专利名称：一种阵列基板及其制造方法和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种阵列基板及其制造方法和显示装置。
背景技术：
在薄膜晶体管液晶显不器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)的生产领域，液晶面板的开口率是一个重要的产品指标。液晶面板中的数据线、扫描线和薄膜晶体管，通常采用设置在彩膜层中的黑矩阵遮挡，黑矩阵区域不能透光，液晶面板的开口率是指光线通过的那一部分的面积与液晶面板整体的面积之间的比值，开口率越高，光线通过的效率越高，同时，液晶面板的高开口率对于提高液晶面板的清晰度、亮度以及节省能源等方面都具有重要意义。现有技术中，液晶面板通常包括阵列基板、彩膜基板和液晶层，液晶层对盒封装在阵列基板和彩膜基板之间。其中，彩膜基板上包括透明基板黑矩阵、彩膜层和公共电极，阵列基板依次包括基板、扫描线、数据线、薄膜晶体管和像素电极。将阵列基板和彩膜基板对盒封装之后，彩膜基板上的黑矩阵与阵列基板上的薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置，以遮挡从阵列基板上的薄膜晶体管、扫描线和数据线位置处的漏光。然而，由于实际生产中的设备精度和工艺条件的限制，彩膜基板上的黑矩阵与阵列基板上的薄膜晶体管、扫描线、数据线很难精确对应，或者在使用液晶面板的时候，外力的冲击也可能造成彩膜基板上的黑矩阵与阵列基板上的薄膜晶体管、扫描线、数据线之间的偏离，都可能导致漏光；现有技术中，可以通过增大黑矩阵的面积来避免阵列基板上的薄膜晶体管、扫描线、数据线位置处的漏光产生的缺陷，但是，增大黑矩阵的面积将导致液晶面板的开口率减小，液晶面板的显不売度低。并且，阵列基板也是OLED显示面板，电子纸显示面板等显示面板的必要组成部分，当这些显示面板需要在上基板(指与阵列基板相对设置的另一基板)上设置黑矩阵时，同样存在上述黑矩阵造成的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种阵列基板及其制造方法和显示装置，用于解决现有技术中液晶面板等显示面板的开口率小、显示亮度低的问题。为此，本发明提供一种阵列基板，包括基板，以及在所述基板上形成的薄膜晶体管、扫描线、数据线、像素电极和钝化层，所述薄膜晶体管的栅极和源极分别与所述扫描线和数据线连接，所述薄膜晶体管的漏极与所述像素电极连接，其特征在于，所述阵列基板还包括黑矩阵，所述黑矩阵与所述薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置。 其中，所述黑矩阵设置在所述钝化层上。其中，所述黑矩阵设置在所述钝化层与所述基板之间。其中，所述黑矩阵和所述像素电极交错设置。
进一步地，所述阵列基板还包括公共电极，其中，所述公共电极位于所述像素电极的上方或者下方，所述公共电极和所述像素电极中位于上方的为狭缝状。此时为ADS型阵列基板。本发明还提供一种显示装置，其中包括上述的阵列基板。本发明还提供一种阵列基板的制造方法，包括在基板上制备薄膜晶体管、扫描线、数据线、像素电极和钝化层，其中，所述制造方法还包括在所述基板的上方制备黑矩阵，所述黑矩阵与所述扫描线、数据线和薄膜晶体管对应设置。其中，所述在所述基板上方制备黑矩阵包括步骤1、在制备栅极、栅绝缘层、有源层、源/漏电极和数据线的基板上沉积钝化层、黑矩阵层和光刻胶层；其中，所述黑矩阵层和所述光刻胶层为具有相同光感应特性的光刻胶材料；步骤2、通过灰色调掩膜板或半色调掩膜板对完成步骤I的基板进行构图工艺以得到过孔，然后灰化去除像素电极区域上的光刻胶和黑矩阵层，同时在基板的其余位置保留预设厚度的光刻胶层；步骤3、在完成步骤2的基板上沉积透明导电层，利用离地剥离(lift off)工艺剥离掉保留的光刻胶层以及其上的透明导电层，形成像素电极的图形并露出黑矩阵。其中，所述步骤2包括步骤21、利用灰色调掩膜板或半色调掩膜板对所述黑矩阵层和光刻胶层进行曝光和显影处理，形成光刻胶半保留区、光刻胶完全去除区和光刻胶完全保留区，其中，光刻胶半保留区对应像素电极区域，光刻胶完全去除区对应过孔区域，光刻胶完全保留区对应黑矩阵层区域，所述光刻胶半保留区域的光刻胶被完全去除，所述光刻胶完全去除区的光刻胶和黑矩阵被完全去除；步骤22、刻蚀所述光刻胶完全去除区的钝化层形成过孔的图形；步骤23、对完成步骤22的基板进行灰化处理，控制灰化处理时间以去除像素电极区域上的黑矩阵层，同时在基板的其余位置保留预设厚度的光刻胶层。其中，所述黑矩阵层和所述光刻胶层为具有相同光感应特性的光刻胶材料，具体为所述黑矩阵层和光刻胶层均为负性光刻胶材料沉积得到。其中，所所述在所述基板上方制备黑矩阵包括在所述阵列基板的基板和钝化层之间的任意位置沉积黑矩阵层；对所述黑矩阵层进行光刻以得到黑矩阵。其中，所述阵列基板的制造方法还包括在完成所述步骤3的基板上形成公共电极，所述公共电极为狭缝状。本发明具有下述有益效果本发明提供的阵列基板和显示装置，通过将黑矩阵设置在阵列基板上，并将黑矩阵与薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置，避免了设置在彩膜基板上的黑矩阵与阵列基板上的薄膜晶体管、数据线和扫描线之间发生的偏离，解决了由于上述偏离造成的漏光现象，同时也有利于降低黑矩阵的面积，增大液晶面板等显示面板的开口率，提高液晶面板等显示面板的亮度。本发明提供的阵列基板的制造方法，通过3次掩膜工艺就可以制备得到设置有黑矩阵阵列基板，黑矩阵与薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置，不仅避免了设置在彩膜基板上的黑矩阵与阵列基板上的薄膜晶体管、数据线和扫描线之间发生偏离而造成的漏光现象，有利于降低黑矩阵的面积，增大液晶面板等显示面板的开口率，提高液晶面板等显示面板的亮度，同时也减少了制备的工艺步骤，提高了制约生产效率的曝光机的利用率，降低了生产成本。
图I为本发明一种阵列基板实施例的俯视图；图2为图I中A-A方向的切面图；图3为本发明液晶面板实施例的结构示意图；图4为本发明阵列基板的一种制造方法实施例的流程图；图5为本实施例中第一产品的结构示意图；图6为本实施例中第二产品的结构示意图；图7为本实施例中第三产品的结构示意图；图8为本实施例中第四产品的结构示意图；图9为本实施例中第五产品的结构示意图；图10为本实施例中第六产品的结构示意图；图11为本实施例中第七产品的结构示意图。
具体实施例方式为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的阵列基板及其制造方法和显示装置进行详细描述。本发明实施例提供一种阵列基板，包括基板，以及在基板上形成的薄膜晶体管、扫描线、数据线、像素电极和钝化层，薄膜晶体管的栅极和源极分别与扫描线和数据线连接，薄膜晶体管的漏极与像素电极连接。该阵列基板还包括黑矩阵，该黑矩阵与薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置。其中，对应设置，主要指黑矩阵覆盖薄膜晶体管、扫描线和数据线。下面，以一个典型的实施例具体介绍本发明实施例的阵列基板结构 图I为本发明一种阵列基板实施例的俯视图，图2为图I中A-A方向的切面图。如图I和图2所示，本实施例中阵列基板包括基板101、薄膜晶体管、像素电极110、扫描线111和数据线112，薄膜晶体管包括栅极102、栅绝缘层103、有源层104a、欧姆接触层104b、源极105、漏极106。具体地，在基板101上制备有栅极102、栅绝缘层103、有源层104a、欧姆接触层104b、源极105、漏极106、钝化层107、像素电极110、扫描线111和数据线112 ;其中，栅绝缘层103覆盖在栅极102上，有源层104a设置在栅绝缘层103上，有源层104a通过欧姆接触层104b分别与源极105和漏极106连接，像素电极110通过过孔109与漏极106相连，在源极105和漏极106上覆盖一层具有保护作用的钝化层107，栅极102与扫描线111连接，源极105与数据线112连接；本实施例阵列基板的钝化层107上还覆盖一层黑矩阵108，黑矩阵108与薄膜晶体管、扫描线111和数据线112对应设置。考虑连接像素电极的需要，薄膜晶体管的过孔区域没有覆盖黑矩阵。由图2得知，本实施例中的黑矩阵108和像素电极110设置阵列基板的顶层，黑矩阵108位于像素电极110相邻的两侧，其中，黑矩阵108在基板101上的投影将完全覆盖住薄膜晶体管、扫描线111和数据线112在基板101上的投影，同时确保黑矩阵108与像素电极110之间交错设置(即，二者图形互补或近似互补的设置)，以使黑矩阵108既能阻挡除像素电极110之外区域的漏光,又不妨碍像素电极110的透光。当光线从基板101垂直入射时，光线将从透明的像素电极110出射，而经过薄膜晶体管、扫描线111和数据线112的光线将被黑矩阵108遮挡住，从而确保光线只从像素电极110出射。由图I得知，I区域对应阵列基板的像素电极110，II区域对应钝化层107中的过孔109，III区域对应阵列基板的黑矩阵108。在实际应用中，可以将黑矩阵108设置在基板101和钝化层107之间的任何位置，只要确保黑矩阵108在基板101上的投影将完全覆盖住薄膜晶体管、扫描线111和数据线112在基板101上的投影即可，避免黑矩阵108与薄膜晶体管、扫描线111和数据线112发生偏离。当然，考虑到连接像素电极的需要，薄膜晶体管的过孔区域可以不覆盖黑矩阵；由于漏极金属同样具有遮光作用，因此并不影响黑矩阵的功能发挥。以上实施例描述的是传统的TN模式的阵列基板。进一步地，本发明的黑矩阵设置方式也可以在ADS等模式的电场中实现，即所述阵列基板可以还包括公共电极，其中，所述公共电极位于所述像素电极的上方或者下方，所述公共电极和所述像素电极中位于上方的为狭缝状。本发明实施例还提供一种显示装置，使用了上述的阵列基板。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、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。下面以液晶面板为例进行阐释图3为本发明液晶面板实施例的结构示意图。如图3所示，本实施例液晶面板包括阵列基板、彩膜基板20和液晶层30，其中，阵列基板采用上述任意一种阵列基板，阵列基板上的黑矩阵108与薄膜晶体管、扫描线111和数据线112对应设置。在本实施例中，阵列基板采用图1、2所示的结构，由于阵列基板上已经设置有防止漏光的黑矩阵层，所以本实施例中的彩膜层30中不需要设置黑矩阵。本实施例液晶面板中，将黑矩阵设置在阵列基板上，并将黑矩阵与薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置，避免了设置在彩膜基板上的黑矩阵与阵列基板上的薄膜晶体管、数据线和扫描线之间发生的偏离，解决了由于上述偏离造成的漏光现象，同时也有利于降低黑矩阵的面积，增大液晶面板的开口率，提高液晶面板的亮度。本发明实施例提供的显示装置，由于阵列基板上的黑矩阵与薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置，避免了将黑矩阵设置在彩膜基板时，由于彩膜基板与阵列基板的对位不精确而导致黑矩阵与阵列基板上的薄膜晶体管、扫描线和数据线发生偏离，防止由于上述偏离造成的漏光现象，同时也有利于 降低黑矩阵的面积，增大液晶面板等显示面板的开口率，提闻液晶面板等显不面板的売度。本发明还提供一种阵列基板的制造方法，包括在基板上制备薄膜晶体管、扫描线、数据线、像素电极和钝化层，其中，还包括在阵列基板上制备一层黑矩阵，黑矩阵与薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置，黑矩阵可以位于阵列基板的顶层，也可以位于基板与钝化层之间的任意位置，只要确保黑矩阵在基板上的投影完全覆盖住薄膜晶体管、扫描线和数据线在基板上的投影即可，当有光线经过基板进入阵列基板时，阵列基板的薄膜晶体管、扫描线和数据线的位置处的光线将被黑矩阵阻挡，因此不会有光线输出，在利用该阵列基板制备的液晶面板时，可以避免光线经过阵列基板的薄膜晶体管、扫描线和数据线的位置输出，从而解决了液晶面板的漏光现象。
图4为本发明阵列基板的一种制造方法实施例的流程图，图5为本实施例中第一广品的结构不意图，图6为本实施例中第_■广品的结构意图，图7为本实施例中第二广品的结构示意图，图8为本实施例中第四产品的结构示意图，图9为本实施例中第五产品的结构示意图，图10为本实施例中第六产品的结构示意图，图11为本实施例中第七产品的结构示意图。如图4所示，本实施例阵列基板的制造方法具体包括如下步骤步骤401、在基板上制备栅极。在本步骤中，如图5所示并参阅图I和2，在基板101上沉积一金属层和光刻胶层，然后通过掩膜工艺得到栅极102、扫描线111和公共电极(图中未示出)，掩膜工艺包括对光刻胶进行曝光和显影的光刻工艺，以得到在光刻胶层中形成的栅极102、扫描线和公共电极的光刻胶图案，然后利用光刻胶图案作为遮挡层对金属层进行刻蚀工艺，从而得到栅极102、扫描线和公共电极，然后进入步骤402。步骤402、在完成上述步骤的基板上制备栅绝缘层、有源层、源电极和漏电极。本步骤中，如图6所示并参阅图I和2，在完成上述步骤401的基板401依次沉积栅绝缘层103、半导体材料层、金属层和光刻胶层，然后对光刻胶层进行光刻以得到光刻胶图案，然后利用光刻胶图案作为遮挡层对半导体材料层和金属层进行刻蚀，以在半导体材料层中得到有源层104a，在金属层中得到源极105、漏极106和数据线112，其中，半导体材料层可以由a_Si、p_Si、IGZO(In-Ga-Zn-O)等半导体材料沉积得到。在实际应用中，为了增大有源层140a与源极105和漏极106欧姆接触，可以在沉积半导体材料层之后，对半导体材料层进行离子注入以得到欧姆接触层104b。在基板上制备栅绝缘层103、有源层104a、源电极105和漏电极106之后，进入步骤 403。步骤403、在完成上述步骤的基板上制备钝化层、黑矩阵和像素电极。在本步骤中，如图7所示，在完成上述步骤的基板上依次沉积钝化层107、黑矩阵108和光刻胶层119，其中，黑矩阵层108和光刻胶层119为具有相同光感应特性的光刻胶材料；优选地，黑矩阵108和光刻胶层119均为负性光刻胶材料，未被曝光的负性光刻胶可以被显影液去除。如图8所示并参阅图1，利用灰色调掩膜板或半色调掩膜板对光刻胶层119进行曝光，基板101上的I区域对应灰色调掩膜板或半色调掩膜板的半曝光区域，II区域对应灰色调掩膜板或半色调掩膜板的未曝光区域，III区域对应灰色调掩膜板或半色调掩膜板的完全曝光区域，对经过曝光的黑矩阵108和光刻胶层119进行显影之后，I区域上的光刻胶层被去除但该区域的黑矩阵层则被保留，II区域上的光刻胶层和黑矩阵层被完全去除，III区域上的光刻胶层119和黑矩阵108被保留，从而得到光刻胶层图案和黑矩阵层图案。如图9所示，利用图8中得到的光刻胶层图案和黑矩阵层图案作为遮挡层刻蚀钝化层107以得到过孔109的图形。
如图10所示，对图9中的基板上的光刻胶119和黑矩阵108进行灰化处理，控制灰化处理的时间，将I区域上的黑矩阵108全部去除，同时将III区域上的光刻胶层119部分去除，使III区域上仍然保留一定厚度的光刻胶层119。
如图11所示，在图10所示的基板上沉积一层透明导电材料层120以制备像素电极，透明导电材料层120可以为铟锡氧化物(ITO)等。由于III区域上的黑矩阵108和光刻胶层119的厚度较高，因此III区域上的光刻胶层119的顶层距离过孔109的底部较高，所以在沉积厚度较小的透明导电材料层120时，透明导电材料层120在过孔109靠近III区域的侧壁处发生断裂，导致I区域上的透明导电材料层与III区域上的透明导电材料层相互独立；参阅图2，利用离地剥离(Lift Off)工艺剥离光刻胶层119，离地剥离工艺就是利用剥离液来剥离掉光刻胶层119，同时剥离液对黑矩阵108无剥离作用，本实施例在采用剥离液来剥离III区域上的光刻胶层119时，由于I区域和III区域上的透明导电材料层相互独立，III区域上光刻胶层119上的透明导电材料层也将随着光刻胶层119而脱离阵列基板，从而露出黑矩阵108，而沉积在I区域上的透明导电材料层则形成像素电极110，从而得到包括有黑矩阵108的阵列基板，阵列基板如图I或2所示。以上工艺步骤，实现了典型的TN模式的阵列基板的制造。进一步地，在完成上述步骤后，还包括在完成上述步骤的基板上形成公共电极，所述公共电极为狭缝状。这样就形成了一种典型的ADS模式的阵列基板结构。本领域的技术人员可以理解，上述形成ADS的公共电极的步骤，还可能包括形成绝缘层的步骤，其与现有技术无异，此处不赘。当然，形成公共电极的步骤也可以根据实际设计安排在上述各个步骤的某些步骤之间，以形成不同类型的ADS结构。在实际应用中，也可以将黑矩阵设置在基板和钝化层之间的任意位置，只要确保黑矩阵的介电常数符合阵列基板的电学要求即可，在此不再赘述。本实施例中，通过3次掩膜工艺就可以制备得到设置有黑矩阵阵列基板(针对TN模式，制作ADS模式需相应增加掩摸工艺)，黑矩阵与薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置，不仅避免了设置在彩膜基板上的黑矩阵与阵列基板上的薄膜晶体管、数据线和扫描线之间发生偏离而造成的漏光现象，有利于降低黑矩阵的面积，增大液晶面板的开口率，提高液晶面板等显示面板的亮度，同时也减少了制备的工艺步骤，提高了制约生产效率的曝光机的利用率，降低了生产成本。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种阵列基板，包括基板，以及在所述基板上形成的薄膜晶体管、扫描线、数据线、像素电极和钝化层，所述薄膜晶体管的栅极和源极分别与所述扫描线和数据线连接，所述薄膜晶体管的漏极与所述像素电极连接，其特征在于，所述阵列基板还包括 黑矩阵，所述黑矩阵与所述薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置。
2.根据权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵设置在所述钝化层上。
3.根据权利要求I所述的阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵设置在所述钝化层与所述基板之间。
4.根据权利要求1-3任一所述的阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵和所述像素电极交错设置。
5.根据权利要求1-3任一所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括公共电极，其中，所述公共电极位于所述像素电极的上方或者下方，所述公共电极和所述像素电极中位于上方的为狭缝状。
6.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求I 5任一项所述的阵列基板。
7.一种阵列基板的制造方法，包括在基板上制备薄膜晶体管、扫描线、数据线、像素电极和钝化层，其特征在于还包括 在所述基板的上方制备黑矩阵，所述黑矩阵与所述扫描线、数据线和薄膜晶体管对应设置。
8.根据权利要求7所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，所述在所述基板上方制备黑矩阵包括 步骤I、在制备栅极、栅绝缘层、有源层、源/漏电极和数据线的基板上沉积钝化层、黑矩阵层和光刻胶层；其中，所述黑矩阵层和所述光刻胶层为具有相同光感应特性的光刻胶材料； 步骤2、通过灰色调掩膜板或半色调掩膜板对完成步骤I的基板进行构图工艺以得到过孔，然后灰化去除像素电极区域上的光刻胶和黑矩阵层，同时在基板的其余位置保留预设厚度的光刻胶层； 步骤3、在完成步骤2的基板上沉积透明导电层，利用离地剥离(lift off)工艺剥离掉保留的光刻胶层以及其上的透明导电层，形成像素电极的图形并露出黑矩阵。
9.根据权利要求8所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，所述步骤2包括 步骤21、利用灰色调掩膜板或半色调掩膜板对所述黑矩阵层和光刻胶层进行曝光和显影处理，形成光刻胶半保留区、光刻胶完全去除区和光刻胶完全保留区，其中，光刻胶半保留区对应像素电极区域，光刻胶完全去除区对应过孔区域，光刻胶完全保留区对应黑矩阵层区域，所述光刻胶半保留区域的光刻胶被完全去除，所述光刻胶完全去除区的光刻胶和黑矩阵被完全去除； 步骤22、刻蚀所述光刻胶完全去除区的钝化层形成过孔的图形； 步骤23、对完成步骤22的基板进行灰化处理，控制灰化处理时间以去除像素电极区域上的黑矩阵层，同时在基板的其余位置保留预设厚度的光刻胶层。
10.根据权利要求8所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，所述黑矩阵层和所述光刻胶层为具有相同光感应特性的光刻胶材料，具体为 所述黑矩阵层和光刻胶层均为负性光刻胶材料沉积得到。
11.根据权利要求7所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，所述在所述基板上方制备黑矩阵包括 在所述阵列基板的基板和钝化层之间的任意位置沉积黑矩阵层； 对所述黑矩阵层进行光刻以得到黑矩阵。
12.根据权利要求8所述的阵列基板的制造方法，其特征在于，还包括 在完成所述步骤3的基板上形成公共电极，所述公共电极为狭缝状。
全文摘要
本发明提供一种阵列基板及其制造方法和显示装置，所示阵列基板包括基板，以及在所述基板上形成的薄膜晶体管、扫描线、数据线、像素电极和钝化层，所述薄膜晶体管中的栅极和源极分别与所述扫描线和数据线连接，所述薄膜晶体管的漏极与所述像素电极连接，其中，所述阵列基板还包括黑矩阵，所述黑矩阵与所述薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置。本发明通过将黑矩阵设置在阵列基板上，并将黑矩阵与薄膜晶体管、扫描线和数据线对应设置，避免了设置在彩膜基板上的黑矩阵与阵列基板上的薄膜晶体管、数据线和扫描线之间发生的偏离，解决了由于上述偏离造成的漏光现象，同时也有利于降低黑矩阵的面积，增大显示面板的开口率，提高显示面板的亮度。
文档编号H01L27/02GK102629608SQ20121009404
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者孙雯雯, 徐传祥, 薛建设 申请人:京东方科技集团股份有限公司