WO2013127236A1 - 阵列基板及其制造方法以及显示装置 - Google Patents

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    • G02F2203/02—Function characteristic reflective

Definitions

  • the materials used for the first transparent conductive layer and the second transparent conductive layer are preferably selectively wet etched with respect to a wiring metal such as a conductive metal such as Mo, AI, Ti, Cu, or an alloy thereof.
  • a wiring metal such as a conductive metal such as Mo, AI, Ti, Cu, or an alloy thereof.
  • Materials such as ITO (Indium Tm Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), etc. These materials have good transparency through TCO (Transparent Conducting Oxide) treatment.
  • the embodiment further provides a method for manufacturing an array substrate.
  • the method includes the following steps. Step 1: using a first metal material to prepare a gate line, a gate 2, and a storage capacitor bottom electrode (not shown), and retain a portion of the first metal material at a position corresponding to the electrode pattern region, thereby forming a portion using the first metal material a concave-convex pattern for forming the reflective region pattern 14, and the first metal material used is preferably Al, AlNd, Mo, or the like;
  • the storage capacitor bottom electrode may be a common electrode line (Cst on common) that supplies a constant voltage to the common electrode, or may be a part of the gate line (Cst on Gate).
  • the pixel electrode may be in the shape of a plate or a slit, and accordingly the common electrode may be in the shape of a slit or a plate.
  • the upper and lower order of the pixel electrode and the common electrode may be reversed, but the upper electrode must be slit-shaped, and the lower electrode must be plate-shaped.
  • the present invention also provides a display device comprising the array substrate of any of the above embodiments.
  • the display device may be: any product or component having a display function such as a liquid crystal panel, an electronic paper, an OLED panel, a liquid crystal television, a liquid crystal display, a digital photo frame, a mobile phone, a tablet computer, or the like.

Abstract

一种阵列基板包括限定了像素区域的栅线和数据线，并且所述像素区域包括薄膜晶体管区域以及电极图形区域。所述薄膜晶体管区域中形成有栅极（2）、栅绝缘层（3）、有源层（4）、源极（5）、漏极（6）以及钝化层（9），所述电极图形区域中形成有所述栅绝缘层（3）、像素电极（7）、所述钝化层（9）以及公共电极（8），并且所述公共电极（8）和像素电极（7）形成多维电场。在所述栅绝缘层（3）与像素电极（7）之间形成有彩色树脂层（11）。还披露了上述阵列基板的制造方法以及包含该阵列基板的显示装置。

Description

阵列基板及其制造方法以及显示装置 技术领域
本发明的实施例涉及一种阵列基板及其制造方法以及包括该阵列基板的 显示装置。 背景技术
薄月 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， 在平板显示器市场占据 了主导地位。 随着技术的进步， 消费者对移动性产品的显示效果提出了更高 的要求， 普通的 TN ( Twisted Nematic, 扭曲向列）型液晶显示器的显示效果 已经不能满足市场的需求。 目前， 各大广商正逐渐将显示效果更优良的各种 广视角技术应用于移动性产品中， 比如 IPS ( In-Plane Switching,共面转换）、 VA ( Vertical Alignment, 垂直西己向)、 AD-SDS ( Advanced-Super Dimensional Switching, 高级超维场开关， 简称为 ADS )等广视角技术。 在 ADS模式下， 通过同一平面内狭缝电极边缘所产生的电场以及狭缝电极层与板状电极层间 产生的电场形成多维电场， 使液晶盒内狭缝电极间、 电极正上方所有取向液 晶分子都能够产生旋转，从而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。 由此， ADS技术可以提高 TFT-LCD画面品质， 具有高透过率、 宽视角、 高开口率、 低色差、 低响应时间、 无挤压水波纹（Push Mura )等优点。
同时， 近几年来， 液晶显示器在手机、 PDA ( Personal Digital Assistant, 个人数字助理） 、 平板电脑市场的应用逐步扩大， 液晶显示器件被越来越多 地应用在户外的移动性产品上。 但是普通的液晶显示器件在户外太阳光下使 用时， 对比度较差， 使得屏幕的可读性不佳， 而半反半透式液晶显示器通过 增加面板的反光率， 增加显示器件在室外显示时的对比度， 使得显示器在室 外也可以保持优良的可读性能。 所以， 具备优秀显示效果、 并且能在户外保 持良好可读性能的广视角半透半反式 TFT-LCD液晶显示器是移动性产品的 发展方向。
如图 1所示， 为传统的 ADS模式下的 TFT阵列基板结构。 该阵列基板 包括限定了像素区域的栅线和数据线， 所述像素区域包括薄膜晶体管区域以 及电极图形区域。 所述薄膜晶体管区域中形成有栅极 2、栅绝缘层 3、有源层 4、 源极 5、 漏极 6以及钝化层 9。 所述电极图形区域中形成有所述栅绝缘层 3、 像素电极 7、 所述钝化层 9以及公共电极 8。 所述公共电极 8和像素电极 7 可以形成多维电场。 该结构用于常规的液晶显示装置， 该液晶显示装置除 了 TFT-LCD阵列基板之外，还设有彩膜基板和背光源。通常情况下， TFT-LCD 阵列基板和彩膜基板分开制备， 然后通过对盒工艺将阵列基板和彩膜基板对 合在一起形成显示面板， 最终通过模组 ( Moulde )工艺形成显示装置。
但是， 在目前的像素结构中， 由于 TFT区域厚度不同 （图 1中钝化层 9 在 TFT处有明显凸起）影响了对盒后液晶分子填充的均匀度， 液晶分子在反 射区域存在不规则排列的情况。 此外， 由于像素电极距离数据线较近， 会受 数据线电压的影响， 不利于 ADS模式的水平驱动， 非常容易因非正常性的 液晶驱动使得液晶分子偏转角度不足而导致漏光， 由于漏光使得背光源发出 的光未能在显示区域得到充分利用， 从而导致面板的对比度过低， 影响正常 使用。 发明内容
根据本发明的一个实施例， 提供一种阵列基板。 该阵列基板包括限定了 像素区域的栅线和数据线， 所述像素区域包括薄膜晶体管区域以及电极图形 区域， 所述薄膜晶体管区域中形成有栅极、 栅绝缘层、 有源层、 源极、 漏极 以及钝化层， 所述电极图形区域中形成有所述栅绝缘层、 像素电极、 所述钝 化层以及公共电极， 所述公共电极和像素电极形成多维电场。 在所述栅绝缘 层与像素电极之间形成有彩色树脂层。
根据本发明的另一个实施例， 提供一种阵列基板的制造方法。 该方法包 括形成像素区域的过程， 所述像素区域包括薄膜晶体管区域以及电极图形区 域， 在所述薄膜晶体管区域中形成有栅极、 栅绝缘层、 有源层、 源极、 漏极 以及钝化层， 在所述电极图形区域中形成有所述栅绝缘层、 像素电极、 所述 钝化层以及公共电极， 所述公共电极和像素电极形成多维电场。 在形成栅绝 缘层之后且在形成像素电极之前， 在栅绝缘层上方形成彩色树脂层。
才艮据本发明的再一个实施例， 提供一种显示装置。 该显示装置包括如上 所述的阵列基板。
根据本发明的实施例， 由于在薄膜晶体管的栅绝缘层上方形成彩色树脂 层， 增大了像素电极与数据线、 栅线间的距离 （即增大了层间厚度） ， 这有 利于使像素区域内部的结构平坦化， 避免像素电极受数据线、 栅线电压的影 响， 可以防止液晶在反射区域的不规则排列， 有利于水平驱动的 ADS模式， 保证了液晶分子的适度偏转， 可以防止漏光并提高对比度。
根据本发明的实施例，采用栅极金属材料形成反射区域的图案，采用源、 漏极金属材料形成反射区域金属电极层， 且彩色树脂层制备在反射区域金属 电极层之上， 同样增大了像素电极与反射区域电极间的距离， 这样也可以避 免液晶分子在反射区域的不规则排列所导致的漏光。 此外， 反射区域的设置
(即半透半反方式）使得液晶面板可以利用外界光线增强在强光下的显示， 提高产品品质， 并且可以节约材料投入， P争低制造成本。
根据本发明的实施例，由于无需将阵列基板与另外的彩膜基板进行对盒， 直接将液晶填充在阵列基板与一层玻璃基板之间即可， 减少了对盒控制。 同 时由于公共电极通过绝缘层过孔与存储电容底电极相连， 形成了高开口率的 结构， 可以有效提高透过率。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例， 而非对本发明的限制。
图 1为传统技术中 ADS模式的阵列基板的侧视示意图；
图 2为本发明实施例 1的阵列基板的侧视示意图；
图 3a及图 3b为本发明实施例 1的阵列基板的制作流程图；
图 4为本发明实施例 2的阵列基板的侧视示意图。 具体实施方式
为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于所描 述的本发明的实施例 , 本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
实施例 1
本实施例提供一种阵列基板， 其可以应用于 ADS驱动模式。 如图 2所 示， 该阵列基板包括限定了像素区域的栅线和数据线， 所述像素区域包括薄 膜晶体管区域以及电极图形区域。 所述薄膜晶体管区域中形成有栅极 2、 栅 绝缘层 3、 有源层 4、 源极 5、 漏极 6以及钝化层 9。 所述电极图形区域中形 成有所述栅绝缘层 3、 像素电极 7、 所述钝化层 9以及公共电极 8。 所述公共 电极 8和像素电极 7可以形成多维电场。在所述栅绝缘层 3和源极 /漏极上方 可以选择覆盖保护层 12然后在源极 /漏极和 TFT沟道上方形成黑矩阵层 10, 或者无需覆盖保护层 12 而直接在源极 /漏极和 TFT 沟道上方形成黑矩阵层 10。
当选择覆盖保护层 12时， 在所述保护层 12上对应薄膜晶体管的位置处 形成黑矩阵层 10,在所述保护层 12及黑矩阵层 10所形成的表面与像素电极 7之间形成彩色树脂层 11。 当选择直接在薄膜晶体管上形成黑矩阵层 10时， 则在所述栅绝缘层 3及黑矩阵层 10所形成的表面与像素电极 7之间形成彩色 树脂层 11。 所述保护层 12的形成有利于像素区域内部的结构更加平坦化。
在所述电极图形区域内还设置有以栅金属材料形成的存储电容底电极 13 ,所述存储电容底电极 13上方形成有绝缘层过孔，该绝缘层过孔贯穿钝化 层 9、 彩色树脂层 11、 保护层 12和栅绝缘层 3， 所述公共电极 8通过所述绝 缘层过孔与存储电容底电极 13相连。
在本实施例中，上述存储电容底电极 13可以是为公共电极 8提供恒定电 压的公共电极线（ Cst on common )， 也可以是栅线的一部分（Cst on Gate ) 。
此外，本实施例还提供一种阵列基板的制造方法。如图 3a及图 3b所示， 该工艺可以概括为： 首先形成栅线、 栅极 2、 栅绝缘层 3、有源层 4 , 源极 5、 漏极 6、 数据线的图形， 从而构成出薄膜晶体管区域； 然后形成包括彩色树 脂层 11的图形； 最后形成包括像素电极 Ί、 钝化层 9、 公共电极 8的图形， 构成电极图形区域。 例如， 该方法包括如下步骤：
步骤 S1 : 首先在基板 1上形成包括栅线、 栅极 2、 栅绝缘层 3、 有源层 4、 源极 5、 漏极 6、 数据线的图形， 从而构成出薄膜晶体管区域， 然后在所 形成的基板上形成绝缘材料的保护层 12。 该步骤可以包括如下的步骤 S101、 S102及 S103。
步骤 S101 : 在基板 1上沉积具有导电性的第一金属层， 利用第一图案化 工艺形成栅线、 栅极 2及电极图形区域内的存储电容底电极 13;
步骤 S102: 在所形成的基板上依次沉积采用 SiNx或 SiON等材料的栅 绝缘层 3、 釆用 a-Si等材料的半导体有源层 4; 在所形成的基板上沉积具有 导电性的第二金属层， 通过采用半色调掩模板 ( Halftone Mask )或灰色调掩 模板 ( Graytone Mask ) 的第二图案化工艺形成有源层 4、 源极 5、 漏极 6以 及数据线， 从而构成薄膜晶体管区域；
步骤 S103: 在所形成的基板上形成采用 SiNx等绝缘材料的保护层 12, 以保护上述基板的像素区域。
步骤 S2: 在步骤 S1形成的基板上方沉积不透明树脂层， 并利用第三图 案化工艺在薄膜晶体管区域对应的位置上形成黑矩阵层 10。
步骤 S3: 形成包括彩色树脂层 11的图形， 该步骤包括如下的步骤 S301 及 S302:
步骤 S301 : 在步骤 2形成的基板上首先沉积 R ( Red, 红色 )树脂层并 利用第四图案化工艺进行图案化，再以与 R树脂层相似的方式在基板上沉积 G ( Green, 绿色）树脂层以及 B ( Blue, 蓝色）树脂层并利用第五、 第六图 案化工艺进行图案化， 从而形成彩色树脂层 11 , 最后刻蚀掉存储电容底电极 13上方的彩色树脂层 11 ;
步骤 S302: 利用第七图案化工艺刻蚀掉存储电容底电极 13上方的栅绝 缘层 3及保护层 12, 使存储电容底电极 13暴露出来， 形成开口朝上的绝缘 层过孔。
在接下来的步骤 S4及 S5中将形成包括像素电极 7、 钝化层 9、 公共电 极 8的图形， 例如为：
步骤 S4: 在步骤 S3形成的基板上沉积第一透明导电层， 利用第八图案 化工艺形成像素电极 7;
步骤 S5: 形成钝化层 9及公共电极 8。 公共电极 8通过上述步骤 S302 中形成的绝缘层过孔与存储电容底电极 13相连。该步骤包括如下的步厥 S501 及 S502: 步骤 S501: 在步骤 S4形成的基板上沉积透明树脂材料层， 并利用第九 图案化工艺形成钝化层 9;
步骤 S502: 在步骤 S501形成的基板上沉积第二透明导电层， 利用第十 图案化工艺形成公共电极 8。
在上述制造方法中， 所述不透明树脂层所采用的材料优选为面电阻大于
10¾/sq, 厚度为 0.5μιη〜2μηι, 光密度（ Optical density, OP )为 4以上的材 料。
所述 RGB 树脂层的材料优选为介电常数范围为 3~5F/m， 厚度为 1 μηι~4μηι的材料。
所述第一透明导电层及第二透明导电层所采用的材料优选为可相对于布 线金属（比如 Mo、 AI、 Ti、 Cu等具有导电性的金属或其合金）进行选择性 湿法刻蚀的材料，比如 ITO( Indium Tm Oxide,铟锡金属氧化物）， IZO( Indium Zinc Oxide,氧化铟锌）等。这些材料经过 TCO( Transparent Conducting Oxide, 透明引导氧化）处理具有良好透明性。
构成飩化层 9的透明树脂材料层优选为介电常数在 3〜5 F/m之间， 厚度 为 1 μπι~4μηι的材料。
上述用于形成黑矩阵的不透明树脂层、 RGB树脂层及用于形成飩化层的 透明树脂材料层均可以以丙烯酸酯、 聚酰亚胺、 环氧树脂、 酚醛树脂等作为 基体。 不透明树脂层和 RGB树脂层通过在上述基体中加入不同颜色的颜料 或染料而形成。
实施例 2
本实施例提供另一种阵列基板。 与上述实施例 1重复的内容将在本实施 例中给予省略， 在此仅对本实施例与实施例 1的区别进行详细说明。
本实施例所提供的阵列基板可以应用于 ADS驱动模式。 如图 4所示， 该阵列基板包括限定了像素区域的栅线和数据线， 所述像素区域包括薄膜晶 体管区域以及电极图形区域。 所述薄膜晶体管区域中形成有栅极 2、 栅绝缘 层 3、 有源层 4、 源极 5、 漏极 6以及钝化层 9。 所述电极图形区域中形成有 所述栅绝缘层 3、 像素电极 7、 所述钝化层 9以及公共电极 8。 所述公共电极 8和像素电极 7可以形成多维电场。
在基板 1上电极图形区域对应的位置处设置有以栅金属材料形成的反射 区域图案 14， 所述栅绝缘层 3形成于所述反射区域图案 14上。 在所述栅绝 缘层 3上对应所述反射区域图案 14的位置处设置有以源 /漏金属材料形成的 反射区域金属电极层 15。 由此， 形成了一种半透半反式的阵列基板， 可以适 用于在户外等强光环境下的阅读显示。
此外，本实施例还提供一种阵列基板的制造方法。该方法包括如下步骤。 步骤 1: 利用第一金属材料来制备栅线、 栅极 2及存储电容底电极（未 图示） ， 并在电极图形区域对应的位置保留部分第一金属材料， 从而利用第 一金属材料形成一些凹凸图案， 用来形成反射区域图案 14， 所使用的第一金 属材料优选为 Al、 AlNd、 Mo等；
在本实施例中， 上述存储电容底电极可以是为公共电极提供恒定电压的 公共电极线（ Cst on common ) ， 也可以是栅线的一部分（Cst on Gate ) 。
步骤 2: 形成栅绝缘层 3 , 并利用半导体材料制备半导体岛层， 形成有源 层 4, 所使用的半导体材料优选为 a-si、 p-Si、 IGZO等；
步骤 3: 利用第二金属材料来制备数据线和源极 5、 漏极 6， 并在反射区 域图案 14对应的栅绝缘层 3上保留部分第二金属材料,形成反射区域金属电 极层 15, 用来实现反射层的功能， 第二金属材料优选为 Al、 AlNd、 Mo等； 步骤 4〜6： 首先沉积 R树脂层并利用图案化工艺进行图案化， 再以与 R 树脂层相似的方式在基板上沉积 G树脂层以及 B树脂层并进行图案化，从而 形成彩色树脂层 11 ;
步骤 7:利用透明导电材料来制备与漏极 6相连的像素电极 7，透明导电 材料优选为 ΙΤΟ、 ΙΖΟ等；
步骤 8: 通过无机绝缘材料来制备钝化层 9， 无机绝缘材料优选为 SiNx、 SiOx等；
步骤 9:利用透明导电材料来制备公共电极 8,公共电极 8通过过孔与所 述存储电容底电极相连（未图示） ， 透明导电材料优选为 ITO、 ΙΖΟ等； 进一步地， 之后在所形成的基板的薄膜晶体管区域可以利用不透明树脂 层来形成黑矩阵层。
本领域技术人员应该可以理解， 像素电极可以为板状或者狭缝状， 并且 相应地公共电极可以为狭缝状或板状。 像素电极和公共电极的上下顺序可颠 倒， 但是在上的电极必须是狭缝状的， 在下的电极必须是板状的。 本发明还提供一种显示装置， 所述显示装置包括上述实施例中任一种的 阵列基板。 所述显示装置可以为： 液晶面板、 电子纸、 OLED面板、 液晶电 视、 液晶显示器、 数码相框、 手机、 平板电脑等具有显示功能的任何产品或 部件。
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 和变形， 这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

权利要求书
1、一种阵列基板， 包括限定了像素区域的栅线和数据线， 所述像素区域 包括薄膜晶体管区域以及电极图形区域，所述薄膜晶体管区域中形成有栅极、 栅绝缘层、 有源层、 源极、 漏极以及钝化层， 所述电极图形区域中形成有所 述栅绝缘层、 像素电极、 所述钝化层以及公共电极， 所述公共电极和像素电 极形成多维电场；
其中在所述栅绝缘层与像素电极之间形成有彩色树脂层。
2、 如权利要求 1所述的阵列基板， 其中
在基板上电极图形区域对应的位置处设置有以栅金属材料形成的反射区 域图案， 所述栅绝缘层形成于所述反射区域图案上；
在所述栅绝缘层上对应所述反射区域图案的位置处设置有以源 /漏金属 材料形成的反射区域金属电极层。
3、如权利要求 1所述的阵列基板，其中在所述电极图形区域内还设置有 以栅金属材料形成的存储电容底电极， 所述存储电容底电极上方形成有绝缘 层过孔， 所述公共电极通过所述绝缘层过孔与存储电容底电极相连。
4、如权利要求 1所述的阵列基板， 其中在源极、 漏极以及栅绝缘层的上 方还形成有绝缘材料的保护层， 在所述保护层上对应薄膜晶体管区域的位置 形成黑矩阵层。
5、一种阵列基板的制造方法， 包括形成像素区域的过程， 所述像素区域 包括薄膜晶体管区域以及电极图形区域， 在所述薄膜晶体管区域中形成有栅 极、 栅绝缘层、 有源层、 源极、 漏极以及钝化层， 在所述电极图形区域中形 成有所述栅绝缘层、 像素电极、 所述钝化层以及公共电极， 所述公共电极和 像素电极形成多维电场；
其中在形成栅绝缘层之后且在形成像素电极之前， 在栅绝缘层上方形成 彩色树脂层。
6、 如权利要求 5所述的阵列基板的制造方法， 其中
在形成栅极的过程中， 还在基板上电极图形区域对应的位置处设置以栅 金属材料形成的反射区域图案；
在形成源极、 漏极的过程中， 还在所述栅绝缘层上对应所述反射区域图 案的位置处设置以源 /漏金属材料形成的反射区域金属电极层。
7、 如权利要求 5所述的阵列基板的制造方法， 其中
在形成栅极的过程中， 还在所述电极图形区域内设置以栅金属材料形成 的存储电容底电极；
在形成公共电极之前， 先在所述存储电容底电极上方形成绝缘层过孔， 以使在形成公共电极之后， 所述公共电极通过所述绝缘层过孔与存储电容底 电极相连。
8、如权利要求 5所述的阵列基板的制造方法，其中在形成了源极、 漏极 之后的基板上， 形成绝缘材料的保护层， 然后在所述保护层上对应薄膜晶体 管区域的位置形成黑矩阵层。
9、 一种包括如权利要求 1-4任一项所述阵列基板的显示装置。
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