CN1953187A - 阵列基板及其制造方法以及含有该基板的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板，其包括开关元件、像素电极和绝缘层。所述开关元件形成在基板的显示区域中。所述绝缘层形成在其上形成有开关元件的基板上。所述绝缘层包括多个反射颗粒，所述多个反射颗粒反射入射到所述基板上部中的光。因此，含有反射颗粒的有机绝缘层可以反射并透射光，从而不需要形成常规反射电极或压纹图案的工艺，可以简化阵列基板的制造工艺。

Description

阵列基板及其制造方法以及含有该基板的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种阵列基板、该阵列基板的制造方法以及含有该阵列基板的液晶显示装置。更具体而言，本发明涉及一种能够简化其制造工艺的阵列基板、该阵列基板的制造方法以及含有该阵列基板的液晶显示装置。
背景技术
与比如阴极射线管(CRT)装置、等离子体显示板(PDP)装置等的其他显示装置相比，在各种平板显示装置中液晶显示(LCD)装置具有各种特性，包括更薄的厚度、更轻的重量、更低的驱动电压和更低的功耗等。结果，LCD装置被广泛用于各种电子装置。
LCD装置可以分为透射型LCD装置、反射型LCD装置和透射反射型LCD装置。透射型LCD装置利用来自背光组件的光显示图像，该背光组件位于LCD面板的背面的后面。反射型LCD装置利用比如日光的环境光来显示图像，该环境光通过LCD面板的正面进入LCD面板。透射反射型LCD装置在黑暗环境中比如室内以透射显示模式工作，而在明亮环境中比如室外以反射显示模式工作。在透射显示模式下，透射反射型LCD装置利用背光组件产生的光来显示图像。另一方面，在反射显示模式下，透射反射型LCD装置利用环境光来显示图像。
反射型LCD装置和透射反射型LCD装置包括多个压纹图案，其增大了反射率并扩展了视角。通过包括沉积有机层、曝光有机层、显影有机层和沉积反射层的工艺来形成压纹图案。
因此，需要一种简化反射型LCD装置和透射反射型LCD装置的制造工艺的方法。
发明内容
本发明的实施例提供了一种能够简化制造工艺的阵列基板、上述阵列基板的制造方法、以及含有上述阵列基板的液晶显示(LCD)装置。
在本发明的一实施例中，阵列基板包括开关元件、绝缘层和像素电极。所述开关元件形成在基板的显示区域中。所述绝缘层形成在其上形成有开关元件的基板上。所述绝缘层包括多个反射颗粒，所述多个反射颗粒反射入射到所述基板上部中的第一光。所述像素电极形成在所述绝缘层上。所述像素电极电连接到所述开关元件。
在本发明的一实施例中，为了制造阵列基板，在基板的显示区域中形成开关元件。在其上形成有开关元件的所述基板上形成绝缘层。所述绝缘层包括多个反射颗粒，所述多个反射颗粒反射入射到所述基板上部中的第一光。在所述绝缘层上形成像素电极。所述像素电极电连接到所述开关元件。
在本发明的一实施例中，LCD装置包括滤色器基板、阵列基板和液晶层。所述阵列基板面对所述滤色器基板。所述阵列基板包括开关元件、像素电极和绝缘层。所述像素电极电连接到所述开关元件。所述绝缘层形成在其上形成有所述开关元件的基板上。所述绝缘层包括透射部分和反射部分，所述透射部分透射入射到下部中的第一光，所述反射部分含有反射通过所述滤色器基板的第二光的反射颗粒。所述液晶层设置在所述滤色器基板和所述阵列基板之间。
根据所述阵列基板、所述阵列基板的制造方法和含有所述阵列基板的LCD装置，含有多个反射颗粒的有机绝缘层可以反射并透射光，从而不需要形成常规反射电极或压纹图案的工艺，可以简化阵列基板的制造工艺。
附图说明
通过结合附图的以下描述，能够更详细的理解本发明的示范性实施例，其中：
图1是示出根据本发明一示范性实施例的液晶显示(LCD)装置的一部分的剖面图；
图2是示出图1的阵列基板的平面图；
图3是示出图1的反射颗粒的剖面图；
图4A至4D是根据一示范性实施例，示出了图1的阵列基板的制造方法的剖面图；以及
图5A至5C是根据一示范性实施例，示出了图1的阵列基板的制造方法的剖面图。
具体买施方式
以下将参照附图更充分的描述本发明，附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以以多种不同方式实施，而不应解释为仅限于在此阐述的
实施例。
以下，将参照附图详细说明本发明的实施例。
图1是示出根据本发明一示范性实施例的液晶显示(LCD)装置的一部分的剖面图。
图2是示出图1的阵列基板的平面图。
参照图1和图2，LCD装置包括显示图像的LCD面板100和向LCD面板100提供光的背光组件(未示出)。
LCD面板100包括阵列基板200，面对阵列基板200的滤色器基板300，以及设置在阵列基板200和滤色器基板300之间的液晶层400。
LCD面板100包括显示图像的显示区域DA，设置在显示区域DA的第一侧的第一周边区域PA1，以及设置在显示区域DA的第二侧的第二周边区域PA2。
在显示区域DA中形成有多个像素区域。像素区域由沿着第一方向D1延伸的多条栅极线GL以及沿着与第一方向基本垂直的第二方向D2延伸的多条数据线DL限定。
阵列基板200包括薄膜晶体管(TFT)220，钝化层230，栅极绝缘层222，有机绝缘层240和像素电极250。TFT220、钝化层230、有机绝缘层240和像素电极形成在第一绝缘基板210的每个像素区域中。
TFT220可以包括栅电极221、半导体层223、欧姆接触层224、源电极225和漏电极226。栅电极221可以电连接到栅极线GL，源电极225可以电连接到数据线DL。漏电极226可以电连接到像素电极250。
栅极绝缘层222形成在其上形成有栅电极221的第一绝缘基板210上。例如，栅极绝缘层222可以包括氮化硅(SiNx)。半导体层223和欧姆接触层224顺序形成在栅极绝缘层222上。半导体层223可以包括非晶硅。欧姆接触层224可以包括通过以高浓度注入N+杂质而形成的N+非晶硅。例如，可以将磷(P)注入到半导体层223的上部中以形成欧姆接触层224。部分地去除欧姆接触层224从而部分地暴露半导体层223。
钝化层230和有机绝缘层240形成在其上形成有TFT220的第一绝缘基板210上。钝化层230和有机绝缘层240具有部分地暴露TFT220的漏电极226的接触孔245。也就是说，钝化层230和有机绝缘层240被部分地去除从而形成暴露漏电极226的接触孔245。
像素电极250形成在有机绝缘层240上。像素电极250传输通过背光组件(未示出)产生并通过第一绝缘基板210进入的第一光L1。像素电极250通过接触孔245电连接到TFT220的漏电极226。
有机绝缘层240包括有机材料242和多个反射颗粒244。也就是说，有机绝缘层240是反射颗粒244和有机材料242的混合物。
有机材料242可以包括当光施加到其上时其特性被改变的光敏有机材料。或者，有机材料242可以包括即使当光施加到其上时其特性也不会改变的非光敏有机材料。反射颗粒244可以包括要被着色的介质，以及涂敷在要被着色的介质上的珠光颜料。例如，珠光颜料可以是珠光(有珍珠光泽的)颜料，该颜料是用于模仿金属外观的视觉效果的一种特定类型的颜料。
图3是示出图1的反射颗粒的剖面图。
参照图1和3，每个反射颗粒244包括硅酸盐(MICA)244a和氧化物涂层244b。氧化物涂层244b涂敷在硅酸盐(MICA)244a上。每个反射颗粒244的直径(d)在约0.1μm至约5μm的范围内。每个反射颗粒244的折射率在约1至约2的范围内。
例如，氧化物涂层244b可以包括氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O30或氧化锡(SnO2)。
由于硅酸盐(MICA)244a和氧化物涂层244b之间的折射率差异，施加到反射颗粒244上的入射光被反射。当每个反射颗粒244的直径(d)减小时，反射光的反射比率增大。此外，当表面的折射率增大时，反射光的反射比率增大。
参照图1和2，通过利用反射颗粒244，有机绝缘层240反射通过滤色器基板300进入到LCD面板100的第二光L2。有机绝缘层240被部分地去除从而形成透射窗500。透射窗500和接触孔245可以通过相同的工艺形成。此外，像素电极250形成在透射窗500中。
对应于透射窗500的有机绝缘层240被去除从而部分地暴露钝化层230。对应于透射窗500的区域限定了透射区域，而对应于设置在像素电极250之下的有机绝缘层240的区域限定了反射区域。从背光组件产生的第一光L1穿过透射区域，由此显示图像。已从外部进入的第二光L2穿过滤色器基板300并被有机绝缘层240的反射颗粒244反射，由此显示图像。
第一光L1通过透射窗500透射，第二光L2被反射颗粒244反射。换言之，有机绝缘层240具有透射功能和反射功能。因此，有机绝缘层240可以被称为透射反射膜。
从栅极线GL延伸的栅电极焊盘260具有比栅极线GL的宽度更大的宽度，并形成在第一周边区域PA1中。部分地暴露栅电极焊盘260的第一通孔265形成在第一周边区域PA1中。通过去除设置在栅电极焊盘260之上的有机绝缘层240、钝化层230和栅极绝缘层222的一部分来形成第一通孔265。
在栅电极焊盘260上形成第一透明电极270。第一透明电极270通过第一通孔265电连接到栅电极焊盘260。第一透明电极270和像素电极250可以由同一层形成。例如，第一透明电极270和像素电极250可以通过相同的工艺形成。
从数据线DL延伸的数据电极焊盘280具有比数据线DL的宽度更低的宽度，并形成在第二周边区域PA2中。去除设置在数据电极焊盘280之上的部分有机绝缘层240和钝化层230从而形成第二通孔285。部分地暴露数据电极焊盘280的第二通孔285形成在第二周边区域PA2中。
通过第二通孔285电连接到数据电极焊盘280的第二透明电极290形成在数据电极焊盘280上。第二透明电极290和像素电极250可以由同一层形成。例如，第二透明电极290和像素电极250可以通过相同的工艺形成。
栅电极焊盘260和数据电极焊盘280中的每一个通过各向异性导电膜(AFC，未示出)电连接到柔性印刷电路板(PCB)(未示出)。因此，栅电极焊盘260将从柔性PCB接收到的栅极信号输出到栅极线(GL)，数据电极焊盘280将从柔性PCB接收到的数据信号输出到数据线(DL)。
滤色器基板300包括形成在第二绝缘基板310上的光屏蔽层320，滤色器330和公共电极340。滤色器330包括红色像素、绿色像素和蓝色像素。光屏蔽层320形成在滤色器330之间，使得光屏蔽层320屏蔽从滤色器330中的间隙泄漏的光。公共电极340面对形成在阵列基板200上的像素电极250。
在上述LCD装置中，第二光L2被有机绝缘层240的反射颗粒244反射。因此，常规的反射电极是不必要的。并且，通过反射颗粒244中光的分散和干涉，增大了第二光L2的反射量，并增大了视角。因此，用于分散和干涉的压纹图案是不必要的。
图4A至4D是示出根据图1中阵列基板的一示范性实施例的阵列基板的制造方法的剖面图。
参照图4A，在第一绝缘基板210上形成第一金属层(未示出)，然后构图第一金属层以形成栅电极221和栅电极焊盘260。栅电极221形成在显示区域DA上，而栅电极焊盘260形成在第一周边区域PA1上。
然后，在其上形成有栅电极221和栅电极焊盘260的第一绝缘基板210上形成氮化硅层，以形成栅极绝缘层222。在栅极绝缘层222上顺序形成非晶硅层和N+非晶硅层，从而分别形成半导体层223和欧姆接触层224。
在其上形成有半导体层223和欧姆接触层224的第一绝缘基板210上沉积第二金属层(未示出)，然后在显示区域DA中构图第二金属层从而形成源电极225和漏电极226。此外，可以在第二周边区域PA2中形成数据电极焊盘280。
因此，在第一绝缘基板210的显示区域DA上形成了TFT220，该TFT含有栅电极221、半导体层223、欧姆接触层224、源电极225和漏电极226。而且，在第一周边区域PA1中形成了栅电极焊盘260，并在第二周边区域PA2中形成了数据电极焊盘280。
参照图4B，在其上形成有TFT220的第一绝缘基板210、栅电极焊盘260和数据电极焊盘280上形成保护层230。然后，例如通过旋涂工艺或狭缝涂敷工艺在其上形成有TFT220的第一绝缘极板210上沉积一材料，该材料包括与具有光敏特性的有机材料242相混合的反射颗粒244，从而在第一绝缘基板210上形成有机绝缘层240。有机绝缘层240形成在显示区域DA以及第一和第二周边区域PA1和PA2中。
如图4C所示，在有机绝缘层240之上设置具有预定图案的掩模600。掩模600可以包括用于形成接触孔245的第一开口610，用于形成透射窗500的第二开口620，用于形成第一通孔265的第三开口630和用于形成第二通孔285的第四开口640。
在通过掩模600曝光有机绝缘层240之后，利用显影剂溶液显影被曝光的有机绝缘层240。由于有机绝缘层240具有光敏特性，所以曝光的区域被显影。因此，去除了对应于第一开口部分610的部分有机绝缘层240和钝化层230，从而形成了暴露漏电极226的接触孔245。此外，对应于第二开口部分620的部分有机绝缘层240被曝光，从而形成了暴露钝化层230的透射窗500。另外，对应于开口部分630的部分有机绝缘层240、钝化层230和栅极绝缘层222被部分地曝光，从而形成了暴露栅电极焊盘260的第一通孔265。此外，对应于第四开口部分640的部分有机绝缘层240和钝化层230被曝光，从而形成了暴露数据电极焊盘280的第二通孔285。
参照图4D，在其上形成有接触孔245、透射窗500以及第一和第二通孔265和285的第一绝缘基板210上形成包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电层，并构图该透明导电层。结果，在显示区域DA上形成像素电极250，在第一周边区域PA1上形成第一透明电极270，并在第二周边区域PA2上形成第二透明电极290，从而完成阵列基板100。
上述像素电极250通过接触孔245电连接到漏电极225。第一透明电极270通过第一通孔265电连接到栅电极焊盘260，并且第二透明电极290通过第二通孔285电连接到数据电极焊盘。
通过上述制造工艺制造的阵列基板200利用有机绝缘层240的反射颗粒244反射第二光L2。因此，形成常规反射电极的工艺是不必要的。并且，通过反射颗粒244中光的分散和干涉可以增大第二光L2的反射量，并可以扩大视角。因此，形成常规压纹图案的工艺是不必要的，从而可以简化阵列基板的制造工艺。
图5A至5C是示出根据图1中阵列基板的一示范性实施例的阵列基板的制造方法的剖面图。
参照图1和图5A，在第一绝缘基板210上形成开关元件220。并在第一和第二周边区域PA1和PA2上分别形成栅电极焊盘260和数据电极焊盘280。
在其上形成有TFT220、栅电极焊盘260和数据电极焊盘280的第一绝缘基板210上形成钝化层230，从而使钝化层230覆盖TFT220、栅电极焊盘260和数据电极焊盘280。例如通过旋涂工艺或狭缝涂敷工艺在第一绝缘极板210的钝化层230上涂敷包括非光敏有机材料242和反射颗粒244的材料，从而在钝化层230上形成有机绝缘层240。有机绝缘层240形成在显示区域DA以及第一和第二周边区域PA1和PA2中。
然后，在形成于第一绝缘基板210上的有机绝缘层240上形成具有光敏特性的光致抗蚀剂膜700。
参照图5B，在光致抗蚀剂膜700之上设置具有图案形状的掩模800。掩模800具有第一开口部分810以形成接触孔245、第二开口部分820以形成透射窗500、第三开口部分830以形成第一通孔265以及第四开口部分840以形成第二通孔285。
然后，通过掩模800曝光光致抗蚀剂膜700，并通过显影剂溶液显影被曝光的光致抗蚀剂膜700。因此，在对应于第一至第四开口部分810、820、830和840的区域部分地去除光致抗蚀剂膜700，从而使有机绝缘层240被图案化。
参照图5C，通过掩模利用蚀刻气体执行干式蚀刻工艺，所述掩模是图案化的光致抗蚀剂膜700。该蚀刻气体包括氟化硫(SF6)、氧气(O2)和氮气(N2)。
通过干式蚀刻工艺去除对应于第一开口部分810的有机绝缘层240和钝化层230，从而形成接触孔245。通过干式蚀刻工艺去除对应于第二开口部分820的有机绝缘层240，从而形成透射窗500。通过干式蚀刻工艺去除对应于第三开口830的有机绝缘层240、钝化层230和栅极绝缘层830，从而形成第一通孔265。通过干式蚀刻工艺去除对应于第四开口部分840的有机绝缘层240和钝化层230，从而形成第二通孔285。
然后，去除光致抗蚀剂膜700。用均匀的厚度涂敷包括ITO或IZO的透明导电层，并对其构图。因此，像素电极250、第一透明电极270和第二透明电极290分别形成在显示区域DA、第一周边区域PA1和第二周边区域PA2中。因此，完成了阵列基板100。
以上，描述了透射反射型LCD装置，其具有透射第一光L1的透射区域和反射第二光L2的反射区域。或者，以上描述的有机绝缘层240的反射颗粒244也可以用于反射型LCD。也就是说，该反射型LCD含有有机绝缘层240，该有机绝缘层240具有通过有机绝缘层240的反射颗粒244反射第二光L2的反射区域。因此，在有机绝缘层240中，透射窗500不形成在其上。
如上所述，根据本发明的阵列基板可以包括有机绝缘层，该有机绝缘层合有有机材料和反射颗粒。可以在有机绝缘层中形成透射窗从而透射光。
有机绝缘层可以透射内部光、即从背光组件通过透射窗输出的第一光，也可以利用反射颗粒反射环境光、即第二光比如日光。
因此，根据本发明示范性实施例的阵列基板和LCD装置可以不需要反射环境光的常规的反射电极。并且，根据本发明示范性实施例的阵列基板和LCD装置可以利用有机绝缘层的反射颗粒以提高的反射效率来反射环境光。此外，根据本发明示范性实施例的阵列基板和LCD装置可以具有扩大的视角，从而可以不需要常规的微透镜。此外，在该阵列基板的制造工艺中，不需要形成反射电极或压纹图案的工艺，从而可以简化阵列基板或LCD装置的制造工艺。
尽管此处已经参照附图描述了本发明的示例性实施例，但应理解的是，本发明不应局限于这些确切的实施例，在不偏离本发明的精神或范围的前提下，本领域普通技术人员可以对其进行各种其他变化和修改。所有这些变化和修改意于包括在由权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种阵列基板，包括：
基板；
形成在所述基板的显示区域中的开关元件；
形成在其上形成有所述开关元件的基板上的绝缘层，所述绝缘层包括多个反射颗粒，所述多个反射颗粒反射入射到所述基板上部中的光；以及
形成在所述绝缘层上的像素电极，所述像素电极电连接到所述开关元件。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述绝缘层包括光敏有机材料和所述反射颗粒的混合物。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述绝缘层包括非光敏有机材料和所述反射颗粒的混合物。
4.根据权利要求1所述的阵列基板，其中每个所述反射颗粒包括硅酸盐颗粒和涂敷在所述硅酸盐颗粒表面上的金属氧化物涂层。
5.根据权利要求4所述的阵列基板，其中所述金属氧化物涂层包括从氧化钛、氧化铝和氧化锡所构成的组中选取的材料。
6.根据权利要求1所述的阵列基板，其中每个所述反射颗粒具有约0.1μm至约5μm的直径。
7.根据权利要求1所述的阵列基板，其中每个所述反射颗粒具有约1至约2的折射率。
8.根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述绝缘层具有透射窗，所述透射窗透射从所述基板的下部接收到的光。
9.一种阵列基板的制造方法，包括：
形成基板；
在所述基板的显示区域中形成开关元件；
在其上形成有所述开关元件的基板上形成绝缘层，所述绝缘层包括多个反射颗粒，所述多个反射颗粒反射入射到所述基板上部中的光；
在所述绝缘层上形成像素电极，所述像素电极电连接到所述开关元件。
10.根据权利要求9所述的方法，其中形成所述绝缘层包括：
在其上形成有所述开关元件的基板上涂敷混合物材料，所述混合物材料包括光敏有机材料和所述反射颗粒；
通过掩模曝光涂敷在其上形成有所述开关元件的基板上的所述混合物材料；以及
形成部分地暴露所述开关元件的接触孔。
11.根据权利要求10所述的方法，其中形成所述绝缘层还包括：
在形成所述接触孔时，同时形成透射窗，所述透射窗透射从所述基板的下部接收到的光。
12.根据权利要求9所述的方法，其中形成所述绝缘层还包括：
在其上形成有所述开关元件的基板上涂敷混合物材料，所述混合物材料包括非光敏有机材料和所述反射颗粒；
在所述混合物材料上涂敷光致抗蚀剂膜；
通过掩模构图所述光致抗蚀剂膜从而形成图案化的光致抗蚀剂膜；
通过利用所述图案化的光致抗蚀剂膜蚀刻所述混合物材料，形成部分地暴露所述开关元件的接触孔；以及
去除所述图案化的光致抗蚀剂膜。
13.根据权利要求12所述的方法，其中形成所述绝缘层还包括：
在形成所述接触孔的步骤同时形成透射窗，所述透射窗透射从所述基板的下部接收到的光。
14.根据权利要求9所述的方法，其中每个所述反射颗粒包括硅酸盐颗粒和涂敷在所述硅酸盐颗粒表面上的金属氧化物涂层。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述金属氧化物涂层包括从氧化钛、氧化铝和氧化锡所构成的组中选取的材料。
16.一种液晶显示装置，包括：
滤色器基板；
面对所述滤色器基板的阵列基板，所述阵列基板包括基板、形成在所述基板的显示区域中的开关元件、形成在其上形成有所述开关元件的基板上的绝缘层和形成在所述绝缘层上的像素电极，所述绝缘层包括多个反射颗粒，所述多个反射颗粒反射入射到所述基板上部中的光，所述像素电极电连接到所述开关元件；以及
设置在所述滤色器基板和所述阵列基板之间的液晶层。
17.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其中所述绝缘层包括光敏有机材料和所述反射颗粒。
18.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其中所述绝缘层包括非光敏有机材料和所述反射颗粒。
19.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其中每个所述反射颗粒包括硅酸盐颗粒和涂敷在所述硅酸盐颗粒表面上的金属氧化物涂层。
20.根据权利要求19所述的液晶显示装置，其中所述金属氧化物涂层包括从氧化钛、氧化铝和氧化锡所构成的组中选取的材料。
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