显示基板、显示装置和掩膜板的制作方法

1.本公开涉及显示技术领域，更具体地，涉及一种显示基板、显示装置和掩膜板。


背景技术：

2.目前，在显示基板的生产制造中，会在显示基板上产生静电，静电可能会击穿显示基板显示区中的像素单元，从而影响显示基板显示。为改善静电的影响，通常在显示区的周围设置静电环，在显示基板上产生静电时，静电环能够将该静电传输至显示区外进行释放，从而防止静电击穿显示基板的显示器件。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本公开提供了一种显示基板、显示装置和掩膜板。
4.本公开的一个方面提供了一种显示基板，所述显示基板具有显示区和环绕所述显示区的防静电区，其中，所述显示基板包括：
5.第一基底；
6.设置在所述第一基底上的至少一个静电释放晶体管，所述静电释放晶体管位于所述防静电区中；
7.所述静电释放晶体管包括沿远离所述第一基底的方向，依次设置的栅极、栅极绝缘层以及设置在所述栅极绝缘层远离所述栅极一侧的第一半导体层、源极和漏极；
8.所述第一半导体层包括与所述源极连接的第一连接部和与所述漏极连接的第二连接部，以及位于所述第一连接部和所述第二连接部之间的第三连接部；
9.所述静电释放晶体管还包括至少一个导电部，所述至少一个导电部设置在所述第三连接部远离所述栅极的一侧，所述至少一个导电部与所述第三连接部接触。
10.在某些实施例中，所述导电部在所述第一基底上的正投影位于所述第三连接部在所述第一基底上的正投影的范围之内。
11.在某些实施例中，每个所述静电释放晶体管包括多个导电部，对于每个所述静电释放晶体管，其中的所述多个导电部沿从所述源极指向所述漏极的方向排列，且所述多个导电部中的任意两个彼此间隔开。
12.本公开的另一个方面提供了一种显示装置，其中，包括上述的显示基板。
13.本公开的另一个方面提供了一种掩膜板，用于制备显示基板，所述显示基板包括显示区和环绕所述显示区的防静电区，其中，所述掩膜板包括：
14.第二基底；
15.形成于所述第二基底上的至少一个第一图案，所述第一图案用于形成所述显示基板上位于所述防静电区中的静电释放晶体管；
16.所述第一图案包括第一遮光区、第二遮光区以及位于所述第一遮光区和所述第二遮光区之间的半透光区，所述第一遮光区用于形成所述静电释放晶体管的源极，所述第二遮光区用于形成所述静电释放晶体管的漏极；
17.所述半透光区包括第一金属层和设置在所述第一金属层远离所述第二基底一侧的第二半导体层，所述第二半导体层上设置有贯穿所述第二半导体层的开口。
18.在某些实施例中，所述开口的数量为多个，对于每个所述第一图案，多个所述开口沿从所述第一遮光区指向所述第二遮光区的方向排列。
19.在某些实施例中，多个所述开口中的每个沿第一方向延伸，所述第一方向与从所述第一遮光区指向所述第二遮光区的方向交叉，多个所述开口中的每个在沿从所述第一遮光区指向所述第二遮光区的方向上的尺寸小于曝光工艺极限值。
20.在某些实施例中，所述开口的数量m满足以下公式：
21.m＜l/(d1 e)；
22.其中，所述l为所述静电释放晶体管的沟道长度，所述d1为所述开口在沿从所述第一遮光区指向所述第二遮光区的方向上的尺寸，所述e为所述曝光工艺极限值。
23.在某些实施例中，所述开口的数量为多个，多个所述开口呈阵列分布。
24.在某些实施例中，所述开口包括方形孔和圆形孔中的至少一者，所述开口的口径小于曝光工艺极限值。
25.在某些实施例中，所述开口的数量m满足以下公式：
26.m＜w
×
l/(d2 e)2；
27.其中，所述w为所述静电释放晶体管的沟道宽度，所述l为所述静电释放晶体管的沟道长度，所述d2为所述开口的口径，所述e为所述曝光工艺极限值。
附图说明
28.通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
29.图1a为一示例中静电环中的静电释放晶体管的示意图；
30.图1b为图1a沿剖线bb'的剖视图；
31.图1c为一示例中提供的半导体层发生断裂的示意图；
32.图1d为图1c沿剖线cc'的剖视图；
33.图2为本公开实施例提供的显示基板的示意图；
34.图3a为本公开实施例提供的静电释放晶体管的示意图之一；
35.图3b为图3a沿剖线ff'的剖视图；
36.图3c为本公开实施例提供的静电释放晶体管的示意图之二；
37.图4a和图4b为本公开实施例提供的掩膜板的示意图；
38.图5a至图5d为本公开实施例提供的第一图案的示意图；
39.图6为本公开实施例提供的静电释放晶体管的示意图之三。
具体实施方式
40.为更清楚地阐述本公开的目的、技术方案及优点，以下将结合附图对本公开的实施例进行详细的说明。应当理解，下文对于实施例的描述旨在对本公开的总体构思进行解释和说明，而不应当理解为是对本公开的限制。在说明书和附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件或构件。为了清晰起见，附图不一定按比例绘制，并且附图中可能省
略了一些公知部件和结构。
41.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。措词“一”或“一个”不排除多个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”“顶”或“底”等等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。当诸如层、膜、区域或衬底基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
42.图1a为一示例中静电环中的静电释放晶体管的示意图，图1b为图1a沿剖线bb'的剖视图，结合图1a和图1b所示，在一示例中，静电环中设置有多个静电释放晶体管t，每个静电释放晶体管t均包括：设置在基底sub上的栅极gate、栅极绝缘层gi、半导体层act、源极s和漏极d。在本示例中，静电释放晶体管t中的半导体层act、源极s和漏极d通常采用半色调掩模版(half tone mask，htm)制备，这样一来，静电释放晶体管t的半导体层act、源极s和漏极d可以共用一个掩膜板，从而能够简化制备工艺。
43.示例性地，半色调掩膜板对应于静电释放晶体管t的半导体层act的部分为半透光区，对应于源极s和漏极d的部分为遮光区。在一次光刻过程中，利用半色调掩膜板能够形成厚度不同的光刻胶，例如，使光刻胶对应于遮光区的部分的厚度较厚，而使光刻胶对应于半透光区的部分的厚度较薄。之后，可以利用该厚度不同的光刻胶对形成在基底上的半导体材料层和源漏金属材料进行刻蚀，从而得到静电释放晶体管t的半导体层act、源极s和漏极d。
44.但是，由于静电环中的静电释放晶体管t需要较小的关态电流(ioff)，因此，静电释放晶体管t的沟道长度l较长，故而使得半导体层act的面积较大，从而使得半色调掩膜板上与半导体层act所对应的半透光区的面积也较大，而这会导致半色调掩膜板的半透光区中的光线强度难以控制，致使最终形成的静电释放晶体管t的半导体层的形貌发生偏差，影响静电释放晶体管t的性能。示例性地，以光刻胶为正性光刻胶为例，由于半透光区的面积较大，半透光区中的光线强度也较大，容易超过预期光线强度。过强的光线照射可能会导致原本应当保留的光刻胶被完全去除，从而导致在对半导体材料层进行刻蚀时，半导体材料层失去光刻胶的保护而被刻蚀掉，进而导致最终得到的半导体层act发生断裂。图1c为一示例中提供的半导体层发生断裂的示意图，图1d为图1c沿剖线cc'的剖视图，结合图1c和图1d所示，由于上述原因导致最终得到的半导体层act发生断裂，使得静电释放晶体管t失效。
45.有鉴于此，本公开实施例提供一种显示基板，图2为本公开实施例提供的显示基板的示意图，图3a为本公开实施例提供的静电释放晶体管的示意图之一，图3b为图3a沿剖线ff'的剖视图，结合图2至图3b所示，本公开实施例提供的显示基板具有显示区aa和环绕显示区aa的防静电区esd。显示基板包括：第一基底sub和设置在第一基底sub上的静电释放晶体管t，静电释放晶体管t位于防静电区esd中。静电释放晶体管t包括沿远离第一基底sub的方向，依次设置的栅极gate、栅极绝缘层gi以及设置在栅极绝缘层gi远离栅极gate的第一
半导体层act、源极s和漏极d。第一半导体层act包括与源极s连接的第一连接部和与漏极d连接的第二连接部，以及位于第一连接部和第二连接部之间的第三连接部，第三连接部与栅极gate正对设置。静电释放晶体管t还包括至少一个导电部i，至少一个导电部i设置在第三连接部远离栅极gate的一侧，至少一个导电部i与源极s同层设置。可以理解的是，此处的同层设置是指导电部i与源极s和漏极d可以采用一次构图工艺形成，但是最终所形成的位置并不一定是直观视觉上的同层。
46.在本公开实施例中，由于第三连接部上具有与源极s同层设置的导电部i，因此，用于制备本公开实施例的显示基板的半色调掩模板可以采用一下设置方式：
47.半色调掩膜板的半透光区(用于形成第一半导体层act的部分)中，用于形成导电部i的部分为遮光结构，具体地下文将做详细描述，在此先不赘述。这样一来，在曝光显影以及刻蚀之后，可以在第三连接部的上方保留一部分源漏电极材料(用于形成源极s和漏极d的材料)作为导电部i。由于半色调掩模板的半透光区中设置有能够遮光的结构，因此，能够减弱从半透光区中出射的光线的强度，从而避免了由于光线过强导致的第一半导体层act发生断裂的情况发生，改善了由此导致的静电释放晶体管t失效的问题。
48.在一些具体实施例中，导电部i在第二基底sub上的正投影位于第三连接部在第二基底sub上的正投影的范围之内。
49.在一些具体实施例中，每个静电释放晶体管t包括多个导电部i，对于每个静电释放晶体管t，其中的多个导电部i沿从源极s指向漏极d的方向排列，且多个导电部i中的任意两个彼此间隔开。
50.采用上述方式设置的导电部i可以改变静电释放晶体管t的沟道的结构，使图3a所示出的静电释放晶体管t等效为多个晶体管串联，从而降低静电释放晶体管t的关态电流，防止静电释放晶体管t发生漏电。其中，如图3b所示，静电释放晶体管t的沟道长度l＝l1 l2 l3，l1、l2和l3分别为多个串联的晶体管的沟道长度。
51.在一些具体实施例中，导电部i的形状可以根据实际需要确定，例如，如图3a所示，导电部i可以为条状；图3c为本公开实施例提供的静电释放晶体管的示意图之二，如图3c所示，导电部i可以为块状。
52.可选地，在本公开实施例中，每个静电释放晶体管t中串联的晶体管的沟道长度大于显示基板中显示区aa中的薄膜晶体管的沟道长度。每个静电释放晶体管t中串联的晶体管的数量n满足以下公式：n＜l/lp，其中，l为静电释放晶体管t的沟道长度，lp为显示基板的显示区aa中的薄膜晶体管的沟道长度。
53.可选的，在本公开实施例中，静电释放晶体管t还包括绝缘层p，绝缘层p覆盖在源极s、漏极d、第一半导体层act以及导电部i上，从而形成对上述膜层的保护。
54.在本公开实施例中，对显示基板的类型不做限制，示例性地，在本公开实施例中，显示基板可以是lcd显示基板也可以是oled显示基板还可以是电子纸epd显示基板。在显示基板的显示区中，设置有多行扫描线和多列数据线，多行扫描线和多列数据线交叉限定出多个像素单元，多个像素单元成阵列分布。
55.在本公开实施例中，防静电区esd可以由四个部分组成，也即图2中所示出的两个横向延伸的部分和两个纵向延伸的部分。对于其中任一个部分言，其中设置有多个静电释放晶体管t，多个静电释放晶体管t可以呈阵列分布，多个静电释放晶体管t彼此连接在一起
并与静电释放导线连接。这样一来，当静电传输至防静电区esd的任意位置上时，均可以被传输至静电释放导线上进而通过静电释放导线将静电释放掉，防止静电传输至显示区aa中，导致显示区aa中的器件被静电击穿而损坏。
56.本公开实施例还提供一种显示装置，包括上述的显示基板。本公开实施例的显示装置可以是电子纸、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。
57.本公开实施例还提供一种掩膜板，用于制备显示基板，显示基板可以为上述的显示基板，也可以是其他的显示基板，例如，采用本公开实施例的掩膜板所制备的显示基板也可以不具有上述的导电部i，具体下文将做详细介绍，在此先不赘述。结合图2至图3b所示，显示基板具有显示区aa和环绕显示区aa的防静电区esd，显示基板包括第一基底sub和静电释放晶体管t，静电释放晶体管t设置在防静电区esd中。静电释放晶体管t包括栅极gate、栅极绝缘层gi、第一半导体层act、源极s和漏极d。其中，栅极gate设置在第一基底sub上，栅极绝缘层gi覆盖在栅极gate上，第一半导体层act、源极s和漏极d设置在栅极绝缘层gi远离栅极gate的一侧。第一半导体层act包括与源极s连接的第一连接部、与漏极d连接的第二连接部以及连接在第一连接部和第二连接部之间的第三连接部，第三连接部与栅极gate正对设置。图4a和图4b为本公开实施例提供的掩膜板的示意图，结合图2至图4b所示，本公开实施例提供的掩膜板10包括：第二基底(图中未示出)和设置在所述第二基底上的第一图案。第一图案用于形成显示基板上位于防静电区esd中的静电释放晶体管t。第一图案包括第一遮光区1、第二遮光区2和位于第一遮光区1和第二遮光区2之间的半透光区3。第一遮光区1用于形成静电释放晶体管t的源极s，第二遮光区2用于形成静电释放晶体管t的漏极d。半透光区3包括第一金属层31和设置在第一金属层31远离第二基底一侧的第二半导体层32，第二半导体层32上设置有贯穿第二半导体层的开口h。
58.下面首先对本公开实施例中的掩膜板的特性进行说明，具体地，在本公开实施例中，掩膜板为半透过掩膜板，其在第一遮光区1、第二遮光区2和半透光区3中均设置有金属层31。其中，在第一遮光区1和第二遮光区2中，通过金属层31可以阻止光线通过，从而实现遮光。而在半透光区3中，金属层31上设置有第二半导体层32，当金属层31与第二半导体层32结合后能够使半透光区3透过一部分的光线，从而实现半透光。
59.在本公开实施例中，第二半导体层32上设置有开口h，从而能够将金属层31露出，这样一来，失去第二半导体层32覆盖的金属层31恢复其遮光特性，从而阻止光线通过，进而减弱从半透光区3中通过的光线的强度，防止半透光区3中通过的光线的强度超过预期强度。开口h的结构和面积可以根据实际需要确定，在此不作限制。示例性地，开口h可以包括狭缝、方形孔或圆形孔等，开口h的数量可以为一个或多个，具体地下文将做详细介绍，在此先不赘述。通过调整开口h的结构和面积可以调整半透光区3中通过的光线的强度的大小，从而得到所需的光刻胶r的图案。
60.如图4a所示，本公开实施例提供的掩膜板10除上述的第一遮光区1、第二遮光区2和半透光区3之外，还具有透光区5，透光区5能够允许光线全部通过。在利用本公开实施例提供的掩膜板10进行光刻时，透光区5中的光线可以全部出射，从而将位于透光区5下方的光刻胶r全部去除。而第一遮光区1和第二遮光区2中的光线被阻挡而无法出射，从而使位于第一遮光区1和第二遮光区2下方的光刻胶r被保留。而对于半透光区3，光线的一部分可以
出射，从而使位于半透光区3下方的光刻胶r的一部分被去除。同时，由于半透光区3中的开口h将金属层31露出，被开口h露出的金属层31能够阻止光线通过，从而能够减弱从半透光区3中出射的光线的强度，进而避免了由于光线过强导致的第一半导体层act发生断裂的情况发生，改善了由此导致的静电释放晶体管t失效的问题。
61.下面对本公开实施例中的掩膜板10的结构进行详细说明，图5a至图5d为本公开实施例提供的第一图案的示意图，结合图3a至图5d所示，在一些具体实施例中，开口h的数量为多个。开口h的形状和尺寸可以根据实际需要确定，示例性地，开口h可以为狭缝、方形孔或圆形孔等，开口h的尺寸至少可以采用以下两种设置方式：
62.如图4a所示，第一种方式为：使开口h沿从所述第一遮光区1指向所述第二遮光区2的方向上的尺寸大于曝光工艺极限值e。其中，曝光工艺极限值e定义为：在显示基板上形成静电释放晶体管t时，为在目标膜层上形成图案，掩膜板10上的开口所需具有的最小宽度。也就是说，只有当掩膜板10上的开口的宽度大于曝光工艺极限值e时，通过该掩膜板10得到的目标膜层上才会产生相应的图案；而当掩膜板10上的开口的宽度小于曝光工艺极限值e时，通过该掩膜板10得到的目标膜层上不会产生相应的图案。
63.在一些具体实施例中，曝光工艺极限值e的大小可以根据实际需要确定，示例性地，曝光工艺极限值e可以设置在0.45μm至4.4μm之间，例如0.5μm至4μm。
64.在本公开实施例中，由于掩膜板10的开口h沿从所述第一遮光区1指向所述第二遮光区2的方向上的尺寸大于曝光工艺极限值e，因此，在利用掩膜板10进行光刻时，能够在减弱半透光区3的光线的强度的同时，使位于半透光区3下方的光刻胶r形成与开口h相应的图案。具体地，由于开口h将金属层31露出，因此，在进行曝光时，金属层31阻止光线通过，开口h下方的光刻胶r不会受到光线照射。这样一来，在显影之后，位于开口h正下方的光刻胶r可以全部保留。利用该光刻胶r进行刻蚀后，如图3a所示，可以在第一半导体层act上形成导电部i。在第一半导体层act上形成的导电部i可以改变静电释放晶体管t的沟道的结构，使图3a所示出的静电释放晶体管t等效为多个晶体管串联，从而降低静电释放晶体管t的关态电流，防止静电释放晶体管t发生漏电。其中，如图3b所示，静电释放晶体管t的沟道长度l＝l1 l2 l3，l1、l2和l3分别为多个串联的晶体管的沟道长度。
65.可选地，在本公开实施例中，每个静电释放晶体管t中串联的晶体管的沟道长度大于显示基板中显示区aa中的薄膜晶体管的沟道长度。每个静电释放晶体管t中串联的晶体管的数量n满足以下公式：n＜l/lp，其中，l为静电释放晶体管t的沟道长度，lp为显示基板的显示区aa中的薄膜晶体管的沟道长度。
66.可选地，在本公开实施例中，导电部i可以与源极s和漏极d同层设置。可以理解的是，此处的同层设置是指导电部i与源极s和漏极d可以采用一次构图工艺形成，但是最终所形成的位置并不一定是直观视觉上的同层。
67.在本公开实施例中，多个开口h沿从第一遮光区1指向所述第二遮光区2的方向排列。
68.在一些具体实施例中，如图5a所示，多个开口h中的每个可以沿第一方向延伸，第一方向与从第一遮光区1指向第二遮光区2的方向交叉。
69.可选地，第一方向与从第一遮光区1指向第二遮光区2的方向垂直。
70.可选地，如图5a所示，开口h为沿第一方向贯穿第一半导体层32的狭缝。
71.可选地，如图5b所示，开口h为方形孔。
72.图6为本公开实施例提供的静电释放晶体管的示意图之三，结合图4b、图5c、图5d和图6所示，在本公开实施例中，开口h的尺寸的第二种方式为：使开口h的尺寸小于曝光工艺极限值e，从而避免改变静电释放晶体管t的沟道长度。
73.具体地，多个开口h沿从所述第一遮光区1指向所述第二遮光区2的方向排列，多个开口h中的每个可以沿第一方向延伸，第一方向与从第一遮光区1指向第二遮光区2的方向交叉。在本公开实施例中，可以使开口h在沿从第一遮光区1指向第二遮光区2的方向上的尺寸小于曝光工艺极限值e。
74.可选的，第一方向与从第一遮光区1指向第二遮光区2的方向垂直。
75.可选地，如图5c所示，开口h可以为沿第一方向贯穿第二半导体层act的狭缝。
76.在本公开实施例中，开口h的数量m满足以下公式：
77.m＜l/(d1 e)；
78.其中，l为所述静电释放晶体管的沟道长度，d1为开口h在沿从第一遮光区1指向第二遮光区2的方向上的尺寸，e为曝光工艺极限值。
79.在另一些具体实施例中，开口h也可以是方形孔或圆形孔等，多个开口可以呈阵列分布，开口的口径小于曝光工艺极限值e。
80.可选地，开口h的数量m满足以下公式：
81.m＜w
×
l/(d2 e)2；
82.其中，w为静电释放晶体管t的沟道宽度，l为静电释放晶体管t的沟道长度，d2为开口h的口径，e为曝光工艺极限值。
83.在本公开实施例中，通过该掩膜板10得到的目标膜层上不会产生与开口h相应的图案，也即不会形成前文所述的导电部i，从而能够在不改变静电释放晶体管t的沟道长度的基础上，减弱半透光区3的光线的强度，进而防止静电释放晶体管t的第一半导体层act发生断裂。
84.本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
85.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。