CN103972232B - 一种阵列基板及其制作方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阵列基板及其制作方法、显示装置，涉及显示技术领域，解决了现有的显示设备与加速度计集成度不高的问题。一种阵列基板，包括显示区和非显示区，所述阵列基板在非显示区的衬底基板上直接形成有加速度计。

Description

一种阵列基板及其制作方法、显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板及其制作方法、显示装置。

背景技术

加速度计即用于侦测物体的加速度。而现有很多显示设备，如手机、平板电脑等都设置有加速度计。以将加速度计用于手机为例，其基本原理就是加速度感应器用于计算加速度传感的数据，然后经过MCU(Micro Control Unit，微控制单元)传输给手机系统，与手机系统进行沟通形成各种指令。手机上设置加速度计其可用于检测手机受到的加速度的大小和方向，智能手机通过加速度计分析数据还可以得出使用者的行为、出行等。

现有的手机等显示设备都集成有加速度计，但现有的加速度计是一个独立的元器件，其形成在一定的硅片上。因此在在手机内设置加速度计的成本高且集成度不好，不利于显示设备的集成化和轻薄化。

发明内容

本发明的实施例提供一种阵列基板及其制作方法、显示装置，解决了现有的显示设备与加速度计集成度不高的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种阵列基板，包括显示区和非显示区，所述阵列基板在非显示区的衬底基板上直接形成有加速度计。

可选的，所述加速度计包括：形成在衬底基板上的隔垫物、至少一个移动电极以及至少一个固定电极，其中，

所述移动电极包括第一固定端、第一质量块、设置在所述第一质量块至少一侧的第一导电部、以及连接所述第一固定端和所述第一质量块的弹性部；

所述固定电极包括第二固定端以及设置在所述第二固定端一侧的第二导电部，其中，所述第一导电部和所述第二导电部对应叉合；

所述隔垫物设置在所述移动电极第一固定端以及所述固定电极的第二固定端的下面位置处，用于垫高所述固定电极和所述移动电极。

可选的，所述第一导电部和所述第二导电部为梳状。

可选的，所述加速度计包括两个固定电极和一个移动电极，所述固定电极设置在移动电极相对的两侧，且在相邻移动电极的一侧设置有多个第二导电部；所述移动电极的第一质量块在对应固定电极的两侧分别设置有多个第一导电部。

可选的，所述弹性部为弯折的电极线。

可选的，所述加速度计包括一个固定电极和一个移动电极，所述移动电极的第一质量块在对应固定电极的一侧设置有三个平行的第一导电部；

所述固定电极的第二质量块对应设置有两个平行的第二导电部；

其中，所述弹性部为平直的电极线。

可选的，所述加速度计还包括固定块，所述固定块至少覆盖所述移动电极的第一固定端，用于固定所述第一固定端。

本发明实施例提供了一种阵列基板的制作方法，包括：所述阵列基板在非显示区的衬底基板上形成加速度计。

可选的，所述阵列基板在非显示区的衬底基板上形成加速度计具体包括：

经过一次构图工艺在衬底基板上形成隔垫物层以及金属层，其中，所述隔垫物层包括隔垫物，所述金属层包括移动电极和固定电极。

可选的，所述经过一次构图工艺在衬底基板上形成隔垫物层以及金属层具体包括：

在衬底基板上形成第一绝缘薄膜以及金属薄膜；

形成覆盖所述第一绝缘薄膜和金属薄膜的光刻胶；

利用掩膜板对所述光刻胶进行曝光和显影，显影后形成光刻胶保留部分和光刻胶去除部分，其中，所述光刻胶保留部分对应移动电极、固定电极以及隔垫物的区域；

湿法刻蚀位于光刻胶去除区域的金属薄膜；

干法刻蚀位于光刻胶去除区域的第一绝缘薄膜；

湿法刻蚀位于移动电极第一固定端之外的其他区域的第一绝缘薄膜以及固定电极第二导电部区域的第一绝缘薄膜；

将所述光刻胶剥离。

可选的，所述方法还包括：在衬底基板上形成固定块层，其中所述固定块层包括固定块，所述固定块至少覆盖所述移动电极的第一固定端，用于固定所述第一固定端。

本发明实施提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的任一所述的阵列基板。

本发明的实施例提供一种阵列基板及其制作方法、显示装置，在所述阵列基板上直接形成有加速度计，增加了阵列基板的集成度，且加速度计直接形成在衬底基板上而非形成在硅片上，节省了费用，降低了显示装置的生产成本。

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，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的一种阵列基板上的加速度计示意图；

图2为图1所示的加速度计的移动电极的平面示意图；

图3为图1所示的加速度计的固定电极的平面示意图；

图4为图1所示的加速度计的移动电极和固定电极的叉合示意图；

图5为图1所示的加速度计的等效电路图；

图6为本发明实施例提供的另一种阵列基板上的加速度计示意图；

图7为图6所示的加速度计的移动电极和固定电极的叉合示意图；

图8为本发明实施提供的一种阵列基板上形成加速度计的制作方法示意图；

图9为图8所示的制作方法中步骤1015干法刻蚀后的示意图；

图10为图8所示的制作方法中步骤1016湿法刻蚀后的示意图；

图11为本发明实施例提供的一种经过一次构图工艺在衬底基板上形成固定块层的制作方法示意图。

附图标记：

10-衬底基板；11-移动电极；12-固定电极；13-隔垫物；111-第一固定端；112-第一质量块；113-第一导电部；114-弹性部；121-第二固定端；122-第二导电部；21-第一绝缘薄膜；22-金属薄膜；23-光刻胶。

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，所描述的实施例仅仅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。

本发明实施例提供了一种阵列基板，包括显示区和非显示区，所述阵列基板在非显示区的衬底基板上直接形成有加速度计。

需要说明的是，所述阵列基板的显示区包括由栅线和数据线交叉形成的多个像素单元。在显示区之外的非显示区，一般设置有柔性线路板等。所述阵列基板在非显示区的衬底基板上直接形成有加速度计，即在阵列基板的非显示区通过沉积薄膜等工艺在衬底基板上直接形成加速度计。其中，所述衬底基板可以是玻璃基板还可以是形成有其他薄膜或层结构的基板。

本发明实施例提供的阵列基板，在所述阵列基板上直接形成有加速度计，增加了阵列基板的集成度，且加速度计直接形成在衬底基板上而非形成在硅片上，节省了费用，降低了显示装置的生产成本。

需要说明的是，加速度计的类型较多：

按检测质量的位移方式分类有线性加速度计(检测质量做线位移)和摆式加速度计(检测质量绕支撑轴转动)

按支撑方式分类有宝石支撑、挠性支撑、气浮、液浮、磁悬浮和静电悬浮等；

按测量系统的组成形成分类有开环式和闭环式；

按工作原理分类有振弦式、振梁式和摆式积分陀螺加速度计等；

按输入轴数目分类有单轴、双轴和三轴加速度计；

按传感元件分类有压电式、压阻式和电位器式等。

一般的加速度计综合了不同分类的特点。本发明实施例及附图仅以其中几种综合为例进行详细说明。

可选的，如图1、图6所示，所述加速度计包括：形成在衬底基板10上的隔垫物13、至少一个移动电极11以及至少一个固定电极12，其中，

所述移动电极11如图2、图7所示，包括第一固定端111、第一质量块112、设置在所述第一质量块112至少一侧的第一导电部113(图2第一质量块112的两侧均设置第一导电部113、图7仅在第一质量块112的一侧设置第一导电部113)、以及连接所述第一固定端111和所述第一质量块112的弹性部114；

所述固定电极12如图3、图7所示，包括第二固定端121以及设置在所述第二固定块121一侧的第二导电部122，其中，如图4、图7所示，所述第一导电部113和所述第二导电部122对应叉合；

所述隔垫物13如图1、图6所示，隔垫物13设置在所述移动电极11第一固定端111以及固定电极12的第二固定端121的下面位置处，用于垫高所述固定电极11和所述移动电极12。尤其需要说明的是，隔垫物不位于移动电极11的第一导电部113以及第一质量块112的位置处，且不位于固定电极12的第二导电部122的位置处，以保证固定电极和移动电极能够实现相对运动。

如图1所示的加速度计属于上述分类中的线性、单轴、变间隙的结合。其中，所述隔垫物13设置在所述移动电极11第一固定端111以及固定电极12的第二固定端121的下面位置处，用于垫高所述固定电极11和所述移动电极12，即使得移动电极11和固定电极12能够完成相对的运动。

可选的，如图4、图7所示，所述第一导电部113和所述第二导电部122为梳状。

可选的，如图1、图2所示，所述加速度计包括两个固定电极12和一个移动电极11，所述固定电极12设置在移动电极11相对的两侧，且在相邻移动电极的一侧设置有多个第二导电部122；所述移动电极11的第一质量块112在对应固定电极12的两侧分别设置有多个第一导电部113。

如图1所示的加速度计，其在固定电极和移动电极之间形成的等效电路图如图5所示，当有加速度作用于第一方向101，移动电极就会沿第一方向101相对于固定电极发生位移，对两个固定电极分别施加大小相同但相位相反的交变电压V⁺和V^—，则有移动电极对地电压V₀有关的方程:

$\left\{\begin{array}{c}{V}_0=\frac{C_a{V}^{+}+C_b{V}^{-}}{C_a+C_b}\\ V^{+}=V_{bias}+V\left(t\right)\\ V^{-}=V_{bias}-V\left(t\right)\end{array}\right.$

这样可得移动电极的电压为：

$V_0=\frac{C_a(V_{bias}+V(t\left)\right)+C_b(V_{bias}-V(t\left)\right)}{C_a+C_b}=V_{bias}+\frac{C_a-C_b}{C_a+C_b}V\left(t\right)$

结合图1可得：

$V_0=V_{bias}+\frac{C_a-C_b}{C_a+C_b}V\left(t\right)=V_{bias}+\frac{X}{d_0}V\left(t\right)$

其中，C_a为第一固定电极的电容，C_b为第二固定电极的电容，V(t)为加载在固定电极上的直流分量，V_bias为加载在固定电极上的交流分量，d₀为移动电极和固定电极间距，x为移动电极相对与固定电极的偏移量。

而加速度a和x的关系由牛顿定律得到:

ma＝F＝kx

其中k为移动电极的弹性系数为常数，m为移动电极的质量，则:

$V_0=V_{bias}+\frac{ma}{d_{0}k}V\left(t\right)=V_{bias}+akV\left(t\right)$

由此，由加速度引起的电容变化可以通过外部电路检测出来，进而确定显示装置的加速度。

需要说明的是，参照图4，加速度计包括两个固定电极，其中，C_a为第一固定电极的电容，且固定电极的一个第二导电部与移动电极的两个第一导电部形成两个存储电容，则C_a为第一固定电极的所有第二导电部的电容。

可选的，如图1、图2、图4所示，所述弹性部114为弯折的电极线。由于移动电极相对于固定电极在沿第一方向101具有相对运动，则通过将所述弹性部114设置为弯折的电极线更有利于移动电极的相对运动。

可选的，如图6、图7所示，所述加速度计包括一个固定电极12和一个移动电极11，所述移动电极11的第一质量块112在对应固定电极12的一侧设置有三个平行的第一导电部113；

所述固定电极12的第二固定端121对应设置有两个平行的第二导电部122；

其中，所述弹性部114为平直的电极线。

如图6、图7所示的加速度计，其作用原理是当移动电极沿第二方向102发生位移，固定电极和移动电极直流电压不变，则在移动电极和固定电极之间的电荷的变化公式为:Q＝C*U；

通过外部电路检测出相应的电荷变化量从而检测出加速度的变化，进而确定显示装置有无加速度。

当然，阵列基板非显示区直接形成的加速度计还可以组合其他的分类特点，形成不同的加速度计，则其检测原理也有所不同，本发明实施例仅以附图所示的为例进行详细说明，对于其他组合在这里就一一列举。

优选的，所述加速度计还包括固定块(图中均未示出)，所述固定块至少覆盖所述移动电极第一固定端，即可以防止移动电极进行相对运动而脱落等。且所述固定块还可以覆盖所述固定电极的第二固定端，用于进一步固定所述固定电极。

本发明实施例提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的任一所述的阵列基板。所述显示装置可以为液晶显示器、电子纸、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)显示器等显示器件以及包括这些显示器件的电视、数码相机、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或者部件。

本发明实施例提供了一种阵列基板的制作方法，包括：

所述阵列基板在非显示区的衬底基板上形成加速度计。

具体的，所述加速度计可以是多种不同形式的加速度计，其可以包括多种不同的薄膜或层结构，所述直接在所述衬底基板的非显示区形成加速度计即在所述阵列基板的衬底基板上直接形成多种不同的薄膜或层结构。

可选的，所述阵列基板在非显示区的衬底基板上形成加速度计具体包括：

经过一次构图工艺在衬底基板上形成隔垫物层以及金属层。

其中，所述隔垫物层包括隔垫物，所述金属层包括移动电极和固定电极。

在本发明所有实施例中，需要阐明“薄膜”、“层”以及“图案”的定义，以及之间的关系。其中，“薄膜”是指利用某一种材料在基板上利用沉积或其他工艺制作出的一层薄膜。若在整个制作过程当中该“薄膜”无需构图工艺，则该“薄膜”还可以称为“层”；若在整个制作过程当中该“薄膜”还需构图工艺，则在构图工艺前称为“薄膜”，构图工艺后称为“层”。经过构图工艺后的“层”中包含至少一个薄膜“图案”。

示例的，上述的金属层可以是在透明基板上沉积金属薄膜经构图工艺后形成的移动电极和固定电极。而移动电极和固定电极则称为图案。

其中，所述“构图工艺”是将薄膜形成包含至少一个图案的层的工艺；而构图工艺通常包含：在薄膜上涂胶，利用掩膜板对所述光刻胶进行曝光，再利用显影液将需去除的光刻胶冲蚀掉，再刻蚀掉未覆盖光刻胶的薄膜部分，最后将剩下的光刻胶剥离。而在本发明所有实施例中，“一次构图工艺”是指经过一次曝光形成所需要的层结构工艺。

经过一次构图工艺在衬底基板上形成隔垫物层以及金属层相对减少形成加速度计的曝光次数，可以降低生产成本。

可选的，如图8所示，上述经过一次构图工艺在衬底基板上形成隔垫物层以及金属层具体包括：

步骤1011、在衬底基板上形成第一绝缘薄膜以及金属薄膜。

具体的在衬底基板的非显示区可以是通过旋涂等工艺依次形成第一绝缘薄膜和金属薄膜。

步骤1012、形成覆盖所述第一绝缘薄膜和金属薄膜的光刻胶。

利用光刻胶覆盖在所述衬底基板上以多光刻胶进行曝光和显影形成特定的薄膜图案。

步骤1013、利用掩膜板对所述光刻胶进行曝光和显影，显影后形成光刻胶保留部分和光刻胶去除部分，其中，所述光刻胶保留部分对应移动电极、固定电极以及隔垫物的区域。

步骤1014、湿法刻蚀位于光刻胶去除区域的金属薄膜。

即利用刻蚀液将光刻胶完全去除区域的金属薄膜刻蚀掉。

步骤1015、干法刻蚀位于光刻胶去除区域的第一绝缘薄膜。

即利用气体轰击将光刻胶完全去除区域的第一绝缘薄膜刻蚀掉。如图9所示，衬底基板10上的第一绝缘薄膜21和金属薄膜22在对应光刻胶23完全去除区域的部分被完全刻蚀掉。

步骤1016、湿法刻蚀位于移动电极第一固定端之外的其他区域的第一绝缘薄膜以及固定电极第二导电部区域的第一绝缘薄膜。

由于移动电极需要发生位移，在移动电极的第一导电部和固定电极的第二导电部形成电容差或者位移差来检测加速度，则为了保证移动电极的可移动性，将位于移动电极第一固定端之外的其他区域的第一绝缘薄膜以及固定电极第二导电部区域的第一绝缘薄膜去除，如图10所示。

步骤1017、将所述光刻胶剥离。

可选的，所述方法还包括：在衬底基板上形成固定块层，其中所述固定块层包括固定块。

可选的，如图11所示，所述在衬底基板上形成固定块层具体包括：

步骤1021、在衬底基板上形成第二绝缘薄膜。

需要说明的是，所述衬底基板已经形成有隔垫物层以及移动电极和固定电极，所述在衬底基板上形成第二绝缘薄膜即在形成有隔垫物以及移动电极和固定电极的基板上形成第二绝缘薄膜。所述第二绝缘薄膜可以采用喷溅的方式形成，则部分第二绝缘薄膜覆盖在移动电极或固定电极上，部分第二绝缘薄膜会直接形成在衬底基板上。

步骤1022、形成覆盖所述第二绝缘薄膜的光刻胶。

具体的，可以是经涂布形成所述光刻胶，则衬底基板上在行测和功能第二绝缘薄膜的部分均覆盖有所述光刻胶，即光刻胶形成在隔垫物以及，且还有部分光刻胶覆盖直接形成在衬底基板上的第二绝缘薄膜。

步骤1023、利用掩膜板对所述光刻胶进行曝光和显影，显影后形成光刻胶保留部分和光刻胶去除部分，其中，所述光刻胶保留部分对应固定块区域。

其中，所述固定块区域可以是对应所述移动电极的第一固定端的区域。

步骤1024、湿法刻蚀位于光刻胶去除区域的第二绝缘薄膜。

即将第二绝缘薄膜除对应固定块区域的其他部分刻蚀掉。

步骤1025、将所述光刻胶剥离。

即将对应固定块区域的光刻胶剥离，在衬底基板上形成固定块。

当然，形成本发明实施例的加速度计的方法也不局限于上述具体步骤，本发明实施例仅以上述为例进行详细说明。

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。

Claims (9)

1.一种阵列基板，包括显示区和非显示区，其特征在于，所述阵列基板在非显示区的衬底基板上直接形成有加速度计；所述加速度计包括：形成在衬底基板上的隔垫物、至少一个移动电极以及至少一个固定电极；

其中，所述移动电极包括第一固定端、第一质量块、设置在所述第一质量块至少一侧的第一导电部、以及连接所述第一固定端和所述第一质量块的弹性部；

所述固定电极包括第二固定端以及设置在所述第二固定端一侧的第二导电部，其中，所述第一导电部和所述第二导电部对应叉合；

所述隔垫物设置在所述移动电极第一固定端以及所述固定电极的第二固定端的下面位置处，用于垫高所述固定电极和所述移动电极。

2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述第一导电部和所述第二导电部为梳状。

3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述加速度计包括两个固定电极和一个移动电极，所述固定电极设置在移动电极相对的两侧，且在相邻移动电极的一侧设置有多个第二导电部；所述移动电极的第一质量块在对应固定电极的两侧分别设置有多个第一导电部。

4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述弹性部为弯折的电极线。

5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述加速度计包括一个固定电极和一个移动电极，所述移动电极的第一质量块在对应固定电极的一侧设置有三个平行的第一导电部；

所述固定电极的第二质量块对应设置有两个平行的第二导电部；

其中，所述弹性部为平直的电极线。

6.根据权利要求1-5任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述加速度计还包括固定块，所述固定块至少覆盖所述移动电极的第一固定端，用于固定所述第一固定端。

7.一种阵列基板的制作方法，其特征在于，包括：所述阵列基板在非显示区的衬底基板上形成加速度计；

所述阵列基板在非显示区的衬底基板上形成加速度计具体包括：经过一次构图工艺在衬底基板上形成隔垫物层以及金属层，其中，所述隔垫物层包括隔垫物，所述金属层包括移动电极和固定电极；

所述经过一次构图工艺在衬底基板上形成隔垫物层以及金属层具体包括：

在衬底基板上形成第一绝缘薄膜以及金属薄膜；

形成覆盖所述第一绝缘薄膜和金属薄膜的光刻胶；

利用掩膜板对所述光刻胶进行曝光和显影，显影后形成光刻胶保留部分和光刻胶去除部分，其中，所述光刻胶保留部分对应移动电极、固定电极以及隔垫物的区域；

湿法刻蚀位于光刻胶去除区域的金属薄膜；

干法刻蚀位于光刻胶去除区域的第一绝缘薄膜；

湿法刻蚀位于移动电极第一固定端之外的其他区域的第一绝缘薄膜以及固定电极第二导电部区域的第一绝缘薄膜；

将所述光刻胶剥离。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：在衬底基板上形成固定块层，其中所述固定块层包括固定块，所述固定块至少覆盖所述移动电极的第一固定端，用于固定所述第一固定端。

9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的阵列基板。