CN113097228B - 遮光基板及其制备方法和阵列基板 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种遮光基板及其制备方法和阵列基板。遮光基板包括：基板和设置于所述基板一侧的遮光层，所述遮光层的材料为黑色介孔金属氧化物。当所述遮光基板用来制备阵列基板时，黑色介孔金属氧化物可以加强对可见光的吸收和散射，从而降低阵列基板上金属层对入射光线的反射率。当所述阵列基板用来制备显示面板时，可以提高显示面板的对比度和视觉效果。
Description
技术领域
本申请涉及显示领域，尤其涉及一种遮光基板及其制备方法和阵列基板。
背景技术
随着显示面板向着大型化、高画质、高分辨率以及窄边框的方向演变，显示面板内金属布线的数量和长度均有大幅度增多。金属布线的材质主要为Cu/Mo、Cu/Mo/Nd、Cu/Mo/Ti或Cu/Ti等金属材料。上述金属材料对入射到显示面板中的光线具有较强的反射作用。金属材料对光线的反射作用严重影响显示面板的显示效果。
发明内容
本申请提供一种遮光基板及其制备方法，可以降低阵列基板上金属层对入射光线的反射率，从而提高显示面板的对比度和视觉效果。
本申请实施例提供一种遮光基板，包括：基板和设置于所述基板一侧的遮光层，所述遮光层的材料为黑色介孔金属氧化物。
在一些实施例中，所述遮光层的厚度为20纳米至100纳米。
在一些实施例中，所述黑色介孔金属氧化物为具有介孔结构的MoOx、MoOx-Nd、MoOx-Ta、MoOx-Re以及MoOx-Al中的一种或几种的组合。
相应的，本申请实施例还提供一种制备遮光基板的方法，包括：
提供金属氧化物的前驱体；
将造孔剂、分散剂、有机酸以及所述金属氧化物的前驱体混合并搅拌，得到混合浆料；
将所述混合浆料涂覆于基板一侧并真空抽滤；
干燥所述基板一侧的所述混合浆料，所述混合浆料形成遮光层，得到遮光基板，所述遮光基板包括所述基板和所述遮光层，所述遮光层的材料为黑色介孔金属氧化物。
在一些实施例中，将金属氧化物的原料和醇溶液进行反应以形成所述金属氧化物的前驱体，所述金属氧化物的原料和醇溶液的质量比为3：1，所述金属氧化物的原料为MoOx、MoOx-Nd、MoOx-Ta、MoOx-Re以及MoOx-Al中的一种或几种的组合，所述醇溶液包括聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种或两种的组合，所述黑色介孔金属氧化物为具有介孔结构的MoOx、MoOx-Nd、MoOx-Ta、MoOx-Re以及MoOx-Al中的一种或几种的组合。
在一些实施例中，所述造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体之间的质量比为(50-100)：1：(20-60)：(500-1000)。
在一些实施例中，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇以及聚乙烯亚胺中的一种或几种的组合。
在一些实施例中，所述分散剂为聚乙烯酰胺和聚丙烯酰胺中的一种或两种的组合。
在一些实施例中，所述有机酸为醋酸、丙二酸、柠檬酸以及丁二酸中的一种或几种的组合。
在一些实施例中，在所述干燥所述基板一侧的所述混合浆料的步骤中，干燥温度为300℃-550℃，干燥时间为20分钟-40分钟。
在一些实施例中，在所述将造孔剂、分散剂、有机酸以及所述金属氧化物的前驱体混合并搅拌的步骤中，采用搅拌球磨机进行搅拌，所述搅拌球磨机的转速为200转/分-300转/分，搅拌时间为60分钟-120分钟。
相应的，本申请实施例还提供一种阵列基板，所述阵列基板包括如前所述的遮光基板。
本申请提供一种遮光基板。遮光基板包括：基板和设置于所述基板一侧的遮光层，所述遮光层的材料为黑色介孔金属氧化物。当所述遮光基板用来制备阵列基板时，黑色介孔金属氧化物可以加强对可见光的吸收和散射，从而降低阵列基板上金属层的反射率。当所述阵列基板用来制备显示面板时，可以提高显示面板的对比度和视觉效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的技术方案，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申请的一些实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请的保护范围。
图1为本申请实施例提供的遮光基板的平面结构示意图。
图2为本申请实施例提供的遮光基板沿AA’线的剖面图。
图3为本申请实施例提供的遮光基板的制备方法的流程图。
图4为采用本申请实施例提供的遮光基板的制备方法制备的遮光基板上遮光层的电镜图。
图5为本申请提供的阵列基板的第一种实施例的平面结构示意图。
图6为本申请提供的阵列基板的第一种实施例沿BB’线的剖面图。
图7为本申请提供的阵列基板的第二种实施例的平面结构示意图。
图8为本申请提供的阵列基板的第二种实施例沿CC’线的剖面图。
图9为本申请提供的显示面板的第一种实施例的平面结构示意图。
图10为本申请提供的显示面板的第二种实施例的平面结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
下面将结合具体实施例对本申请进行详细说明。
请参阅图1和图2，本申请实施例提供一种遮光基板10。遮光基板10包括基板11和设置于基板11一侧的遮光层12。遮光层12的材料为黑色介孔金属氧化物。黑色介孔金属氧化物为具有介孔结构的MoOx、MoOx-Nd、MoOx-Ta、MoOx-Re以及MoOx-Al中的一种或几种的组合。
基板11可以是玻璃基板，本申请在此不限定基板的材料，可以为任意可实施的基板。例如，基板11还可以是柔性基板。基板11还可以包括阵列基板中用于形成金属层的其他膜层或叠层。
本申请通过提供一种遮光基板10。遮光基板10包括基板11和设置于基板11一侧的遮光层12。遮光层12的材料为黑色介孔金属氧化物。黑色介孔金属氧化物是一种具有多孔结构的材料，黑色可以吸光，多孔的结构可以进一步加强对可见光的吸收和散射。
在一些实施例中，遮光层12的厚度为20纳米至100纳米。具体地，遮光层12的厚度可以是20纳米、25纳米、30纳米、35纳米、40纳米、45纳米、50纳米、55纳米、60纳米、65纳米、70纳米、75纳米、80纳米、85纳米、90纳米、95纳米或100纳米。
当遮光层12的厚度过小时，遮光层12容易破损且对可见光的吸收和散射效果不明显。当遮光层12的厚度过大时，会造成原材料的浪费。本申请通过设置遮光层12的厚度为20纳米-100纳米，保证遮光层12对可见光的吸收率最大，同时适宜的厚度不会造成原材料的浪费。
请参阅图3，本申请还提供了一种遮光基板的制备方法，包括：
步骤B21：提供金属氧化物的前驱体。
步骤B22：将造孔剂、分散剂、有机酸以及所述金属氧化物的前驱体混合并搅拌，得到混合浆料。
步骤B23：将所述混合浆料涂覆于基板一侧并真空抽滤。
基板可以是玻璃基板，本申请在此不限定基板的材料，可以为任意可实施的基板。例如，基板可以是柔性基板。基板11还可以包括阵列基板中用于形成金属层的其他膜层或叠层。
步骤B24：干燥所述基板一侧的所述混合浆料，所述混合浆料形成遮光层，得到遮光基板，所述遮光基板包括所述基板和所述遮光层，所述遮光层的材料为黑色介孔金属氧化物。
在一些实施例中，将金属氧化物的原料和醇溶液进行反应以形成金属氧化物的前驱体。金属氧化物的原料和醇溶液的质量比为3：1。金属氧化物的原料为MoOx、MoOx-Nd、MoOx-Ta、MoOx-Re以及MoOx-Al中的一种或几种的组合。所述的金属金属氧化物的原料为纳米级别的材料。醇溶液包括聚乙二醇(Polyethylene Glycol，PEG)和聚乙烯醇(PolyvinylAlcohol，PVA)中的一种或两种的组合。所述黑色介孔金属氧化物为纳米级的金属氧化物，黑色介孔金属氧化物具有介孔结构的MoOx、MoOx-Nd、MoOx-Ta、MoOx-Re以及MoOx-Al中的一种或几种的组合。
本申请通过设置金属氧化物的原料和醇溶液的质量比为3：1，可以得到分散均匀的金属氧化物的前驱体。本申请设置金属氧化物的原料为MoOx、MoOx-Nd、MoOx-Ta、MoOx-Re以及MoOx-Al中的一种或几种的组合，是因为氧化钼或其掺杂物不会对环境产生危害，同时纳米级的氧化钼或其掺杂物为黑色，可以用来制备黑色介孔金属氧化物。醇溶液的作用是用来与金属氧化物的原料反应，形成作为金属氧化物前驱体的金属的醇盐。也即，金属氧化物的前驱体为Mo、Nd、Ta、Re或Al等金属的醇盐。金属氧化物的前驱体是制备黑色介孔金属氧化物的主要原材料。PEG和PVA对金属氧化物的原料具有较好的溶解性，高温易于除去，不会对形成的黑色介孔金属氧化物产生影响。PEG和PVA都是与金属氧化物的原料反应的良溶剂。本申请中的醇溶液也可以为其他溶解性较好的醇溶剂。例如，醇溶液也可以是乙醇。
在一些实施例中，造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体之间的质量比为(50-100)：1：(20-60)：(500-1000)。具体地，造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体之间的质量比可以为50：1：20：500、100：1：60：1000或80：1：40：800。
本申请通过设置造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体之间的质量比为(50-100)：1：(20-60)：(500-1000)，可以得到混合均匀的制备黑色介孔金属氧化物的原材料。其中，金属氧化物的前驱体作为制备黑色介孔金属氧化物的主要原材料，其在原材料中的比例最大。造孔剂、分散剂以及有机酸等作为制备黑色介孔金属氧化物的辅助材料，其在原材料中的比例较小，分散剂在原材料中的比例最小。
在一些实施例中，造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)、聚乙二醇(Polyethylene Glycol，PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl Pyrrolidone，PVP)、聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，PVA)以及聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine，PEI)中的一种或几种的组合。
造孔剂是一种在高温下会分解出气体的物质。造孔剂可以作为制备黑色介孔金属氧化物的造孔剂和稳定剂。PMMA、PEG、PVP、PVA或PEI作为制备黑色介孔金属氧化物的造孔剂，高温分解时产生的气体二氧化碳对环境污染小，且不会对形成的黑色介孔金属氧化物造成污染，烧结后容易去除。
在一些实施例中，分散剂为聚乙烯酰胺(Polyethyleneimine，PEI)和聚丙烯酰胺(Polyacrylamide，PAM)中的一种或两种的组合。
分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。分散剂可以分散一些难于溶解于液体的无机、有机的固体及液体颗粒。同时分散剂也能防止颗粒的沉降和凝聚。PEI和PAM的分散性能好，能防止粒子之间相互聚集，不影响黑色介孔金属氧化物的性能而且无毒。
在一些实施例中，有机酸为醋酸、丙二酸、柠檬酸以及丁二酸中的一种或几种的组合。
有机酸作为制备黑色介孔金属氧化物的络合剂，可以和Mo、Nd、Ta、Re或Al等金属离子形成稳定的络合物。醋酸、丙二酸、柠檬酸以及丁二酸都是有机弱酸，没有腐蚀性，且易于除去。
在一种实施例中，造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体之间的质量比为50：1：20：500。其中，造孔剂为PVA，分散剂为PEI，有机酸为醋酸，金属氧化物的前驱体为MoOx-Ta和PEG形成的Mo和Ta金属的醇盐，其中，MoOx-Ta和PEG的质量比为3：1。
在一种实施例中，造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体之间的质量比为100：1：60：1000。其中，造孔剂为PEG，分散剂为PEI，有机酸为柠檬酸，金属氧化物的前驱体为MoOx-Al和PVA形成的Mo和Al金属醇盐，其中，MoOx-Al和PVA的质量比为3：1。
在一种实施方式中，造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体之间的质量比为80：1：40：800。其中，造孔剂为PMMA，分散剂为PEI，有机酸为丙二酸，金属氧化物的前驱体为MoOx-Re和PVA形成的Mo和Re金属醇盐，其中，MoOx-Re和PVA的质量比为3：1。
在一些实施例中，在干燥基板一侧的混合浆料的步骤中，干燥温度为300℃-550℃，干燥时间为20分钟-40分钟。具体地，干燥温度可以是300℃、350℃、400℃、450℃、500℃或550℃。干燥时间可以是20分钟、25分钟、30分钟、35分钟或40分钟。在本申请中采用的干燥设备为电热炉。本申请在此不限定干燥设备的种类，可以为任意可实施的干燥设备。例如，干燥设备还可以是烘箱。
本申请采用电热炉对基板一侧的混合浆料干燥，可以精准控制干燥温度。本申请通过控制电热炉的温度为300℃-550℃，加热时间为20分钟-40分钟，有利于去除制备黑色介孔金属氧化物时添加的溶剂，从而得到固态的遮光层12和具有遮光层12的遮光基板10。
在一种实施例中，采用电热炉对基板一侧的混合浆料干燥时，电热炉的加热温度是300℃，加热时间是40分钟。
在一种实施例中，采用电热炉对基板一侧的混合浆料干燥时，电热炉的加热温度是400℃时，加热时间是35分钟。
在一种实施例中，采用电热炉对基板一侧的混合浆料干燥时，电热炉的加热温度是450℃时，加热时间是20分钟。
在一些实施例中，在将造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体混合并搅拌的步骤中，采用搅拌球磨机进行搅拌。搅拌球磨机的转速为200转/分-300转/分，搅拌时间为60分钟-120分钟。具体地，搅拌球磨机的转速可以为200转/分、250转/分或300转/分，搅拌时间可以为60分钟、90分钟或120分钟。
搅拌球磨机是一种可以用于液固相物料的超细研磨。搅拌球磨机主要通过搅拌器搅拌研磨介质产生不规则运动，对物料施加撞击或冲击、剪切和摩擦等作用使物料粉碎。本申请通过控制搅拌球磨机的转速为200转/分-300转/分，搅拌时间为60分钟-120分钟，使得原料可以得到充分的搅拌和研磨，从而可以获得混合均一的浆料。
在一种实施例中，采用搅拌球磨机对造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体混合并搅拌时，搅拌球磨机的转速为200转/分，搅拌时间为120分钟。
在一种实施例中，采用搅拌球磨机对造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体混合并搅拌时，搅拌球磨机的转速为250转/分，搅拌时间为90分钟。
在一种实施例中，采用搅拌球磨机对造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体混合并搅拌时，搅拌球磨机的转速为300转/分，搅拌时间为120分钟。
在一些实施例中，采用搅拌球磨机对造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体等原料混合并搅拌时，磨球与原料的质量比为(2-4)：1。具体地，磨球与原料的质量比可以为2：1、3：1或4：1。磨球可以由氧化铝形成。磨球的直径为2毫米、5毫米或8毫米。当选用直径为2毫米、5毫米和8毫米的磨球时，三种直径的磨球之间的比例为1：2：1。
当磨球与物料的质量比过大时，磨球与磨球以及磨球与磨球桶内壁之间的摩擦和撞击的次数加大，降低了搅拌球磨机的效率，同时增加了搅拌球磨机的能耗以及磨球与球磨桶的磨损。当磨球与物料的质量比过小时，物料的增加对磨球冲击时的缓冲作用加强。然而，磨球减少，磨球的撞击和摩擦的次数对应减少，同样会降低搅拌球磨机的效率和搅拌球磨的效果。本申请通过设置磨球与原料的质量比为(2-4)：1，选择直径为2毫米、5毫米和8毫米的磨球同时控制三种磨球之间的比例为1：2：1，充分发挥搅拌球磨机的搅拌效果和提高搅拌球磨机的效率。
请参阅图2和图3，在一种实施例中，采用本申请实施例提供的遮光基板的制备方法制备的遮光基板。其中，遮光基板10包括基板11和设置于基板10一侧的遮光层12，遮光层12的材料为MoOx-Nb，遮光层12的厚度为35纳米。此时遮光层12的反射率为4.85％。
请参阅图2和图3，在一种实施例中，采用本申请实施例提供的制备遮光基板的方法制备的遮光基板。其中，遮光基板10包括基板11和设置于基板10一侧的遮光层12，遮光层12的材料为MoOx-Ta，遮光层12的厚度为55纳米。此时遮光层12的反射率为4.8％。
请参阅图4，图4为采用本申请实施例提供的遮光基板的制备方法制备的遮光基板上遮光层的电镜图。所述电镜图为扫描电镜图，Mo层31为金属层。Mo层31可以作为阵列基板的导电层。Mo层31的形状为柱状晶结构。MoOx-Re层32为介孔金属氧化物。MoOx-Re层32无明显的组织结构。在MoOx-Re层32一侧形成Mo层31，由于MoOx-Re层32为黑色介孔金属氧化物，黑色介孔金属氧化物是一种具有多孔结构的材料，黑色可以吸光，多孔的结构可以进一步加强对可见光的吸收和散射，因此可以降低Mo层31的反射率。除此之外，由于在MoOx-Re层32上形成的Mo层31具有柱状晶结构，与在其他膜层或叠层上直接形成Mo层相比，具有柱状晶结构的Mo层自身也降低了Mo层的反射率。
请参阅图5和图6，本申请还提供一种阵列基板100。阵列基板100包括如前所述的任一实施例提供的遮光基板10。遮光基板10包括基板11和设置于基板11一侧的遮光层12。遮光层12的材料为黑色介孔金属氧化物。黑色介孔金属氧化物为具有介孔结构的MoOx、MoOx-Nd、MoOx-Ta、MoOx-Re以及MoOx-Al中的一种或几种的组合。其中，遮光基板10可以作为阵列基板100的衬底基板。阵列基板100还包括设置在遮光基板10上并覆盖遮光层12的缓冲层41，从下到上依次层叠于缓冲层41上的有源层42、栅极绝缘层43、栅极44、层间介质层45。有源层42包括沟道区以及位于沟道区两侧的源极区和漏极区，位于层间介质层45上的源极46和漏极47，源极46与漏极47分别和源极区和漏极区电性连接。源极46与漏极47上还覆盖有平坦化层48。
遮光基板10作为制备阵列基板100的衬底基板时，黑色介孔金属氧化物可以加强对可见光的吸收和散射，从而降低阵列基板100上金属层的反射率。
请参阅图7和图8，本申请还提供一种阵列基板200。阵列基板200包括如前所述的任一实施例提供的遮光基板10。遮光基板10包括基板11和设置于基板11一侧的遮光层12。遮光层12的材料为黑色介孔金属氧化物。黑色介孔金属氧化物为具有介孔结构的MoOx、MoOx-Nd、MoOx-Ta、MoOx-Re以及MoOx-Al中的一种或几种的组合。阵列基板200还包括栅极层51，栅极层51位于遮光层12远离基板11的一侧，覆盖栅极层51的栅极绝缘层52，设置于栅极绝缘层52远离栅极层51一侧的有源层，设置于有源层远离栅极绝缘层52一侧的源极55和漏极56，覆盖源极55和漏极56的平坦层57。有源层包括沟道区以及位于沟道区两侧的源极区53和漏极区54。除此之外，基板11还可以包括阵列基板中形成金属层的其他膜层或叠层。
本申请在栅极层51与基板11之间形成遮光层12，遮光层12的材料为黑色介孔金属氧化物，黑色介孔金属氧化物是一种具有多孔结构的材料，黑色可以吸光，多孔的结构可以进一步加强对可见光的吸收和散射，因此可以降低栅极层51对可见光的反射率。
请参阅图9，本申请还提供一种显示面板1000。显示面板1000包括如前所述的任一实施例提供的阵列基板100。
遮光基板10用来制备显示面板1000中的阵列基板100时，黑色介孔金属氧化物可以加强对可见光的吸收和散射，从而降低阵列基板100上金属层对入射光线的反射率，进而提高了显示面板1000的对比度和视觉效果。
请参阅图10，本申请还提供一种显示面板2000。显示面板2000包括如前所述的任一实施例提供的阵列基板200。
遮光基板10用来制备显示面板2000中的阵列基板200时，黑色介孔金属氧化物可以加强对可见光的吸收和散射，从而降低阵列基板200上金属层对入射光线的反射率，进而提高了显示面板2000的对比度和视觉效果。
综上所述，虽然本申请已以实施方式揭露如上，但上述实施方式并非用以限制本申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种遮光基板的制备方法，其特征在于，包括：
提供金属氧化物的前驱体，金属氧化物的原料和醇溶液进行反应形成所述金属氧化物的前驱体，所述金属氧化物的原料和醇溶液的质量比为3：1；
采用搅拌球磨机对造孔剂、分散剂、有机酸以及所述金属氧化物的前驱体进行混合并搅拌，得到混合浆料，所述造孔剂、分散剂、有机酸以及金属氧化物的前驱体之间的质量比为(50-100)：1：(20-60)：(500-1000)，所述有机酸用于与所述金属氧化物的前驱体的金属离子形成络合物，所述搅拌球磨机的转速为200转/分-300转/分，搅拌时间为60分钟-120分钟；所述造孔剂、所述分散剂、所述有机酸以及所述金属氧化物的前驱体混合作为原料，所述搅拌球磨机的磨球与所述原料的质量比为(2-4):1；
将所述混合浆料涂覆于基板一侧并真空抽滤；
干燥所述基板一侧的所述混合浆料，所述混合浆料形成遮光层，得到遮光基板，所述遮光基板包括所述基板和所述遮光层，所述遮光层的材料为黑色介孔金属氧化物，干燥温度为300℃-550℃，干燥时间为20分钟-40分钟。
2.根据权利要求1所述的遮光基板的制备方法，其特征在于，所述醇溶液包括聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种或两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的遮光基板的制备方法，其特征在于，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇以及聚乙烯亚胺中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求3所述的遮光基板的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯酰胺和聚丙烯酰胺中的一种或两种的组合。
5.根据权利要求3所述的遮光基板的制备方法，其特征在于，所述有机酸为醋酸、丙二酸、柠檬酸以及丁二酸中的一种或几种的组合。
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