CN109240004A - 提高显示器对比度的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种提升显示器对比度的方法包括步骤：提供显示器阵列基板，所述显示器阵列基板旁有金属导线，所述金属导线带弧形结构；在反应室对所述显示器阵列基板表面形成一层光刻胶层；对所述光刻胶层表面湿法刻蚀，去除光刻胶残留物；对所述金属导线侧壁进行氧化处理，使所述金属导线侧壁产生氧化物；对所述光刻胶层表面光刻胶剥离，保留金属导线表面光刻胶。本发明的有益效果：通过在金属导线弯曲的边缘形成氧化物，有利于大幅改善弯曲位置的消偏现象减少液晶显示器开口区漏光，提高显示器对比度。

Description

提高显示器对比度的方法及装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及制程工艺领域，具体涉及一种提升显示器对比度的方法。
背景技术
目前，液晶显示装置作为电子设备的显示部件已经广泛的应用于各种电子产品中，而薄膜晶体管-液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD)则是液晶显示装置中的一个重要部件。
对比度是衡量液晶显示器光学性能重要指标，要获得高对比度液晶显示器，需尽量降低液晶显示器光学膜片内存在的消偏现象，常见办法有让液晶分子更整齐有序的排列、提高偏光片在显示面板上的偏贴精度、图案化垂直排列(Patterned VerticalAlignment，简称PVA)的偏振度及采用高对比度的滤光层等。
背光源在经过下偏光片入射进入显示器面板时，在开口区存在金属结构会由于对入射光的耦合而导致消偏现象存在。针对大尺寸如55寸及以上的超高清清晰度(UltraHigh Definition，简称UHD)高分辨率液晶显示器来说，为了达到对比度超过5000的目标，改善金属导线产生的漏光，对提升产品竞争力具有极大帮助。本发明提出新型制程工艺方案设计来改善消偏现象，得到高对比度产品。
液晶面板的对比度，随着技术的发展已经提高到5000左右(VA型),但随着HDR等技术发展的要求，和对高画质的需求，需要发展更高对比度的液晶显示器。高对比度意味着在白画面亮度不下降的情况下，尽可能降低背光一直打开时，液晶显示器黑画面的漏光现象。这一漏光依赖于背光设计，也依赖于液晶显示器阵列单元设计和偏光片设计。在液晶显示器阵列单元设计中，阵列的单元像素(Pixel)结构对像素漏光具有重要影响。
现有技术的液晶显示器，从不同的方向上观察，显示屏的对比度是不同的，这种视觉上的差异特性称为视角特性。对比度(Contrast Ratio，简称CR)是指随着观看速度的增加，显示器出现对比度锐减的现象，如黑色变成了白色，或者白色变成了黑色。正中心的对比度最大，从中心向边缘对比度下降，一般下降到10:1，即CR>10的角度为最大可视角度。就是说在对比度10以下，画面开始明显失真，视觉效果非常差。还有的厂商标注对比度(Contrast Ratio，简称CR)≥5为最大可视角度。
漏光是黑色显示时不同程度的光透过的现象。常黑模式扭曲向列型液晶显示器(Twist Nematic Liquid Crystal Display，简称TN-LCD)不加电压下为黑态。入射的线偏振光在扭曲的液晶分子作用下产生双折射，导致通过液晶层的偏振光的光程差不同，引起不同程度的漏光，无法得到全黑色。要形成均匀的全黑色背景，减少漏光，液晶屏的盒厚必须做得较厚。盒厚变厚会造成响应时间变长。由此，在实际应用中TN-LCD很少采用常黑模式。
常白模式的TN-LCD也会产生漏光现象。常白模式的TN-LCD加电压后液晶分子平行于电场、垂直于基板排列，显示黑态。垂直方向入射的光经过平行电场排列的液晶分子，入射光沿液晶分子长轴方向传播，不发生双折射现象，不存在光学延迟的差别，没有漏光，可以得到比较纯正的黑色。当入射的偏振光偏离了垂直方向入射，与液晶分子长轴方向成一定角度时，会有不同程度的漏光。
综上所述，现有技术的显示器存在消偏的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种针对液晶显示器阵列侧金属导线进行氧化处理的方法，提高显示器对比度的装置，以及包含所述提高显示器对比度的装置的液晶显示器。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
一种提高显示器对比度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供显示器阵列基板，所述显示器阵列基板旁有金属导线，所述金属导线带弧形结构；
在反应室对所述显示器阵列基板表面形成一层光刻胶层；
对所述光刻胶层表面湿法刻蚀，去除光刻胶残留物；
对所述金属导线侧壁进行氧化处理，使所述金属导线侧壁产生氧化物；
对所述光刻胶层表面光刻胶剥离，保留金属导线表面光刻胶。
根据本发明一优选实施例，所述金属导线的金属材料为铜(Cu)或钨(Wu)。
根据本发明一优选实施例，所述氧化处理，包括如下步骤：
在所述反应室中通入氧气，其温度低于150度，气体表面处理时间低于240秒，气体流量低于3000标准毫升/分钟。
根据本发明一优选实施例，所述氧化处理，包括如下步骤：
在所述反应室中通入干燥压缩空气，气体温度低于150度，气体表面处理时间低于240秒，气体流量低于3000标准毫升/分钟。
根据本发明一优选实施例，所述氧化处理，包括如下步骤：
使用强氧化剂稀释溶液对所述光刻胶层进行腐蚀处理。
根据本发明一优选实施例，所述强氧化剂稀释溶液为稀释的双氧水。
根据本发明一优选实施例，所述氧化处理，包括如下步骤：
在所述反应室中通入臭氧，气体温度低于150度，气体表面处理时间低于240秒。
根据本发明一优选实施例，所述金属导线采用黑矩阵进行遮蔽。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：
第一，本发明在显示图像的灰度相对较低的情况下，降低背光源的背光亮度，这样可以改善低亮度背景下的漏光现象，同时提高图像数据值以提高液晶的透光率，使调整前后的输出亮度保持一致；
第二，在保持调整前后显示输出亮度基本一致的前提下，由于大幅度改善了漏光现象，进而提高了低亮度背景下的图像对比度；
第三，由于降低背光源的发光亮度，可以降低背光源的输出功率，进而可以降低显示器件的整体功耗。
第四，由于先沉积金属导线的氧化物绝缘层，从而有效避免了采用等离子干法刻蚀工艺(Plasma Dry Etch,简称PDE)蚀刻氧化物绝缘层形成通孔或线的过程中产生的一系列问题；
第五，通过本发明上述工艺，减少甚至避免了使用离子干法刻蚀工艺(Plasma DryEtch，简称PDE)，从而提高了金属导线的稳定性。
第六，金属导线正面有光刻胶覆盖，氧化处理不会造成正面受损，金属导线导电能力得到保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例一中的金属导线的区域放大图；
图2为本发明实施例一子像素金属导线横向排列图；
图3为本发明实施例一子像素金属导线的竖向排列图；
图4为本发明实施例二的现有技术金属导线区域图。
图5本发明实施例二的改良后金属导线区域图；
图6本发明实施例三的刻蚀阶段金属导线放大图；
图7a-图7g为本发明实施例三的制程工艺效果图。
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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本发明实施例所提供的一种薄膜晶体管液晶显示器设计进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
对于一个液晶显示器来说，存在一种由于金属导线结构带来的漏光。这种漏光主要是偏振光在经过部分金属电路元件后部分透射光其偏振方向发生了一定的偏转，从而导致了在经过垂直方向偏振片滤光后产生部分漏光。对于入射的水平偏振光，非水平/垂直方向的金属拐角或金属边缘会对其偏振产生影响，发生一种类似衍射的现象，同时偏振方向发生部分改变，导致暗画面下漏光发生。
由于多数类似漏光发生在金属导线的拐角位置，如图1的十字交叉位置，由于制程本身的限制，实际金属导线101的结构是带有弧形的结构。这种在掩膜板设计中理论上是垂直结构，但实际生产中制作出弧形结构的情形是必然的。所以在金属导线的拐角处，往往会由于非垂直结构导致漏光。
为了改善漏光，图1中的阵列电极走线导致的十字结构可以被修正，例如常见的做法是取消垂直走线，水平走线隐蔽在像素区域外的黑矩阵(Black Martrix,简称BM)下。
但这样做无法解决像素边缘区域的Metal漏光问题。其重叠面积决定了存储电容的大小。但实际上，这种传统设计已经不太适应更高的显示效果的需求。中心的十字交叠的金属导线结构往往被移除，如图2的子像素金属导线201横向排列和图3的子像素金属导线301的竖向排列。
实施例二
在大尺寸高端液晶面板，例如55吋及以上的超高清(Ultra High Definition，简称UHD)分辨率或更高分辨率的高阶显示器中，为保证充电效率及存储电容等，在开口区不得不设计出金属导线的结构，但只要入射光存在跟金属截面非平行垂直分量时，产生的耦合将导致的偏振损失而引起漏光。
在实施例一中，建议规避这种交叉结构的设计，来杜绝入射光由于存在跟金属截面非平行垂直分量时，产生的耦合导致的偏振损失。但在大尺寸高端液晶面板，例如55吋及以上的超高清(Ultra High Definition，简称UHD)分辨率或更高分辨率的高阶显示器中，开口区不设计出金属导线的结构，会导致一系列其他问题，例如充电效率不足，存储电容不足等。
但如果在开口区设计出金属导线结构，例如图4，在交点位置即存在上下两个漏光区域，即使存在一根金属导线401的开口区，水平走向的金属导线401同样会跟垂直走向的金属导线存在三个交点，同时金属导线401上金属导线铜经湿刻工艺(Wet)、光刻胶剥离(PRstrip)后进行氧化处理，使其表面形成金属氧化物，其中氧化铟锡(Indium tin oxide，简称ITO)402交错的安排在像素电极上。经过改良后的如图5，将水平走向的金属导线501去掉，但是仍然存在氧化铟锡502和像素电极两端的两个交点位置存在上下两个漏光区域。
针对上述问题，为了保留开口区的金属导线501同时又降低漏光现象，本发明提出了金属导线表面增加铜氧化物的方法。通过实验证明在铜导线的外侧设置铜的氧化物层可以有效降低上述漏光现象。
为了实现这一方案，采用了不同的氧化方法：
第一，通入氧气的方法，在沉积完金属之后，在反应室中通入氧气，温度在低于350度，完成表面氧化后再刻蚀,气体表面处理时间不超过180秒，气体流量<3000标准毫升/分钟；
第二，通入氧气的方法，在金属完成了刻蚀，已经图案化以后，在反应室中通入氧气，温度低于350度，气体表面处理时间不超过180秒；
第三，氧化铜二次沉积的方法，在沉积完铜金属导线尚未进行光刻胶涂布曝光显影制程前，再通过氧化铜靶材沉积一层氧化铜层，其厚度≤150nm，之后再进行光刻胶涂布与显影曝光刻蚀。
第四，铜导线图案化完成后，再沉积一层氧化铜，并再次进行光刻胶涂布和后续的曝光显影刻蚀制程，氧化铜的图案覆盖开口区的铜导线,使得铜表面被氧化铜遮挡。
第五，溶液氧化方法，采用稀释的氧化物溶液，例如稀释的双氧水等短暂处理铜表面，在较短的反应时间内仅对铜表面产生氧化作用而不引起铜导线剥落等问题。
第六，通入臭氧的方法，在金属完成了刻蚀，已经图案化以后，在反应室中通入臭氧，温度低于350度，气体表面处理时间不超过180秒。
基于上述方案，通过在铜导线的表面特别是弯曲的边缘形成氧化物，有利于大幅改善弯曲位置的消偏现象，减少液晶显示器开口区漏光，提高对比度。
优选的，对于阵列基板行驱动技术(Gate Driver On Array，简称GOA)设计的产品，其边缘存在金属导线过孔需要连通的位置，需要形成过孔图案后首先短暂刻蚀已经完成上述处理的金属导线表面，消除铜的氧化物，露出导电区域，再进行过孔导通的沉积连接。
高对比度液晶显示器要求液晶显示器尽量降低在像素单元内的消偏现象，例如让液晶排列地更整齐有序；以及提高偏光片的互相垂直的偏贴精度，图案化垂直排列(Patterned Vertical Alignment,简称PVA)的偏振度；或者采用高对比度的滤光层等。为了保留开口区的金属导线同时又降低漏光现象，上述专利同时提出在铜金属导线表面增加铜氧化物的方法来降低漏光现象，并且经过模拟计算及实验验证，此方案可有效改善上述漏光现象。
实施例三
本专利的实施例一和实施例二，主要是在金属导线铜经湿刻工艺(Wet)、光刻胶剥离(PR strip)后进行氧化处理，使其表面形成金属氧化物，减少消偏，降低漏光。而实施例是在铜金属导线湿刻工艺后、光刻胶剥离(PR strip)前对金属导线侧壁进行氧化处理，不会破环金属导线正面，保证其导电性能。优选的，所述金属导线的金属材料为铜(Cu)或钨(Wu)。
如图6，金属导线604均匀的分布在玻璃基板603上，在光刻胶605进行剥离之前采用一定的氧化工艺对金属导线604侧壁进行处理，使其侧壁产生氧化物，铜导线正面有光刻胶605。
如图7a-图7g，在本实施例的的制程工艺步骤为(参见图7a-图7g)：
S1:提供玻璃基板703，并在所述玻璃基板703上沉积金属导线薄膜704；
S2：在金属导线薄膜704涂覆一层光刻胶层705；
S3：曝光，以掩膜板706遮蔽在光照707作用下在光刻胶层705上形成图案；
S4：采用紫外光对所述金属导线薄膜704和光刻胶层705照射，剥离部份金属导线薄膜704；
S5：在金属导线薄膜704一侧进行氧化反应，形成金属氧化层708；
S6：剥离光刻胶705；
在铜金属导线704经过蚀刻完成后，光刻胶剥离之前采用一定的氧化工艺对金属导线704侧壁进行处理，使侧壁产生铜氧化物，可降低金属产生的漏光，
同时导线正面有光刻胶705覆盖，氧化处理不会造成正面受损，金属导线导电能力得到保障。
在图7d所示的刻蚀阶段，至图7f的光刻胶705剥离之前，设计采用不同方法对导线进行氧化处理，包括但不限于如下几种，特别的，氧化方法示例如下：
第一，通入氧气的方法。在反应室中通入氧气，温度低于150度，完成表面氧化后再进行光刻胶剥离处理，O2气体处理时间不超过240秒，气体流量<3000标准毫升/分钟；
第二，通入洁净干燥压缩空气(Clean Dry Air，简称CDA)的方法。在反应室中通入CDA，温度低于150度，完成表面氧化后再进行光刻胶剥离，CDA气体处理时间不超过240秒，气体流量<3000标准毫升/分钟；
第三，溶液氧化方法。采用强氧化剂的稀释溶液，例如稀释的双氧水等对导线侧壁进行短暂瞬时氧化处理，在较短的反应时间内仅对铜表面产生氧化作用而不引起导线腐蚀，完成表面氧化后再进行光刻胶剥离。
第四，通入臭氧的方法，在金属完成了刻蚀，在反应室中通入臭氧，温度低于150度，气体表面处理时间不超过240秒，进行氧化后进行光刻胶剥离。
基于上述实施例，通过在铜导线弯曲的边缘形成氧化物，有利于大幅改善弯曲位置的消偏现象减少液晶显示器开口区漏光，提高对比度。
该实施例和实施例一、实施例二的本质区别为：该实施例在实施例一和实施例三的基础上同时导线正面有光刻胶605覆盖，氧化处理不会造成正面受损，金属导线导电能力得到保障。
在本实施例中，所述像素序列可以为为OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)阵列，或QLED(Quantum Dot Light Emitting Diodes，量子点发光二极管)阵列，或Micro LED(微型二极管)阵列。
有益效果为：第一，本发明在显示图像的灰度相对较低的情况下，降低背光源的背光亮度，这样可以改善低亮度背景下的漏光现象，同时提高图像数据值以提高液晶的透光率，使调整前后的输出亮度保持一致。
第二，在保持调整前后显示输出亮度基本一致的前提下，由于大幅度改善了漏光现象，进而提高了低亮度背景下的图像对比度。
第三，由于降低背光源的发光亮度，可以降低背光源的输出功率，进而可以降低显示器件的整体功耗。
第四，由于先沉积金属导线的氧化物绝缘层，从而有效避免了采用等离子干法刻蚀工艺(Plasma Dry Etch)蚀刻氧化物绝缘层形成通孔或线的过程中产生的一系列问题。
第五，通过本发明上述工艺，减少甚至避免了使用离子干法刻蚀工艺(Plasma DryEtch)，从而提高了金属导线的稳定性。
第六，金属导线正面有光刻胶覆盖，氧化处理不会造成正面受损，金属导线导电能力得到保障。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种提高显示器对比度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供显示器阵列基板，所述显示器阵列基板旁有金属导线，所述金属导线带弧形结构；
在反应室对所述显示器阵列基板表面形成一层光刻胶层；
对所述光刻胶层表面湿法刻蚀，去除光刻胶残留物；
对所述金属导线侧壁进行氧化处理，使所述金属导线侧壁产生氧化物；
对所述光刻胶层表面光刻胶剥离，保留金属导线表面光刻胶。
2.如权利要求1所述的提高显示器对比度的方法，其特征在于，所述金属导线为所述金属为铜(Cu)或钨(Wu)。
3.如权利要求1所述的提高显示器对比度的方法，其特征在于，所述氧化处理，包括如下步骤：
在所述反应室中通入氧气，其温度低于150度，气体表面处理时间低于240秒，气体流量低于3000标准毫升/分钟。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化处理，包括如下步骤：
在所述反应室中通入干燥压缩空气，气体温度低于150度，气体表面处理时间低于240秒，气体流量低于3000标准毫升/分钟。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化处理，包括如下步骤：
使用强氧化剂稀释溶液对所述光刻胶层进行腐蚀处理。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述强氧化剂稀释溶液为稀释的双氧水。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化处理，包括如下步骤：
在所述反应室中通入臭氧，气体温度低于150度，气体表面处理时间低于240秒。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属导线采用黑矩阵进行遮蔽。
9.一种液晶显示器，以权利要求1-8任一项所述的方法制成。
10.一种电子装置，以权利要求1-8任一项所述的方法制成。
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