本發(fā)明屬于顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，尤其涉及一種陣列基板及顯示裝置。

背景技術(shù)：

目前使用的液晶顯示裝置或有機發(fā)光二極管顯示裝置中都含有銦、銅、鉬、錫等昂貴的重金屬。這些重金屬材料資源有限、成本高，而且具有一定的環(huán)境污染危害，因此減少顯示裝置中的金屬、甚至不用金屬元素是未來發(fā)展的趨勢。比如ito(indiumtinoxide，氧化銦錫)電極，其機械穩(wěn)定性差，并且銦資源日益缺少導(dǎo)致其成本不斷提高，同時也帶來金屬環(huán)境問題，因此急需一些可替代的環(huán)保電極材料。

另外，隨著傳統(tǒng)硅半導(dǎo)體器件的尺寸不斷縮小，一些不可避免的制約因素不斷顯現(xiàn)出來，如短溝道效應(yīng)、小尺寸下?lián)诫s濃度的統(tǒng)計漲落造成器件性質(zhì)不均勻性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種陣列基板及顯示裝置，用以構(gòu)建綠色、廉價器件，減少金屬元素對環(huán)境和人體的潛在危害。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種陣列基板，包括薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括：

第一導(dǎo)電層，其設(shè)置于基底上；

絕緣層，其設(shè)置于所述第一導(dǎo)電層和裸露的基底上；

有源層，其設(shè)置于所述絕緣層上；

第二導(dǎo)電層，其設(shè)置于所述有源層上；

鈍化層，其設(shè)置于所述第二導(dǎo)電層和裸露的絕緣層上，

其中，所述第一導(dǎo)電層、所述有源層和所述第二導(dǎo)電層采用透明可導(dǎo)電的碳化合物材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括：

第一平坦層，其設(shè)置于所述鈍化層上；

第三導(dǎo)電層，其設(shè)置于所述第一平坦層上，并采用透明可導(dǎo)電的碳化合物材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一導(dǎo)電層、所述第二導(dǎo)電層和所述第三導(dǎo)電層采用石墨烯材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述有源層采用半導(dǎo)體型碳納米管材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括有機發(fā)光二極管，所述有機發(fā)光二極管包括：

第二平坦層，其設(shè)置于所述第三導(dǎo)電層和裸露的第一平坦層上；

陽極，其設(shè)置于所述第二平坦層上；

發(fā)光層，其設(shè)置于所述陽極上；

陰極，其設(shè)置于所述發(fā)光層上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述陽極和所述陰極采用摻雜石墨烯材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述摻雜石墨烯材料包括氮摻雜石墨烯、磷摻雜石墨烯、硅摻雜石墨烯、硼摻雜石墨烯和功能化石墨烯。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述發(fā)光層采用硅量子點材料、碳量子點材料或石墨烯量子點材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述有機發(fā)光二極管還包括：

空穴注入層，其設(shè)置于所述陽極上；

空穴傳輸層，其設(shè)置于所述空穴注入層和所述發(fā)光層之間；

電子傳輸層，其設(shè)置于所述發(fā)光層和所述陰極之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種顯示裝置，包括以上所述的陣列基板。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明以碳基材料替代顯示裝置中的金屬元素，以具有優(yōu)良導(dǎo)電性能和透光率的石墨烯代替金屬和ito作為導(dǎo)電電極，以具有高遷移率的半導(dǎo)體型碳納米管作為tft器件的有源層，以具有良好發(fā)光效率的碳點作為qled發(fā)光層，可以不需要金屬元素，減少金屬元素對環(huán)境和人體的潛在危害。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要的附圖做簡單的介紹：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的碳基薄膜晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的陣列基板示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的有源發(fā)光二極管及其驅(qū)動電路示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的有源發(fā)光二極管陣列基板驅(qū)動電路示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

碳元素是目前擁有納米結(jié)構(gòu)和特性最為豐富的材料之一，如富勒烯、碳量子點、碳納米管、石墨烯等由于具有優(yōu)異的化學(xué)、物理、機械和電子性能而引起了科研人員的極大研究興趣和實驗應(yīng)用。結(jié)合純碳形式或者雜化結(jié)構(gòu)的納米碳材料的維度和量子限制效應(yīng)所產(chǎn)生的獨特的性質(zhì)，能夠產(chǎn)生前所未有的物理性能和機械性能，為碳基器件的構(gòu)建都提供了一個潛在的途徑。

因此，本發(fā)明提供了一種采用碳基材料取代金屬材料的陣列基板。如圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的陣列基板上的碳基開關(guān)元件薄膜晶體管tft的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的陣列基板剖面結(jié)構(gòu)示意圖，以下參考圖1和圖2來對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。

在本發(fā)明的一個實施例中，該陣列基板包括薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括依次設(shè)置的第一導(dǎo)電層、絕緣層、有源層、第二導(dǎo)電層和鈍化層。第一導(dǎo)電層設(shè)置于基底上。絕緣層設(shè)置于第一導(dǎo)電層和裸露的基底上。有源層設(shè)置于絕緣層上。第二導(dǎo)電層設(shè)置于有源層上。鈍化層設(shè)置于第二導(dǎo)電層和裸露的絕緣層上。其中，第一導(dǎo)電層、有源層和第二導(dǎo)電層全部采用透明可導(dǎo)電的碳化合物材料制成。也就是說，該陣列基板采用碳基材料代替金屬材料作為導(dǎo)電材料來進行導(dǎo)電。碳基材料來源豐富，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且沒有毒性，有利于構(gòu)建綠色、廉價器件。并且，采用碳基材料來制作陣列基板，而不需要金屬元素，可以減少金屬元素對環(huán)境和人體的潛在危害。

該開關(guān)元件可以為底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，此處的第一導(dǎo)電層為柵極層，第二導(dǎo)電層為對應(yīng)的源漏極層。或者，該開關(guān)元件可以為頂柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管，第一導(dǎo)電層為源漏極層，第二導(dǎo)電層為對應(yīng)的柵極層。本發(fā)明以底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管為例進行說明，但不限于此。如圖1所示，第一導(dǎo)電層包括設(shè)置于基底11上的柵極12。絕緣層13設(shè)置于柵極12和裸露的基底11上，用于對柵極12進行絕緣保護。有源層14設(shè)置于絕緣層13上，并對應(yīng)柵極12設(shè)置，用于形成開關(guān)元件的導(dǎo)電溝道。第二導(dǎo)電層設(shè)置于有源層14上，包括用于形成開關(guān)元件的源漏極15以及數(shù)據(jù)線(未示出)，數(shù)據(jù)線與開關(guān)元件的源極連接。鈍化層16設(shè)置于第二導(dǎo)電層(源漏極、數(shù)據(jù)線)和裸露的絕緣層13上，用于保護第二導(dǎo)電層。

在本發(fā)明的一個實施例中，該陣列基板還包括依次設(shè)置的第一平坦層和第三導(dǎo)電層。其中，第一平坦層設(shè)置于鈍化層上。第三導(dǎo)電層設(shè)置于第一平坦層上，并采用透明可導(dǎo)電的碳化合物材料制成。具體的，如圖2所示，第一平坦層17設(shè)置于鈍化層16上。第三導(dǎo)電層18設(shè)置于第一平坦層17上，用作像素電極或?qū)㈤_關(guān)元件的漏極與有機發(fā)光二極管連接的中間電極。

在本發(fā)明的一個實施例中，該第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層全部采用石墨烯材料制成。石墨烯是一種以苯環(huán)結(jié)構(gòu)(即六角形蜂巢結(jié)構(gòu))周期性緊密排列的碳原子所構(gòu)成的層狀二維碳材料，由于具有高導(dǎo)電性、透明性、可彎曲性、空氣與高溫穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，其作為一種新型的柔性電子與電極材料得到了廣泛認(rèn)同。因此，在本發(fā)明中，采用石墨烯材料來制備第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層。具體的，如圖2所示，采用石墨烯材料來制備柵極12、源漏極15和第三導(dǎo)電層18。當(dāng)然，也可以采用其他透明導(dǎo)電碳基材料來制備第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層，本發(fā)明不限于此。

在本發(fā)明的一個實施例中，該有源層采用半導(dǎo)體型碳納米管制成。半導(dǎo)體碳納米管被認(rèn)為是最有應(yīng)用價值的電學(xué)材料之一，因其優(yōu)良的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，可以用于高頻器件，提高器件的頻率響應(yīng)范圍。單壁碳納米管由于免摻雜即可制備出n型或p型晶體管進而應(yīng)用于集成電路，有可能取代硅基半導(dǎo)體應(yīng)用而受到重視。因此，本發(fā)明采用導(dǎo)體型碳納米管來制作開關(guān)元件的有源層。當(dāng)然，也可以采用其他碳基材料來制備開關(guān)元件的有源層，本發(fā)明不限于此。

以下以采用石墨烯材料制備底柵結(jié)構(gòu)薄膜晶體管為例，說明采用碳基原料來制備該陣列基板上的開關(guān)元件的方法。

首先制備石墨烯第一導(dǎo)電層(即柵極12)。具體的，把通過化學(xué)氣相沉積法在銅箔上生長石墨烯，并通過轉(zhuǎn)印技術(shù)將石墨烯轉(zhuǎn)移到基底11上。再用氧氣等離子體以光刻法和反應(yīng)型離子刻蝕法制備出石墨烯柵極圖案，以形成柵極12。

接著制備絕緣層。具體的，在第一導(dǎo)電層制備基礎(chǔ)上，采用化學(xué)氣相沉積法沉積一層二氧化硅薄膜，作為柵極絕緣層13。用丙酮、甲醇和異丙醇浸泡沖洗該生成第一導(dǎo)電層的陣列基板后，再用高純氮氣吹干該陣列基板。

然后制備碳納米管有源層14。具體的，采用高純氮氣吹干制備絕緣層后的陣列基板。再將該陣列基板浸入到碳納米管溶液中，以在該陣列基板的表面沉積碳納米管薄膜。沉積碳納米管薄膜后，將該陣列基板取出并在150℃下烘烤30分鐘，得到碳納米管網(wǎng)絡(luò)狀薄膜。采用光刻膠對用于開關(guān)器件的溝道部分進行保護，其余部分用氧離子刻蝕后去除光刻膠，制備出碳納米管溝道薄膜。該碳納米管溝道薄膜用作開關(guān)元件的有源層14。

接著制備石墨烯第二導(dǎo)電層(源漏極15)。具體的，把通過化學(xué)氣相沉積法生長在銅箔上的石墨烯通過轉(zhuǎn)印技術(shù)轉(zhuǎn)移到形成有碳納米管有源層14的陣列基板上，再用氧氣等離子體以光刻法和反應(yīng)型離子刻蝕法制備出石墨烯源漏極圖案。該源漏極圖案對應(yīng)薄膜晶體管的源漏極15。

接著制備鈍化層16。具體的，采用化學(xué)氣相沉積法在形成有第二導(dǎo)電層的陣列基板上覆蓋上二氧化硅模板以作為鈍化層16。然后通過涂布光刻膠、曝光、蝕刻、去光阻制備出對應(yīng)開關(guān)元件漏極的接觸孔，得到完整的碳基材料開關(guān)元件。

此處采用的基底包括但不僅僅限于硅片、石英、玻璃、柔性塑料等基板，絕緣層包括但不限于sio2、氧化石墨烯、sinx、有機絕緣材料等。

在本發(fā)明的一個實施例中，該陣列基板還包括有機發(fā)光二極管。如圖3所示，該有機發(fā)光二極管包括第二平坦層(未示出)、陽極21、發(fā)光層24和陰極26。其中，第二平坦層設(shè)置于第三導(dǎo)電層18和裸露的第一平坦層17上。陽極21設(shè)置于第二平坦層上。發(fā)光層24設(shè)置于陽極21上。陰極26設(shè)置于發(fā)光層24上。

該有機發(fā)光二極管的陽極21與開關(guān)元件tft的漏極連接，通過該漏極向發(fā)光二極管提供陽極電壓。具體的，如圖3所示為一個像素單元中由兩個開關(guān)元件dt和st構(gòu)成的有機發(fā)光二級管的驅(qū)動電路示意圖，圖4所示為對應(yīng)圖3的陣列基板電路驅(qū)動示意圖。

如圖4所示，以虛線框內(nèi)標(biāo)注的像素為例進行說明。在該像素進行顯示時，向掃描線vscan輸入掃描信號，以打開開關(guān)元件st。此時，數(shù)據(jù)線vdata輸出數(shù)據(jù)信號。數(shù)據(jù)信號經(jīng)開關(guān)元件st到達dt的柵極，以打開開關(guān)元件dt并同時對電容cs進行充電。在數(shù)據(jù)信號到達dt的柵極并打開開關(guān)元件dt時，驅(qū)動電壓vdd通過開關(guān)元件dt向發(fā)光二極管qled輸出驅(qū)動電壓。在開關(guān)元件st關(guān)閉時，由于電容cs存儲有電荷，可以使得開關(guān)元件dt繼續(xù)保持打開狀態(tài)，使得驅(qū)動電壓vdd通過開關(guān)元件dt向發(fā)光二極管qled輸出驅(qū)動電壓。開關(guān)元件dt繼續(xù)保持打開狀態(tài)的時間與電容cs存儲的電荷量有關(guān)，電容cs存儲的電荷量與數(shù)據(jù)線vdata輸出的數(shù)據(jù)信號有關(guān)。

在本發(fā)明的一個實施例中，該有機發(fā)光二極管的陽極21和陰極26采用摻雜石墨烯材料制成。也就是說，在石墨烯材料中摻雜其他材料，改變石墨烯材料的某些性能，以更適合做有機發(fā)光二極管的陰極和陽極。

在本發(fā)明的一個實施例中，該摻雜石墨烯材料包括氮摻雜石墨烯、磷摻雜石墨烯、硅摻雜石墨烯、硼摻雜石墨烯和功能化石墨烯。功能化石墨烯通過引入特定的官能團，可以賦予石墨烯新的性質(zhì)，進一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。功能化是實現(xiàn)石墨烯分散、溶解和成型加工的最重要手段。氮摻雜石墨烯、磷摻雜石墨烯、硅摻雜石墨烯、硼摻雜石墨烯是通過向石墨烯中添加對應(yīng)的離子實現(xiàn)。

在本發(fā)明的一個實施例中，該發(fā)光層采用硅量子點材料、碳量子點材料或石墨烯量子點材料制成。在眾多碳納米材料中，碳量子點是一種三維尺寸小于10nm的準(zhǔn)零維納米顆粒，因其具有低成本、低毒性、長期穩(wěn)定性、粒徑大小可調(diào)節(jié)光學(xué)響應(yīng)和高效多樣的載流子生成能力，且易于制備而成為傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點的理想替換材料。本發(fā)明還可以采用石墨烯量子點或現(xiàn)有技術(shù)中的硅量子點等材料來制備有機發(fā)光二極管的發(fā)光層。

在本發(fā)明的一個實施例中，該有機發(fā)光二極管進一步包括空穴注入層、空穴傳輸層和電子傳輸層。如圖3所示，空穴注入層22設(shè)置在陽極21上，通常采用pedot(pss)(聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))、2t-nata(4,4',4”-三(2-萘基苯基氨基)三苯基胺)或m-mtdata(4,4′,4″-三(n-3-甲基苯基-n-苯基氨基)三苯胺)等材料制成?？昭▊鬏攲?3設(shè)置在空穴注入層22和發(fā)光層24之間，通常采用tfb(1,2,4,5-四(三氟甲基)苯)、pvk(聚乙烯咔唑)、cbp(4,4’-n,n’-二咔唑聯(lián)苯)、npb(n,n'-二苯基-n,n'-(1-萘基)-1,1'-聯(lián)苯-4,4'-二胺)或poly-tpd(聚(雙(4-苯基)(4-丁基苯基)胺))等材料制成。如圖3所示，該電子傳輸層25設(shè)置在發(fā)光層24和陰極26之間，通常采用tpbi(1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯)、bbot(2,5-雙(5-叔丁基-2-苯并惡唑基)噻吩)、bcp(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲羅啉)或bnd(5-溴-5-硝基-1,3-二惡烷)等材料構(gòu)成。

以下以采用石墨烯材料制備有機發(fā)光二極管為例，說明采用碳基原料來制備該陣列基板上的有機發(fā)光二極管的方法。

首先，制備第二平坦層。把pi(聚酰亞胺)或pet(聚對苯二甲酸乙二醇酯)溶解于dmac(二甲基乙酰胺)中，形成pi或pet溶液。然后將該溶液均勻涂布到干凈的含碳基材料開關(guān)元件的基板上，以形成pi薄膜或pet薄膜。加熱除去薄膜中的水分以使pi薄膜或pet薄膜固化。采用氧氣等離子體蝕刻出接觸孔，得到附著在陣列基板上的第二平坦層21。

接著，制備有源發(fā)光二極管的陽極。將生長在銅箔上的摻雜石墨烯-1通過壓印技術(shù)壓印在第二平坦層21上面。然后滴加銅蝕刻液在銅箔上。待蝕刻液把銅箔蝕刻完后，用去離子水多次清洗，完全去除蝕刻液殘留。在100℃條件下，對形成有第二平坦層21的陣列基板烘干處理2h，得到摻雜石墨烯附著型tft基板。

接著，制備空穴注入層。具體的，在摻雜石墨烯附著型tft基板上，以pedot：pss為材料制備空穴注入層。將pedot：pss溶液以3000rpm的轉(zhuǎn)速在該摻雜石墨烯附著型tft基板上旋涂60s，后在手套箱中200℃下加熱10min去除水分，得到以pedot為hil層。

接著，制備空穴傳輸層。具體的，以poly-tpd制備空穴傳輸層，同樣將poly-tpd溶液以旋涂的方式在空穴注入層層上制備空穴傳輸層薄膜，得到poly-tpd/pedot/摻雜石墨烯-1/tft基板。

接著，制備量子點發(fā)光層。具體的，將溶解于正己烷中的碳量子點以2000rpm的轉(zhuǎn)速在poly-tpd/pedot/摻雜石墨烯-1/tft基板上旋涂20s，形成20nm厚的量子點發(fā)光層，放在80℃的真空干燥箱中干燥1小時，得到c-qds/poly-tpd(聚(n，n’-雙(3-甲基苯基)-n，n’-二苯基-1，1’-聯(lián)苯-4，4’-二胺))/pedot(聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)/摻雜石墨烯-1/tft基板。

接著，制備電子傳輸層。具體的，將以上多層薄膜置于蒸鍍機中，熱蒸鍍一層40nm厚的tpbi作為etl，得到tpbi/c-qds/poly-tpd/pedot/摻雜石墨烯-1/tft基板(etl/eml/htl/hil/anode/tft基板)。

最后，制備有機發(fā)光二極管的陰極。具體的，把生長在銅模上的摻雜石墨烯-2轉(zhuǎn)移到以上所得到的多層薄膜上作為陰極，從而得到由摻雜石墨烯-2/tpbi/c-qds/poly-tpd/pedot/摻雜石墨烯-1/tft基板(陰極/etl/eml/htl/hil/陽極/tft基板)組成的完整顯示器件。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種顯示裝置，該顯示裝置包括以上所述的陣列基板。該陣列基板采用碳基材料代替金屬材料作為導(dǎo)電材料來進行導(dǎo)電。碳基材料來源豐富，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且沒有毒性，有利于構(gòu)建綠色、廉價器件。并且，采用碳基材料來制作陣列基板，而不需要金屬元素，可以減少金屬元素對環(huán)境和人體的潛在危害。并且，該陣列基板采用有機發(fā)光二極管進行發(fā)光時，該有機發(fā)光二極管的陽極和陰極均采用摻雜石墨烯材料制成，量子點發(fā)光層采用碳基材料制成，而不采用金屬材料，可以進一步構(gòu)建綠色、廉價器件，減少金屬元素對環(huán)境和人體的潛在危害。

本發(fā)明以碳基材料替代顯示裝置中的金屬元素，以具有優(yōu)良導(dǎo)電性能和透光率的石墨烯代替金屬和ito作為導(dǎo)電電極，以具有高遷移率的半導(dǎo)體型碳納米管作為tft器件的有源層，以具有良好發(fā)光效率的碳點作為qled發(fā)光層，可以不需要金屬元素，減少金屬元素對環(huán)境和人體的潛在危害。

雖然本發(fā)明所公開的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。