CN103353699A - 一种阵列基板、其制备方法及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板、其制备方法及显示装置，该阵列基板包括位于衬底基板上的薄膜晶体管，位于薄膜晶体管上的电极结构，电极结构包括相互绝缘的像素电极和公共电极，还包括：位于薄膜晶体管上方且在衬底基板上的正投影覆盖薄膜晶体管的黑矩阵；黑矩阵与公共电极电性相连，用于向公共电极提供公共电极信号。由于采用黑矩阵复用公共电极线的功能，与公共电极电性相连向其提供公共电极信号，相对于现有技术单独设置与栅极同层的公共电极线，可以减少各亚像素单元开口区域的占用，提高阵列基板的开口率。由于将作为公共电极线的黑矩阵设置在薄膜晶体管上方，还可以减少黑矩阵与公共电极连接时所需过孔所贯穿的膜层，降低了制备工艺的难度。

Description

一种阵列基板、其制备方法及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板、其制备方法及显示装置。
背景技术
液晶显示面板主要由阵列基板，对向基板，以及位于该两基板之间的液晶分子组成；其中，阵列基板上设置有呈矩阵排列的亚像素单元，每个亚像素单元都设置有薄膜晶体管（TFT）以及与薄膜晶体管相连的像素电极，对向基板上设置有公共电极和与各亚像素单元一一对应的彩色滤光片。液晶显示面板在对盒时需要将对向基板上的各彩色滤光片与阵列基板上的各亚像素单元进行对位，在对位时容易出现对位误差，为了避免对位误差的产生，出现了将彩色滤光片直接设置在阵列基板上的结构（COA，CF on Array）。
目前，现有的COA结构大多是将彩色滤光片直接简单的叠加在阵列基板上，以高级超维场开关（ADS，Advanced Super Dimension Switch）模式的COA结构为例，如图1所示，其阵列基板上的结构包括：依次设置在衬底基板101上的栅极102和公共电极线103，栅绝缘层104，有源层105，源极106和漏极107，第一绝缘层108，黑矩阵109，彩色滤光片110，像素电极111，第二绝缘层112，以及公共电极113。其中，公共电极113通过贯穿栅极绝缘层104、第一绝缘层108、彩色滤光片110以及第二绝缘层112的过孔a与公共电极线103电性相连。
上述结构的阵列基板在制备时需要使用10道掩膜板（Mask）进行构图，需要使用Mask进行构图的步骤具体为：制备栅极102和公共电极线103的图形，有源层105、源极106和漏极107的图形，栅极绝缘层104和第一绝缘层108的图形，黑矩阵109的图形，彩色滤光片110的图形，像素电极111的图形，第二绝缘层112的图形，公共电极113的图形，其中，由于彩色滤光片110一般是由三原色（红，绿，蓝）交叉排列的单色滤光片组成的，因此需要分别使用3道Mask构图进行构图。
在上述结构中，不透光的公共电极线103与栅极102同层设置，一方面会占用各亚像素单元的开口区域，影响了开口率，另一方面，公共电极113需要通过较深的过孔a与公共电极线103电性相连，由于该过孔a贯穿的栅极绝缘层104、第一绝缘层108、彩色滤光片110以及第二绝缘层112的材料不尽相同，在制备过程需要多次构图才能形成，这也增加了整体制备工艺的难度。
综上所述，现有COA结构的ADS模式阵列基板存在制备工艺难度较大，开口率较低的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种阵列基板、其制备方法及显示装置，可以提高COA结构的开口率且可以降低制备难度。
本发明实施例提供了一种阵列基板，包括衬底基板，位于所述衬底基板上的薄膜晶体管薄膜晶体管，以及位于所述薄膜晶体管上的电极结构，所述电极结构包括相互绝缘的像素电极和公共电极，还包括：
位于所述薄膜晶体管上方且在所述衬底基板上的正投影覆盖所述薄膜晶体管的黑矩阵；
所述黑矩阵与所述公共电极电性相连，用于向所述公共电极提供公共电极信号。
本发明实施例提供的一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述阵列基板。
本发明实施例提供的一种阵列基板的制备方法，包括：
在衬底基板上形成薄膜晶体管的步骤；
形成电极结构的步骤；所述电极结构包括互绝缘的像素电极和公共电极；
形成黑矩阵的步骤；所述黑矩阵在所述衬底基板上的正投影覆盖所述薄膜晶体管；且所述黑矩阵与所述公共电极直接电性相连，用于向所述公共电极提供公共电极信号。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种阵列基板、其制备方法及显示装置，该阵列基板包括位于衬底基板上的薄膜晶体管薄膜晶体管，以及位于薄膜晶体管上的电极结构，电极结构包括相互绝缘的像素电极和公共电极，还包括：位于薄膜晶体管上方且在衬底基板上的正投影覆盖薄膜晶体管的黑矩阵；黑矩阵与公共电极电性相连，用于向公共电极提供公共电极信号。由于采用黑矩阵复用公共电极线的功能，与公共电极电性相连向其提供公共电极信号，相对于现有技术中单独设置与栅极同层的公共电极线，可以减少各亚像素单元开口区域的占用，提高阵列基板的开口率。并且，由于将作为公共电极线的黑矩阵设置在薄膜晶体管的上方，还可以减少黑矩阵与公共电极连接时所需过孔所贯穿的膜层，也降低了制备工艺的难度。
附图说明
图1为现有COA结构的ADS模式阵列基板的结构示意图；
图2a至图2c分别为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意意图；
图3为本发明实施例提供的阵列基板的制备方法的流程图；
图4a至图4f为本发明实施例提供的制备方法中通过一次构图工艺形成公共电极和黑矩阵的图形的各步骤的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的阵列基板、其制备方法及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各层薄膜厚度和形状不反映阵列基板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种阵列基板，如图2a至图2c所示，包括衬底基板201，位于衬底基板201上的薄膜晶体管薄膜晶体管202，以及位于薄膜晶体管202上的电极结构203，该电极结构203包括相互绝缘的像素电极2031和公共电极2032，还包括：
位于薄膜晶体管202上方且在衬底基板201上的正投影覆盖薄膜晶体管202的黑矩阵204；
黑矩阵204与公共电极2032电性相连，用于向公共电极2032提供公共电极信号。
具体地，本发明实施例提供的上述阵列基板可以适用于能够实现宽视角的平面内开关（IPS，In-Plane Switch）和高级超维场开关（ADS，Advanced SuperDimension Switch）型等液晶显示屏，在此不做限定。以下描述都是以应用于ADS型液晶显示面板为例进行说明。
本发明实施例提供的上述阵列基板中，黑矩阵与公共电极电性相连，且用于向公共电极提供公共电极信号。由于采用黑矩阵复用公共电极线的功能，与公共电极电性相连向其提供公共电极信号，相对于现有技术中单独设置与栅极同层的公共电极线，可以减少各亚像素单元开口区域的占用，提高阵列基板的开口率。并且，由于将作为公共电极线的黑矩阵设置在薄膜晶体管的上方，还可以减少黑矩阵与公共电极连接时所需过孔所贯穿的膜层，也降低了制备工艺的难度。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述阵列基板中的薄膜晶体管可以采用底栅型结构，如图2a至图2c所示，由依次设置在衬底基板201上的栅极2021、栅极绝缘层2022、有源层2023、源极2024和漏极2025组成，当然在具体实施时阵列基板中的薄膜晶体管202也可以采用其他结构，在此不做限定。
下面以底栅型结构的薄膜晶体管为例对本发明实施例提供的上述阵列基板进行说明。
较佳地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2a至图2c所示，可以将作为公共电极线的黑矩阵204设置为与公共电极2032直接电性相连，即在黑矩阵204与公共电极2032之间不设置其他膜层，相对于现有技术中公共电极线与栅极同层设置，公共电极需要通过贯穿多个膜层的过孔与公共电极线相连，可以避免过孔的设置，降低了制备工艺的难度。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2a至图2c所示，直接与公共电极2032电性相连的黑矩阵204可以直接设置在公共电极2032的膜层之上，当然也可以将黑矩阵204直接设置在公共电极2032的膜层以下，在此不作限定。
较佳地，如图2a至图2c所示，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，采用黑矩阵204直接位于所述公共电极2032之上的结构时，可以将公共电极2032和黑矩阵204通过一次构图工艺制成，即采用一块灰色调掩膜板或半色调掩膜板同时制备两个膜层的图形，这样相对于现有技术需要采用10道Mask进行构图，可以减少Mask的使用次数，从而提高产品的制造效率，降低生产成本。
具体地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，为了保证黑矩阵既具有对薄膜晶体管进行遮光保护的不透光性，又具有传递公共电极信号的导电性，可以采用金属材料或不透明的有机导电材料作为黑矩阵的材料。
具体地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2a所示，可以和现有技术一样，在薄膜晶体管202上设置对源极2024和漏极2025起绝缘保护作用的第一绝缘层206，并在第一绝缘层206上设置彩色滤光片205，该彩色滤光片205一般由三原色（红，绿，蓝）交叉排列的单色滤光片组成。并在像素电极2031与公共电极2032之间设置第二绝缘层207。
进一步地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2b所示，还可以在薄膜晶体管202与电极结构203之间省去图2a所示结构中的第一绝缘层206，将彩色滤光片205复用绝缘层的作用，即在薄膜晶体管202与电极结构203之间直接设置作为绝缘层的彩色滤光片205，同样，该彩色滤光片205一般由三原色（红，绿，蓝）交叉排列的单色滤光片组成。相对于如图2a所示的结构，利用彩色滤光片复用绝缘层的功能，可以省去在源极漏极与像素电极之间另外设置绝缘层，这样，在制备时可以减少一道Mask进行构图，进一步提高产品的的制造效率，降低生产成本。
或者，进一步地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2c所示，还可以在像素电极2031与公共电极2032之间采用彩色滤光片205代替图2a所示结构中的第二绝缘层207，彩色滤光片205复用绝缘层的作用，即在像素电极2031与公共电极2032之间设置作为绝缘层的彩色滤光片205，同样，该彩色滤光片205一般由三原色（红，绿，蓝）交叉排列的单色滤光片组成。相对于如图2a所示的结构，在像素电极与公共电极之间利用彩色滤光片复用绝缘层的功能，省去另外设置的绝缘层，这样，在制备时可以减少一道Mask进行构图，进一步提高产品的的制造效率，降低生产成本。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述阵列基板，该显示装置可以为：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。该显示装置的实施可以参见上述阵列基板的实施例，重复之处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种阵列基板的制备方法，具体包括以下步骤：
在衬底基板上形成薄膜晶体管的步骤；
形成电极结构的步骤；该电极结构包括互绝缘的像素电极和公共电极；
形成黑矩阵的步骤；该黑矩阵在衬底基板上的正投影覆盖薄膜晶体管；且黑矩阵与公共电极直接电性相连，用于向公共电极提供公共电极信号。
具体地，在具体实施时，黑矩阵可以位于公共电极的上方，即先形成公共电极之后再形成黑矩阵，当然公共电极也可以位于黑矩阵的上方，即先形成黑矩阵之后再形成公共电极，在此不做限定。
具体地，当黑矩位于公共电极上方时，本发明实施例提供的阵列基板的制备方法，如图3所示，具体可以包括以下步骤：
步骤S101、在衬底基板上形成薄膜晶体管；
步骤S102、在薄膜晶体管上形成像素电极；
步骤S103、在像素电极上形成与像素电极绝缘的公共电极；
步骤S104、在公共电极上形成黑矩阵；该黑矩阵在衬底基板上的正投影覆盖薄膜晶体管；且黑矩阵与公共电极直接电性相连，用于向公共电极提供公共电极信号。
在具体实施时，上述步骤S103在像素电极上形成与像素电极相互绝缘的公共电极和步骤S104在公共电极上形成黑矩阵，可以采用一道Mask实现，即可以通过一次构图工艺形成公共电极和黑矩阵的图形，这样相对于现有技术能够减少Mask的使用次数，提高产品的的制造效率，降低生产成本。
具体地，通过一次构图工艺形成公共电极和黑矩阵的图形，可以通过下述方式实现：
首先，依次形成公共电极2032的薄膜和黑矩阵204的薄膜，如图4a所示；
然后，在黑矩阵的薄膜上涂覆光刻胶208，使用掩膜板对光刻胶208曝光显影，如图4b所示，得到光刻胶完全去除区域a、光刻胶部分保留区域b以及光刻胶完全保留区域c；在具体实施时，掩模板可以为半色调掩模板或灰色调掩模板；
其中，光刻胶部分保留区域b对应于形成公共电极2032的图形区域，光刻胶完全保留区域c对应于形成黑矩阵204的图形区域；
最后，对光刻胶完全去除区域a、光刻胶部分保留区域b以及光刻胶完全保留区域c进行刻蚀，形成公共电极2032和黑矩阵204的图形。
其中，对光刻胶完全去除区域a、光刻胶部分保留区域b以及光刻胶完全保留区域c进行刻蚀，形成公共电极2032和黑矩阵204的图形的过程，具体通过以下方式实现：
首先，采用刻蚀工艺去掉光刻胶完全去除区域a的公共电极2032的薄膜和黑矩阵204的薄膜，得到公共电极2032的图形，如图4c所示；
然后，灰化光刻胶208，去除掉光刻胶部分保留区域b的光刻胶208，如图4d所示；
接着，采用刻蚀工艺去掉光刻胶部分保留区域b的黑矩阵204的薄膜，如图4e所示；
最后，剥离光刻胶完全保留区域c的光刻胶208，得到黑矩阵204的图形，如图4f所示。
较佳地，在具体实施时，为了保证黑矩阵既具有对薄膜晶体管进行遮光保护的不透光性，又具有传递公共电极信号的导电性，可以采用金属材料或不透明的有机导电材料作为黑矩阵的材料。
进一步地，在薄膜晶体管上形成像素电极的步骤S102之前，在薄膜晶体管上先形成作为绝缘层的彩色滤光片，且该彩色滤光片一般由三原色（红，绿，蓝）交叉排列的单色滤光片组成。相对于现有结构的制备方法，利用彩色滤光片复用绝缘层的功能，可以省去在源极漏极与像素电极之间另外设置绝缘层，这样，在制备时可以减少一道Mask进行构图，进一步提高产品的的制造效率，降低生产成本。
或者，进一步地，在像素电极上形成与像素电极绝缘的公共电极的步骤S103之前，在像素电极上先形成作为绝缘层的彩色滤光片，且该彩色滤光片一般由三原色（红，绿，蓝）交叉排列的单色滤光片组成。相对于现有结构的制备方法，利用彩色滤光片复用绝缘层的功能，可以省去在像素电极与公共电极之间另外设置绝缘层，这样，在制备时可以减少一道Mask进行构图，进一步提高产品的的制造效率，降低生产成本。
本发明实施例提供的一种阵列基板、其制作方法及显示装置，该阵列基板包括位于衬底基板上的薄膜晶体管薄膜晶体管，以及位于薄膜晶体管上的电极结构，电极结构包括相互绝缘的像素电极和公共电极，还包括：位于薄膜晶体管上方且在衬底基板上的正投影覆盖薄膜晶体管的黑矩阵；黑矩阵与公共电极电性相连，用于向公共电极提供公共电极信号。由于采用黑矩阵复用公共电极线的功能，与公共电极电性相连向其提供公共电极信号，相对于现有技术中单独设置与栅极同层的公共电极线，可以减少各亚像素单元开口区域的占用，提高阵列基板的开口率。并且，由于将作为公共电极线的黑矩阵设置在薄膜晶体管的上方，还可以减少黑矩阵与公共电极连接时所需过孔所贯穿的膜层，也降低了制备工艺的难度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种阵列基板，包括衬底基板，位于所述衬底基板上的薄膜晶体管，以及位于所述薄膜晶体管上的电极结构，所述电极结构包括相互绝缘的像素电极和公共电极，其特征在于，还包括：
位于所述薄膜晶体管上方且在所述衬底基板上的正投影覆盖所述薄膜晶体管的黑矩阵；
所述黑矩阵与所述公共电极电性相连，用于向所述公共电极提供公共电极信号。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵与所述公共电极直接电性相连。
3.如权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵直接位于所述公共电极之上。
4.如权利要求1-3任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵为金属材料或不透明的有机导电材料。
5.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括：位于所述薄膜晶体管与所述电极单元之间且作为绝缘层的彩色滤光片。
6.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括；位于所述像素电极与所述公共电极之间且作为绝缘层的彩色滤光片。
7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的阵列基板。
8.一种阵列基板的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上形成薄膜晶体管的步骤；
形成电极结构的步骤；所述电极结构包括互绝缘的像素电极和公共电极；
形成黑矩阵的步骤；所述黑矩阵在所述衬底基板上的正投影覆盖所述薄膜晶体管；且所述黑矩阵与所述公共电极直接电性相连，用于向所述公共电极提供公共电极信号。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述形成电极结构的步骤，形成黑矩阵的步骤，具体包括：
在所述薄膜晶体管上形成像素电极；
在所述像素电极上形成与所述像素电极绝缘的公共电极；
在所述公共电极上形成黑矩阵。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述在所述像素电极上形成与所述像素电极绝缘的公共电极，在所述公共电极上形成黑矩阵，具体包括：
通过一次构图工艺形成公共电极和黑矩阵的图形。
11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述通过一次构图工艺形成公共电极和黑矩阵的图形，具体包括：
依次形成公共电极的薄膜和黑矩阵的薄膜；
在所述黑矩阵的薄膜上涂覆光刻胶，使用掩膜板对光刻胶曝光显影，得到光刻胶完全去除区域、光刻胶部分保留区域以及光刻胶完全保留区域；所述光刻胶部分保留区域对应于形成所述公共电极的图形区域，所述光刻胶完全保留区域对应于形成所述黑矩阵的图形区域；
对光刻胶完全去除区域、光刻胶部分保留区域以及光刻胶完全保留区域进行刻蚀，形成公共电极和黑矩阵的图形。
12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述掩模板为半色调掩模板或灰色调掩模板。
13.如权利要求11或12所述的制备方法，其特征在于，所述对光刻胶完全去除区域、光刻胶部分保留区域以及光刻胶完全保留区域进行刻蚀，形成公共电极和黑矩阵的图形，具体包括：
采用刻蚀工艺去掉所述光刻胶完全去除区域的公共电极的薄膜和黑矩阵的薄膜，得到公共电极的图形；
灰化光刻胶，去除掉所述光刻胶部分保留区域的光刻胶；
采用刻蚀工艺去掉所述光刻胶部分保留区域的黑矩阵的薄膜，剥离所述光刻胶完全保留区域的光刻胶，得到黑矩阵的图形。
14.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述黑矩阵由金属材料或不透明的有机导电材料形成。
15.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述形成所述像素电极之前，还包括：在所述薄膜晶体管上形成作为绝缘层的彩色滤光片。
16.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述形成所述公共电极之前，还包括：在所述像素电极上形成作为绝缘层的彩色滤光片。
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