阵列基板及其制作方法、显示装置与流程

1.本发明涉及显示装置领域，尤其涉及一种阵列基板及其制作方法、显示装置。


背景技术：

2.液晶显示器(liquid crystal display,lcd)是一种通过利用液晶的偏振现象选择性地传输来自背光源发射的光而呈现所需图像的显示装置。tft是“thin film transistor”的简称，一般代指薄膜晶体管显示器。最常见的一种tft lcd是扭转向列型(twisted nematic,tn)lcd，其包括阵列基板、彩色滤光基板、设于二者之间的液晶(liquid crystal)，以及背光源，背光源所发出的经过阵列基板上的偏光片(polarizer)形成偏振光，再经过lcd盒内的液晶旋转90
°
，再由彩色滤光基板上的偏光片透过，呈现图像。
3.由于tft
‑
lcd通常需要背光源，对于可移动设备或装置来说，背光源占用了大部分电源消耗，在某些应用需求长续航时间时，电池容量是最大的瓶颈，制约着续航时间。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种阵列基板及其制作方法、显示装置，能够降功耗和提升显示装置的续航时间。
5.本发明实施例提出一种阵列基板，所述阵列基板包括多条扫描线和多条数据线，多条所述扫描线和多条所述数据线交叉并形成多个像素区域；
6.各所述像素区域内设有主动元件、与所述主动元件电连接的像素电极、以及反射层，所述反射层设于所述像素电极的上方并与所述像素电极电连接。
7.在一实施例中，所述主动元件包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管包括第一栅极、第一半导体层、第一源极和第一漏极，所述第二薄膜晶体管包括第二栅极、第二半导体层、第二源极和第二漏极；
8.在各像素区域内，所述第一栅极连接相应的扫描线，所述第一源极连接相应的数据线，所述第一漏极连接所述第二源极，所述第二漏极连接相应的所述像素电极。
9.在一实施例中，所述阵列基板还包括覆盖于所述像素电极上方的平坦层，所述平坦层上设有通孔，所述像素电极通过所述通孔与对应的所述反射层电连接。
10.在一实施例中，所述反射层同时覆盖所述像素电极和所述主动元件。
11.在一实施例中，所述像素区域内还设有公共电极，所述公共电极与所述像素电极部分重叠设置以形成存储电容。
12.本发明还提出一种阵列基板的制作方法，包括：在衬底基板上制作多条扫描线、多条数据线和多个主动元件；
13.在所述衬底基板上制作多个像素电极，各所述像素电极分别电连接于相应的所述主动元件；
14.在所述像素电极背离所述衬底基板的一侧制作反射层，所述反射层与所述像素电极电连接。
15.在一实施例中，所述主动元件包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管包括第一栅极、第一半导体层、第一源极和第一漏极，所述第二薄膜晶体管包括第二栅极、第二半导体层、第二源极和第二漏极；
16.在衬底基板上制作多条扫描线、多条数据线和多个主动元件，包括：
17.在所述衬底基板上溅射第一金属层并曝光，形成多条所述扫描线、多个所述第一栅极和多个所述第二栅极；
18.在所述衬底基板上依次沉积栅极绝缘层和半导体层，并对所述半导体层进行图案化，以形成设于所述第一栅极上方的第一半导体层和设于所述第二栅极上方的第二半导体层；
19.在所述衬底基板上沉积第二金属层并曝光，形成多条所述数据线、多个所述第一源极、多个所述第一漏极、多个所述第二源极和多个所述第二漏极，所述第一栅极连接相应的所述扫描线，所述第一源极连接相应的所述数据线，所述第一漏极连接相应的所述第二源极。
20.在一实施例中，在所述衬底基板上制作多个像素电极之后，所述制作方法还包括：
21.在所述衬底基板上沉积平坦层，所述平坦层覆盖所述主动元件和所述像素电极，并在所述平坦层上开设暴露部分所述像素电极的通孔。
22.在一实施例中，所述反射层同时覆盖所述像素电极和所述主动元件。
23.本发明还提出一种显示装置，包括：
24.如上任一项实施例所述的阵列基板；
25.对向基板，与所述阵列基板相对设置；
26.液晶，设于所述阵列基板和所述对向基板之间。
27.上述阵列基板包括主动元件、与主动元件电连接的像素电极、以及设于像素电极上方且与像素电极电连接的反射层，反射层能够反射光线，且反射层和对向基板上的公共电极能够共同驱动液晶，因此，上述阵列基板具有反射效果，采用上述阵列基板的显示装置无需设置背光源，节省了电源消耗，具有低功耗的优点，有利于提升显示装置的续航时间。上述制作方法能够制作反射式的阵列基板，制作方法简单，成本较低。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明一实施例提供的显示装置的结构示意图；
30.图2是本发明一实施例提供的阵列基板的结构示意图；
31.图3是本发明一实施例主动元件的结构示意图；
32.图4是本发明一实施例阵列基板的制作方法的流程图；
33.图5a是阵列基板在制作第一金属层后的平面示意图；
34.图5b是阵列基板在制作第一金属层后的剖视图；
35.图6a是阵列基板在制作第一半导体层、第二半导体层后的平面示意图；
36.图6b是阵列基板在制作第一半导体层、第二半导体层后的剖视图；
37.图7a是阵列基板在制作第二金属层后的平面示意图；
38.图7b是阵列基板在制作第二金属层后的剖视图；
39.图8a是阵列基板在制作绝缘层后的平面示意图；
40.图8b是阵列基板在制作绝缘层后的剖视图；
41.图9a是阵列基板在制作像素电极后的平面示意图；
42.图9b是阵列基板在制作像素电极后的剖视图；
43.图10a是阵列基板在制作平坦层后的平面示意图；
44.图10b是阵列基板在制作平坦层后的剖视图。
45.图中标记的含义为：
46.100、阵列基板；10、衬底基板；20、主动元件；21、第一薄膜晶体管；211、第一栅极；212、第一半导体层；213、第一源极；214、第一漏极；22、第二薄膜晶体管；221、第二栅极；222、第二半导体层；223、第二源极；224、第二漏极；30、像素电极；40、反射层；51、绝缘层；511、接触孔；52、平坦层；521、通孔；60、公共电极；200、对向基板；500、显示装置。
具体实施方式
47.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图即实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
48.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以是直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
49.为了说明本发明所述的技术方案，下面结合具体附图及实施例来进行说明。
50.请参照图1，本发明一实施例提出一种显示装置500，包括阵列基板100、与阵列基板100相对设置的对向基板200、及设于阵列基板100和对向基板200之间的液晶(图未示)。
51.请参照图2，本发明一实施例提出了一种阵列基板100，包括衬底基板10、设于衬底基板10上的多条扫描线和多条数据线(图未示)，多条扫描线和多条数据线交叉并形成多个像素区域；各像素区域内设有主动元件20、与主动元件20电连接的像素电极30、以及反射层40，反射层40设于像素电极30的上方并与像素电极30电连接。
52.反射层40的材质可为不透明的导电材质，例如金属或合金材料，例如：al、ag、alcu、alnd等，反射层40层用于对射入显示装置500中的外界环境光进行反射，以将光线反射至对向基板200，以使显示装置500呈现图像。其中，金属或合金材料需要有反光能力，反光能力的大小决定着反射层40的反射率和反射对比度。
53.上述阵列基板100包括主动元件20、与主动元件20电连接的像素电极30、以及设于像素电极30上方且与像素电极30电连接的反射层40，反射层40能够反射光线，且反射层40
和对向基板200上的公共电极能够共同驱动液晶，因此，上述阵列基板100具有反射效果，采用上述阵列基板100的显示装置500无需设置背光源，节省了电源消耗，具有低功耗的优点，有利于提升显示装置500的续航时间。
54.对向基板200可为彩色滤光基板，包括阵列的彩色滤光片、黑色矩阵，设于彩色滤光片和黑色矩阵上方的透明材料层，以及设于透明材料层上的公共电极。
55.上述显示装置500的使用原理如下：阵列基板100、对向基板200中夹设有液晶，当环境光射入显示装置500中时，阵列基板100上的反射层40能够将光线反射至对向基板200，从而经过彩色滤光片滤光后射出，使显示装置500呈现图像。
56.上述显示装置500可取消背光源，极大地减小了功耗，增加了电池的续航能力，特别适用于不需要高色域或动态显示的应用情景。
57.请参照图2和图3，在一实施例中，主动元件20为双晶体管设计，主动元件20包括第一薄膜晶体管21和第二薄膜晶体管22，第一薄膜晶体管21包括第一栅极211、第一半导体层212、第一源极213和第一漏极214，第二薄膜晶体管22包括第二栅极221、第二半导体层222、第二源极223和第二漏极224。图3中的ga为第一栅极211，gb为第二栅极221。
58.在各像素区域内，第一栅极211连接相应的扫描线，第一源极213连接相应的数据线，第一漏极214连接相应的第二源极223，第二漏极224连接相应的像素电极30。
59.阵列基板100还包括公共电极60，公共电极60与像素电极30部分重叠设置，形成存储电容(cst)，像素电极30、对向基板200上的公共电极(图未示)及液晶构成了液晶电容(clc)。
60.通过采用双晶体管设计的主动元件20，可以使显示装置500在低刷新频率时可以实现基本的显示功能，又极大的降低了显示装置500本身的消耗电流，消耗电流可以从毫安级别降低到微安级别，至少降低了2个数量级。
61.在一实施例中，阵列基板100还包括覆盖于像素电极30上方的平坦层52，平坦层52上设有通孔，像素电极30通过通孔与对应的反射层40电连接。平坦层52能够降低主动元件20的存在引起的厚度差，使阵列基板100平坦化；通过在平坦层52上设置通孔，反射层40可藉由通孔521与像素电极30实现电连接，从而反射层40与像素电极30具有相同的电压，以驱动液晶。
62.在一实施例中，反射层40同时覆盖像素电极30和主动元件20。如此，反射层40可覆盖整个像素区域，具有较大的面积，实现全反射的效果。
63.可以理解，阵列基板100还包括设于第一栅极211、第二栅极221上方的栅极绝缘层(图未示)，以及设于像素电极30和主动元件20之间的绝缘层51。可选的，第二漏极224通过开设于绝缘层51上的接触孔与相应的像素电极30电连接；可以理解，像素电极30也可直接搭接在第二漏极224上，实现二者的电连接。
64.在其他实施例中，主动元件20也可为单个薄膜晶体管。
65.在其他实施例中，反射层40也可仅覆盖像素电极30的部分区域，像素电极30的其余区域可直接透射光线，以实现半穿半反的效果，同样能降低背光源的能耗，延长显示装置500的续航时间。
66.请参照图2至图4，本发明的实施例还提出一种阵列基板的制作方法，包括以下步骤。
67.步骤s10：在衬底基板10上制作多条扫描线、多条数据线和多个主动元件20。
68.多条扫描线和多条数据线交叉以限定多个像素区域，主动元件20分别设于每个像素区域中且位于扫描线、数据线的交叉处。
69.在一实施例中，主动元件20包括第一薄膜晶体管21和第二薄膜晶体管22,相应的，步骤s10在衬底基板10上制作多条扫描线、多条数据线和多个主动元件20，包括以下步骤。
70.首先，请参照图5a和图5b，在衬底基板10上溅射第一金属层并曝光，形成多条扫描线gl、多个第一栅极211和多个第二栅极221。可选的，同时利用第一金属层形成多个公共电极60，作为存储电容(cst)的下电极。
71.接着，请参照图6a和图6b，在衬底基板10上依次沉积栅极绝缘层和半导体层，并对半导体层进行图案化，以形成设于第一栅极211上方的第一半导体层212和设于第二栅极221上方的第二半导体层222。
72.接着，请参照图7a和图7b，在衬底基板10上沉积第二金属层并曝光，形成多条数据线dl、多个第一源极213、多个第一漏极214、多个第二源极223和多个第二漏极224。第一源极213和第一漏极214分别位于第一半导体层212的两侧，第二源极223和第二漏极224分别位于第二半导体层222的两侧，并且，第一漏极214电连接于第二源极223。
73.如此，第一栅极211、第一半导体层212、第一源极213和第一漏极214形成了第一薄膜晶体管21，第二栅极221、第二半导体层222、第二源极223和第二漏极224形成了第二薄膜晶体管22，且第一薄膜晶体管21、第二薄膜晶体管22共同构成了主动元件20(请参图2)。其中，在各像素区域内，第一栅极211连接相应的扫描线，第一源极213连接相应的数据线，第一漏极214连接相应的第二源极223，第二漏极224用于连接后续形成的像素电极。
74.接着，请参照图8a和图8b，在在第二金属层上方沉积绝缘层51。可选的，通过蚀刻在绝缘层51上开设接触孔511，用于第二金属层与像素电极层的连接。
75.可选的，通过曝光蚀刻，将栅极绝缘层和绝缘层51在有需要的位置蚀刻掉，用于像素电极层与第一金属层或第二金属层的连接。
76.步骤s20：在衬底基板10上制作多个像素电极30，各像素电极30分别电连接于相应的主动元件20。
77.请参照图7b、图9a和图9b，通过溅射曝光，在绝缘层51上方制作像素电极30，像素电极30与相应的第二漏极224电连接。像素电极30可为氧化铟锡(ito)，但不限于此，也可为其他透明电极。
78.可选的，像素电极30通过绝缘层51上的接触孔511与第二漏极224电连接，可以理解，像素电极30也可直接搭接在第二漏极224上。
79.可选的，在制作像素电极30时，同时制作第一金属层或第二金属层的连接图形，ic和fpc绑定焊盘(pad)图形。
80.在一实施例中，请参照图10a和图10b，在衬底基板10上制作多个像素电极30之后，制作方法还包括：在衬底基板10上沉积平坦层52，平坦层52覆盖主动元件20和像素电极30，并在平坦层52上开设暴露部分像素电极30的通孔521。
81.具体的，可使用透明材料涂布的方式形成平坦层52，以形成平坦的表面，并在对应像素电极30的位置曝光以形成通孔521。
82.步骤s30：在像素电极30背离衬底基板10的一侧制作反射层40，反射层40与像素电
极30电连接。
83.具体地，通过溅射曝光的方式形成反射层40，如图2所示，反射层40通过平坦层52上的通孔521与像素电极30电连接。
84.在一实施例中，反射层40同时覆盖像素电极30和主动元件20，即反射层40覆盖整个像素区域，以实现全反射的效果。
85.在其他实施例中，主动元件20也可为单个薄膜晶体管。
86.在其他实施例中，反射层40也可仅覆盖像素电极30的部分区域，像素电极30的其余区域可直接透射光线，以实现半穿半反的效果，同样能降低背光源的能耗，延长显示装置500的续航时间。
87.上述制作方法所制作的阵列基板100包括主动元件20、像素电极30和反射层40，反射层40用于对射入显示装置500中的外界环境光进行反射，以将光线反射至对向基板200，以使显示装置500呈现图像。上述制作方法能够制作全反射式的阵列基板100，制作方法简单，成本较低。
88.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。