CN105446037A - 显示基板及其制作方法、显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，公开了一种显示基板及其制作方法、显示器件。所述制作方法包括在黑矩阵的表面形成凹凸不平的结构，使得黑矩阵靠近显示侧的表面凹凸不平，在应用于显示器件上时，可以减少黑矩阵向显示侧反射的光线，降低显示面板的反射率，减小对显示画面对比度的影响，改善显示画面的质量。

Description

显示基板及其制作方法、显示器件
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示基板及其制作方法、显示器件。
背景技术
现有技术的液晶显示器件(LiquidCrystalDisplayDevice，简称“LCD”)的主体为显示面板，显示面板是通过将阵列基板和彩膜基板进行成盒工艺粘贴而成，在成盒时阵列基板和彩膜基板之间会存在一定的偏差，该偏差会导致LCD显示器件开口率降低、漏光等问题。并且LCD器件PPI越高，开口率的降低越严重，与此同时产品的亮度、色域等都会有所降低，能耗会有所增加。
为了消除阵列基板和滤色片基板之间的偏差，提高开口率、降低成本，面板厂商开发了一种彩膜基板上的彩色滤光层以及黑矩阵设置在阵列基板的技术，也就是COA(ColorOnArray)技术。COA技术通过将黑矩阵设置于阵列基板的数据线、栅线、薄膜晶体管上方，缺省了彩膜基板和阵列基板的对盒工艺，从而克服了成盒工艺中阵列基板与彩膜基板存在对位偏差的问题，提高了开口率，降低了成本，提高了产品的显示品质。
现有技术中的黑矩阵多是由包覆碳黑颗粒的有机树脂制得，另外为了提高开口率，降低寄生电容，黑矩阵也可以采用金属材料来制作。当采用金属材料来制得黑矩阵时，由于金属材料具有一定的反射率，因此显示面板中的金属黑矩阵会反光，造成显示对比度的下降，影响画面质量，当采用金属材料来替代黑矩阵遮光时，显示面板的反射率相对于采用碳黑颗粒的黑矩阵大幅增加，并且显示面板的反射率与金属黑矩阵的面积大小相关，面积越大，反射率越大。
发明内容
本发明提供一种显示基板及显示器件，用以解决黑矩阵反射光线，导致显示器件的对比度下降的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例中提供一种显示基板的制作方法，包括形成黑矩阵的步骤，形成黑矩阵的步骤包括：
在所述黑矩阵靠近显示侧的表面形成凹凸不平的结构。
本发明实施例中还提供一种采用如上所述的制作方法制得的显示基板，包括黑矩阵，所述黑矩阵靠近显示侧的表面凹凸不平。
本发明实施例中还提供一种显示器件，包括如上所述的显示基板。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述技术方案中，设置黑矩阵靠近显示侧的表面凹凸不平，以减少黑矩阵向显示侧反射的光线，降低显示面板的反射率，减小对显示画面对比度的影响，改善显示画面的质量。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示本发明实施例中显示基板的结构示意图；
图2表示图1沿A-A的剖视图一；
图3表示图1沿B-B的剖视图一；
图4表示图1沿A-A的剖视图二；
图5表示图1沿B-B的剖视图二；
图6表示本发明实施例中对第一子层的表面进行湿法刻蚀形成凹凸不平表面的结构示意图；
图7表示图6中虚线框内的局部放大示意图；
图8表示本发明实施例中采用第一工艺参数对第一子层的表面进行干法刻蚀形成光滑表面的结构示意图；
图9表示本发明实施例中采用第二工艺参数对第一子层的表面进行干法刻蚀形成凹凸不平表面的结构示意图；
图10表示本发明实施例中采用第三工艺参数对第一子层的表面进行干法刻蚀形成凹凸不平表面的结构示意图；
图11表示本发明实施例中对第一子层的表面进行过刻形成凹凸不平表面的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
图1表示本实施例中显示基板的结构示意图，图2表示图1沿A-A的剖视图一，图3表示图1沿B-B的剖视图一，图4表示图1沿A-A的剖视图二，图5表示图1沿B-B的剖视图二。
结合图1-图5所示，本实施例中提供一种显示基板，所述显示基板包括黑矩阵1，且黑矩阵1靠近显示侧的表面凹凸不平，以减少黑矩阵1向显示侧反射的光线，降低显示面板的反射率，减小对显示画面对比度的影响，改善显示画面的质量。
所述显示基板可以彩膜基板，也可以为COA阵列基板。
本发明的技术方案尤其适用于黑矩阵1的材料为金属的情况，因为金属材料的反射率较高，对显示面板的对比度影响较大。而黑矩阵1的材料为有机树脂时，对显示面板的对比度没有太大影响。
黑矩阵1可以为单层结构，也可以为多层结构，当黑矩阵1为多层结构时，不同层的材料可以相同，也不以不同。
结合图1、图4和图5所示，本实施例中，设置黑矩阵1包括第一子层10和第二子层20，第一子层10靠近显示侧的表面凹凸不平，可以为黑矩阵1提供凹凸不平的表面。第二子层20设置在第一子层10上，并沿第一子层10的表面延伸，使得第二子层10的表面形状与第一子层20的表面形状相同，从而使得黑矩阵1的表面凹凸不平。其中，第一子层10和第二子层20可以由金属材料或绝缘材料制得，可以为单层结构，也可以为多层结构。优选地，第一子层10和第二子层20中的至少一个由金属材料制得，以形成屏蔽，降低显示基板的寄生电容。受到制作工艺的影响，金属材料相对于绝缘材料的成膜较薄，为了保证第二子层20能够沿第一子层10的表面延伸，使得黑矩阵1的表面由第一子层10提供，本实施例中设置第二子层10由金属材料制得。
上述技术方案中，当第一子层10由金属材料制得时，采用低电阻率的金属材料，如Al、Cu、Ag。但是低电阻率的金属材料较为活泼，分子容易渗透到相邻膜层，影响相邻膜层特性，如：影响半导体的性能。
基于上述理由，当第一子层10由金属材料制得时，设置第一子层10包括至少两个叠层设置的金属层。具体的，第一子层10可以包括第一金属层和第二金属层，所述第二金属层靠近显示侧，所述第二金属层的电阻率小于所述第一金属层的电阻率，可选的，所述第一金属层的材料为Mo，所述第二金属层的材料为Al。
当然，黑矩阵1也可以仅包括第一子层10，结合图1、图2和图3所示。优选地，第一子层10由金属材料制得，以提高像素开口率，同时还能够起到屏蔽作用，降低显示基板的寄生电容。进一步地，第一子层10包括至少两个叠层设置的金属层。具体的，第一子层10可以包括第一金属层和第二金属层，所述第二金属层靠近显示侧，所述第二金属层的电阻率小于所述第一金属层的电阻率，所述第一金属层可以阻挡所述第二金属层对相邻膜层性能的影响。
当本实施例中的显示基板为COA阵列基板，并应用于薄膜晶体管液晶显示器件时，具体可以包括：
设置在一基底100上的、横纵交叉分布的栅线2和数据线3，用于限定多个像素区域；
位于每个像素区域的薄膜晶体管，薄膜晶体管包括栅电极4、有源层9、源电极5和漏电极，栅电极4和有源层9之间具有栅绝缘层101，薄膜晶体管的栅电极4与对应的栅线2电性连接，所述薄膜晶体管的源电极5与对应的数据线3电性连接；
设置在薄膜晶体管上、覆盖整个基底100的第一钝化层102；
位于每个像素区域的彩色滤光层6，彩色滤光层6设置在第一钝化层102上，彩色滤光层6可以包括但并不局限于包括红色滤光层、蓝色滤光层、绿色滤光层、白色滤光层；
设置在彩色滤光层6上的平坦层103；
依次设置在平坦层103上的公共电极7和黑矩阵1，黑矩阵1对应薄膜晶体管和栅线2的位置设置；
覆盖公共电极7和黑矩阵1的第二钝化层104；
设置在第二钝化层104上的狭缝像素电极8，像素电极8通过贯穿第二钝化层104、平坦层103和第一钝化层102的过孔与薄膜晶体管的漏电极电性接触。
本实施例中的薄膜晶体管为底栅型薄膜晶体管，但所述薄膜晶体管也可以为顶栅型薄膜晶体管或共面型薄膜晶体管。
实施例二
本实施例中提供一种显示器件，包括实施例一中的显示基板，由于降低了黑矩阵的反射率，从而减小了黑矩阵的镜面反射效果，改善了显示画面的质量。
所述显示器件具体可以为：显示面板、电子纸、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。
实施例三
与实施例一的技术方案出于同一发明构思，本实施例中提供一种显示基板的制作方法，所述制作方法包括形成黑矩阵的步骤，形成黑矩阵的步骤包括：
在所述黑矩阵靠近显示侧的表面形成凹凸不平的结构。
通过上述制作方法制得的黑矩阵具有凹凸不平的表面，有效减少了其反射至显示侧的光线，保证了显示基板的对比度，改善了显示画面的质量。
其中，形成黑矩阵的步骤包括形成第一子层的步骤，所述第一子层的表面凹凸不平，用于为黑矩阵提供凹凸不平的表面。
所述第一子层可以由金属材料或绝缘材料制得。
进一步地，形成黑矩阵的步骤还包括：
在所述第一子层上形成第二子层，去除所述第一子层所在区域之外的第二子层，形成第二子层的图形，所述第二子层沿所述第一子层的表面延伸，且所述第二子层的表面形状与所述第一子层的表面形状相同，所述第二子层的材料为不透光的金属。
优选地，所述第一子层包括第一金属层和设置在第一金属层上的第二金属层。
在一个具体的实施方式中，形成所述第一子层的步骤包括：
依次形成第一金属层、第二金属层和第三金属层，所述第三金属层靠近显示侧，所述第二金属层的电阻率小于所述第一金属层和第三金属层的电阻率；
对所述第一金属层、第二金属层和第三金属层进行构图工艺，形成过渡层的图形，所述过渡层的图形与所述黑矩阵的图形一致；
采用湿法刻蚀去除第一金属层和部分第二金属层，通过控制湿法刻蚀工艺的刻蚀速率来在所述第二金属层的表面形成凹凸不平的结构，由所述第一金属层和剩余的第二金属层形成所述第一子层。
上述制作方法中，通过湿法刻蚀在第一子层表面形成凹凸不平的结构，结合图6和图7所示。
其中，第一金属层和第三金属层的材料可以Mo，第二金属层的材料可以为Al或Al合金。则所述湿法刻蚀工艺中使用的刻蚀液可以为HNO3和H3PO4的混合液，其中，HNO3的浓度为2.2％～3.5％，H3PO4的浓度为60％～75％，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀时间为20s～50s。
由于Al在高温条件下会因应力关系导致结晶重新排序，表面产生毛刺，基于上述原因，本实施例中在第二金属层上设置的第三金属层，能够防止出现后续的高温制作工艺导致第二金属层的表面产生毛刺的现象。
其中，第一金属层的厚度为200～500A，第二金属层的厚度为2000～3000A，第三金属层的厚度为500～1000A。
在另一个具体的实施方式中，形成所述第一子层的步骤包括：
形成第一子层，所述第一子层包括与黑矩阵所在区域对应的第一区域和不与黑矩阵所在区域对应的第二区域；
在所述第一子层上形成光刻胶的图形，所述光刻胶位于所述第二区域；
以所述光刻胶为掩膜，采用干法刻蚀去除所述第一区域的部分第一子层，并控制干法刻蚀工艺的气体速率以在所述第一子层位于第一区域的部分的表面形成凹凸不平的结构。
上述制作方法中，通过干法刻蚀在第一子层表面形成凹凸不平的结构，参加图9和图10所示。所述第一子层的材料可以为氮氧化合物，如：SiNx、SiO2。所述干法刻蚀工艺可以采用ECCP、ICP刻蚀设备，刻蚀参数为：偏置功率为20～30kW，气体压力大于40mT，SF6和O2的气体流量比为3:1～5:1，优选为4500：1300sccm。而现有技术的干法刻蚀条件一般是偏置功率为10～20kW，SF6和O2的气体流量比为2.5:1～1:1，优选为4500：2000sccm，形成的表面为光滑表面，参加图8所示。其中，形成图8中的表面的干法刻蚀条件是电源功率20kW，偏置功率为15kW，气体压力为40mT，SF6和O2的气体流量比为4500：2000sccm。形成图9中的表面的干法刻蚀条件是电源功率20kW，偏置功率为20kW，气体压力为40mT，SF6和O2的气体流量比4500：1500sccm。形成图10中的表面的干法刻蚀条件是电源功率20kW，偏置功率为20kW，气体压力为50mT，SF6和O2的气体流量比＝4500：1300sccm。
在实际应用过程中，还可以利用过刻原理，增加黑矩阵粗糙不平的表面的面积，来降低黑矩阵的反射率。且所述黑矩阵的材料优选为不透光的金属，以提高像素开口率，降低寄生电容。相应的，形成黑矩阵的步骤具体包括：
在一基底的表面形成不透光的金属薄膜；
在所述金属薄膜上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行曝光，显影，形成光刻胶保留区域和光刻胶不保留区域，所述光刻胶保留区域对应黑矩阵所在的区域，所述光刻胶不保留区域对应其它区域；
通过刻蚀工艺去除光刻胶不保留区域的金属薄膜，并控制所述刻蚀工艺的刻蚀时间使得光刻胶保留区域的金属薄膜的横截面面积在远离显示侧的方向上大致呈逐渐增加的趋势，所述金属薄膜的横截面平行于所述基底的表面；
剥离剩余的光刻胶，由光刻胶保留区域的金属薄膜形成黑矩阵。
上述制作方法中，通过延长刻蚀时间，可以增加过刻的程度，使黑矩阵的纵截面呈上小下大的梯形，其中，梯形的侧面因过刻的原因具备了很高的粗糙度，而梯形的侧面也为黑矩阵靠近显示侧的表面，因此，能够大大减小黑矩阵的镜面反射效果。
以制作黑矩阵的所述金属薄膜包括第一金属层、第二金属层和第三金属层，且第一金属层、第二金属层和第三金属的厚度分别为200A、3000A、800A为例，所述干法刻蚀工艺的刻蚀时间>40s，使得所述第三金属层全部被刻蚀，第二金属层被刻蚀掉500A，并使得第二金属层靠近显示侧的表面具备很高的粗糙度，如图11所示。
在实际制作工艺中，还可以结合上述湿法刻蚀工艺和过刻工艺两种方式、或上述干法刻蚀工艺和过刻工艺两种方式来进一步增加黑矩阵靠近显示侧表面的粗糙度。当然，也可以利用现有技术中的其他工艺来在黑矩阵靠近显示侧的表面形成凹凸不平的结构。
当本实施例中的显示基板为COA阵列基板，并应用于薄膜晶体管液晶显示器件时，所述制作方法具体包括：
在一基底上形成横纵交叉分布的栅线和数据线，用于限定多个像素区域；
在每个像素区域形成薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的栅电极与对应的栅线电性连接，所述薄膜晶体管的源电极与对应的数据线电性连接；
在所述薄膜晶体管上形成覆盖整个基底的第一钝化层；
在每个像素区域形成彩色滤光层；
在彩色滤光层上形成平坦层；
在所述平坦层上依次形成第一透明导电薄膜和金属薄膜，在所述过渡金属薄膜上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行曝光，显影，形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶不保留区域，所述光刻胶完全保留区域对应黑矩阵所在的区域，所述光刻胶部分保留区域对应公共电极所在的区域，所述光刻胶不保留区域对应其它区域，首先去除光刻胶不保留区域的第一透明导电薄膜和过渡金属薄膜，然后通过灰化工艺去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，并去除该区域的过渡金属薄膜，形成公共电极，最后剥离剩余的光刻胶，形成金属薄膜的图形；
在所述金属薄膜靠近显示侧的表面形成凹凸不平的结构，形成黑矩阵；
在所述公共电极和黑矩阵上形成第二钝化层；
在所述第二钝化层上形成狭缝像素电极，并形成贯穿第二钝化层、平坦层和第一钝化层的过孔，像素电极通过所述过孔与薄膜晶体管的漏电极电性接触。
至此完成COA阵列基板的制作。
其中，公共电极和像素电极的材料为透明的金属氧化物，如：HIZO、ZnO、TiO2、CdSnO、MgZnO、IGO、IZO、ITO或IGZO中的一种或多种。钝化层的材料可以为氮氧化物，如：SiNX、SiO2、SiON。源电极、漏电极、栅电极以及栅线和数据线的材料可以是Cu，Al，Ag，Mo，Cr，Nd，Ni，Mn，Ti，Ta，W等金属以及这些金属的合金，可以是单层结构或者多层结构，多层结构比如Cu\Mo，Ti\Cu\Ti，Mo\Al\Mo等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种显示基板的制作方法，包括形成黑矩阵的步骤，其特征在于，形成黑矩阵的步骤包括：
在所述黑矩阵靠近显示侧的表面形成凹凸不平的结构。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成黑矩阵的步骤包括形成第一子层的步骤，所述第一子层的表面凹凸不平。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，形成黑矩阵的步骤还包括：
在所述第一子层上形成第二子层，去除所述第一子层所在区域之外的第二子层，形成第二子层的图形，所述第二子层沿所述第一子层的表面延伸，且所述第二子层的表面形状与所述第一子层的表面形状相同，所述第二子层的材料为不透光的金属。
4.根据权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，形成所述第一子层的步骤包括：
依次形成第一金属层、第二金属层和第三金属层，所述第三金属层靠近显示侧，所述第二金属层的电阻率小于所述第一金属层和第三金属层的电阻率；
对所述第一金属层、第二金属层和第三金属层进行构图工艺，形成过渡层的图形，所述过渡层的图形与所述黑矩阵的图形一致；
采用湿法刻蚀去除第一金属层和部分第二金属层，通过控制湿法刻蚀工艺的刻蚀速率来在所述第二金属层的表面形成凹凸不平的结构，由所述第一金属层和剩余的第二金属层形成所述第一子层。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述第一金属层和第三金属层的材料为Mo，所述第二金属层的材料为Al；
所述湿法刻蚀工艺中使用的刻蚀液为HNO3和H3PO4的混合液，其中，HNO3的浓度为2.2％～3.5％，H3PO4的浓度为60％～75％，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀时间为20s～50s。
6.根据权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，形成所述第一子层的步骤包括：
形成第一子层，所述第一子层包括与黑矩阵所在区域对应的第一区域和不与黑矩阵所在区域对应的第二区域；
在所述第一子层上形成光刻胶的图形，所述光刻胶位于所述第二区域；
以所述光刻胶为掩膜，采用干法刻蚀去除所述第一区域的部分第一子层，并控制干法刻蚀工艺的气体速率以在所述第一子层位于第一区域的部分的表面形成凹凸不平的结构。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成黑矩阵的步骤包括：
在一基底的表面形成不透光的金属薄膜；
在所述金属薄膜上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行曝光，显影，形成光刻胶保留区域和光刻胶不保留区域，所述光刻胶保留区域对应黑矩阵所在的区域，所述光刻胶不保留区域对应其它区域；
通过刻蚀工艺去除光刻胶不保留区域的金属薄膜，并控制所述刻蚀工艺的刻蚀时间使得光刻胶保留区域的金属薄膜的横截面面积在远离显示侧的方向上呈逐渐增加的趋势，所述金属薄膜的横截面平行于所述基底的表面；
剥离剩余的光刻胶，由光刻胶保留区域的金属薄膜形成黑矩阵。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述显示基板为COA阵列基板，所述制作方法包括：
在一基底上形成横纵交叉分布的栅线和数据线，用于限定多个像素区域；
在每个像素区域形成薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的栅电极与对应的栅线电性连接，所述薄膜晶体管的源电极与对应的数据线电性连接；
在所述薄膜晶体管上形成覆盖整个基底的第一钝化层；
在每个像素区域形成彩色滤光层，所述彩色滤光层设置在第一钝化层上；
在彩色滤光层上形成平坦层；
在所述平坦层上依次形成第一透明导电薄膜和金属薄膜，在所述过渡金属薄膜上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行曝光，显影，形成光刻胶完全保留区域、光刻胶部分保留区域和光刻胶不保留区域，所述光刻胶完全保留区域对应黑矩阵所在的区域，所述光刻胶部分保留区域对应公共电极所在的区域，所述光刻胶不保留区域对应其它区域，首先去除光刻胶不保留区域的第一透明导电薄膜和过渡金属薄膜，然后通过灰化工艺去除光刻胶部分保留区域的光刻胶，并去除该区域的过渡金属薄膜，形成公共电极，最后剥离剩余的光刻胶，形成金属薄膜的图形；
在所述金属薄膜靠近显示侧的表面形成凹凸不平的结构，形成黑矩阵；
在所述公共电极和黑矩阵上形成第二钝化层；
在所述第二钝化层上形成像素电极。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的制作方法制得的显示基板，包括黑矩阵，其特征在于，所述黑矩阵靠近显示侧的表面凹凸不平。
10.根据权利要求9所述的显示基板，其特征在于，所述黑矩阵包括：
第一子层，所述第一子层靠近显示侧的表面凹凸不平。
11.根据权利要求10所述的显示基板，其特征在于，所述黑矩阵还包括：
设置在所述第一子层上的第二子层，所述第二子层沿所述第一子层的表面延伸，且所述第二子层的表面形状与所述第一子层的表面形状相同，所述第二子层的材料为不透光的金属。
12.根据权利要求10所述的显示基板，其特征在于，所述第一子层由金属材料或绝缘材料制得。
13.根据权利要求12所述的显示基板，其特征在于，当所述第一子层由金属材料制得时，所述第一子层包括至少两个叠层设置的金属层。
14.根据权利要求13所述的显示基板，其特征在于，所述第一子层包括第一金属层和第二金属层，第二金属层靠近显示侧，所述第二金属层的电阻率小于所述第一金属层的电阻率。
15.根据权利要求14所述的显示基板，其特征在于，所述第一金属层的材料为Mo，所述第二金属层的材料为Al。
16.一种显示器件，其特征在于，包括权利要求9-15任一项所述的显示基板。
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