CN104808409B - 阵列基板、阵列基板制造方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种阵列基板、阵列基板制造方法和显示装置，属于显示技术领域。所述阵列基板包括：衬底基板；所述衬底基板上形成有包括像素电极的图案和存储电容，所述存储电容为超级电容，所述超级电容包括第一电极、第二电极以及形成于所述第一电极和所述第二电极之间的电解质层，所述第二电极与所述像素电极电连接。本发明通过以电容较高的超级电容作为存储电容，而即使减小超级电容两极面积，超级电容也能达到与普通电容相同的电容大小，解决了现有技术中为了减小跳变而增大存储电容两级的面积时，会减小开口率，继而影响显示效果的问题；达到了既减小液晶像素上电压的跳变，又不减小开口率的效果。

Description

阵列基板、阵列基板制造方法和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种阵列基板、阵列基板制造方法和显示装置。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在当前的平板显示器市场中占据了主导地位。
相关技术中有一种TFT-LCD，它通过给液晶像素加上信号电压来改变液晶形状，且液晶像素并联有一个用于保持液晶像素上的电压的存储电容，在TFT的开关状态改变时，液晶像素上的电压就会发生跳变，而存储电容的电容越大，该跳变就越小，目前通常通过增大存储电容两级的面积来增大电容。
发明人在实现本发明的过程中，发现上述方式至少存在如下缺陷：上述方式在为了减小跳变而增大存储电容两级(存储电容两极通常由不透光的材料制成)的面积时，会减小开口率(每个像素有效的透光区域与全部面积的比例)，继而影响显示效果。
发明内容
为了解决相关技术中为了减小跳变而增大存储电容两级的面积时，会减小开口率，继而影响显示效果的问题，本发明实施例提供了一种阵列基板、阵列基板制造方法和显示装置。所述技术方案如下：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种阵列基板，所述阵列基板包括：
衬底基板；
所述衬底基板上形成有存储电容，所述存储电容为超级电容，所述超级电容包括第一电极、第二电极以及形成于所述第一电极和所述第二电极之间的电解质层。
可选的，所述第一电极和/或所述第二电极的材料为碳材料、金属氧化物、导电聚合物中的一种或几种的组合。
可选的，所述电解质层为聚合物电解质层。
可选的，所述衬底基板上形成有包括薄膜晶体管的图案，
包括所述第一电极的图案和所述薄膜晶体管中栅极的图案是在一次构图工艺中形成的。
可选的，所述栅极的图案上形成有包括栅绝缘层的图案，所述电解质层与所述包括栅绝缘层的图案形成于同一层。
可选的，所述衬底基板上依次形成有包括栅极的图案和栅绝缘层，
所述第一电极的图案形成于所述栅绝缘层上方。
可选的，所述第二电极为所述衬底基板上形成的像素电极。
可选的，所述衬底基板上形成有像素电极，所述像素电极与所述第二电极电连接。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种阵列基板制造方法，其特征在于，所述方法包括：
在衬底基板上形成存储电容，所述存储电容为超级电容，所述超级电容包括第一电极、第二电极以及形成于所述第一电极和所述第二电极之间的电解质层。
可选的，所述第一电极和/或所述第二电极的材料为碳材料、金属氧化物、导电聚合物中的一种或几种的组合。
可选的，所述电解质层为聚合物电解质层。
可选的，所述衬底基板上形成有包括薄膜晶体管的图案，所述在衬底基板上形成存储电容，包括：
通过一次构图工艺在所述衬底基板上形成包括所述第一电极的图案和所述薄膜晶体管中栅极的图案；
在形成有所述包括所述第一电极的图案和所述薄膜晶体管中栅极的图案的衬底基板上形成栅绝缘层、包括所述电解质层的图案和包括所述第二电极的图案。
可选的，所述在形成有所述包括所述第一电极的图案和所述薄膜晶体管中栅极的图案的衬底基板上形成栅绝缘层、包括所述电解质层的图案和包括所述第二电极的图案，包括：
在形成有所述包括所述第一电极的图案和所述栅极的图案的衬底基板上形成包括所述栅绝缘层的图案；
通过构图工艺在所述包括所述栅绝缘层的图案的同一层形成所述包括所述电解质层的图案；
在形成有所述包括所述电解质层的图案的衬底基板上形成所述包括所述第二电极的图案。
可选的，所述衬底基板上依次形成有包括栅极的图案、栅绝缘层，
所述在衬底基板上形成存储电容，包括：
在所述栅绝缘层上形成包括所述第一电极的图案；
在形成有所述包括所述第一电极的图案的衬底基板上形成包括所述电解质层的图案；
在形成有所述包括所述电解质层的图案的衬底基板上形成包括所述第二电极的图案。
可选的，所述第二电极为所述衬底基板上形成的像素电极。
可选的，所述在衬底基板上形成存储电容之后，所述方法还包括：
在形成有所述第二电极的衬底基板上形成像素电极，所述像素电极与所述第二电极电连接。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括第一方面提供的阵列基板。
可选的，所述阵列基板包括:在衬底基板上依次形成的第一电极、电解质层和第二电极，
所述阵列基板还包括:在形成有所述第二电极的衬底基板上形成的像素电极，所述像素电极与所述第二电极电连接。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过以电容较高的超级电容作为存储电容，而即使减小超级电容两极面积，超级电容也能达到与普通电容相同的电容大小，解决了现有技术中为了减小跳变而增大存储电容两级的面积时，会减小开口率，继而影响显示效果的问题；达到了既减小液晶像素上电压的跳变，又不减小开口率的效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1-1是TFT及周边电路示意图；
图1-2是普通电容结构示意图；
图1-3是超级电容储能机理示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种阵列基板的结构示意图；
图3是根据另一示例性实施例示出的一种阵列基板的结构示意图；
图4是根据另一示例性实施例示出的一种阵列基板的结构示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的一种阵列基板制造方法的流程图；
图6是根据另一示例性实施例示出的一种阵列基板制造方法的流程图；
图7是根据另一示例性实施例示出的一种阵列基板制造方法的流程图。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
如图1-1所示，其为TFT及周边电路示意图，TFT通常包括栅电极G、源电极S和漏电极D，扫描线连接同一列所有TFT的栅电极G，而信号线连接同一行所有TFT的源电极S，当TFT开启时，信号线的数据写入液晶电容Clc，位于液晶电容Clc中的液晶像素就加上了信号电压，然而由于液晶电容Clc的电容值较小，它并无法将电压保持住直到下一次TFT开启，因此给需要给液晶电容Clc并联一个储存电容Cs来维持电压。而当TFT开关状态改变时，像素电极(液晶电容Clc两端的电极)上的电压将发生跳变，该跳变会使显示器产生闪烁、拖尾、灰度错乱的问题，跳变的电压δV满足跳变电压公式，该跳变电压公式为：
其中，Cgs为寄生电容，Cε为栅极电容，Vpp为像素电极两端的电压，可以从跳变电压公式看出，存储电容Cs对降低跳变的电压起到决定性的作用，因而目前通常通过增大存储电容的电容来减小跳变的电压。
如图1-2所示，其为普通电容器的结构示意图，其中两个极板间的距离为d1，两个极板间包含有电介质，而普通电容器的电容满足电容公式，电容公式为：C＝εS/d1，其中ε为电介质的介电常数，S为电容两极的极板的面积，d1为电容两极的极板间的距离，即增大电容器两极的极板的面积就可以增大电容，而现有技术中就是以此方法增大存储电容的电容的，但是由于存储电容两极的极板通常是由不透光的材料制成，因而该方法会减小开口率。
超级电容，又叫电化学电容器(Electrochemcial Capacitor，简称EC)，是一种介于二次电池和普通电容器之间的新型储能器件，既具有普通电容高功率的特点，也具有电池高比能量密度的特点，是一种高功率的新型能源器件。图1-3是基于双电层机制的超级电容储能机理示意图，在两个电极和电解质的界面处形成有紧密的电荷层，形成了类似于平行板电容器的结构，此结构也满足电容公式C＝εS/d2，其中d2为电荷层的厚度，由于这个电荷层的厚度非常小，因此超级电容的电容远大于普通电容。
图2是根据一示例性实施例示出的一种阵列基板的结构示意图。该阵列基板可以包括：
衬底基板110。
衬底基板110上形成有存储电容130，存储电容130为超级电容，超级电容130包括第一电极131、第二电极132以及形成于第一电极131和第二电极132之间的电解质层133，其中120为像素电极。
综上所述，本发明实施例提供的阵列基板，通过以电容较高的超级电容作为存储电容，而即使减小超级电容两极面积，超级电容也能达到与普通电容相同的电容大小，解决了现有技术中为了减小跳变而增大存储电容两级的面积时，会减小开口率，继而影响显示效果的问题；达到了既减小液晶像素上电压的跳变，又不减小开口率的效果。
进一步的，请参考图3，其示出了本发明实施例提供的另一种阵列基板的结构示意图，该阵列基板在图2所示的阵列基板的基础上增加了更优选的结构，从而使得本发明实施例提供的阵列基板具有更好的性能。
可选的，衬底基板110上形成有包括薄膜晶体管的图案，包括第一电极131的图案和薄膜晶体管中栅极111的图案是在一次构图工艺中形成的，即在第一电极131和栅极111的材质一致时，可以在一次构图工艺中形成第一电极131和栅极111。
可选的，包括栅极111的图案上形成有包括栅绝缘层112的图案，电解质层133与包括栅绝缘层112的图案形成于同一层。第二电极132形成于电解质层133之上且与像素电极120电连接。
可选的，第一电极131和/或第二电极132的材料为碳材料、金属氧化物、导电聚合物中的一种或几种的组合，其中，碳材料可以包括：碳纳米管、活性炭、石墨烯等。金属氧化物可以包括：二氧化锰、二氧化钌、镍钴氧化物、镍钴氢氧化物等，导电聚合物可以包括：聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等。
如图4所示，其示出了本发明实施例提供的另一种阵列基板的结构示意图，其中，衬底基板110上依次形成有包括栅极111的图案和栅绝缘层112，栅绝缘层112上形成有包括第一电极131的图案，包括电解质层133的图案覆盖在包括第一电极131的图案上，避免了第一电极131和第二电极接触，在电解质层133以此种方式形成时，第一电极131的侧面和第二电极之间也会产生电容，进一步增大了超级电容的电容。可选的，还有一种电解质层的形成方式为在第一电极上形成包括保护层的图案，之后将电解质层与保护层形成于同一层，再在电解质层上形成第二电极。类似的，只要第二电极不与第一电极接触的方案均属于本发明实施例的技术方案，本发明实施例不作限制。
可选的，电解质层133为聚合物电解质层。需要说明的是，现有技术中的存储电容通常直接将栅绝缘层作为电解质层，即第一电极和第二电极间为栅绝缘层。
可选的，第二电极为衬底基板110上形成的像素电极120，即，图4所示的阵列基板中的第二电极和像素电极120可以是在一次构图工艺中形成的。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的阵列基板，通过在一次构图工艺中形成包括第一电极的图案和包括栅极的图案，并在一次构图工艺中形成包括第二电极的图案和包括像素电极的图案，达到了减少阵列基板制造工序的效果。
需要补充说明的是，由于超级电容的电容远大于普通电容，因而即使减小超级电容两级的面积，也能达到与普通电容相同的电容大小，因而本发明实施例提供的阵列基板达到了增大开口率的效果。
综上所述，本发明实施例提供的阵列基板，通过以电容较高的超级电容作为存储电容，而即使减小超级电容两极面积，超级电容也能达到与普通电容相同的电容大小，解决了现有技术中为了减小跳变而增大存储电容两级的面积时，会减小开口率，继而影响显示效果的问题；达到了既减小液晶像素上电压的跳变，又不减小开口率的效果。
图5是根据本发明实施例提供的一种阵列基板制造方法的流程图，该阵列基板制造方法可以包括如下步骤：
步骤501，在衬底基板上形成存储电容，存储电容为超级电容，超级电容包括第一电极、第二电极以及形成于第一电极和第二电极之间的电解质层。
综上所述，本发明实施例提供的阵列基板制造方法，通过以电容较高的超级电容作为存储电容，而即使减小超级电容两极面积，超级电容也能达到与普通电容相同的电容大小，解决了现有技术中为了减小跳变而增大存储电容两级的面积时，会减小开口率，继而影响显示效果的问题；达到了既减小液晶像素上电压的跳变，又不减小开口率的效果。
图6是根据本发明实施例提供的另一种阵列基板制造方法的流程图，该阵列基板制造方法可以包括下面几个步骤：
步骤601，通过一次构图工艺在衬底基板上形成包括第一电极的图案和薄膜晶体管中栅极的图案。
步骤602，在形成有包括第一电极的图案和栅极的图案的衬底基板上形成栅绝缘层、包括电解质层的图案和包括第二电极的图案。
本步骤可以分为下面三个子步骤：
1)在形成有包括第一电极的图案和包括栅极的图案的衬底基板上形成包括栅绝缘层的图案。
2)通过构图工艺在包括栅绝缘层的图案的同一层形成包括电解质层的图案。
3)在形成有包括电解质层的图案的衬底基板上形成包括第二电极的图案。
步骤603，在形成有第二电极的衬底基板上形成像素电极，像素电极与第二电极电连接。
步骤603结束后衬底基板的结构可以参照图3。
综上所述，本发明实施例提供的阵列基板制造方法，通过以电容较高的超级电容作为存储电容，而即使减小超级电容两极面积，超级电容也能达到与普通电容相同的电容大小，解决了现有技术中为了减小跳变而增大存储电容两级的面积时，会减小开口率，继而影响显示效果的问题；达到了既减小液晶像素上电压的跳变，又不减小开口率的效果。
图7是根据本发明实施例提供的另一种阵列基板制造方法的流程图，其中衬底基板上依次形成有包括栅极的图案和栅绝缘层，该阵列基板制造方法可以包括下面几个步骤：
步骤701，在栅绝缘层上形成包括第一电极的图案。
步骤702，在形成有包括第一电极的图案的衬底基板上形成包括电解质层的图案。
示例性的，电解质层的图案可以覆盖第一电极的图案。或者在第一电极上形成包括保护层的图案，之后在保护层的同一层形成电解质层。类似的，只要第二电极不与第一电极接触的方案均属于本发明实施例的技术方案，本发明实施例不作限制。
其中，电解质层可以为聚合物电解质层，该聚合物电解质层可以为凝胶型聚合物电解质层或全固态聚合物电解质层，凝胶型聚合物电解质层的基本材料可以包括聚氧乙烯、聚丙烯酸钾和聚乙烯醇等，全固态聚合物电解质的基本材料可以包括聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯和聚丙烯腈等。
步骤703，在形成有包括电解质层的图案的衬底基板上形成包括第二电极的图案。
可选的，第二电极为衬底基板上形成的像素电极。
需要说明的是，第一电极和第二电极的材料可以相同也可以不同。比如，第一电极和/或第二电极的材料为碳材料、金属氧化物、导电聚合物中的一种或几种的组合，其中，碳材料可以包括：碳纳米管、活性炭、石墨烯等。金属氧化物可以包括：二氧化锰、二氧化钌、镍钴氧化物、镍钴氢氧化物等，导电聚合物可以包括：聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等。
步骤703结束后，衬底基板的结构可以参照图4。
综上所述，本发明实施例提供的阵列基板制造方法，通过以电容较高的超级电容作为存储电容，而即使减小超级电容两极面积，超级电容也能达到与普通电容相同的电容大小，解决了现有技术中为了减小跳变而增大存储电容两级的面积时，会减小开口率，继而影响显示效果的问题；达到了既减小液晶像素上电压的跳变，又不减小开口率的效果。
此外，本发明还提供一种显示装置，该显示装置包括本发明任一实施例提供的阵列基板，例如图2所示实施例提供的阵列基板、图3所示实施例提供的阵列基板或图4所示实施例提供的阵列基板。
可选的，该阵列基板包括:在衬底基板上依次形成的第一电极、电解质层和第二电极，该阵列基板还包括:在形成有第二电极的衬底基板上形成的像素电极，像素电极与第二电极电连接。
需要说明的是，本发明中涉及的第一电极和/或第二电极包含有第一电极，第二电极，第一电极和第二电极这三种情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括：
衬底基板；
所述衬底基板上形成有存储电容，所述存储电容为超级电容，所述超级电容包括第一电极、第二电极以及形成于所述第一电极和所述第二电极之间的电解质层；
在所述衬底基板上形成有包括薄膜晶体管的图案的情况下，包括所述第一电极的图案和所述薄膜晶体管中栅极的图案是在一次构图工艺中形成的；在所述衬底基板上依次形成有包括栅极的图案和栅绝缘层的情况下，所述第一电极的图案形成于所述栅绝缘层上方。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述第一电极和/或所述第二电极的材料为碳材料、金属氧化物、导电聚合物中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述电解质层为聚合物电解质层。
4.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，当包括所述第一电极的图案和所述薄膜晶体管中栅极的图案是在一次构图工艺中形成的时，
所述栅极的图案上形成有包括栅绝缘层的图案，所述电解质层与所述包括栅绝缘层的图案形成于同一层。
5.根据权利要求1至4任一所述的阵列基板，其特征在于，
所述第二电极为所述衬底基板上形成的像素电极。
6.根据权利要求1至4任一所述的阵列基板，其特征在于，
所述衬底基板上形成有像素电极，所述像素电极与所述第二电极电连接。
7.一种阵列基板制造方法，其特征在于，所述方法包括：
在衬底基板上形成存储电容，所述存储电容为超级电容，所述超级电容包括第一电极、第二电极以及形成于所述第一电极和所述第二电极之间的电解质层；
在所述衬底基板上形成有包括薄膜晶体管的图案的情况下，所述在衬底基板上形成存储电容，包括：通过一次构图工艺在所述衬底基板上形成包括所述第一电极的图案和所述薄膜晶体管中栅极的图案；在形成有所述包括所述第一电极的图案和所述薄膜晶体管中栅极的图案的衬底基板上形成栅绝缘层、包括所述电解质层的图案和包括所述第二电极的图案；
在所述衬底基板上依次形成有包括栅极的图案和栅绝缘层的情况下，所述在衬底基板上形成存储电容，包括：在所述栅绝缘层上形成包括所述第一电极的图案；在形成有所述包括所述第一电极的图案的衬底基板上形成包括所述电解质层的图案；在形成有所述包括所述电解质层的图案的衬底基板上形成包括所述第二电极的图案。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一电极和/或所述第二电极的材料为碳材料、金属氧化物、导电聚合物中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述电解质层为聚合物电解质层。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在形成有所述包括所述第一电极的图案和所述薄膜晶体管中栅极的图案的衬底基板上形成栅绝缘层、包括所述电解质层的图案和包括所述第二电极的图案，包括：
在形成有所述包括所述第一电极的图案和所述栅极的图案的衬底基板上形成包括所述栅绝缘层的图案；
通过构图工艺在所述包括所述栅绝缘层的图案的同一层形成所述包括所述电解质层的图案；
在形成有所述包括所述电解质层的图案的衬底基板上形成所述包括所述第二电极的图案。
11.根据权利要求7至10任一所述的方法，其特征在于，
所述第二电极为所述衬底基板上形成的像素电极。
12.根据权利要求7至10任一所述的方法，其特征在于，所述在衬底基板上形成存储电容之后，所述方法还包括：
在形成有所述第二电极的衬底基板上形成像素电极，所述像素电极与所述第二电极电连接。
13.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1至6任一所述的阵列基板。
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