CN103336396A - 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，涉及显示领域，既能降低信号线走线处的寄生电容，又能解决现有技术中因像素电极和公共电极之间的设置有机绝缘膜导致的驱动电压偏高的问题。本发明所述阵列基板，包括基板，以及设置在基板上的像素电极、公共电极、薄膜晶体管和信号线，所述信号线包括栅线、数据线和公共电极线，还包括：设置于所述像素电极和所述公共电极之间的绝缘层，所述绝缘层包括：与显示区域对应的第一部分，与非显示区域对应的第二部分，所述非显示区域包括：与薄膜晶体管及信号线走线对应的区域；所述第一部分的介电常数大于第一临界值，所述第二部分的介电常数小于第二临界值，所述第一临界值大于所述第二临界值。

Description

阵列基板及其制造方法和显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及一种阵列基板及其制造方法和显示装置。 
背景技术
传统液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）的液晶分子一般都在垂直-平行状态间切换，存在视角各向异性和可视角度窄的问题，目前针对这一问题已经提出了很多种解决方法，如平面转换（In-Plane Switching，简称：IPS）技术和边缘场开关（Fringe Field Switching，简称：FFS）技术。 
IPS技术和FFS技术，其共同特点是像素电极和公共电极都设置在阵列基板上，因此，像素电极和公共电极之间均需设置一层绝缘层（通常为树脂层，或者钝化层，或者包括树脂层和钝化层的双层膜结构），该绝缘层最初采用氮化硅绝缘膜，氮化硅介电常数大（7～8），可获得大的像素存储电容，有助于降低驱动电压，但氮化硅绝缘膜存在制作困难，无法保证阵列基板表面平坦度（平坦度有利于减少聚酰亚胺(polyimide，PI)涂覆和摩擦取向等工艺的不良发生率）等问题，而且因氮化硅介电常数大，在数据线、栅线等走线处常常存在较大寄生电容。因此，现有像素电极和公共电极之间的绝缘层一般采用有机绝缘膜如树脂层，树脂的介电常数（3～4）比氮化硅小，而且制作简单，引入阵列基板可使得LCD充电时间减少（走线处寄生电容减小），保证充电率，提高LCD开口率和保证阵列基板表面平坦度，但也因树脂的介电常数较小，像素存储电容相对较小，存在驱动电压偏高的问题。 
发明内容
本发明的实施例提供一种阵列基板及其制造方法和显示装置，既能降低信号线走线处的寄生电容，又能解决现有技术中因像素电极和公共电极之间的设置有机绝缘膜导致的驱动电压偏高的问题。 
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案： 
一种阵列基板，包括基板，以及设置在基板上的像素电极、公共电极、薄膜晶体管和信号线，所述信号线包括栅线、数据线和公共电极线，还包括： 
设置于所述像素电极和所述公共电极之间的绝缘层，所述绝缘层包括：与显示区域对应的第一部分，与非显示区域对应的第二部分，所述非显示区域包括与薄膜晶体管及信号线走线对应的区域； 
所述第一部分的介电常数大于第一临界值，所述第二部分的介电常数小于第二临界值，所述第一临界值大于所述第二临界值。 
优选地，所述绝缘层的材质具有如下特点：经过紫外光照射后，介电常数变大。 
具体地，所述绝缘层的第一部分在制造过程中经历过紫外光照射，所述第二部分在制造过程中没有经历过紫外光照射。 
可选地，所述绝缘层为有机绝缘膜。 
进一步地，所述的阵列基板，还包括：钝化层； 
与所述绝缘层相比，所述钝化层设置在更靠近所述阵列基板对盒面的一侧。 
本发明还提供一种显示装置，包括：任一项所述的阵列基板。 
对应地，本发明还提供一种阵列基板的制造方法，包括： 
在形成有第一电极的基板上形成绝缘层，所述绝缘层由经过紫外光照射后介电常数会变大的材质制成； 
在形成有所述第一电极和所述绝缘层的基板上形成第二电极，完成阵列基板的常规制造流程； 
从阵列基板的非对盒面的一侧对所述阵列基板进行紫外光照。 
可选地，在所述第一电极为像素电极时，所述第二电极为公共电极； 
在所述第一电极为公共电极时，所述第二电极为像素电极。 
优选地，所述绝缘层为有机绝缘膜。 
进一步地，在形成有所述第一电极和所述绝缘层的基板上形成第二电极之前；或者，在形成有所述第一电极和所述绝缘层的基板上形成第二电极之后，还包括： 
在形成有所述绝缘层的基板上形成钝化层。 
本发明提供的阵列基板及其制造方法和显示装置，在像素电极和公共电极之间设置绝缘层，一方面，所述绝缘层上与显示区域对应的第一部分的介电常数大于第一临界值，可达到增大像素存储电容，降低驱动电压的目的；另一方面，所述绝缘层上与非显示区域对应的第二部分介电常数小于第二临界值，可达到降低非显示区域（与薄膜晶体管和信号线走线对应的区域）减小存在的寄生电容，保证充电率，保证显示效果。 
附图说明
图1为本发明实施例一提供的阵列基板的平面结构示意图； 
图2为图1阵列基板沿A’-A线的剖面结构示意图； 
图3为本发明实施例一中采用紫外光照射基板制作的阵列基板的示意图； 
图4为本发明实施例一提供的一种可选的阵列基板的结构示意图； 
图5（a）为本发明实施例一阵列基板中钝化层的位置示意图一； 
图5（b）为本发明实施例一阵列基板中钝化层的位置示意图二； 
图6为本发明实施例二提供的阵列基板的制造方法流程图一； 
图7为本发明实施例二提供的阵列基板的制造方法流程图二； 
图8为图7所示阵列基板制造方法对应的制造过程示意图。 
附图标记 
10-阵列基板，  11-基板，              12-信号线，          13-薄膜晶体管，14-像素电极， 
15-绝缘层，    151-绝缘层的第一部分， 152-绝缘层的第二部分， 
153-氮化硅层， 154-树脂层，           16-公共电极，        17-钝化层， 
20-彩膜基板，  22-彩膜色阻，          23-黑矩阵，          30-紫外光。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 
实施例一 
本发明实施例提供一种阵列基板，如图1和图2所示，该阵列基板包括基 板11，以及设置在基板11上的薄膜晶体管13、像素电极14、公共电极16、信号线12，信号线12包括栅线、数据线和公共电极线，该阵列基板还包括：设置于像素电极14和公共电极16之间的绝缘层15，绝缘层15包括：与显示区域对应的第一部分151，与非显示区域对应的第二部分152，非显示区域152包括与薄膜晶体管13及信号线12走线对应的区域；第一部分151的介电常数大于第一临界值ε1，第二部分152的介电常数小于第二临界值ε2，所述第一临界值ε1大于所述第二临界值ε2。 
本实施例中的像素电极14和公共电极16均设置在基板11上，阵列基板和彩膜基板对盒后灌注液晶，液晶分子位于图2中公共电极16的上方，显示信号通过薄膜晶体管13加载到像素电极14，像素电极14和公共电极16间形成的驱动电场驱动液晶分子偏转，从而显示出图像。 
本实施例像素电极14和公共电极16之间设置有绝缘层15，绝缘层15的第一部分151与显示区域对应，第二部分152与非显示区域对应。参照图3所示，所述显示区域，即阵列基板上背光可透出的区域，也称为透光区域，与彩膜色阻22(参照图3所示，一般位于彩膜基板20上)对应；非显示区域，即与薄膜晶体管11及信号线12走线对应的区域，因金属层或金属走线的遮挡，背光无法射出，对盒后，该区域（非显示区域）与黑矩阵23(一般位于彩膜基板20上)的位置对应。 
第一部分151与显示区域对应，由于显示区域基本与像素电极16对应，可由电容公式Cst=εS/4πkd（k，π为常数）得出：在电极（像素电极和公共电极的统称）的正对面积S，电极的间距d不变的情况下，像素存储电容Cst随第一部分151的介电常数ε增大而增大。进一步，由公式Q=UC=IΔt可知，驱动电压Vop(Vop=IΔt/Cst)随像素存储电容Cst的增大而减小。而第二部分152与非显示区域（薄膜晶体管11及信号线12走线区域）对应，为避免非显示区域产生寄生电容对液晶驱动产生影响，进而影响显示效果，因此，本实施例提供的技术方案在保证绝缘的前提下，一方面保持第二部分152的介电常数处于较低水平（小于第二临界值ε2），以降低寄生电容；另一方面，尽量增大第一部分151的介电常数（大于第一临界值ε1），从而增大像素存储电容Cst，以降低驱动电压 Vop，保证显示效果。 
本实施例中第一部分151的介电常数大于第一临界值ε1，具体实施时，在满足绝缘性、制备工艺等其它条件的前提下，第一部分151尽量选择介电常数大的材质制成，一般而言，第一临界值ε1的取值满足ε1≥4.5；第二部分152的介电常数小于第二临界值ε2，且第一临界值ε1大于第二临界值ε2，而第二部分152在满足绝缘性、制备工艺等其它条件的前提下，尽量选择介电常数小的材质制成，一般而言，第二临界值ε2的取值满足ε2≤3。 
需要注意的是，本实施例中的绝缘层15可以是单层，还可以是复合层，例如氮化硅介电常数7～8，树脂的介电常数3～4，一种可选地实施方式中，如图4所示，采用氮化硅制成图案化的氮化硅层153，氮化硅层153仅分布在显示区域；然后涂覆树脂，形成树脂层154，用以保证阵列基板表面的平坦度。氮化硅层153和树脂层154共同构成本实施例中的绝缘层15，绝缘层15的第一部分151包括氮化硅层153和树脂层154，第一部分151的介电常数理解为氮化硅层153和树脂层154等效的介电常数，第一部分151的树脂层154一般比较薄，因此第一部分151的等效介电常数接近7～8；绝缘层15的第一部分151仅包括树脂层154，第二部分152的介电常数即为树脂层154的介电常数。 
因此，绝缘层15制备时，绝缘层15可以分步骤形成，最终形成绝缘层15的第一部分151和第二部分152，也可与现有技术一样，经过一个制备步骤形成。下面的实施方式为本实施例的一种优选的具体实施方式，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实施例，并不用于限定。 
在本实施例的所述的优选地实施方式中，绝缘层15的材质具有如下特点：经过紫外光照射后，介电常数变大。而且为达到更好的显示效果，绝缘层15选择的材质一般介电常数不下小于现有技术的绝缘层材质如树脂层。 
具体地，如图3所示，选用这种经过紫外光照射后介电常数变大的材质制备绝缘层15，当然还需满足绝缘性要求以及工艺制备要求，然后按常规流程制备阵列基板10，在阵列基板10对盒之前，从阵列基板10的非对盒面的一侧对阵列基板10进行紫外光30照射。此处所述的非对盒面的一侧，指阵列基板10靠近背光源的一侧。显示区域（透光区域）可透光，与显示区域对应的第一部 分151在制造过程中经历过紫外光30照射，紫外光30照射使得第一部分151的介电常数变大；非显示区域与薄膜晶体管11及信号线12走线对应，因金属层或金属走线的遮挡，第二部分152在制造过程中没有经历过紫外光30照射，介电常数保持不变。 
本实施例提供的阵列基板，结构与现有技术大致相同，只是绝缘层选择介电常数对紫外光照射敏感的材质，且在阵列基板制备流程完成后，增加紫外光照射步骤，使得绝缘层的第一部分151（与电极区域对应）发生物理或化学变化，从而使第一部分151的介电常数增加，从而增大像素存储电容Cst，降低驱动电压Vop。 
其中，优选地，所述绝缘层为有机绝缘膜。有机绝缘膜制作简单（一般采用涂覆成膜），并且可保证阵列基板表面平坦度，有利于减少PI涂覆和摩擦取向等工艺的不良发生率等问题。 
进一步地，如图5（a）和图5（b）所示，所述的阵列基板，还包括：钝化层17；与绝缘层15相比，钝化层17设置在更靠近阵列基板对盒面的一侧。其中，阵列基板对盒面指对盒后阵列基板上靠近彩膜基板的面。钝化层17设置在更靠近阵列基板对盒面的一侧，钝化层17的引入不会影响紫外光对绝缘层15的照射强度。具体而言，既可以如图5（a）所示，将钝化层17设置在绝缘层15的上方，公共电极16的下方；也可以如图5（b）所示，将钝化层17设置在公共电极16的上方。 
本发明的实施例提供的阵列基板，既能降低信号线走线处的寄生电容，又能解决现有技术中因像素电极和公共电极之间的设置有机绝缘膜导致的驱动电压偏高的问题。 
本发明实施例还提供一种显示装置，其包括上述任意一种阵列基板。所述显示装置驱动电压小，节能省电，同时还由于降低了寄生电容对显示效果的影响，从而可获得更高的显示品质。所述显示装置可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、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。 
实施例二 
本发明还提供一种阵列基板的制造方法，如图6所示，该方法包括： 
101、在形成有第一电极的基板上形成绝缘层，所述绝缘层由经过紫外光照射后介电常数会变大的材质制成； 
102、在形成有所述第一电极和所述绝缘层的基板上形成第二电极，完成阵列基板的常规制造流程； 
103、从阵列基板的非对盒面的一侧对所述阵列基板进行紫外光照。 
其中，可选地，在所述第一电极为像素电极时，所述第二电极为公共电极；在所述第一电极为公共电极时，所述第二电极为像素电极。 
本发明的实施例提供的阵列基板制造方法，制备流程与现有技术大致相同，只是绝缘层选择介电常数对紫外光照射敏感的材质，且在阵列基板制备流程完成后，增加紫外光照射步骤，使得绝缘层的第一部分（与电极区域对应）发生物理或化学变化，从而使第一部分1的介电常数增加，从而增大像素存储电容Cst，降低驱动电压Vop。 
优选地，所述绝缘层为有机绝缘膜。 
进一步地，在形成有所述第一电极和所述绝缘层的基板上形成第二电极之前；或者，在形成有所述第一电极和所述绝缘层的基板上形成第二电极之后，还包括：在形成有所述绝缘层的基板上形成钝化层。 
为了本领域技术人员更好的理解本发明实施例提供的阵列基板制造方法，如图7和图8所示，下面通过具体的实施例对本发明提供的阵列基板制造方法进行简要说明。 
图7为图1中沿A-A’剖线的截面的阵列(Array)工艺流程。图8中描绘了Array工艺流程，与常规Array工艺流程大致类似，即：Glass→Gate→SDT→1st Organic→Pixel ITO→2nd Organic→Common ITO，只不过其中的2nd Organic为本实施例中所述的夹设在像素电极和公共电极之间的绝缘层，采用介电常数ε受紫外（UV）光调控的有机绝缘膜。 
201、在基板（Glass）上形成栅金属层（Gate），采用构图工艺形成薄膜晶 体管的栅极及栅线； 
202、形成栅绝缘层、半导体层和源漏金属层，采用构图工艺形成薄膜晶体管13和数据线； 
203、在形成有薄膜晶体管和数据线的基板上形成层间绝缘层及漏极过孔； 
204、在形成有层间绝缘层的基板上形成透明导电层，采用构图工艺形成像素电极14； 
205、在形成有像素14的基板上，形成绝缘层15，绝缘膜15优选为介电常数ε可通过紫外（UV）光调控的有机绝缘膜； 
206、在形成有绝缘层15的基板上形成透明导电层，采用构图工艺形成公共电极16； 
207、从阵列基板的非对盒面的一侧对形成的阵列基板进行紫外光30照射，紫外光照使得透光区域对应的有机绝缘膜介电常数ε增大。 
本实施例提供一种采用UV光照基板制作阵列基板的方案，本方案中通过UV光照射改变可透光区域有机绝缘膜的介电常数ε，来达到增大像素存储电容Cst的目的，从而降低应用有机绝缘膜技术的LCD的驱动电压Vop。 
本发明实施例虽然以FFS模式阵列基板为例，但本发明的应用并不限于此，本发明技术方案适用于所有像素电极和公共电极之间需要设置绝缘层的应用场景。 
需要注意的是，本发明实施例所述的技术特征，在不冲突的情况下，可任意相互组合使用。 
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权利要求的保护范围为准。 

Claims (10)

1.一种阵列基板，包括基板，以及设置在基板上的像素电极、公共电极、薄膜晶体管和信号线，所述信号线包括栅线、数据线和公共电极线，其特征在于，还包括：
设置于所述像素电极和所述公共电极之间的绝缘层，所述绝缘层包括：与显示区域对应的第一部分，与非显示区域对应的第二部分，所述非显示区域包括：与薄膜晶体管及信号线走线对应的区域；
所述第一部分的介电常数大于第一临界值，所述第二部分的介电常数小于第二临界值，所述第一临界值大于所述第二临界值。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述绝缘层的材质具有如下特点：经过紫外光照射后，介电常数变大。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，
所述绝缘层的第一部分在制造过程中经历过紫外光照射，所述第二部分在制造过程中没有经历过紫外光照射。
4.根据权利要求1-3任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述绝缘层为有机绝缘膜。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括：钝化层；
与所述绝缘层相比，所述钝化层设置在更靠近所述阵列基板对盒面的一侧。
6.一种显示装置，其特征在于，包括：权利要求1-5任一项所述的阵列基板。
7.一种阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：
在形成有第一电极的基板上形成绝缘层，所述绝缘层由经过紫外光照射后介电常数会变大的材质制成；
在形成有所述第一电极和所述绝缘层的基板上形成第二电极；
从阵列基板的非对盒面的一侧对所述阵列基板进行紫外光照。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，
在所述第一电极为像素电极时，所述第二电极为公共电极；
在所述第一电极为公共电极时，所述第二电极为像素电极。
9.根据权利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，所述绝缘层为有机绝缘膜。
10.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在形成有所述第一电极和所述绝缘层的基板上形成第二电极之前，或者，在形成有所述第一电极和所述绝缘层的基板上形成第二电极之后，还包括：
在形成有所述绝缘层的基板上形成钝化层。
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