CN103207490B - 一种阵列基板及其制造方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板及其制造方法和显示装置，用于解决现有液晶显示器不能根据外界环境中光线的强弱自动调节其显示亮度的问题。本发明实施例阵列基板的非显示区域包括至少一个光感应传感器，每个光感应传感器包括位于基板上且用于遮挡背光源发出的光线的遮光层；位于遮光层上的绝缘层；位于绝缘层上的遮光层对应位置上且用于感测外部光线的非晶硅层；位于非晶硅层上的输入电极与输出电极。本发明实施例利用非晶硅层在受到光照的情况下会产生光生载流子的特性，将该光感应传感器的输出电极与光电检测电路连接，从而通过该光感应传感器及光电检测电路能够实时检测外部光线的强弱，并根据外部光线的强弱调整背光源的亮度。

Description

一种阵列基板及其制造方法和显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别涉及一种阵列基板及其制造方法和显示装置。
背景技术
由于液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）具有低辐射性、体积轻、重量小及耗电量低等特点，逐渐取代了传统的阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）显示器，广泛应用于台式电脑、笔记本电脑、个人数字助理（PersonalDigital Assistant，PDA）、手机、电视等领域。
现有的液晶显示器主要包括液晶模块以及背光模组，由于液晶本身不会发光，所以需要依靠液晶显示器内部的背光模组为其提供背光源，背光模组将背光源发射出的光线通过光学结构膜均匀地射入液晶面板，以显示图像。液晶显示器作为一种显示装置，显示亮度是其一个主要的性能参数。
液晶显示器在使用时，其所处的外界环境的光线强度是会发生变化的，为了满足不同情形的显示亮度需求，需要根据外界环境光线的强弱及时调整液晶显示器的背光亮度，进而达到调整液晶显示器的显示亮度的目的。如：在外界环境的光线较弱的环境下，需要将液晶显示器的背光亮度调整到较低状态，进而降低其显示亮度，以达到降低电能损耗的目的。但现有的液晶显示器工作状态的显示亮度为固定设置，不论外界环境的光线强弱，液晶显示器的显示亮度都保持着一种高亮状态，不能根据外界环境的光线强弱而自动调节其显示亮度，而液晶显示器的这种高亮度显示会造成电能的浪费。
综上所述，现有的液晶显示器在其所处的外界环境的光线强度发生变化的时候，不能根据外界环境中光线的强弱自动调节其显示亮度，从而造成了电能的浪费。
发明内容
本发明实施例提供了一种阵列基板及其制造方法和显示装置，用于解决现有技术中存在的液晶显示器不能根据外界环境中光线的强弱自动调节其显示亮度的问题。
本发明实施例提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括显示区域及非显示区域，所述非显示区域包括至少一个光感应传感器，其中，每个所述光感应传感器包括：
所述非显示区域包括至少一个光感应传感器，其中，每个所述光感应传感器包括：
位于基板上且用于遮挡背光源发出的光线的遮光层；
位于所述遮光层上的绝缘层；
位于所述绝缘层上与所述遮光层位置对应且用于感测外部光线的非晶硅层；
位于所述非晶硅层上且互不接触的输入电极与输出电极，其中，所述输入电极与所述输出电极均与所述非晶硅层接触，形成导电沟道；所述输出电极与光电检测电路连接，用于将所述导电沟道产生的漏电流传输至所述光电检测电路。
优选的，所述遮光层所覆盖的区域大于所述非晶硅层所覆盖的区域。
优选的，所述输入电极上施加大于所述光感应传感器的开启电压的电压。
优选的，所述遮光层上施加小于所述光感应传感器的夹断电压的电压。
优选的，所述遮光层与所述显示区域中包含的薄膜晶体管TFT的栅极位于同一层且采用相同材料；
所述绝缘层与所述TFT的栅绝缘层为同一结构层；
所述非晶硅层与所述TFT的有源层位于同一层且采用相同材料；
所述输入电极与所述TFT的源极位于同一层且采用相同材料；
所述输出电极与所述TFT的漏极位于同一层且采用相同材料。
优选的，所述光感应传感器还包括：位于所述输入电极与所述输出电极上的保护层。
优选的，所述保护层与所述显示区域中的钝化层为同一结构层。
本发明实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括上述阵列基板。
优选的，所述显示装置中与所述光感应传感器对应的位置上设置有通孔，所述光感应传感器中的非晶硅层能够通过所述通孔感测外界的光线。
通过一次构图工艺，在基板上的显示区域内形成栅极，以及在所述基板上的非显示区域内形成用于遮挡背光源发出的光线的遮光层；
通过一次构图工艺，在形成了所述栅极及所述遮光层的基板上形成绝缘层，并在形成了所述绝缘层的基板上的显示区域内且与所述栅极对应的位置上形成有源层，以及在形成了所述绝缘层的基板上的非显示区域内且与所述遮光层对应的位置上形成非晶硅层；
通过一次构图工艺，在形成了所述有源层的基板上的显示区域内形成位于所述有源层上且互不接触的源极与漏极，以及在形成了所述非晶硅层的基板上的非显示区域内，形成分别位于所述非晶硅层上且互不接触的输入电极与输出电极，其中，所述源极与漏极均与所述有源层接触；所述输入电极与所述输出电极均与所述非晶硅层接触，形成导电沟道；所述输出电极与光电检测电路连接，用于将所述导电沟道产生的漏电流传输至所述光电检测电路。
优选的，所述遮光层与所述栅极位于同一层且采用相同材料；
所述非晶硅层与所述有源层位于同一层且采用相同材料；
所述输入电极与所述源极位于同一层且采用相同材料；
所述输出电极与所述漏极位于同一层且采用相同材料。
优选的，所述制造方法还包括：
通过一次构图工艺，在形成了所述源极与所述漏极、以及所述输入电极与所述输出电极的基板上，形成保护层，并在所述保护层上分别与所述漏极、所述遮光层、所述输入电极及所述输出电极上形成过孔。
优选的，所述制造方法还包括：
通过一次构图工艺，在形成了所述保护层的基板上，形成像素电极。
本发明实施例阵列基板的非显示区域包括至少一个光感应传感器，该光感应传感器包括遮光层、绝缘层、用于感测外部光线的非晶硅层、输入电极及输出电极；利用非晶硅层中的非晶硅在受到光照的情况下会产生光生载流子的特性，且外部光线越强，产生的光生载流子越大，将该光感应传感器的输出电极与光电检测电路连接，从而通过该光感应传感器及光电检测电路能够实时检测外部光线的强弱，并根据外部光线的强弱调整背光源的亮度。
附图说明
图1为本发明实施例阵列基板中的光感应传感器的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例阵列基板中的光感应传感器的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例阵列基板的制造工艺流程示意图；
图4A～图4E为本发明实施例阵列基板制作过程中显示区域与非显示区域的俯视结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例阵列基板的非显示区域包括至少一个光感应传感器，利用该光感应传感器的非晶硅层中的非晶硅在受到光照的情况下会产生光生载流子的特性，且外部光线越强，产生的光生载流子越大，将该光感应传感器的输出电极与光电检测电路连接，从而通过该光感应传感器及光电检测电路能够实时检测外部光线的强弱，并根据外部光线的强弱调整背光源的亮度。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
本发明实施例阵列基板包括显示区域及非显示区域，其中，显示区域包括多条栅线、多条数据线及由栅线和数据线纵横交错围设成的像素单元，每个像素单元通过一个TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）分别与栅线及数据线连接；非显示区域位于显示区域的外侧，非显示区域内包括至少一个光感应传感器，参见图1所示，每个光感应传感器包括：
位于基板1上且用于遮挡背光源发出的光线的遮光层20；
位于该遮光层20上的绝缘层21；
位于该绝缘层21上与遮光层21位置对应且用于感测外部光线的非晶硅层22；
位于该非晶硅层22上且互不接触的输入电极23与输出电极24，其中，输入电极23与输出电极24分别与非晶硅层22接触，且非晶硅层22、输入电极23及输出电极24形成类似于TFT沟道的导电沟道。
为了防止背光源的光线影响该光感应传感器感测外部光线，优选的，如图2所示，本发明实施例的光感应传感器2的遮光层20所覆盖的区域大于非晶硅层22所覆盖的区域，即遮光层20所覆盖的区域能够完全覆盖住该非晶硅层22所在覆盖的区域。
为了防止光感应传感器对阵列基板的显示区域产生不良影响，本发明实施例的光感应传感器设置于阵列基板的非显示区域内。
本发明实施例的光感应传感器2在工作状态下，其输入电极23上施加的电压不小于该光感应传感器2的开启电压；优选的，输入电极23上施加的电压大于该光感应传感器2的开启电压，以使该光感应传感器2的非晶硅层22在受到外部光照作用下，由非晶硅层22、输入电极23及输出电极24形成的导电沟道产生漏电流，产生的漏电流由输出电极24输出，其中，输入电极23上的电压（一般为10V～20V）可以由外部的电压源提供，也可以由内部电路提供。
本发明实施例的光感应传感器2的输出电极24与光电检测电路连接，该光电检测电路用于根据经由输出电极24流出的漏电流的大小，调整背光源的亮度，从而达到省电节能的目的。
为了使光感应传感器的导电沟道在初始状态下处于关闭状态，优选的，遮光层上施加的电压（一般为0～-30V）不大该光感应传感器的夹断电压；优选的，遮光层上施加的电压小于该光感应传感器的夹断电压，其中，遮光层上的电压（一般为0～-30V）可以由外部的电压源提供，也可以由内部电路提供。
进一步，为了实现对光感应传感器的灵敏度的调整，在工作状态下，遮光层上施加一个调整电压，在输出电极输出的电流过低的情况下，增大该输出电流，从而提高检测的灵敏度。
具体的，由于本发明实施例主要通过检测光感应传感器在外部光照的条件下产生的漏电流的大小，来检测外部光线的强度，如果遮光层上的电压过低（如遮光层上的电压为-30V），此时，产生的漏电流会非常小，从而会影响检测结果，因此，在遮光层的电压低于设定阈值时，可以在遮光层上施加一个调整电压（其中，该调整电压的电压值接近该光感应传感器的阈值电压Vth的电压值，如-3V～-5V），可有效增加漏电流的大小，从而提高检测的灵敏度。
为了降低制作成本，优选的，本发明实施例的光感应传感器的遮光层与阵列基板的显示区域中的TFT的栅极位于同一层且采用相同材料；
优选的，遮光层与栅极的材料为金属材料，具体为AlNd（钕化铝）、Al（铝）、Cu（铜）、Mo（钼）、MoW（钨化钼）或Cr（铬）的单层膜，也可以为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW和Cr中至少两种材料任意组合所构成的复合膜；
作为一种优选的实现方式，该遮光层及栅极的厚度均为3000埃米。
为了降低制作成本，优选的，本发明实施例的光感应传感器的绝缘层与显示区域中的TFT的栅绝缘层为同一结构层；
优选的，绝缘层与栅绝缘层的材料为绝缘性材料，具体为SiNx（氮化硅）、SiOx（氧化硅）或SiOxNy（氮氧化硅）的单层膜，也可以为SiNx、SiOx和SiOxNy中至少两种材料组合而成的复合膜；
作为一种优选的实现方式，绝缘层的厚度为4000埃米。
为了降低制作成本，优选的，本发明实施例的光感应传感器的非晶硅层与显示区域中的TFT的有源层位于同一层且采用相同材料；
优选的，非晶硅层与有源层采用非晶硅材料；
作为一种优选的实现方式，非晶硅层与有源层的厚度均为2300埃米。
为了降低制作成本，优选的，本发明实施例的光感应传感器的输入电极与显示区域中的TFT的源极位于同一层且采用相同材料；
优选的，输入电极与源极的材料为Mo、MoW或Cr的单层膜，也可以为Mo、MoW和Cr中至少两中材料任意组合所构成复合膜；
作为一种优选的实现方式，输入电极与源极的厚度均为2000埃米～4000埃米。
为了降低制作成本，优选的，本发明实施例的光感应传感器的输出电极与显示区域中的TFT的漏极位于同一层且采用相同材料；
优选的，输出电极与漏极的材料为Mo、MoW或Cr的单层膜，也可以为Mo、MoW和Cr中至少两中材料任意组合所构成复合膜；
作为一种优选的实现方式，输出电极与漏极的厚度均为2000埃米～4000埃米。
优选的，显示区域中的TFT的漏极与源极采用相同的材料，光感应传感器的输入电极与输出电极采用相同的材料。
优选的，本发明实施例的光感应传感器还包括：
位于输入电极23与输出电极24上且用于保护光感应传感器的上述结构免受外界侵蚀的保护层25。
为了降低制作成本，优选的，本发明实施例的光感应传感器的保护层与显示区域的钝化层为同一结构层；
优选的，保护层与钝化层的材料均为绝缘性材料，具体可以为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，也可以为SiNx、SiOx和SiOxNy中至少两种材料任意组合所构成的复合膜；
作为一种优选的实现方式，保护层的厚度为2500埃米。
如图3所示，本发明实施例阵列基板的制造方法，包括以下步骤：
步骤301、通过一次构图工艺，在基板上的显示区域内形成栅极10，及在该基板上的非显示区域内形成遮光层20，如图4A所示；
其中，栅极10与遮光层20位于同一层且采用相同材料；
优选的，遮光层的材料可以是AlNd（钕化铝）、Al（铝）、Cu（铜）、Mo（钼）、MoW（钨化钼）或Cr（铬）的单层膜，也可以为AlNd、Al、Cu、Mo、MoW和Cr中至少两种材料任意组合所构成的复合膜。
步骤302、通过一次构图工艺，在形成了栅极及遮光层的基板上形成绝缘层，并在形成了绝缘层的基板上的显示区域内且与栅极对应的位置上形成有源层12，以及在形成了绝缘层的基板上的非显示区域内且与遮光层对应的位置上形成非晶硅层22，参见图4B所示；
其中，该绝缘层可以为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，也可以为SiNx、SiOx和SiOxNy中至少两种材料任意组合所构成的复合膜。
非晶硅层22与有源层12位于同一层且采用相同材料；
具体的，非晶硅层与有源层采用非晶硅材料。
步骤303、通过一次构图工艺，在形成了有源层的基板上的显示区域内形成位于该有源层上且互不接触的源极与漏极，从而形成TFT沟道，及在形成了非晶硅层的基板上的非显示区域内形成位于该非晶硅层上且互不接触的输入电极与输出电极，从而形成类似于TFT沟道的导电沟道，参见图4C所示；
其中，输入电极与源极位于同一层且采用相同材料；输出电极与漏极位于同一层且采用相同材料；
具体的，该输入电极的材料可以为Mo、MoW或Cr的单层膜，也可以为Mo、MoW和Cr中至少两中材料任意组合所构成复合膜；
该输出电极的材料可以为Mo、MoW或Cr的单层膜，也可以为Mo、MoW和Cr中至少两中材料任意组合所构成复合膜。
优选的，显示区域中的TFT的漏极与源极采用相同的材料，光感应传感器的输入电极与输出电极采用相同的材料。
进一步，本发明实施例阵列基板的制造方法还包括以下步骤：
步骤304、通过一次构图工艺，在形成了源极与漏极、以及输入电极与输出电极的基板上形成保护层15，参见图4D所示；其中，该保护层15中漏极对应的位置上形成有过孔M；该保护层15中遮光层对应的位置上形成有过孔N1，通过该过孔N1向遮光层加载电压信号；该保护层15中输入电极对应的位置上形成有过孔N2，通过该过孔N2向输入电极加载电压信号；该保护层15中输出电极对应的位置上形成有过孔N3，该光感应传感器的输出电极通过该过孔N3与光电检测电路连接，以将导电沟道产生的光生载流子输入到该光电检测电路进行处理。
其中，该保护层的材料为绝缘性材料，具体可以为SiNx、SiOx或SiOxNy的单层膜，也可以为SiNx、SiOx和SiOxNy中至少两种材料任意组合所构成的复合膜。
进一步，本发明实施例阵列基板的制造方法还包括以下步骤：
步骤305、通过一次构图工艺，在形成了保护层的基板上的显示区域内形成像素电极16，参见图4E所示，其中，像素电极通过该过孔M与漏极连接；
其中，像素电极的材料可以为ITO（Indium-Tin-Oxide，氧化铟锡）或IZO（Indium Zinc Oxide，铟锌氧化物），也可以为ITO及IZO组合所构成的复合膜。
需要说明的是，由于阵列基板中包括至少一个光感应传感器，因此，在制作彩膜基板时，该光感应传感器在彩膜基板对应的彩膜位置上的黑色光阻必须去除。一方面本发明实施例的光感应传感器包括遮光层，可以阻止背光源的光线对该光感应传感器的影响；另一方面，由于本发明实施例的光感应传感器位于阵列基板的非显示区域（即像素区域的边缘位置），不会对显示区域产生不良影响；
具体的去除方法为：彩膜是有RGB矩阵构成，通常的制造方法是先涂覆其中一种颜色的有机材料，然后通过曝光显影的方式，形成该颜色的矩阵图形，在进行该工艺的时候，将该颜色的有机材料中与光感应传感器对应的部分通过曝光、显影去除；采用同样的方式，在形成另外两种颜色时，也去除与光感应传感器对应的部分，这样就形成没有RGB有机材料覆盖的区域，外界光线也可以通过该区域照射在光感应传感器上，通过光感应传感器的非晶硅层感测该光线。
本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述阵列基板。
具体的，显示装置中与光感应传感器对应的位置上设置有通孔，以使该光感应传感器的非晶硅层能够感测到外部的光线。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
本发明实施例阵列基板的非显示区域包括至少一个光感应传感器，该光感应传感器包括遮光层、绝缘层、用于感测外部光线的非晶硅层、输入电极及输出电极；利用非晶硅层中的非晶硅在受到光照的情况下会产生光生载流子的特性，且外部光线越强，产生的光生载流子越大，将该光感应传感器的输出电极与光电检测电路连接，能够实时检测外部光线的强弱，并根据外部光线的强弱调整背光源的亮度。
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 (11)

1.一种阵列基板，所述阵列基板包括显示区域及非显示区域，其特征在于，所述非显示区域包括至少一个光感应传感器，其中，每个所述光感应传感器包括：
位于基板上且用于遮挡背光源发出的光线的遮光层；
位于所述遮光层上的绝缘层；
位于所述绝缘层上与所述遮光层位置对应且用于感测外部光线的非晶硅层；
位于所述非晶硅层上且互不接触的输入电极与输出电极，其中，所述输入电极与所述输出电极均与所述非晶硅层接触，形成导电沟道；所述输出电极与光电检测电路连接，用于将所述导电沟道产生的漏电流传输至所述光电检测电路；
所述输入电极上施加大于所述光感应传感器的开启电压的电压；
所述遮光层上施加小于所述光感应传感器的夹断电压的电压。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述遮光层所覆盖的区域大于所述非晶硅层所覆盖的区域。
3.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述遮光层与所述显示区域中包含的薄膜晶体管TFT的栅极位于同一层且采用相同材料；
所述绝缘层与所述TFT的栅绝缘层为同一结构层；
所述非晶硅层与所述TFT的有源层位于同一层且采用相同材料；
所述输入电极与所述TFT的源极位于同一层且采用相同材料；
所述输出电极与所述TFT的漏极位于同一层且采用相同材料。
4.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述光感应传感器还包括：位于所述输入电极与所述输出电极上的保护层。
5.如权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述保护层与所述显示区域中的钝化层为同一结构层。
6.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求1～5任一项所述的阵列基板。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置中与所述光感应传感器对应的位置上设置有通孔，所述光感应传感器中的非晶硅层能够通过所述通孔感测外界的光线。
8.一种阵列基板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
通过一次构图工艺，在基板上的显示区域内形成栅极，以及在所述基板的非显示区域内形成用于遮挡背光源发出的光线的遮光层；
通过一次构图工艺，在形成了所述栅极及所述遮光层的基板上形成绝缘层，并在形成了所述绝缘层的基板上的显示区域内且与所述栅极对应的位置上形成有源层，以及在形成了所述绝缘层的基板上的非显示区域内且与所述遮光层对应的位置上形成非晶硅层；
通过一次构图工艺，在形成了所述有源层的基板的显示区域内形成位于所述有源层上且互不接触的源极与漏极，以及在形成了所述非晶硅层的基板上的非显示区域内，形成位于所述非晶硅层上且互不接触的输入电极与输出电极，其中，所述源极与漏极均与所述有源层接触；所述输入电极与所述输出电极均与所述非晶硅层接触，形成导电沟道；所述输出电极与光电检测电路连接，用于将所述导电沟道产生的漏电流传输至所述光电检测电路。
9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述遮光层与所述栅极位于同一层且采用相同材料；
所述非晶硅层与所述有源层位于同一层且采用相同材料；
所述输入电极与所述源极位于同一层且采用相同材料；
所述输出电极与所述漏极位于同一层且采用相同材料。
10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
通过一次构图工艺，在形成了所述源极与所述漏极、以及所述输入电极与所述输出电极的基板上，形成保护层，并在所述保护层上分别与所述漏极、所述遮光层、所述输入电极及所述输出电极上形成过孔。
11.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
通过一次构图工艺，在形成了所述保护层的基板上的显示区域内，形成像素电极。
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