所述第二半导体层重叠设置，
11.其中，所述第三栅极靠近所述第二半导体层的一侧设置有第一吸氧金属层，所述第一吸氧金属层与所述第二半导体层重叠设置。
12.可选的，所述第三栅极远离所述第二半导体层的一侧设置有第二吸氧金属层，所述第二吸氧金属层与所述第二半导体层重叠设置。
13.可选的，所述第二栅极靠近所述第二半导体层的一侧设置有第三吸氧金属层，所述第三吸氧金属层与所述第二半导体层重叠设置。
14.可选的，所述第二栅极远离所述第二半导体层的一侧设置有第四吸氧金属层，所述第四吸氧金属层与所述第二半导体层重叠设置。
15.可选的，所述第二栅极为混合有吸氧金属的合金层。
16.可选的，所述第一吸氧金属层与所述第二半导体层的重叠面积，大于或等于所述第三栅极与所述第二半导体层的重叠面积。
17.可选的，所述第一吸氧金属层为钛、镍、铁、锌和锗中的至少一种。
18.可选的，所述第一吸氧金属层的材料延伸率设置为3％至10％。
19.可选的，所述第一吸氧金属层的厚度设置为至和/或，所述第三栅极的厚度设置为至
20.第二方面，本技术实施例还提供一种显示装置，所述显示装置包括控制器、以及如上所述的显示面板；所述控制器电连接所述显示面板。
21.本技术实施例提供的显示面板，在第三栅极靠近第二半导体层的一侧设置第一吸氧金属层，通过引入吸氧金属，可吸收第二半导体层本身或第二半导体层附近未成键的氧(nbo)，从而减少nbo对第二半导体层载流子浓度的影响，提高阵列基板中的薄膜晶体管的阈值电压和开关电流比的稳定性，由此，可提高阵列基板的器件稳定性，以改善显示面板的显示效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对本领域技术人员来说，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。
23.为了更完整地理解本技术及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
24.图1为本技术一实施例提供的显示面板的剖面示意图。
25.图2为本技术另一实施例提供的显示面板的剖面示意图。
26.图3为本技术又一实施例提供的显示面板的剖面示意图。
27.图4为本技术再一实施例提供的显示面板的剖面示意图。
28.图5为本技术实施例提供的显示面板阈值电压偏移变化与时间的关系曲线图。
29.图6为本技术实施例提供的显示面板制备方法的流程示意图。
30.10、衬底；20、第一半导体层；30、第一栅极；40、第二栅极；50、第二半导体层；60、第三栅极；61、第一吸氧金属层；62、第二吸氧金属层；41、第三吸氧金属层；42、第四吸氧金属层。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.本技术实施例提供一种显示面板及显示装置，以提高第二半导体层50的载流子浓
度稳定性，从而提高薄膜晶体管的稳定性，改善显示面板的显示效果。以下将结合附图对其进行说明。
33.示例性的，请参阅图1，图1为本技术一实施例提供的显示面板的剖面示意图。显示面板包括：衬底10；第一半导体层20，设置在所述衬底10的一侧；第一金属层，设置在所述第一半导体层20远离所述衬底10的一侧，所述第一金属层包括第一栅极30，所述第一栅极30与所述第一半导体层20重叠设置；第二金属层，设置在所述第一金属层远离所述衬底10的一侧，所述第二金属层包括第二栅极40；第二半导体层50，设置在所述第二金属层远离所述衬底10的一侧，所述第二半导体层50包括金属氧化物，所述第二栅极40与所述第二半导体层50重叠设置；第三金属层，设置在所述第二半导体层50远离所述衬底10的一侧，所述第三金属层包括第三栅极60，所述第三栅极60与所述第二半导体层50重叠设置；其中，所述第三栅极60靠近所述第二半导体层50的一侧设置有第一吸氧金属层61，所述第一吸氧金属层61与所述第二半导体层50重叠设置。
34.在本实施例中，具体的，显示面板包括阵列基板、彩膜基板以及设于阵列基板与彩膜基板之间的液晶层。阵列基板是显示面板的主要部件，其包括衬底10以及设置在衬底10上的显示单元，显示单元可以包括薄膜晶体管。薄膜晶体管包括上述的衬底10、第一半导体层20、第一栅极30、第二栅极40、第二半导体层50和第三栅极60。其中，第一半导体层20可为低温多晶硅，第二半导体层50可为金属氧化物。ltps(low temperature poly-silicon，低温多晶硅)基板指的是显示单元中的薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管的阵列基板，氧化物基板指的是显示单元中的薄膜晶体管为氧化物薄膜晶体管的阵列基板。
35.低温多晶硅有源层的迁移率较大，使得低温多晶硅薄膜晶体管的漏电流较大，低温多晶硅基板在低频驱动下的功耗较大，难以很好的保持静态黑画面，画面品质较差；并且，为了更好的展开灰阶，在低温多晶硅基板中，需要将驱动薄膜晶体管的沟道制造的很长，这样就难以实现低温多晶硅基板的高分辨率，分辨率指的是每英寸所设置的像素述目；此外，低温多晶硅有源层的迟滞较大，因此低温多晶硅基板容易出现画面残像的问题。而氧化物有源层迁移率较小，使得氧化物薄膜晶体管的漏电流较小，氧化物基板在低频驱动下的功耗较小，能够很好的保持静态黑画面，提升画面品质；并且，氧化物有源层的迟滞较小，氧化物基板不容易出现画面残像问题。进一步地，氧化物薄膜晶体管的均一性比低温多晶硅薄膜晶体管的均一性更好。
36.通过上述描述可知，氧化物薄膜晶体管工艺能够很好的弥补低温多晶硅薄膜晶体管工艺的一些不足，但二者各有利弊，因此，将氧化物薄膜晶体管和低温多晶硅薄膜晶体管结合可得到ltpo技术。
37.衬底10作为阵列基板的支撑结构，用于支撑阵列基板上的其它膜层结构，以保持阵列基板的相对稳定。其中，衬底10可以是玻璃基板或其它材质的硬质基板或柔质基板，在此不做限制。
38.显示面板包括上述的薄膜晶体管层，薄膜晶体管设置在衬底10上，作为阵列基板的开关控制结构，用于对设置在阵列基板上的其它功能层结构进行控制，以满足不同的应用需求。
39.其中，薄膜晶体管层包括第一薄膜晶体管，第一薄膜晶体管包括第一半导体层20、第一栅极30及第一源漏极层，第一源漏极层设置于第一栅极30远离第一半导体层20的一
侧。第一源漏极层包括与第一半导体层20电连接的第一源极和第一漏极，通过将第一源极和第一漏极与第一半导体层20电连接，并对第一源极和第一漏极上驱动电压的调控，能够实现连接在第一源极和第一漏极之间的第一半导体层20的导通与断开，从而实现对设置在阵列基板上的其他功能层结构的控制。第一栅极30作为第一薄膜晶体管的开关结构，通过调控第一栅极30输入端的驱动电压，能够控制第一薄膜晶体管导通或断开，从而实现第一薄膜晶体管对其他功能结构的调控。
40.薄膜晶体管层还包括第二薄膜晶体管，第二薄膜晶体管包括第二栅极40、第二半导体层50、第三栅极60和第二源漏极层，第二源漏极层设置于第三栅极60远离第二半导体层50的一侧，第二源漏极层包括与第二半导体层50电连接的第二源极和第二漏极。
41.可以理解，第一半导体层20与依次设置在其上方的第一栅极30和第一源漏极层共同构成单栅型的第一薄膜晶体管；第二半导体层50与设置于其两侧的第二栅极40和第三栅极60，以及第二源漏极层共同构成双栅型的第二薄膜晶体管。当该阵列基板应用于有源矩阵有机发光二极管显示面板中时，第一薄膜晶体管可充当用于控制数据信号进入的开关薄膜晶体管，而第二薄膜晶体管可充当用于控制通过有机发光二极管电流的驱动薄膜晶体管。这样在实现开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管的功能的同时，由于第二薄膜晶体管具有在两个栅极施加不同电压时可减少整个第二薄膜晶体管的电压偏移量的特性，因此可以有效地减小驱动薄膜晶体管的电压偏移量，使得有源矩阵有机发光二极管显示面板的亮度可以达到预期值。
42.第二半导体层50可以是igzo、izto或igzto等材料，以igzo(indium gallium zinc oxide铟镓锌氧化物)为例。igzo具有足够高的迁移率，能以足够快的速度和足够低的功耗来驱动集成于显示面板上的像素电极。igzo容易受光和热的影响，并且在长时间工作后容易产生未成键的氧(nbo)，nbo会在igzo的表面形成氧空位，氧空位会俘获igzo沟道中的载流子，影响载流子浓度，造成薄膜晶体管阈值电压的漂移。
43.第三栅极60为金属材料，可以是钼、铝、铜、钛等；所述第三栅极60的厚度设置为至第一吸氧金属层61具体可以为钛、镍、铁、锌和锗中的至少一种，当然还可以是其它可吸收未成键的氧的金属材料。第一吸氧金属层61能够吸收igzo上未成键的氧(nbo)，减少igzo表面氧空位的形成，从而可减少对沟道中载流子的影响，以保证载流子浓度的稳定性，从而可避免薄膜晶体管的阈值电压漂移，以改善薄膜晶体管的显示效果。
44.具体的，第一吸氧金属层61的厚度设置为至如如等。若第一吸氧金属层61的厚度小于则对第二半导体层50的吸氧效果较差，难以有效改善第二半导体层50的载流子浓度；若第一吸氧金属层61的厚度大于则会影响显示面板的整体厚度；因此，将第一吸氧金属层61的厚度设置为至既能提高第二半导体层50的载流子浓度稳定性，又能合理控制显示面板的整体厚度。
45.在实际应用中，如图1所示，所述第一吸氧金属层61与所述第二半导体层50的重叠面积，大于或等于所述第三栅极60与所述第二半导体层50的重叠面积，如此，可减少外界光线直接照射至第二半导体层50的沟道区域(即第三栅极60与第二半导体层50的重叠区域)，以减少外界光线对第二半导体层50的影响，从而避免第二半导体上的载流子发生能级跃
迁，以保证载流子浓度的稳定性。
46.本技术实施例提供的显示面板，在第三栅极60靠近第二半导体层50的一侧设置第一吸氧金属层61，通过引入吸氧金属，可吸收第二半导体层50本身或第二半导体层50附近未成键的氧(nbo)，从而减少nbo对第二半导体层50载流子浓度的影响，提高阵列基板中的薄膜晶体管的阈值电压和开关电流比的稳定性，由此，可提高阵列基板的器件稳定性，以改善显示面板的显示效果。
47.需要说明，在衬底10、第一半导体、第一金属层、第二金属层、第二半导体层50、第三金属层等每相邻两个结构层之间，会通过绝缘层来实现绝缘缓冲。绝缘层通常采用诸如氢含量较高的sinx等材料制作并呈整面设置，使得绝缘层中的氢离子很容易入侵到对氢极其敏感的igzo中，从而导致igzo导体化而失效。为解决该问题，本技术实施例将第一吸氧金属层61的材料延伸率设置为3％至10％，例如可以是3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。延伸率即材料试样拉伸断裂后标距段的总变形δl与原标距长度l之比的百分数。延伸率越高，说明吸氧金属的致密度越大，从而对氢离子的阻挡效果更好，由此，可减少绝缘层的氢离子朝第二半导体层50的转移，以减少对第二半导体层50载流子浓度的影响。也就是说，通过选用延伸率较高的吸氧金属，如钛金属，既能吸第二半导体层50未成键的氧，又能减少氢离子朝第二半导体层50转移，从而可提高第二半导体层50载流子浓度的稳定性，以提高薄膜晶体管整体的器件稳定性。其中，若第一吸氧金属层61的延伸率大于10％，则在第二半导体层50上的制备难度较大，因此，将第一吸氧金属层61的延伸率设置为3％至10％，也可降低薄膜晶体管整体的加工难度。
48.示例性的，请参考图2，图2为本技术另一实施例提供的显示面板的剖面示意图。所述第三栅极60远离所述第二半导体层50的一侧设置有第二吸氧金属层62，所述第二吸氧金属层62与所述第二半导体层50重叠设置。第二吸氧金属层62具体可以为钛、镍、铁、锌和锗中的至少一种，当然还可以是其它可吸收未成键的氧的金属材料。第二吸氧金属层62同样能吸收第二半导体层50附近未成键的氧(nbo)，减少igzo表面氧空位的形成，从而可进一步减少对沟道中载流子的影响，以保证载流子浓度的稳定性，从而可避免薄膜晶体管的阈值电压漂移，以改善薄膜晶体管的显示效果。
49.此外，第二吸氧金属层62还能对第二半导体层50起到遮挡作用，以减少外界光线对第二半导体层50的影响，从而避免第二半导体上的载流子发生能级跃迁，以保证载流子浓度的稳定性。结合上述延伸率的实施例，第二吸氧金属层62的材料延伸率也可设置为3％至10％，以减少绝缘层的氢离子朝第二半导体层50的转移，以减少对第二半导体层50载流子浓度的影响。具体的，第二吸氧金属层62的厚度设置为至如如等。
50.示例性的，请参考图3，图3为本技术又一实施例提供的显示面板的剖面示意图。所述第二栅极40靠近所述第二半导体层50的一侧设置有第三吸氧金属层41，所述第三吸氧金属层41与所述第二半导体层50重叠设置。第三吸氧金属层41具体可以为钛、镍、铁、锌和锗中的至少一种，当然还可以是其它可吸收未成键的氧的金属材料。第三吸氧金属层41同样能吸收第二半导体层50表面未成键的氧(nbo)，减少igzo表面氧空位的形成，从而可进一步减少对沟道中载流子的影响，以保证载流子浓度的稳定性，从而可避免薄膜晶体管的阈值
电压漂移，以改善薄膜晶体管的显示效果。
51.结合上述延伸率的实施例，第三吸氧金属层41的材料延伸率也可设置为3％至10％，以减少绝缘层的氢离子朝第二半导体层50的转移，以减少对第二半导体层50载流子浓度的影响。具体的，第三吸氧金属层41的厚度设置为至如等。
52.示例性的，请参考图4，图4为本技术再一实施例提供的显示面板的剖面示意图。所述第二栅极40远离所述第二半导体层50的一侧设置有第四吸氧金属层42，所述第四吸氧金属层42与所述第二半导体层50重叠设置。第四吸氧金属层42具体可以为钛、镍、铁、锌和锗中的至少一种，当然还可以是其它可吸收未成键的氧的金属材料。第四吸氧金属层42同样能吸收第二半导体层50附近未成键的氧(nbo)，减少igzo表面氧空位的形成，从而可进一步减少对沟道中载流子的影响，以保证载流子浓度的稳定性，从而可避免薄膜晶体管的阈值电压漂移，以改善薄膜晶体管的显示效果。
53.结合上述延伸率的实施例，第四吸氧金属层42的材料延伸率也可设置为3％至10％，以减少绝缘层的氢离子朝第二半导体层50的转移，以减少对第二半导体层50载流子浓度的影响。具体的，第四吸氧金属层42的厚度设置为至如等。
54.示例性的，所述第二栅极40为混合有吸氧金属的合金层，具体可以是钼-钛合金，如此，同样可使第二栅极40具有吸氧功能，从而能吸收第二半导体层50附近未成键的氧(nbo)，减少igzo表面氧空位的形成，从而可进一步减少对沟道中载流子的影响，以保证载流子浓度的稳定性，从而可避免薄膜晶体管的阈值电压漂移，以改善薄膜晶体管的显示效果。
55.具体的，吸氧金属在第二栅极40中的比重设置为20wt％至wt80％，例如可以是20wt％、30wt％、40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％。若吸氧金属的比重小于20wt％，则对nbo的吸收效果较差，无效有效保证igzo的载流子浓度稳定性。在实际应用中，钼金属能够稳定发挥第二栅极40的开关控制功能，吸氧金属的比重需小于钼金属，以使钼金属在第二栅极40中具有足够的含量，从而保证第二栅极40的功能。因此，吸氧金属在第二栅极40中的比重可进一步限定为20wt％至wt40％。
56.为了进一步验证在栅极层中引入吸氧金属后的效果，请参阅图5，图5为本技术实施例提供的薄膜晶体管阈值电压偏移变化与时间的关系曲线图。具体的，对该阵列基板的第二栅极40施加 30v正向电压，分别对t＝0s，10，50s，100s，500s，1000s，3600s，5400s，7200s的时间节点进行电压提取，确认电压曲线正偏移，取其中的10～20个阈值电压点取平均值，进行量测，得到阈值电压偏移随时间的变化关系曲线图。以吸氧金属选用钛金属为例，若第三栅极60为钼金属，第一吸氧金属层61为钛金属，则其阈值电压偏移变化对应图5中的曲线a。由曲线a可以看出，通过设置第一吸氧金属层61，能有效减少阵列基板阈值电压的偏移量。
57.若第三栅极60的两侧分别设置有第一吸氧金属层61和第二吸氧金属层62，则其阈值电压偏移变化对应图5中的曲线b；由曲线b可以看出，采用，采用第一吸氧金属层61-第三栅极60-第二吸氧金属层62，能有效减少阵列基板阈值电压的偏移量。
58.若第二栅极40朝向第二半导体层50的一侧设置有第三吸氧金属层41，则其阈值电压偏移变化对应图5中的曲线c。由曲线c可以看出，在第二栅极40朝向第二半导体层50的一侧设置有第三吸氧金属层41，能有效减少阈值电压的偏移量。
59.若第二栅极40朝向第二半导体层50的一侧设置有第三吸氧金属层41、远离第二半导体层50的一侧设置有第四吸氧金属层42，则其阈值电压偏移变化对应图5中的曲线d。由曲线d可以看出，在第二栅极40朝向第二半导体层50的一侧设置有第三吸氧金属层41、背离第二半导体层50的一侧设置有第四吸氧金属层42，能有效减少阈值电压的偏移量。
60.若所述第二栅极40为混合有吸氧金属的合金层，且第三栅极60的两侧分别设置有第一吸氧金属层61和第二吸氧金属层62，则其阈值电压偏移变化对应图5中的曲线e。由曲线e可以看出，第二栅极40为混合有吸氧金属的合金层，能有效减少阵列基板阈值电压的偏移量。
61.若第二栅极40背离第二半导体层50的一侧设置有第四吸氧金属层42，第三栅极60靠近第二半导体层50的一侧设置有第一吸氧金属层61，则其阈值电压偏移变化对应图5中的曲线f。由曲线f可以看出，第二栅极40背离第二半导体层50的一侧设置有第四吸氧金属层42，第三栅极60靠近第二半导体层50的一侧设置有第一吸氧金属层61，能有效减少阈值电压的偏移量。
62.若第二栅极40为混合有吸氧金属的合金层，且第三栅极60朝向第二半导体层50的一侧设置有第三吸氧金属层41，则其阈值电压偏移变化对应图5中的曲线g。由曲线g可以看出，第二栅极40为混合有吸氧金属的合金层，且第三栅极60朝向第二半导体层50的一侧设置有第三吸氧金属层41，能有效减少阵列基板阈值电压的偏移量。
63.示例性的，请参考图6，图6为本技术实施例提供的显示面板制备方法的流程示意图。本技术实施例还提供一种显示面板的制备方法，用以制备如上所述的显示面板。该显示面板的制备方法包括如下步骤：
64.s100、提供一衬底；
65.s200、在衬底上沉积第一半导体层；
66.s300、在第一半导体层上沉积第一金属层，第一金属层包括第一栅极，第一栅极与第一半导体层重叠设置；
67.s400、在第一金属层上沉积第二金属层，第二金属层包括第二栅极；
68.s500、在第二金属层上沉积第二半导体层，第二半导体层包括金属氧化物，第二栅极与第二半导体层重叠设置；
69.s600、在第二半导体层上沉积第三金属层，第三金属层包括第三栅极，第三栅极与第二半导体层重叠设置；第三栅极靠近第二半导体层的一侧设置有第一吸氧金属层，第一吸氧金属层与第二半导体层重叠设置。
70.本技术实施例还提供一种显示装置，该显示装置包括控制器以及如上所述的显示面板；所述控制器电连接所述显示面板。其中，显示装置可以为电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
71.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
72.在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗
示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。以上对本技术实施例所提供的薄膜晶体管制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。