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CN104880879A - Coa阵列基板及其制造方法、显示装置 - Google Patents

Coa阵列基板及其制造方法、显示装置 Download PDF

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CN104880879A
CN104880879A CN201510347724.8A CN201510347724A CN104880879A CN 104880879 A CN104880879 A CN 104880879A CN 201510347724 A CN201510347724 A CN 201510347724A CN 104880879 A CN104880879 A CN 104880879A
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CN
China
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array substrate
common electrode
black matrix
coa array
substrate
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CN201510347724.8A
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张锋
曹占锋
姚琪
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BOE Technology Group Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种COA阵列基板及其制造方法、显示装置，涉及显示技术领域，能够减小COA阵列基板的寄生电容，降低COA阵列基板的功耗。其中所述COA阵列基板包括：衬底基板，及依次设置于衬底基板上的数据线、钝化层、彩膜层、平坦化层和公共电极，该COA阵列基板还包括：设置于衬底基板上的黑矩阵，黑矩阵与公共电极电性相连。前述COA阵列基板用于显示装置中。

Description

COA阵列基板及其制造方法、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COA(Color filter on array)基板及其制造方法、显示装置。
背景技术
COA技术是一种将彩膜层和黑矩阵制作在阵列基板上技术，能够有效消除彩膜层和黑矩阵制作在彩膜基板上，彩膜基板与阵列基板对盒时产生的偏差，提高显示装置的开口率，减少漏光。
如图1所示，为现有技术中COA阵列基板的截面图，该COA阵列基板包括：衬底基板100，及依次设置于衬底基板100上的栅极绝缘层2、数据线4、钝化层5、黑矩阵11、彩膜层6、平坦化层7、公共电极8、绝缘介质层9和像素电极10。
然而，在上述COA阵列基板的实际应用过程中，本申请发明人发现，这种COA阵列基板的寄生电容较大，进而导致COA阵列基板的功耗增加。
发明内容
为克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种COA阵列基板及其制造方法、显示装置，以减小COA阵列基板的寄生电容，降低COA阵列基板的功耗。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供了一种COA阵列基板，包括：衬底基板，及依次设置于所述衬底基板上的数据线、钝化层、彩膜层、平坦化层和公共电极，所述COA阵列基板还包括：设置于所述衬底基板上的黑矩阵，所述黑矩阵与所述公共电极电性相连。
本发明所提供的COA阵列基板中，黑矩阵与公共电极电性相连，从而黑矩阵上的电位与公共电极上的电位相同，黑矩阵成为数据线与公共电极所形成的寄生电容的一个极板的一部分，因此数据线与公共电极所形成的寄生电容的电介质厚度不受黑矩阵的影响而减小，相比现有技术中黑矩阵作为数据线与公共电极所形成的寄生电容的一部分电介质，本发明的技术方案相当于增大了数据线与公共电极所形成的寄生电容的电介质的厚度，从而减小了数据线与公共电极所形成的寄生电容，也就减少了由寄生电容所引起的功率的不必要浪费，降低了COA阵列基板的功耗。
基于以上技术方案，可选的，所述黑矩阵位于所述公共电极上方或下方，且所述黑矩阵与所述公共电极相接触，以与所述公共电极电性相连。本可选的技术方案中，通过使黑矩阵与公共电极相接触，提高了公共电极的导电性和均一性，进而能够改善显示装置的显示品质。
可选的，所述黑矩阵包括：与所述公共电极相接触的导电子层，所述导电子层具有黑矩阵图案。
可选的，所述导电子层的形成材料为金属或金属合金。
可选的，所述导电子层的形成材料为铝、钼、铜、银、铝钕合金或钼钛合金。
可选的，所述黑矩阵还包括：层叠在所述导电子层上的吸光子层，所述吸光子层具有黑矩阵图案。
可选的，所述吸光子层的形成材料为金属氧化物、金属氮化物、金属合金的氧化物或金属合金的氮化物。
可选的，所述吸光子层的形成材料为铝的氧化物、铬的氧化物、铜的氧化物、钼的氧化物、铝的氮化物、铬的氮化物、铜的氮化物、钼的氮化物、钼钽合金的氧化物、钼钛合金的氧化物、钼钽合金的氮化物或钼钛合金的氮化物。
可选的，所述COA阵列基板还包括：位于所述公共电极的上方或下方的像素电极；位于所述公共电极与所述像素电极之间的绝缘介质层。
本发明的第二方面提供了一种COA阵列基板的制造方法，包括在衬底基板上依次形成数据线、钝化层、彩膜层、平坦化层和公共电极的步骤，所述制造方法还包括：在所述衬底基板上形成黑矩阵，使所述黑矩阵与所述公共电极电性相连。
可选的，所述在所述衬底基板上形成黑矩阵包括：在形成所述公共电极之前或之后形成所述黑矩阵，使所述黑矩阵与所述公共电极相接触，所述黑矩阵与所述公共电极电性相连。
本发明的第二方面提供了一种显示装置，包括以上所述的COA阵列基板。
可选的，所述显示装置还包括：与所述COA阵列基板相对设置的对盒基板，所述对盒基板包括：透明基板，及位于所述透明基板面向所述COA阵列基板的一面上的隔垫物、对位标记和遮光边框，所述遮光边框包围所述显示装置的显示区域；所述隔垫物、所述对位标记和所述遮光边框的形成材料均为同一种黑色有机绝缘材料。
可选的，所述黑色有机绝缘材料包括红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂；或者，所述黑色有机绝缘材料包括具有吸光特性的黑色树脂；或者，所述黑色有机绝缘材料包括树脂和碳黑颗粒，所述树脂包裹所述碳黑颗粒。
可选的，所述黑色有机绝缘材料的介电常数小于5，方块电阻大于1.0×1014Ω/□，电压保持比大于85％，每微米厚度的光密度值为1.0～2.0。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有技术中COA阵列基板的截面图；
图2为本发明实施例二所提供的COA阵列基板的平面图；
图3为图2所示出的COA阵列基板沿AA′方向的截面图；
图4为图2所示出的COA阵列基板沿BB′方向的截面图；
图5为本发明实施例二所提供的COA阵列基板中的黑矩阵的结构图；
图6为本发明实施例三所提供的COA阵列基板的平面图；
图7为图5所示出的COA阵列基板沿AA′方向的截面图；
图8为图5所示出的COA阵列基板沿BB′方向的截面图；
图9为本发明实施例五所提供的显示装置的截面图；
图10为本发明实施例五所提供的另一种显示装置的截面图；
图11为本发明实施例五所提供的显示装置的对盒基板的平面图。
附图标记说明：
100-衬底基板；  2-栅极绝缘层；  4-数据线；
5-钝化层；      6-彩膜层；      7-平坦化层；
8-公共电极；    9-绝缘介质层；  10-像素电极；
11-黑矩阵；     111-导电子层；  112-吸光子层；
200-透明基板；  21-隔垫物；     22-遮光边框；
23-对位标记；   AA-显示区域。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例一
正如背景技术所述，现有技术中的COA阵列基板的寄生电容较大。发明人经过大量的实验和研究发现，产生这一问题的原因之一在于：
如图1所示，现有技术中COA阵列基板的数据线4和公共电极8上的电位不同，二者之间会产生寄生电容。黑矩阵11位于数据线4和公共电极8之间，成为数据线4和公共电极8所产生的寄生电容的电介质的一部分。通常黑矩阵11由含有较多碳黑颗粒的有机树脂形成，数据线4与公共电极8之间的电场线在传导过程中经过碳黑颗粒时，由于碳黑颗粒为导电颗粒，因此碳黑颗粒为等势体，电场线经过碳黑颗粒后方向不变，且电场强度不变，这相当于电场线绕过碳黑颗粒继续传播。由于碳黑颗粒的存在是占据一定厚度的，因此相当于减小了数据线4和公共电极8之间电介质的厚度。又由于(其中C为电容值，ε为电容两极板间电介质的介电常数，S为电容两极板的正对面积，d为电容两极板间电介质的厚度)，因此黑矩阵11中的碳黑颗粒引起了数据线4与公共电极8所产生的寄生电容的增加，进而导致COA阵列基板的寄生电容较大，较大的寄生电容引起COA阵列基板的功率的不必要浪费增多，造成COA阵列基板的功耗增加。
基于此，本发明实施例提供了一种COA阵列基板，该COA阵列基板包括：衬底基板，及依次设置于衬底基板上的数据线、钝化层、彩膜层、平坦化层和公共电极，该COA阵列基板还包括：设置于衬底基板上的黑矩阵，黑矩阵与公共电极电性相连。
本发明实施例所提供的COA阵列基板中，由于黑矩阵与公共电极电性相连，因此黑矩阵上的电位与公共电极上的电位相同，黑矩阵作为数据线与公共电极所形成的寄生电容的一个极板的一部分，该寄生电容的电介质厚度不受黑矩阵的影响而减小，相比现有技术，本发明实施例中的技术方案相当于增大了数据线与公共电极所形成的寄生电容的电介质的厚度，从而减小了数据线与公共电极所形成的寄生电容，也就减少了由寄生电容所引起的功率的不必要浪费，降低了COA阵列基板的功耗。
实施例二
基于实施例一，本实施例提供了一种具体结构的COA阵列基板，如图2～图4所示，该COA阵列基板包括：衬底基板100，及依次设置于衬底基板100上的栅电极层、栅极绝缘层2、有源层3、源漏电极层、钝化层5、彩膜层6、平坦化层7和公共电极8。其中，栅电极层包括：栅极1、连接电极1′和栅极线(图中未示出)；源漏电极层包括：源极4′、漏极4″和数据线4；彩膜层6至少可包括R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)三种颜色的色阻。
上述COA阵列基板还包括：黑矩阵11，该黑矩阵11位于公共电极8的上方或下方(图3和图4中仅示出了黑矩阵11位于公共电极8的上方的情况)，与公共电极8相接触，以与公共电极8电性相连。
本实施例中，通过改变黑矩阵11的设置位置，将黑矩阵11与公共电极8直接进行接触，使得黑矩阵11与公共电极8电性相连，黑矩阵11与公共电极8上具有相同的电位，从而黑矩阵11相当于数据线4和公共电极8所形成的寄生电容的一个极板的一部分，黑矩阵11不会影响数据线4和公共电极8之间电场线的传导，因此也就不会造成数据线4和公共电极8之间的电介质厚度减小，即本实施例中数据线4与公共电极8所形成寄生电容的电介质厚度大于现有技术中数据线4与公共电极8所形成寄生电容的电介质厚度，因此本实施例所提供的COA阵列基板中数据线4与公共电极8所形成寄生电容小于现有技术中数据线4与公共电极8所形成寄生电容，进而由寄生电容所引起的功率的不必要浪费也小于现有技术，COA阵列基板的功耗比现有技术降低。
此外，黑矩阵11与公共电极8电性相连，增大了电流传输的截面积，相当于给公共电极8并联了电阻，从而减小了公共电极8和黑矩阵11的整体电阻，有利于降低信号在公共电极8上传输的延迟和损耗，提高公共电极8上电流的均匀性。
本实施例中，黑矩阵11优选的至少包括一导电子层，该导电子层具有黑矩阵11的图案，与公共电极8相接触，从而与公共电极8电性相连，即黑矩阵11通过导电子层实现与公共电极8的电性相连。
导电子层的形成材料可为金属或金属合金等导电材料，以提高导电子层的导电性能。导电子层的形成材料例如可为：铝、钼、铜、银、铝钕合金或钼钛合金等材料。并且导电子层可由一种导电材料形成，也可由多种导电材料依次层叠形成，本实施例对此并不限定。
如图5所示，为了增强黑矩阵11的吸光性能，使黑矩阵11呈现黑色，减少黑矩阵对外界环境光的反射，改善显示对比度，黑矩阵11除包括与公共电极8接触的导电子层111外，优选的还可包括：层叠在导电子层111上的吸光子层112，该吸光子层112也具有黑矩阵11的图案，吸光子层112具有良好的吸光性能，并能够减少导电子层111的反光。
吸光子层112的形成材料可为金属氧化物、金属氮化物、金属合金的氧化物或金属合金的氮化物等吸光性能好、反射率低的材料，例如可为：铝的氧化物、铬的氧化物、铜的氧化物、钼的氧化物、铝的氮化物、铬的氮化物、铜的氮化物、钼的氮化物、钼钽合金的氧化物、钼钛合金的氧化物、钼钽合金的氮化物或钼钛合金的氮化物等。吸光子层112可由一种吸光性能好、反射率低的材料形成，也可由多种吸光性能好、反射率低的材料依次层叠形成。
本实施例所提供的COA阵列基板还可包括：位于公共电极8上方的像素电极10，像素电极10通过过孔与漏极4"电性相连，像素电极10优选的可为狭缝电极，公共电极8可为板状电极，从而像素电极10与公共电极10形成用于控制液晶分子偏转的电场；位于公共电极8与像素电极之间的绝缘介质层9，用于保持像素电极10与公共电极10之间电性绝缘。
实施例三
如图6～图8所示，本实施例所提供的COA阵列基板中，黑矩阵11也位于公共电极8的上方或下方，与公共电极8电性相连，以减小公共电极8与数据线4之间所形成的寄生电容，降低COA阵列基板的功耗。与实施例二所提供的COA阵列基板不同的是，本实施例中公共电极8位于像素电极10的上方，公共电极8优选的可为狭缝电极，像素电极优选的可为板状电极，二者之间可形成用于控制液晶分子偏转的电场。
实施例四
本实施例提供了一种COA阵列基板的制造方法，参见图3和图7，该制造方法包括在衬底基板100上依次形成数据线4、钝化层5、彩膜层6、平坦化层7和公共电极8的步骤，该制造方法还包括：在衬底基板100上形成黑矩阵11，使黑矩阵11与公共电极8电性相连。采用本实施例所提供的制造方法所制造的COA阵列基板，其黑矩阵11与公共电极8电性相连，能够减小数据线4与公共电极8所形成的寄生电容，降低了COA阵列基板的功耗。
在本实施例所提供的制造方法中，在衬底基板100上形成黑矩阵11具体可包括：在形成公共电极8之前或之后形成黑矩阵11，使黑矩阵11与公共电极8相接触，黑矩阵11与公共电极8的电性相连。
黑矩阵11的结构优选的可为：黑矩阵11包括层叠的导电子层和吸光子层，其中导电子层与公共电极8相接触，以与公共电极8电性相连，吸光子层用于增强黑矩阵11的吸光性能，减少黑矩阵本身的反光，使黑矩阵11呈现黑色。
对于上述结构的黑矩阵11，若黑矩阵11设置于公共电极8的下方，则应先形成黑矩阵11的吸光子层，再在吸光子层上层叠形成黑矩阵11的导电子层；若黑矩阵11设置于公共电极8的上方，则应先形成黑矩阵11的导电子层，再在导电子层上层叠形成黑矩阵11的吸光子层。
若黑矩阵11的导电子层采用金属或金属合金材料形成，则导电子层优选的可以金属或金属合金为靶材，采用溅射方法沉积形成。
若黑矩阵11的吸光子层采用金属氧化物或金属合金的氧化物材料形成，则吸光子层优选的可以金属或金属合金为靶材，在氩气和氧气的气氛下，采用溅射方法沉积形成，溅射时的各项工艺参数可为：COA阵列基板的温度为120℃，腔室内电极功率为24kW，腔室内压力为0.3Pa，氩气的气体流量为100sccm，氧气的气体流量小于或等于5sccm；若黑矩阵11的吸光子层采用金属氮化物或金属合金的氮化物材料形成，则吸光子层优选的可以金属或金属合金为靶材，在氩气和氮气的气氛下，采用溅射方法沉积形成，溅射时的各项工艺参数可为：COA阵列基板的温度为120℃，腔室内电极功率为24kW，腔室内压力为0.3Pa，氩气的气体流量为100sccm，氮气的气体流量为小于或等于5sccm。
实施例五
本实施例提供了一种显示装置，如图9、图10和图11所示，该显示装置包括本发明实施例中所述的任一COA阵列基板。由于本发明实施例中所述的任一COA阵列基板具有寄生电容小，功耗低的优点，因此包含该COA阵列基板的显示装置也具有寄生电容小、功耗低的优点。
需要说明的是，对于像素电极10位于公共电极8上方显示装置，其结构可参见图9，对于公共电极8位于像素电极10上方显示装置，其结构可参见图10。
本实施例所提供的显示装置还可包括：与COA阵列基板相对设置的对盒基板，该对盒基板包括：透明基板200，及位于透明基板面向COA阵列基板的一面上的隔垫物21、对位标记23和遮光边框22。其中，隔垫物21用于支撑对盒基板，使COA阵列基板与对盒基板之间保持一定的间隙；对位标记23用于使对盒基板与对盒所用的生产基台精确对位，使配向液准确涂敷在透明基板200上，保证膜材工序的准确性，使COA阵列基板与对盒基板精确对位等；遮光边框22包围显示装置的显示区域AA，形成显示装置的边框。
现有技术中由于隔垫物采用透明材料形成，对位标记和遮光边框采用黑色材料形成，因此需要两道构图工艺才能完成隔垫物、对位标记和遮光边框的制作，一道构图工艺用于形成对位标记和遮光边框，另一道构图工艺用于形成隔垫物。本实施例中隔垫物21、对位标记23和遮光边框22的形成材料优选的可均为同一种黑色有机绝缘材料，从而三者能够在同一构图工艺下形成，相比现有技术，减少了构图工艺的次数，简化了对盒基板的制造工序，降低了对盒基板的制造成本。
此外，由于现有技术中隔垫物采用透明材料形成，而透明材料的反光率较高，因此会导致液晶盒内的反光较多，影响显示品质。本实施例中隔垫物21采用黑色有机绝缘材料形成，黑色有机绝缘材料的吸光性较好，因此能够减少液晶盒内的反光，进而提高显示品质。
本实施例中，用于形成隔垫物21、对位标记23和遮光边框22的黑色有机绝缘材料优选的可包括红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂，可将包含有红、绿、蓝三种色素的树脂按照一定的比例混合，形成该黑色有机绝缘材料；或者，黑色有机绝缘材料可包括具有吸光特性的黑色树脂；或者，黑色有机绝缘材料可包括树脂材料和碳黑颗粒，其中树脂材料包裹碳黑颗粒，可将少量碳黑颗粒(如：碳黑颗粒在整个黑色有机绝缘材料中的含量小于5％)掺入树脂中，并使树脂包裹碳黑颗粒的表面，形成该黑色有机绝缘材料，由于碳黑颗粒的含量很少，并且被树脂包裹，因此保证了所形成的黑色有机绝缘材料具有良好的电绝缘性能。
为保证用于形成隔垫物21、对位标记23和遮光边框22的黑色有机绝缘材料具有良好的遮光性能和电绝缘性能，可使黑色有机绝缘材料满足以下条件中的至少一种：(1)具有良好的吸光特性，光密度值可为1.0～2.0/μm，即每微米厚度的光密度值可为1.0～2.0；(2)具有较低的介电常数，介电常数可小于5；(3)具有较高的电阻率，方块电阻可大于1.0×1014Ω/□；(4)具有良好的电压保持比，电压保持比可大于85％；等等。
需要说明的是，本实施例所提供的显示装置可以为液晶面板、电子纸、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)面板、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。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种COA阵列基板，包括：衬底基板，及依次设置于所述衬底基板上的数据线、钝化层、彩膜层、平坦化层和公共电极，其特征在于，所述COA阵列基板还包括：设置于所述衬底基板上的黑矩阵，所述黑矩阵与所述公共电极电性相连。
2.根据权利要求1所述的COA阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵位于所述公共电极上方或下方，且所述黑矩阵与所述公共电极相接触，以与所述公共电极电性相连。
3.根据权利要求2所述的COA阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵包括：与所述公共电极相接触的导电子层，所述导电子层具有黑矩阵图案。
4.根据权利要求3所述的COA阵列基板，其特征在于，所述导电子层的形成材料为金属或金属合金。
5.根据权利要求4所述的COA阵列基板，其特征在于，所述导电子层的形成材料为铝、钼、铜、银、铝钕合金或钼钛合金。
6.根据权利要求3所述的COA阵列基板，其特征在于，所述黑矩阵还包括：层叠在所述导电子层上的吸光子层，所述吸光子层具有黑矩阵图案。
7.根据权利要求6所述的COA阵列基板，其特征在于，所述吸光子层的形成材料为金属氧化物、金属氮化物、金属合金的氧化物或金属合金的氮化物。
8.根据权利要求7所述的COA阵列基板，其特征在于，所述吸光子层的形成材料为铝的氧化物、铬的氧化物、铜的氧化物、钼的氧化物、铝的氮化物、铬的氮化物、铜的氮化物、钼的氮化物、钼钽合金的氧化物、钼钛合金的氧化物、钼钽合金的氮化物或钼钛合金的氮化物。
9.根据权利要求1～8任一项所述的COA阵列基板，其特征在于，所述COA阵列基板还包括：
位于所述公共电极的上方或下方的像素电极；
位于所述公共电极与所述像素电极之间的绝缘介质层。
10.一种COA阵列基板的制造方法，包括在衬底基板上依次形成数据线、钝化层、彩膜层、平坦化层和公共电极的步骤，其特征在于，所述制造方法还包括：在所述衬底基板上形成黑矩阵，使所述黑矩阵与所述公共电极电性相连。
11.根据权利要求10所述的COA阵列基板的制造方法，其特征在于，所述在所述衬底基板上形成黑矩阵包括：在形成所述公共电极之前或之后形成所述黑矩阵，使所述黑矩阵与所述公共电极相接触，所述黑矩阵与所述公共电极电性相连。
12.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的COA阵列基板。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：与所述COA阵列基板相对设置的对盒基板，所述对盒基板包括：透明基板，及位于所述透明基板面向所述COA阵列基板的一面上的隔垫物、对位标记和遮光边框，所述遮光边框包围所述显示装置的显示区域；所述隔垫物、所述对位标记和所述遮光边框的形成材料均为同一种黑色有机绝缘材料。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述黑色有机绝缘材料包括红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂；或者，
所述黑色有机绝缘材料包括具有吸光特性的黑色树脂；或者，
所述黑色有机绝缘材料包括树脂和碳黑颗粒，所述树脂包裹所述碳黑颗粒。
15.根据权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述黑色有机绝缘材料的介电常数小于5，方块电阻大于1.0×1014Ω/□，电压保持比大于85％，每微米厚度的光密度值为1.0～2.0。
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