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彩色濾光陣列基板及其制造方法、顯示裝置與流程

文檔序號:11965067閱讀:286來源:國知局
彩色濾光陣列基板及其制造方法、顯示裝置與流程
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種彩色濾光陣列基板及其制造方法、顯示裝置。

背景技術(shù):
薄膜晶體管液晶顯示器包括薄膜晶體管陣列基板、彩色濾光片和液晶層,其中,彩色濾光片是液晶顯示器的主要組成部分,用于實現(xiàn)彩色畫面的顯示。早期制造薄膜晶體管液晶顯示器的技術(shù)中,彩色濾光片與作為驅(qū)動開關(guān)的薄膜晶體管形成在不同基板上,并位于液晶層兩側(cè),然而這種配置方式會造成顯示面板的開口率降低,進而影響顯示面板的亮度與畫面品質(zhì)。由于近年來,市場上對顯示面板的開口率及亮度的要求提高,業(yè)界為應(yīng)市場需求進而開發(fā)出一種彩色濾光片直接形成在陣列基板上(ColorfilterOnArray,簡稱“COA”)的技術(shù),即將彩色濾光片和薄膜晶體管形成在一塊玻璃基板上,如此不僅可以提升顯示面板的開口率,增加顯示面板的亮度,而且避免了將彩色濾光片和薄膜晶體管形成在不同基板上所衍生的問題?,F(xiàn)有技術(shù)中采用COA技術(shù)制造的薄膜晶體管液晶顯示器,液晶顯示面板的陣列基板包括橫縱交叉分布的柵線和數(shù)據(jù)線,以及由柵線和數(shù)據(jù)線限定的多個像素區(qū)域,在像素區(qū)域內(nèi)形成有薄膜晶體管和不同顏色的濾光層。通常是紅色濾光層(R)、綠色濾光層(G)和藍色濾光層(B)。其中的濾光層一般為色阻式濾光層,通過吸收光線來達到濾光的目的,使得光線的利用率很低,僅有30%左右。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明提供一種彩色濾光陣列基板及其制造方法,用以解決彩色濾光陣列基板的濾光層對光線的利用率低的問題。同時,本發(fā)明還提供一種顯示裝置,其包括上述彩色濾光陣列基板,進而解決了顯示裝置對光線的利用率低的問題。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種彩色濾光陣列基板,包括橫縱交叉分布的多條柵線和多條數(shù)據(jù)線,以及由所述柵線和所述數(shù)據(jù)線限定的多個像素區(qū)域,所述像素區(qū)域內(nèi)形成有薄膜晶體管和帶通濾光層,所述帶通濾光層透射一定波長范圍內(nèi)的光線,而反射其他波長光線;所述帶通濾光層包括第一介質(zhì)亞層、第二介質(zhì)亞層和第三介質(zhì)亞層;所述第二介質(zhì)亞層在不同像素區(qū)域具有不同厚度。本發(fā)明還提供一種顯示裝置,包括陣列基板,所述陣列基板采用如上所述的彩色濾光陣列基板。同時,本發(fā)明還提供一種如上所述的彩色濾光陣列基板的制造方法,包括在一襯底基板上形成薄膜晶體管和帶通濾光層的步驟;其中,所述形成帶通濾光層的步驟包括:在所述襯底基板上形成第一介質(zhì)亞層;在形成有所述第一介質(zhì)亞層的基板上形成第二介質(zhì)亞層,所述第二介質(zhì)亞層在不同像素區(qū)域具有不同厚度;在形成有所述第一介質(zhì)亞層和第二介質(zhì)亞層的基板上形成第三介質(zhì)亞層。(三)有益效果本發(fā)明所提供的彩色濾光陣列基板及其制造方法,通過法布里-珀羅式帶通濾光層來實現(xiàn)濾光的目的,而未透過的光線則被反射回去重新利用,大大提高了光線的利用率,進而提高了顯示裝置對光線的利用率。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例提供的一種彩色濾光陣列基板的主視圖;圖2為本發(fā)明實施例提供的一種彩色濾光陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3~圖7為本發(fā)明實施例提供的彩色濾光陣列基板上帶通濾光層的制作過程示意圖;圖8為本發(fā)明實施例提供的另一種彩色濾光陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖;其中,1:薄膜晶體管;2:像素電極;3:薄膜晶體管的源電極;4:薄膜晶體管的漏電極;5:鈍化層過孔;6:等離子體增強化學氣相沉積設(shè)備;7:掩亞層板;8:薄膜晶體管的柵電極;10:柵線;20:數(shù)據(jù)線;30:第一像素區(qū)域;31:第二像素區(qū)域;32:第三像素區(qū)域;40:有源層;50:源漏金屬層;100:襯底基板;101:柵絕緣層;102:鈍化層;103:絕緣層薄膜;200:帶通濾光層;201:第一介質(zhì)亞層;202:第二介質(zhì)亞層;203:第三介質(zhì)亞層。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例,對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。需要說明的是,以下內(nèi)容中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。采用COA技術(shù)制造的液晶顯示器的提升了顯示面板的開口率,增加了顯示面板的亮度,但現(xiàn)有技術(shù)中采用COA技術(shù)制造的液晶顯示器的濾光層一般為色阻式(吸收型)濾光層,通過吸收光線來達到濾光的目的,使得光線的利用率很低的問題。針對該技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種彩色濾光陣列基板,以提高對光線的利用率。帶通濾光層可以從復(fù)合光中分離出某一波段單色光。一定波段內(nèi)的光線入射至帶通濾光層,只有一小段波段內(nèi)的光線具有高透過率,而其他波段內(nèi)的光線具有高反射率。通常帶通濾光層有兩種結(jié)構(gòu)形式:一種是由一個長波通層和一個短波通層的重疊通帶波段形成帶通濾光層的通帶,但這種結(jié)構(gòu)不容易獲得較窄的通帶,不適用于液晶顯示器的彩色濾光片;另一種是法布里-珀羅干涉儀形式的濾光層,包括第二介質(zhì)亞層以及涂覆在該第二介質(zhì)層的相對的兩表面上的第一介質(zhì)亞層和第二介質(zhì)亞層,其中,光線的透過率與第二介質(zhì)亞層的厚度相關(guān),即不同波長的光線對應(yīng)的第二介質(zhì)亞層的厚度不同。這種結(jié)構(gòu)能夠獲得很窄的通帶,適用于液晶顯示器的彩色濾光層。本實用新型實施例中的彩色濾光陣列基板的濾光層就是法布里-珀羅干涉儀形式的濾光層。實施例一結(jié)合圖1、圖2和圖8所示,液晶顯示器的彩色濾光陣列基板,包括橫縱交叉分布的多條柵線10和多條數(shù)據(jù)線20,以及由柵線10和數(shù)據(jù)線20限定的多個像素區(qū)域,在像素區(qū)域內(nèi)形成有薄膜晶體管1和濾光層200,該濾光層200只允許一定波長范圍內(nèi)的光線透過,實現(xiàn)彩色畫面的顯示,而反射其他波長光線進行重新利用,提高了對光線的利用率。其中,本發(fā)明實施例中的濾光層200為帶通濾光層。其包括依次形成在襯底基板100上的第一介質(zhì)亞層201、第二介質(zhì)層亞202和第三介質(zhì)亞層203。液晶顯示器的背光源發(fā)出的光線射入第一介質(zhì)亞層201后,一部分光線被反射回去,再經(jīng)過液晶顯示器的背光源的反射板的反射后重新利用,提高了對光線的利用率;而另一部分光線則射入第二介質(zhì)亞層202,通過控制第二介質(zhì)亞層202在不同像素區(qū)域內(nèi)的厚度,使得每個像素區(qū)域內(nèi)只有某一小段波段內(nèi)的光線從第三介質(zhì)亞層203射出,通帶很窄,能夠保證液晶顯示器的色彩分辨率和質(zhì)量,而其他波段的光同樣被反射回去,再經(jīng)過液晶顯示器的背光源的反射板的反射后重新利用,進一步提高了對背光源光線的利用率。本技術(shù)方案中的彩色濾光陣列基板的帶通濾光層對光線的利用率可達到50%左右?,F(xiàn)有的液晶顯示器通常都是以紅、綠、藍三原色來實現(xiàn)彩色畫面的顯示,相應(yīng)地,彩色濾光陣列基板的多個像素區(qū)域根據(jù)第二介質(zhì)亞層202的厚度劃分為第一像素區(qū)域30、第二像素區(qū)域31和第三像素區(qū)域32。其中,第一像素區(qū)域30內(nèi)的第二介質(zhì)亞層202具有第一厚度d1,只允許紅光透過,而反射其他波長光線;第二像素區(qū)域31內(nèi)的第二介質(zhì)亞層202具有第二厚度d2,只允許綠光透過,而反射其他波長光線;第三像素區(qū)域32內(nèi)的第二介質(zhì)亞層202具有第二厚度d3,只允許藍光透過,而反射其他波長光線。具體的,可以根據(jù)公式來計算每個像素區(qū)域內(nèi)的第二介質(zhì)亞層202的厚度d,其中,m為奇數(shù),優(yōu)選m=1,計算出的第二介質(zhì)亞層202的厚度d小,透光性較好;λ為每個像素區(qū)域允許透過的光線的波長;n為第二介質(zhì)亞層202的折射率。本實施例中第一介質(zhì)亞層201和第三介質(zhì)亞層203的材料可以為但不局限于金屬材料、合金材料或金屬氧化物材料,如:銀、銀為主要成分的合金、氧化銦錫或氧化銦鋅。并優(yōu)選第一介質(zhì)亞層201和第三介質(zhì)亞層203的材料相同,以保證帶通濾光層200透射光譜的對稱性和波峰單一。進一步地,還可以設(shè)置第一介質(zhì)亞層201和第三介質(zhì)亞層203的厚度相同,進一步保證帶通濾光層200透射光譜的對稱性和波峰單一。為了保證透光性,需要設(shè)置第一介質(zhì)亞層201和第三介質(zhì)亞層203具有較薄的厚度,一般為20~100nm,優(yōu)選為40nm。其中,帶通濾光層200可以通過單獨的工藝形成在襯底基板100上,也可以在薄膜晶體管1的制作工藝中同時形成帶通濾光層200。結(jié)合圖2和圖8所示,當帶通濾光層200通過單獨的工藝形成在襯底基板100上時,優(yōu)選帶通濾光層200位于像素電極2的下方,防止帶通濾光層200對驅(qū)動液晶分子偏轉(zhuǎn)的驅(qū)動電場(對于TN型液晶顯示器,驅(qū)動液晶分子偏轉(zhuǎn)的驅(qū)動電場由陣列基板上的像素電極和對盒基板上的公共電極形成;對于ADS液晶顯示器,驅(qū)動液晶分子偏轉(zhuǎn)的驅(qū)動電場由陣列基板上的像素電極和公共電極形成)產(chǎn)生影響。對于TN模式,結(jié)合圖8所示,可以設(shè)置第三介質(zhì)亞層203作為像素電極2,省去了單獨做像素電極2的步驟。同時,對于ADS型液晶顯示器,結(jié)合圖2所示,還可以設(shè)置第三介質(zhì)亞層203作為公共電極(圖中未示出),省去了公共電極的制作工藝。當將第三介質(zhì)亞層203作為像素電極2或公共電極時,第三介質(zhì)亞層203應(yīng)當采用透明導(dǎo)電材料,如氧化銦錫ITO。相應(yīng)地,當?shù)谝唤橘|(zhì)亞層201和第三介質(zhì)亞層203的材料相同時,第二介質(zhì)亞層202選擇介電材料,如:MgF2、SiO2、Si3N4或TiO2。進一步地,本實施例中設(shè)置帶通濾光層200位于薄膜晶體管1的下方,可以簡化帶通濾光層200的制作工藝。當?shù)谌橘|(zhì)亞層203為導(dǎo)電材料時,優(yōu)選在帶通濾光層200和薄膜晶體管1之間還形成有絕緣層薄膜103,如圖2所示。而當帶通濾光層200位于薄膜晶體管1的上方時,鈍化層102即可作為帶通濾光層200和薄膜晶體管1之間的絕緣層。結(jié)合圖8所示,當在薄膜晶體管1的制作工藝中同時形成帶通濾光層200時,優(yōu)選設(shè)置第三介質(zhì)亞層203為透明導(dǎo)電材料,如氧化銦錫ITO。對于TN型液晶顯示器,第三介質(zhì)亞層203可以通過鈍化層過孔5與薄膜晶體管1的漏電極4電性連接,且第三介質(zhì)亞層203僅覆蓋第一像素區(qū)域30、第二像素區(qū)域31和第三像素區(qū)域32,從而可以將第三介質(zhì)亞層203作為像素電極2,無需再制作像素電極2,節(jié)省工藝,降低成本。對于ADS型液晶顯示器,可以設(shè)置第三介質(zhì)亞層203為公共電極(圖中未示出),省去了公共電極的制作工藝。相應(yīng)地,當?shù)谝唤橘|(zhì)亞層201和第三介質(zhì)亞層203的材料相同時,第二介質(zhì)亞層202選擇介電材料,如:MgF2、SiO2、Si3N4或TiO2。具體的,可以設(shè)置鈍化層102在不同像素區(qū)域內(nèi)具有不同的厚度,從而可以將鈍化層102作為帶通濾光層200的第二介質(zhì)亞層202;當然,也可以設(shè)置柵絕緣層101在不同像素區(qū)域內(nèi)具有不同的厚度,從而可以將柵絕緣層101作為帶通濾光層200的第二介質(zhì)亞層202,無論將鈍化層102還是柵絕緣層101作為第二介質(zhì)亞層202,都可以省略單獨制作第二介質(zhì)亞層202的工藝,節(jié)省材料。如圖2和圖8所示,本發(fā)明實施例中的薄膜晶體管1為底柵型薄膜晶體管,即薄膜晶體管的柵電極8位于源電極3和漏電極4的下方。其具體制作工藝為,首先在襯底基板100上形成薄膜晶體管的柵電極8,然后在柵電極8上方依次形成柵絕緣層薄膜101、有源層圖案40和源漏金屬層圖案50,其中,源漏金屬層圖案50包括源電極3和漏電極4。最后在薄膜晶體管1的上方形成鈍化層薄膜102。且薄膜晶體管的柵電極8與柵線10連接,源電極3與數(shù)據(jù)線20連接,漏電極4與像素電極2連接,結(jié)合圖1所示。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員很容易得知本發(fā)明中的薄膜晶體管1不僅可以為底柵型薄膜晶體管,也可以為頂柵型薄膜晶體管、共平面型薄膜晶體管、背溝道型薄膜晶體管,對應(yīng)的帶通濾光層200的制作工藝與上述相同,在此不再贅述。對于不是以紅(R)、綠(G)、藍(B)三原色來實現(xiàn)彩色畫面顯示的液晶顯示器,如:在R、G、B三原色的基礎(chǔ)上,再增加一個白色(W)的子像素或黃色(Y)的子像素時,只需再增加一個像素區(qū)域,且該像素區(qū)域內(nèi)的第二介質(zhì)亞層202具有第四厚度d4,只許白光(或黃光)透過,而反射其他波長的光線。而對于以其他混色方案實現(xiàn)彩色畫面顯示的液晶顯示器,只需變更每個像素區(qū)域內(nèi)第二介質(zhì)亞層202的厚度,從而允許對應(yīng)波長的光線透過,而反射其他波長的光線。實施例二基于同一發(fā)明構(gòu)思,本實施例中提供一種顯示裝置,其包括陣列基板,且該陣列基板采用實施例一中的彩色濾光陣列基板,大大提高了顯示裝置的光線利用率,并保證了顯示裝置顯示畫面的色彩分辨率和質(zhì)量。其中,該顯示裝置可以為:液晶顯示面板、電子紙、OLED面板、手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數(shù)碼相框、導(dǎo)航儀等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件。實施例三結(jié)合圖2、圖3~圖7和圖8所示,本實施例中提供一種實施例一中的彩色濾光陣列基板的制造方法,包括在一襯底基板100上形成薄膜晶體管1和帶通濾光層200的步驟。其中,形成帶通濾光層200的步驟包括:在所述襯底基板上形成第一介質(zhì)亞層;當通過單獨工藝形成帶通濾光層200時,優(yōu)選帶通濾光層200位于薄膜晶體管1的下方,結(jié)合圖3所示,由于帶通濾光層200允許透過的光線只與第二介質(zhì)亞層202的厚度有關(guān),因此,本實施例中可以通過涂覆、沉積、濺射等工藝在襯底基板100上形成覆蓋整個襯底基板100的第一介質(zhì)亞層201,省去了構(gòu)圖工藝,提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。當在薄膜晶體管1的制作工藝中同時形成帶通濾光層200時,結(jié)合圖8所示,可以通過涂覆、沉積、濺射等工藝在襯底基板100上形成覆蓋整個襯底基板100的第一介質(zhì)亞層201,優(yōu)選再通過構(gòu)圖工藝形成第一介質(zhì)亞層的圖案201,使得第一介質(zhì)亞層201僅覆蓋像素區(qū)域。進一步地,對于TN型液晶顯示器,為了節(jié)省工藝,優(yōu)選第二介質(zhì)亞層202與鈍化層102同層制作,并設(shè)置第三介質(zhì)亞層203為導(dǎo)電材料,通過鈍化層過孔5與薄膜晶體管1的漏電極4電性連接,且僅覆蓋第一像素區(qū)域30、第二像素區(qū)域31和第三像素區(qū)域32,從而可以將第三介質(zhì)亞層203作為像素電極2。進一步地,還可以設(shè)置鈍化層102在不同像素區(qū)域內(nèi)具有不同的厚度,從而可以將鈍化層102作為帶通濾光層200的第二介質(zhì)亞層202。當然,還可以設(shè)置柵絕緣層101在不同像素區(qū)域內(nèi)具有不同的厚度,從而可以將柵絕緣層101作為帶通濾光層200的第二介質(zhì)亞層202。無論將鈍化層102還是柵絕緣層101作為帶通濾光層200的第二介質(zhì)亞層202,都可以省略單獨制作第二介質(zhì)亞層202的工藝,節(jié)省材料。在形成有所述第一介質(zhì)亞層的襯底基板上形成第二介質(zhì)亞層,所述第二介質(zhì)亞層在不同像素區(qū)域具有不同厚度;當通過單獨工藝形成帶通濾光層200時,優(yōu)選帶通濾光層200位于薄膜晶體管1的下方,結(jié)合圖4~圖6所示,則該步驟具體可以為:首先,利用掩亞層板7,通過等離子體增強化學氣相沉積設(shè)備(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition,簡稱“PECVD”)6在襯底基板100上沉積覆蓋第一像素區(qū)域30的第二介質(zhì)亞層202,并控制沉積的時間,使得第一像素區(qū)域30內(nèi)的第二介質(zhì)亞層202的厚度為d1,當?shù)诙橘|(zhì)亞層202為Si3N4時,取m=1,n=1.938,λ=700nm,根據(jù)公式計算出d1=180.6nm,其中,d1的取值范圍為180.6±15.5nm;之后,利用掩亞層板7,通過PECVD6在襯底基板100上沉積覆蓋第二像素區(qū)域31的第二介質(zhì)亞層202,并控制沉積的時間,使得第二像素區(qū)域31內(nèi)的第二介質(zhì)亞層202的厚度為d2,當?shù)诙橘|(zhì)亞層202為Si3N4時,取m=1,n=1.938,λ=546.1nm,根據(jù)公式計算出d2=140.9nm,其中,d2的取值范圍為140.9±15.5nm;最后,利用掩亞層板7,通過PECVD6在襯底基板100上沉積覆蓋第三像素區(qū)域32的第二介質(zhì)亞層202,并控制沉積的時間,使得第三像素區(qū)域32對應(yīng)的第二介質(zhì)亞層202的厚度為d3,當?shù)诙橘|(zhì)亞層202為Si3N4時,取m=1,n=1.938,λ=435.8nm,根據(jù)公式計算出d3=112.4nm,其中,d3的取值范圍為112.4±15.5nm;需要說明的是,形成具有第一厚度的第二介質(zhì)亞層202的步驟、形成具有第二厚度的第二介質(zhì)亞層202的步驟和形成具有第三厚度的第二介質(zhì)亞層202的步驟的順序是可以更換的,其也屬于本發(fā)明的保護范圍。當然,第二介質(zhì)亞層202也可以通過其他制作工藝形成,如:多灰階掩膜工藝,其都屬于本發(fā)明的保護范圍。當在薄膜晶體管1的制作工藝中同時形成帶通濾光層200時,可以設(shè)置鈍化層102在不同像素區(qū)域內(nèi)具有不同的厚度,從而可以將鈍化層102作為帶通濾光層200的第二介質(zhì)亞層202。當然,還可以設(shè)置柵絕緣層101在不同像素區(qū)域內(nèi)具有不同的厚度,從而可以將柵絕緣層101作為帶通濾光層200的第二介質(zhì)亞層202。無論將鈍化層102還是柵絕緣層101作為帶通濾光層200的第二介質(zhì)亞層202,都可以省略單獨制作第二介質(zhì)亞層202的工藝,節(jié)省材料。在形成有所述第一介質(zhì)亞層和第二介質(zhì)亞層的襯底基板上形成第三介質(zhì)亞層。當通過單獨工藝形成帶通濾光層200時,優(yōu)選帶通濾光層200位于薄膜晶體管1的下方,結(jié)合圖7所示,與第一介質(zhì)亞層201相同,由于帶通濾光層200允許透過的光線只與第二介質(zhì)亞層202的厚度有關(guān),因此,本實施例中可以通過涂覆、沉積、濺射等工藝在襯底基板100上形成覆蓋整個襯底基板100的第三介質(zhì)亞層203,省去了構(gòu)圖工藝,提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本。對于ADS型液晶顯示器,第三介質(zhì)亞層203可以選擇透明導(dǎo)電材料,以作為公共電極。并在帶通濾光層200和薄膜晶體管1之間形成絕緣層薄膜103,如圖2所示,省去了制作公共電極的工藝。當在薄膜晶體管1的制作工藝中同時形成帶通濾光層200時,對于TN型液晶顯示器,為了節(jié)省工藝,可以將像素電極2作為帶通濾光層200的第三介質(zhì)亞層203。由以上實施例可以看出,本發(fā)明所提供的彩色濾光陣列基板及其制造方法,通過法布里-珀羅式帶通濾光層來實現(xiàn)濾光的目的而未透過的光線則被反射回去重新利用,大大提高了光線的利用率,進而提高了液晶顯示裝置的光線利用率。且本技術(shù)方案中的彩色濾光片的帶通很窄,保證了液晶顯示裝置顯示畫面的色彩分辨率和質(zhì)量。進一步地,由于帶通濾光層集成在陣列基板上,提升了顯示裝置的開口率,增加了顯示裝置的亮度。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進和替換,這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
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