CN102809860A - 一种阵列基板、显示装置及一种阵列基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阵列基板、显示装置及一种阵列基板的制造方法，所述阵列基板包括：衬底基板；位于衬底基板之上的一组栅线；在每一根栅线的周边，渗入衬底基板的黑色矩阵。在本发明技术方案中，黑色矩阵位于阵列基板而非彩膜基板上，在每一根栅线的周边渗入衬底基板，与阵列基板的对位精度较高，因此，可避免像素间的漏光现象，彩膜基板上也无需再设置黑色矩阵。
Description
技术领域
本发明涉及平板显示技术领域，特别是涉及一种阵列基板、显示装置及一种阵列基板的制造方法。
背景技术
在平板显示装置中，薄膜晶体管液晶显示器（Thin Film Transistor LiquidCrystal Display，简称TFT-LCD）具有体积小、功耗低、制造成本相对较低和无辐射等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。
目前，TFT-LCD的主要结构包括对盒在一起的阵列基板和彩膜基板。其中，彩膜基板主要包括：玻璃基板、黑色矩阵（Black Matrix，简称BM）、彩色光阻和保护膜。黑色矩阵的主要作用是遮挡杂散光，防止像素间漏光；彩色光阻的主要作用是利用滤光的方式产生红绿蓝三原色，再将红绿蓝三原色以不同的强弱比例混合，从而呈现出各种色彩，使TFT-LCD显示出全彩。
现有TFT-LCD的制造工艺，在将阵列基板和彩膜基板对盒时，由于对盒工艺存在误差，彩膜基板的黑色矩阵与阵列基板的像素之间存在一定的对位偏差，黑色矩阵无法完全覆盖需要遮挡的区域，因此极易造成像素间的漏光现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种阵列基板、显示装置及一种阵列基板的制造方法，用以提高黑色矩阵与阵列基板的对位精度，避免像素间的漏光现象。
本发明阵列基板，包括：
衬底基板；
位于衬底基板之上的一组栅线；
在每一根栅线的周边，渗入衬底基板的黑色矩阵。
本发明显示装置，包括前述技术方案所述的阵列基板。
本发明阵列基板的制造方法，包括：
在衬底基板上依次形成栅线金属层和感光型树脂层；
对形成栅线金属层和感光型树脂层后的基板进行曝光、显影后形成与栅线图形对应的第一刻蚀保护掩模的图形；
对形成第一刻蚀保护掩模后的基板进行刻蚀，形成栅线的图形；
对形成栅线后的基板进行第一次烘烤至第一刻蚀保护掩模流动后覆盖栅线，然后进行第二次烘烤至第一刻蚀保护掩模位于每一根栅线周边的部分渗入衬底基板；
将经过第一次和第二次烘烤后的基板上的第一刻蚀保护掩模未渗入衬底基板的部分进行去除，形成黑色矩阵的图形。
本发明阵列基板的制造方法，包括：
在衬底基板上依次形成栅线金属层和感光型树脂层；
采用双色调掩模板对形成栅线金属层和感光型树脂层后的基板进行曝光，显影后形成与栅线图形对应的未曝光的第一刻蚀保护掩模的图形，以及与数据线图形对应的部分曝光的第二刻蚀保护掩模的图形；
对形成第一刻蚀保护掩模和第二刻蚀保护掩模后的基板进行刻蚀，形成栅线的图形和与数据线图形对应的栅线金属的图形；
对形成栅线和栅线金属后的基板进行第一次烘烤至第一刻蚀保护掩模流动后覆盖栅线，第二刻蚀保护掩模流动后覆盖栅线金属；
对进行第一次烘烤后的基板进行灰化，去除第二刻蚀保护掩模位于栅线金属上方的部分，暴露出栅线金属；
对暴露出栅线金属后的基板进行刻蚀，去除栅线金属；
对去除栅线金属后的基板进行第二次烘烤至第一刻蚀保护掩模位于每一根栅线周边的部分渗入衬底基板，第二刻蚀保护掩模的残留部分渗入衬底基板；
将经过第二次烘烤后的基板上的第一刻蚀保护掩模未渗入衬底基板的部分，以及第二刻蚀保护掩模的残留部分未渗入衬底基板的部分去除，形成黑色矩阵的图形。
在本发明技术方案中，黑色矩阵位于阵列基板而非彩膜基板上，在每一根栅线的周边渗入衬底基板，与阵列基板的对位精度较高，因此，可避免像素间的漏光现象，彩膜基板上也无需再设置黑色矩阵。
附图说明
图1为本发明阵列基板第一实施例结构示意图；
图2为本发明阵列基板第二实施例结构示意图；
图3a为本发明阵列基板的制造方法第一实施例流程示意图；
图3b为本发明阵列基板第一实施例的制造过程结构示意图；
图4a为本发明阵列基板的制造方法第二实施例流程示意图；
图4b为本发明阵列基板第二实施例的制造过程结构示意图；
图4c为本发明制造方法第二实施例在形成第一刻蚀保护掩模和第二刻蚀保护掩模后的俯视图。
附图标记：
10-衬底基板 11-栅线 12-黑色矩阵 13-数据线
110-栅线金属层 120-感光型树脂层 121-第一刻蚀保护掩模
122-第二刻蚀保护掩模 11a-栅线金属
具体实施方式
为了提高黑色矩阵与阵列基板的对位精度，避免像素间的漏光现象，本发明实施例提供了一种阵列基板、显示装置及一种阵列基板的制造方法。
本发明实施例提供的阵列基板中，黑色矩阵位于阵列基板而非彩膜基板上，并且在每一根栅线的周边渗入衬底基板，与阵列基板的对位精度较高，因此，可避免像素间的漏光现象，彩膜基板上也无需再设置黑色矩阵。下面以具体实施例并结合附图进行详细说明。
如图1所示，本发明阵列基板的一实施例，包括：
衬底基板10；
位于衬底基板10之上的一组栅线11；
在每一根栅线11的周边，渗入衬底基板的黑色矩阵12。
从图1可以看出，黑色矩阵12直接形成在阵列基板上，并在每一根栅线11的周边渗入衬底基板10，由于栅线11是界定像素区的关键，黑色矩阵12与栅线11具有较高的对位精度，也就是与像素具有较高的对位精度，这样，彩膜基板上对应栅线的位置无须再设置黑色矩阵，当彩膜基板与阵列基板对盒时，也不存在对盒工艺误差导致的黑色矩阵与阵列基板的像素之间的对位偏差，可避免像素间的漏光现象，提高显示装置的显示质量。进一步的，在设计阶段无需考虑对盒设备的对位精度问题，而需要加大黑色矩阵的面积，从而可以提高设计冗余，并提高开口率。
如图2所示，本发明阵列基板的另一实施例，还包括：位于衬底基板10之上的一组数据线13，与一组栅线11交叉排列（图2仅为截面结构示意图，数据线13与栅线11的排列方式可参考图4c得出，数据线13与栅线11在不同层面上交叉排列，二者之间可以通过栅极绝缘层相隔）；所述黑色矩阵12在每一根数据线13的周边渗入衬底基板10。这样，黑色矩阵在每一根栅线的周边和每一根数据线的周边均渗入衬底基板，黑色矩阵整体呈现矩形网格状，遮挡杂散光的效果得到进一步增强。这样，彩膜基板上无须再设置黑色矩阵，当彩膜基板与阵列基板对盒时，也不存在对盒工艺误差导致的黑色矩阵与阵列基板的像素之间的对位偏差，可避免像素间的漏光现象，提高显示装置的显示质量。进一步的，在设计阶段无需考虑对盒设备的对位精度问题，而需要加大黑色矩阵的面积，从而可以提高设计冗余，并提高开口率。
栅线11和数据线13的材质不限，例如为铝钕合金（AlNd）、铝（Al）、铜（Cu）、钼（Mo）、钼钨合金（MoW）或铬（Cr）的单层膜，也可以为这些金属材料任意组合所构成的复合膜。
黑色矩阵12和衬底基板10的材质不限，只要黑色矩阵材质可在一定条件下与衬底基板材质发生渗透反应，使黑色矩阵渗入衬底基板即可。例如，黑色矩阵12的材质可选择包含炭黑材料的感光型树脂，衬底基板10的材质可选择透明玻璃、透明树脂等等。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括图1或图2任一实施例所示的阵列基板，像素间的漏光现象得到明显改善，显示质量大大提升。
显示装置的类型不限，例如可以为TN（Twisted Nematic，扭曲向列）模式、VA（Vertical Alignment，垂直取向）模式、IPS（In-Plane-Switching，平面方向转换）模式和FFS（Fringe Field Switching，边缘场开关）模式等。本发明显示装置也可以为OGS（One Glass Solution，一体化触控）显示装置，能够较好的满足智能终端超薄化的需求，并进一步提升显示效果。
所述显示装置具体可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或部件。
如图3a和图3b所示，本发明阵列基板的制造方法一实施例，包括：
步骤101、在衬底基板10上依次形成栅线金属层110和感光型树脂层120。
具体的，首先，在沉底基板10上通过磁控溅射或热蒸镀或印刷等方法形成栅线金属层110，然后再在栅线金属层110上通过化学气相沉积或涂覆或印刷等方法形成感光性树脂层120，感光型树脂层在该方法中的一个作用是替代光刻胶，在后续进行刻蚀时形成保护掩模。
步骤102、对经过步骤101的基板进行曝光、显影后形成与栅线图形对应的第一刻蚀保护掩模121的图形。
步骤103、对经过步骤102的基板进行刻蚀，形成栅线11的图形。
栅线11为金属材质，通常采用湿法刻蚀形成图形，由于湿法刻蚀工艺的特殊性，在刻蚀后栅线11图形与第一刻蚀保护掩模121的图形并不会完全重叠，而是第一刻蚀保护掩模121的图形略盖过栅线11图形。
步骤104、将经过步骤103的基板送入高温烘烤腔，对基板进行第一次烘烤。
首先将经过步骤3的基板送入大于150摄氏度的高温反应腔内，第一刻蚀保护掩摸为感光树脂材料，直至基板上的第一刻蚀保护掩模121产生流动现象并覆盖整个栅线11。
然后将高温反应腔的温度调整至500摄氏度以上，对基板进行第二次烘烤，直至第一刻蚀保护掩模121位于每一根栅线11周边的部分渗入衬底基板10。其作用原理为：第一刻蚀保护掩模121的材质（感光型树脂）与衬底基板10的材质（玻璃）均为晶体结构，在大于500摄氏度的高温下，彼此接触的部分会产生渗透现象，而栅线11材质为非晶结构的金属，与第一刻蚀保护掩模121之间很难产生渗透现象，因此，只有第一刻蚀保护掩模121位于每一根栅线11周边的部分渗入衬底基板10。
步骤105、将经过步骤104基板上的第一刻蚀保护掩模121未渗入衬底基板10的部分进行去除，形成黑色矩阵的图形。
具体的，经过步骤104后，位于栅线11周边的感光型树脂渗入衬底基板10内，将未渗入衬底基板10上的感光树脂通过剥离或灰化工艺进行去除，最后形成栅线11和栅线周边的黑色矩阵12的图形。
从以上步骤可以看出，本发明实施例利用晶体结构的高温渗透反应，使第一刻蚀保护掩模位于栅线周边的部分渗入衬底基板，由于栅线是界定像素区的关键，黑色矩阵与栅线的对位精度较高，也就是与像素的对位精度较高，从而达到良好的挡光效果。同时，彩膜基板上对应栅线的位置无须再设置黑色矩阵，当彩膜基板与阵列基板对盒时，也不存在对盒工艺误差导致的黑色矩阵与阵列基板的像素之间的对位偏差，可避免像素间的漏光现象，提高显示装置的显示质量。进一步的，在设计阶段无需考虑对盒设备的对位精度问题，而需要加大黑色矩阵的面积，从而可以提高设计冗余，并提高开口率。
如图4a、图4b和图4c所示的另一实施例的阵列基板的制造方法，包括：
步骤201、在衬底基板10上依次形成栅线金属层110和感光型树脂层120。
具体步骤可参考上述实施例中的步骤101。
步骤202、对经过步骤201的基板采用双色调掩模板对基板进行曝光，显影后形成与栅线图形对应的未曝光的第一刻蚀保护掩模121的图形，以及与数据线图形对应的部分曝光的第二刻蚀保护掩模122的图形；该步骤后的俯视结构请参照图4c所示。
步骤203、对经过步骤202的基板进行刻蚀，形成栅线11的图形和与数据线图形对应的栅线金属11a的图形。
步骤204、对经过步骤203的基板进行第一次烘烤至第一刻蚀保护掩模121流动后覆盖栅线11，第二刻蚀保护掩模122流动后覆盖栅线金属11a；烘烤温度大于150摄氏度。
步骤205、对经过步骤204的基板进行灰化，去除第二刻蚀保护掩模122位于栅线金属11a上方的部分，暴露出栅线金属11a。
步骤206、对经过步骤205的基板进行刻蚀，去除栅线金属11a。
具体的，该步骤可利用湿法刻蚀工艺，参考现有的栅线金属刻蚀参数实现。
步骤207、对经过步骤206的基板进行第二次烘烤至第一刻蚀保护掩模121位于每一根栅线11周边的部分渗入衬底基板10，第二刻蚀保护掩模122的残留部分渗入衬底基板10；烘烤温度大于500摄氏度。
具体的对基板进行烘烤，直至第一刻蚀保护掩模121位于每一根栅线11周边的部分感光树脂渗入衬底基板10中；第二刻蚀保护掩摸122的残留部分感光树脂渗入衬底基板10中。其作用原理为：第一刻蚀保护掩模121的材质（感光型树脂）与衬底基板10的材质（玻璃）均为晶体结构，在大于500摄氏度的高温下，彼此接触的部分会产生渗透现象，而栅线11材质为非晶结构的金属，与第一刻蚀保护掩模121之间很难产生渗透现象，因此，只有第一刻蚀保护掩模121位于每一根栅线11周边的部分渗入衬底基板10。
步骤208、对经过步骤207的基板去除第一刻蚀保护掩模121未渗入衬底基板10的部分，以及第二刻蚀保护掩模122的残留部分未渗入衬底基板10的部分，形成黑色矩阵12的图形。
该实施例所形成的黑色矩阵在每一根栅线的周边和每一根数据线的周边均渗入衬底基板，黑色矩阵整体呈现矩形网格状，与阵列基板对位精确，遮挡杂散光的效果得到进一步增强。这样，彩膜基板上无须再设置黑色矩阵，当彩膜基板与阵列基板对盒时，也不存在对盒工艺误差导致的黑色矩阵与阵列基板的像素之间的对位偏差，可避免像素间的漏光现象，提高显示装置的显示质量。进一步的，在设计阶段无需考虑对盒设备的对位精度问题，而需要加大黑色矩阵的面积，从而可以提高设计冗余，并提高开口率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种阵列基板，其特征在于，包括：
衬底基板；
位于衬底基板之上的一组栅线；
在每一根栅线的周边，渗入衬底基板的黑色矩阵。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括：位于衬底基板之上的一组数据线，与一组栅线交叉排列；
所述黑色矩阵在每一根数据线的周边渗入衬底基板。
3.如权利要求1或2所述的阵列基板，其特征在于，所述黑色矩阵材质为感光型树脂，所述衬底基板材质为玻璃。
4.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述感光型树脂包含炭黑材料。
5.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1~4任一项所述的阵列基板。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置为一体化触控显示装置。
7.一种阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上依次形成栅线金属层和感光型树脂层；
对形成栅线金属层和感光型树脂层后的基板进行曝光、显影后形成与栅线图形对应的第一刻蚀保护掩模的图形；
对形成第一刻蚀保护掩模后的基板进行刻蚀，形成栅线的图形；
对形成栅线后的基板进行第一次烘烤至第一刻蚀保护掩模流动后覆盖栅线，然后进行第二次烘烤至第一刻蚀保护掩模位于每一根栅线周边的部分渗入衬底基板；
将经过第一次和第二次烘烤后的基板上的第一刻蚀保护掩模未渗入衬底基板的部分进行去除，形成黑色矩阵的图形。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，
所述对基板进行烘烤至第一刻蚀保护掩模流动后覆盖栅线，烘烤温度大于150摄氏度；
所述对基板进行烘烤至第一刻蚀保护掩模位于栅线周边的部分渗入衬底基板，烘烤温度大于500摄氏度。
9.一种阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上依次形成栅线金属层和感光型树脂层；
采用双色调掩模板对形成栅线金属层和感光型树脂层后的基板进行曝光，显影后形成与栅线图形对应的未曝光的第一刻蚀保护掩模的图形，以及与数据线图形对应的部分曝光的第二刻蚀保护掩模的图形；
对形成第一刻蚀保护掩模和第二刻蚀保护掩模后的基板进行刻蚀，形成栅线的图形和与数据线图形对应的栅线金属的图形；
对形成栅线和栅线金属后的基板进行第一次烘烤至第一刻蚀保护掩模流动后覆盖栅线，第二刻蚀保护掩模流动后覆盖栅线金属；
对进行第一次烘烤后的基板进行灰化，去除第二刻蚀保护掩模位于栅线金属上方的部分，暴露出栅线金属；
对暴露出栅线金属后的基板进行刻蚀，去除栅线金属；
对去除栅线金属后的基板进行第二次烘烤至第一刻蚀保护掩模位于每一根栅线周边的部分渗入衬底基板，第二刻蚀保护掩模的残留部分渗入衬底基板；
将经过第二次烘烤后的基板上的第一刻蚀保护掩模未渗入衬底基板的部分，以及第二刻蚀保护掩模的残留部分未渗入衬底基板的部分去除，形成黑色矩阵的图形。
10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，
对基板进行烘烤至第一刻蚀保护掩模流动后覆盖栅线，第二刻蚀保护掩模流动后覆盖栅线金属，烘烤温度大于150摄氏度；
所述对基板进行烘烤至第一刻蚀保护掩模位于栅线周边的部分渗入衬底基板，第二刻蚀保护掩模的残留部分渗入衬底基板，烘烤温度大于500摄氏度。
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