阵列基板、液晶面板及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示装置领域,尤其涉及一种阵列基板、液晶面板及其制造方法。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display,简称TFT-LCD)因其体积小、功耗低和无辐射等特点,占据了当前平板显示器市场的主导地位。
液晶显示器的显示原理主要是利用电场对液晶分子进行取向控制,液晶的折射率各向异性使透过率发生变化,从而进行显示。其主要结构是由阵列基板、彩膜基板、偏光片、背光源和液晶等几大部分组成。
在液晶显示器的制造工艺中,最为重要的是成盒工艺,即将阵列基板和彩膜基板成盒形成液晶面板。成盒过程中,首先在基板上涂敷取向膜材料并通过相应的取向工艺,使得液晶分子能够在基板上以一定的方式进行排列,然后经真空对盒过程将两基板定型,由隔垫物控制盒厚。
目前,隔垫物根据形状可以划分为两大类:球状隔垫物(Ball Spacer,简称BS)和柱状隔垫物(Post Spacer,简称PS)。由于BS通过喷洒方式散布在阵列基板或者彩膜基板上,存在BS散布随机性大,难控制密度均一性,会对显示器的显示特性产生不良影响等缺陷,更多的液晶显示器采用了PS工艺。
PS是在彩膜基板的制备过程中,通过光刻工艺形成的。因此,可以非常精确地控制PS在每个像素的位置,从而可以达到提高盒厚均一性、改善对比度等一系列优异的显示特性。
通常,由于重力作用,玻璃基板会发生弯曲蠕变,如图1所示,影响这种弯曲蠕变的因素主要有玻璃基板自身的弹性模量和密度,以及玻璃基板的尺寸大小,如公式(1)所示,
其中:l:形变量;C:常量;g:重力加速度;u:泊松比;L:基板长度;ρ:密度;t:基板厚度;E:弹性模量。
因此,如图1所示,彩膜基板1在制备和转运过程中,由于本身的重力作用,会发生弯曲蠕变形变;同样地,如图2所示,阵列基板2也会发生弯曲蠕变形变。如图3所示,在对盒工艺中,在阵列基板2上涂覆封框胶3,如图4所示,阵列基板2与彩膜基板1完成对盒工艺后,上下两个基板均由于重力作用发生沿重力方向的形变,导致盒厚的控制只能通过高密度的PS的分布来实现,即每一个亚像素上均有柱状隔垫物12支撑盒厚。
在液晶面板对盒之后,液晶极限(液晶量的允许的偏差范围)越大,则液晶面板发生因液晶量过多而导致重力作用下的液晶累积(液晶累积导致光透过不均匀)和因液晶量过少发生低温气泡的可能就越少。而液晶极限与隔垫物在外力作用下的形变范围有直接的关系,隔垫物的形变范围越大,液晶极限就越大,现有技术采用相应减少隔垫物的密度,以增加隔垫物的形变范围。
然而在实现上述通过减少隔垫物的密度来提高液晶极限时,发明人发现现有技术的方案至少存在以下问题:由于液晶面板制作工艺中,玻璃基板会因重力作用发生一定程度的形变,需要高密度的隔垫物,以保证液晶面板对盒之后的盒厚均一性,且在每个亚像素上均需对应有隔垫物,这就使得隔垫物的形变范围很小,因此,无法做到通过减少隔垫物的密度以提高液晶极限的同时,保证液晶面板对盒之后的盒厚均一性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种阵列基板、液晶面板及其制造方法,在一定程度上抵消了对盒后的液晶面板由于重力作用或者外力作用发生的形变,有效地控制了盒厚的均一性。
为解决上述技术问题,本发明实施例采用如下技术方案:
一种阵列基板,包括:基板以及形成在所述基板上的各层阵列图形,所述阵列图形包括内应力层,所述内应力层产生内应力使所述阵列基板形成为向所述阵列图形一侧凸起形变的拱形结构。
所述内应力层为栅绝缘层。
所述栅绝缘层包括高速栅绝缘层和低速栅绝缘层,则所述内应力层为高速栅绝缘层。
所述内应力层为钝化层。
一种阵列基板的制造方法,包括:
在基板上形成包括内应力层的阵列图形,所述内应力层产生内应力使将所述阵列基板形成为向所述阵列图形一侧凸起形变的拱形结构。
所述内应力层为栅绝缘层,则所述在基板上形成包括内应力层的阵列图形,所述内应力层产生内应力使将所述阵列基板形成为向所述阵列图形一侧凸起形变的拱形结构包括:
在基板上形成栅电极层的图形;
控制硅烷和氨气的气体流量比,产生内应力,从而在形成了所述栅电极层的基板上形成栅绝缘层,并使所述基板在栅绝缘层的作用下形变为拱形;
在形成了所述栅绝缘层的基板上依次形成有源层、源漏电极层、钝化层和像素电极层的各层图形。
所述栅绝缘层包括:高速栅绝缘层和低速栅绝缘层,所述内应力层为高速栅绝缘层,则所述控制硅烷和氨气的气体流量比,产生内应力,从而在形成了所述栅电极层的基板上形成栅绝缘层,并使所述基板在栅绝缘层的作用下形变为拱形包括:
控制硅烷和氨气的气体流量比,产生内应力,从而在形成了所述栅电极层的基板上形成高速栅绝缘层,并使所述基板在高速栅绝缘层的作用下形变为拱形;
在形成了高速栅绝缘层的基板上形成低速栅绝缘层。
所述内应力层为钝化层,则所述在基板上形成包括内应力层的阵列图形,所述内应力层产生内应力使将所述阵列基板形成为向所述阵列图形一侧凸起形变的拱形结构包括:
在基板上依次形成栅电极层、栅绝缘层、有源层和源漏电极层的图形;
控制硅烷和氨气的气体流量比,产生内应力,从而在形成了所述源漏电极层的基板上形成高速钝化层,并使所述基板在钝化层的作用下形变为拱形;
在形成了所述钝化层的基板上形成像素电极层。
一种液晶面板,包括阵列基板和在重力作用下弯曲形变的彩膜基板,以及置于对盒后的所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶,所述阵列基板包括:基板以及形成在所述基板上的各层阵列图形,所述阵列基板为向所述阵列图形一侧凸起形变的拱形结构,所述阵列图形包括内应力层,所述内应力层产生内应力使所述阵列基板形成为向所述阵列图形一侧凸起形变的拱形结构。
一种液晶面板的制造方法,包括:
形成彩膜基板,所述彩膜基板在重力作用下弯曲形变;
形成向其阵列图形一侧凸起形变的拱形结构的阵列基板;
将所述彩膜基板和所述阵列基板对盒,并用封框胶将对盒后的所述彩膜基板和所述阵列基板封闭,所述阵列基板与所述彩膜基板之间产生内应力,形成盒厚均一的液晶面板。
所述形成向其阵列图形一侧凸起形变的拱形结构的阵列基板包括:
在基板上形成包括内应力层的阵列图形,所述内应力层产生内应力使将所述阵列基板形成为向所述阵列图形一侧凸起形变的拱形结构。
本发明实施例的技术方案中,通过改善阵列基板的工艺条件,使得阵列基板发生沿重力反方向的形变,形成拱形结构的阵列基板,以便于在进一步的对盒工艺中,在彩膜基板和阵列基板之间产生横向的内应力作用,一定程度上抵消了由于重力作用或者外力作用发生的形变,有效地控制了盒厚的均一性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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。
图1为现有技术彩膜基板的结构示意图;
图2为现有技术阵列基板的结构示意图;
图3为现有技术封上封框胶的阵列基板的结构示意图;
图4为现有技术将阵列基板和彩膜基板对盒形成的液晶面板的结构示意图;
图5为本发明实施例阵列基板的结构示意图;
图6为本发明实施例彩膜基板的结构示意图;
图7为本发明实施例封上封框胶的阵列基板的结构示意图;
图8为本发明实施例将阵列基板和彩膜基板对盒形成的液晶面板的结构示意图;
图9为本发明实施例三阵列基板制造方法的流程图;
图10-15为本发明实施例阵列基板制造方法的制备过程示意图;
图16为本发明实施例四阵列基板制造方法的流程图;
图17为本发明实施例液晶面板制造方法的流程图。
附图标记说明:
1-彩膜基板; 2-阵列基板; 3-封框胶;
12-柱状隔垫物; 21-基板; 22-阵列图形;
221-栅电极层; 222-栅绝缘层; 2221-高速栅绝缘层;
2222-低速栅绝缘层; 223-有源层; 224-源漏电极层;
225-绝缘层; 226-像素电极层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种阵列基板、液晶面板及其制造方法,在一定程度上抵消了对盒后的液晶面板由于重力作用或者外力作用发生的形变,有效地控制了盒厚的均一性。
实施例一
为了在对盒时,克服液晶面板由于重力作用或者外力作用发生的形变,本发明实施例提供一种阵列基板,如图5所示,该阵列基板2包括:基板21以及形成在所述基板21上的各层阵列图形22,阵列图形22包括内应力层,该内应力层产生内应力使该阵列基板2形成为向阵列图形22一侧凸起形变的拱形结构。
上述阵列图形22可以包括:在所述基板上依次形成的栅电极层、栅绝缘层、有源层、源漏电极层、钝化层和像素电极层。
在本实施例中,可以采用单独的工艺,形成一层内应力层,产生内应力,使基板发生形变,或者可以利用现有工艺中形成的栅绝缘层或钝化层实现内应力层的功能,产生内应力,从而使基板发生形变。
进一步地,所述栅绝缘层包括高速栅绝缘层和低速栅绝缘层,则所述内应力层为高速栅绝缘层。
本发明实施例通过改善阵列基板的沉积条件,使得阵列基板发生沿重力反方向的形变,形成拱形结构的阵列基板,以便于在进一步的对盒工艺中,在彩膜基板和阵列基板之间产生横向的内应力作用,一定程度上抵消了由于重力作用或者外力作用发生的形变,有效地控制了盒厚的均一性。
实施例二
本发明实施例提供一种液晶面板,如图5、图6、图7和图8所示,该液晶面板包括阵列基板2和在重力作用下弯曲形变的彩膜基板1,以及置于对盒后的阵列基板2和彩膜基板1之间的液晶,阵列基板2包括:基板21以及形成在所述基板21上的各层阵列图形22,阵列图形22包括内应力层,该内应力层产生内应力使该阵列基板2形成为向阵列图形22一侧凸起形变的拱形结构。
进一步地,彩膜基板1上形成有柱状隔垫物12。
在本实施例的技术方案中,阵列基板2在与彩膜基板1对盒时,如图7所示,在阵列基板2上涂覆封框胶3,由于阵列基板2为拱形结构,如图8所示,两块基板相互作用,之间产生横向的内应力F的作用,使得彩膜基板1原本由于重力作用造成向下的弯曲形变在内应力F的作用下向上恢复为平直状态,阵列基板2拱形也在内应力F作用下恢复为平直状态,因此,该结构在一定程度上抵消了由于重力作用或外力作用造成的形变,因此可以降低柱状隔垫物12的密度,从而能够进一步增加液晶极限。
本发明实施例提供的液晶面板通过采用具有内应力层的拱形结构的阵列基板,在进一步的对盒工艺中,彩膜基板和阵列基板之间产生横向的内应力作用,使彩膜基板和阵列基板都发生与原形变方向相反的形变,一定程度上可以抵消由于重力作用或者外力作用发生的形变,从而有效控制盒厚的均一性,同时可以减少柱状隔垫物的密度,增大液晶极限。
实施例三
为了在进一步的对盒工艺中,在彩膜基板和阵列基板之间产生横向的内应力作用,一定程度上可以抵消由于重力作用或者外力作用发生的形变,控制盒厚的均一性,本发明实施例提供一种阵列基板的制造方法,该方法包括:
在基板上形成包括内应力层的阵列图形,所述内应力层产生内应力使将所述阵列基板形成为向所述阵列图形一侧凸起形变的拱形结构。
将所述阵列基板形成为向所述阵列图形一侧凸起形变的拱形结构有多种实现方式,优选地,可以通过控制栅绝缘层的工艺条件,形成实现内应力层的功能的栅绝缘层,从而形成拱形结构的阵列基板,具体地,如图9所示,本发明实施例提供的阵列基板的制造方法包括:
步骤1001、在基板上形成栅电极层的图形;
步骤1002、控制硅烷和氨气的气体流量比,产生内应力,从而在形成了所述栅电极层的基板上形成栅绝缘层,并使所述基板在栅绝缘层的作用下形变为拱形;
步骤1003、在形成了所述栅绝缘层的基板上依次形成有源层、源漏电极层、钝化层和像素电极层的各层图形。
具体地,首先,在基板2上沉积栅电极层221,完成曝光、显影和刻蚀等构图工艺,形成栅电极图形,如图10所示;接下来,在栅电极层221上沉积栅绝缘层222,沉积方式为依此沉积高速栅绝缘层2221和低速栅绝缘层2222,如图11所示,具体地,将基板放置在加热炉体内,温度控制在330度,并在炉体内加入高电场,同时通入SiH4与NH3混合气体作为反应气体,辉光放电生成等离子体在基板上成膜。成膜工艺分两步,首先控制SIH4和NH3混合气体流量比以及沉积速度进行高速沉积形成高速栅绝缘层,厚度大概在3500埃,产生内应力,使得基板发生相对于重力方向反向的弯曲,在本实施例中,优选SiH4和NH3的气体流量比为7∶30(700∶3000),内应力控制在300MPa,实验证明,采用SiH4和NH3的气体流量比为7∶30(700∶3000),从而产生300MPa内应力,使基板发生远离重力方向的形变,成为拱形的结构,在进一步的对盒工艺中,在彩膜基板和阵列基板之间产生横向的内应力作用,更加有效地抵消由于重力作用或者外力作用发生的形变,使对盒后的阵列基板和彩膜基板都趋于平直状态,从而确保了盒厚的均一性。此时内应力层的功能由高速栅绝缘层实现,同时为了保证TFT的特性需要在已经沉积的高速栅绝缘层上再沉积一层界面层(低速栅绝缘层),即同样控制SiH4和NH3的流量比和沉积速度形成低速栅绝缘层,厚度在500埃左右,该界面层由于沉积缓慢所以均一性好,在TFT沟道内与有源层接触时,离子的迁移率好,(如果只进行低速沉积会更好,只是考虑到生产效率,采用了分高速和低速两次沉积的方法),在进行栅绝缘层刻蚀工艺的时候只保留了TFT沟道内的低速绝缘层,其它位置的低速绝缘层会被刻蚀掉;进一步地,在沉积了栅绝缘层222的基板上沉积有源层223,进一步地,在沉积了有源层223的基板上沉积源漏电极层224,如图12所示,并进一步地将上述各层完成曝光、显影和刻蚀等构图工艺,形成各层图形,如图13所示;进一步地,在沉积了源漏电极层224的基板上沉积钝化层225,完成曝光、显影和刻蚀等构图工艺,如图14所示;进一步地,在沉积了钝化层225的基板上沉积像素电极层226,完成曝光、显影和刻蚀等构图工艺,形成像素电极图形,如图15所示。
本发明实施例的技术方案中,简略了单独形成内应力层的工艺步骤,通过改善阵列基板的制作工艺,控制栅绝缘层的工艺条件,即调整硅烷和氨气的气体流量比,产生内应力,使栅绝缘层实现内应力层的功能,使得阵列基板发生一定程度的与重力方向相反的形变,形成拱形结构,以便于在进一步的对盒工艺中,在彩膜基板和阵列基板之间产生横向的内应力作用,一定程度上可以抵消由于重力作用或者外力作用发生的形变,控制盒厚的均一性。
实施例四
本实施例与实施例三阵列基板的制造方法基本相同,不同的是,由钝化层实现内应力层的功能,即通过改变钝化层的制作工艺,产生内应力,使基板在钝化层的作用下形变为拱形。具体地,如图16所示,本发明实施例提供的阵列基板的制造方法包括:
步骤2001、在基板上依次形成栅电极层、栅绝缘层、有源层和源漏电极层的图形;
步骤2002、控制硅烷和氨气的气体流量比,产生内应力,从而在形成了所述源漏电极层的基板上形成钝化层,并使所述基板在钝化层的作用下形变为拱形;
步骤2003、在形成了所述钝化层的基板上形成像素电极层。
具体地,首先,在基板2上沉积栅电极层221,完成曝光、显影和刻蚀等构图工艺,形成栅电极图形,如图10所示;接下来,在栅电极层221上沉积栅绝缘层222,沉积方式为依此沉积高速栅绝缘层2221和低速栅绝缘层2222,如图11所示;进一步地,在沉积了栅绝缘层222的基板上沉积有源层223,进一步地,在沉积了有源层223的基板上沉积源漏电极层224,如图12所示,并进一步地将上述各层完成曝光、显影和刻蚀等构图工艺,形成各层图形,如图1 3所示;进一步地,在沉积了源漏电极层224的基板上沉积钝化层225,完成曝光、显影和刻蚀等构图工艺,如图14所示,具体地,将基板放置在加热炉体内,温度控制在330度,并在炉体内加入高电场,同时通入SiH4与NH3混合气体作为反应气体,辉光放电生成等离子体在基板上成膜。在该步骤中,通过控制钝化层的工艺条件,即调整SiH4和NH3的气体流量比,产生内应力,使得基板发生相对于重力方向反向的弯曲,在本实施例中,优选SiH4和NH3的气体流量比为7∶30(700∶3000),从而能产生300Mpa的内应力,使得基板产生远离重力方向的形变,成为拱形的结构,区别于上一实施例由栅绝缘层来实现内应力层的功能,由于钝化层只需一步构图工艺即可完成,因此由钝化层实现内应力层的功能的工艺更加简单;进一步地,在沉积了钝化层225的基板上沉积像素电极层226,完成曝光、显影和刻蚀等构图工艺,形成像素电极图形,如图15所示。
本发明实施例的技术方案中,简略了单独形成内应力层的工艺步骤,通过改善阵列基板的制作工艺,由钝化层来实现内应力层的功能,通过控制钝化层的工艺条件,调整硅烷和氨气的气体流量比,产生内应力,使得阵列基板发生一定程度的反向形变形成拱形结构,以便于在进一步的对盒工艺中,在彩膜基板和阵列基板之间产生横向的内应力作用,一定程度上可以抵消由于重力作用或者外力作用发生的形变,控制盒厚的均一性。区别于上一实施例由栅绝缘层来实现内应力层的功能,由于钝化层只需一步构图工艺即可完成,因此本实施例由钝化层实现内应力层的功能的工艺更加简单。
实施例五
本发明实施例提供了一种液晶面板的制造方法,如图17所示,该方法包括:
步骤3001、形成彩膜基板,所述彩膜基板在重力作用下弯曲形变;
由于在对盒时,采用了步骤3002所述形成的拱形结构的阵列基板,在彩膜基板制备过程中,只需形成密度较小的柱状隔垫物,以克服重力或其他作用力对对盒后的基板所造成的形变。不足的部分由拱形结构的阵列基板与该彩膜基板之间的内应力补充,以保证盒厚的均一性。
步骤3002、形成向其阵列图形一侧凸起形变的拱形结构的阵列基板;
阵列基板的具体制作方法与实施例三和实施例四所述的方法相同,在此不再赘述。
步骤3003、将所述彩膜基板和所述阵列基板对盒,并用封框胶将对盒后的所述彩膜基板和所述阵列基板封闭,所述阵列基板与所述彩膜基板之间产生内应力,形成盒厚均一的液晶面板。
用封框胶将对盒后的所述彩膜基板和所述阵列基板封闭时,两块基板相互作用,之间产生横向的内应力的作用,使得彩膜基板原本由于重力作用造成向下的弯曲形变在内应力F的作用下向上恢复为平直状态,阵列基板拱形也在内应力F作用下恢复为平直状态,因此,该结构在一定程度上抵消了由于重力作用或外力作用造成的形变,因此可以降低柱状隔垫物的密度,从而能够进一步增加液晶极限。
本发明实施例通过改善阵列基板的制作工艺,通过控制阵列基板图形形成的工艺条件,即调整硅烷和氨气的气体流量比产生内应力,使得阵列基板发生一定程度的反向形变形成拱形结构,并通过重新设计隔垫物,降低其密度和分布,在进一步的对盒工艺中,在彩膜基板和阵列基板之间产生横向的内应力作用,一定程度上可以抵消由于重力作用或者外力作用发生的形变,控制盒厚的均一性,并进一步地,由于减少了柱状隔垫物的密度,即可增大液晶极限,降低了液晶面板发生因液晶量过多而导致重力作用下的液晶累积和因液晶量过少发生低温气泡的可能性。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。