CN108020971A - 阵列基板、液晶面板以及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阵列基板，包括依次设置的半导体有源层、栅极绝缘层、第一金属层、层间介质层和第二金属层，所述阵列基板中设置有行驱动单元，所述行驱动单元包括电容结构，所述电容结构包括形成于半导体有源层中的第一电容板、形成于所述第一金属层中的第二电容板和形成于第二金属层中的第三电容；其中，所述第一电容板和所述第二电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第二电容板和所述第三电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第三电容板通过第一过孔电性连接到所述第一电容板。本发明可以减少行驱动单元在阵列基板上占用的面积，有利于实现显示装置的窄边框设计。
Description
技术领域
本发明涉及显示器技术领域,尤其涉及一种阵列基板，还涉及包含所述阵基板的液晶面板和液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)具有轻薄化和低功耗等优点，已成为显示器的主流。液晶显示装置通常包括液晶面板和背光模组，液晶面板的结构主要是由一薄膜晶体管阵列(Thin Film Transistor Array，TFT Array)基板、一彩色滤光片(ColorFilter，CF)基板、以及配置于两基板间的液晶层(Liquid Crystal Layer)所构成，其工作原理是通过在两片玻璃基板上施加驱动电压来控制液晶层的液晶分子的旋转，将背光模组的光线折射出来产生画面。
随着液晶显示技术的发展，越来越多的液晶显示装置采用在阵列基板上制作栅极行驱动电路(Gate driver On Array，GOA)技术，减少阵列基板的边框宽度，以迎合液晶显示装置的窄边框设计趋势。
常见的GOA电路单元由多个薄膜晶体管和电容器组成。GOA电路单元中的电容器一般包括依次设置的第一电容板、绝缘层和第二电容板，第一电容板与第二电容板相平行，并具有相对重叠的部分，形成电容结构。如图1所示的现有的一种具有GOA电路单元的阵列基板，其包括依次形成在衬底基板1上的多晶硅层2、栅极绝缘层3、栅极金属层4、层间介质层5和平坦层6，其中，在多晶硅层2中图案化形成有第一电容板2a，在栅极金属层4中图案化形成有第二电容板4a，第一电容板2a和第二电容板4a相互重叠并且由栅极绝缘层3间隔，构成GOA电路单元中的电容器，其电容值ε是栅极绝缘层3的介电常数，S是第一电容板2a和第二电容板4a相互重叠的面积，d是第一电容板2a和第二电容板4a的垂直距离。
为了使得GOA电路单元获得稳定的输出信号，必须确保电容器具有足够大的电容值。图1所示的阵列基板的电容结构中，参阅如上所述的电容值C0的计算公式，在栅极绝缘层3的材料和厚度无法改变的情况下，只能通过增加第一电容板2a和第二电容板4a的面积来增大电容值，不利于窄边框设计。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种阵列基板，其可以减少行驱动单元(GOA)在阵列基板上占用的面积，有利于实现显示装置的窄边框设计。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种阵列基板，包括依次形成在衬底基板上的半导体有源层、栅极绝缘层、第一金属层、层间介质层和第二金属层，所述阵列基板中设置有行驱动单元，所述行驱动单元包括电容结构，其中，所述电容结构包括第一电容板、第二电容板和第三电容板，所述第一电容板形成于所述半导体有源层中，所述第二电容板形成于所述第一金属层中，所述第三电容板形成于所述第二金属层中；其中，所述第一电容板和所述第二电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第二电容板和所述第三电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第三电容板通过第一过孔电性连接到所述第一电容板。
其中，所述层间介质层在位于所述电容结构中的部分的厚度为H1，所述层间介质层在位于所述电容结构之外的部分的厚度为H2，H1<H2。
其中，所述半导体有源层的材料为多晶硅；所述栅极绝缘层和所述层间介质层的材料为SiOx或SiNx，或者是SiOx和SiNx的组合；所述第一金属层和所述第二金属层的材料选自Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al和Cu中的一种或两种以上的组合。
其中，所述阵列基板还包括依次设置于所述第二金属层上的平坦层、第三金属层和钝化层，所述电容结构还包括第四电容板，所述第四电容板形成于所述第三金属层中，所述第四电容板和所述第三电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第四电容板通过第二过孔电性连接到所述第二电容板。
其中，所述平坦层和所述钝化层的材料为SiOx或SiNx，或者是SiOx和SiNx的组合；所述第三金属层的材料选自Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al和Cu中的一种或两种以上的组合。
其中，所述阵列基板还包括设置于所述钝化层上的像素电极层，所述电容结构还包括第五电容板，所述第五电容板形成于所述像素电极层中，所述第五电容板和所述第四电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第五电容板通过第三过孔电性连接到所述第三电容板。
其中，所述钝化层在位于所述电容结构中的部分的厚度为H3，所述钝化层在位于所述电容结构之外的部分的厚度为H4，H3<H4。
其中，所述像素电极层的材料为ITO。
本发明还提供了一种液晶面板，其包括相对设置的阵列基板和滤光基板，所述阵列基板和所述滤光基板之间设置有液晶层，其中，所述阵列基板为如上所述的阵列基板。
本发明的另一方面是提供一种液晶显示装置，其包括液晶面板及背光模组，所述背光模组提供显示光源给所述液晶面板，以使所述液晶面板显示影像，其中，所述液晶面板为如上所述的液晶面板。
本发明实施例中提供的阵列基板，其中的行驱动单元(GOA)中形成有两个以上相互并联的电容，在确保行驱动单元中具有足够大的电容值前提下，可以减小电容结构中电容板的面积，由此减少了行驱动单元在阵列基板上占用的面积，有利于实现显示装置的窄边框设计。
附图说明
图1是现有的一种阵列基板的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的阵列基板的结构示意图；
图3是如图2的阵列基板中的电容结构的等效电路图；
图4是本发明实施例2提供的阵列基板的结构示意图；
图5是如图4的阵列基板中的电容结构的等效电路图；
图6是本发明实施例3提供的阵列基板的结构示意图；
图7是如图6的阵列基板中的电容结构的等效电路图；
图8是本发明实施例4提供的液晶面板以及液晶显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
实施例1
本实施例提供了一种阵列基板，如图2所示，所述阵列基板包括依次形成在衬底基板1上的半导体有源层11、栅极绝缘层12、第一金属层13、层间介质层14、第二金属层15、平坦层16和钝化层17，所述阵列基板中设置有行驱动单元(GOA)。通常地，所述阵列基板包括显示区和位于显示区周边的外围电路区，所述行驱动单元是设置在外围电路区中，所述行驱动单元包括电容结构20和薄膜晶体管(图中未示出)，所述阵列基板的显示区中设置有像素结构(图中未示出)。其中，所述行驱动单元的电容结构20和薄膜晶体管，以及所述显示区中的像素结构，都是通过构图工艺对所述衬底基板1上各个材料层进行图案化处理制备获得。
本实施例的目的是为了在确保所述电容结构20具有足够大的电容值前提下，减小其中电容板的面积，以减少行驱动单元在阵列基板上占用的面积。
具体地，如图2所示，所述电容结构20包括第一电容板21、第二电容板22和第三电容板23。所述第一电容板21形成于所述半导体有源层11中，具体是通过构图工艺对所述半导体有源层11图案化处理，形成所述第一电容板21。所述第二电容板22形成于所述第一金属层13中，具体是通过构图工艺对所述第一金属层13图案化处理，形成所述第二电容板22。所述第三电容板23形成于所述第二金属层15中，具体是通过构图工艺对所述第二金属层15图案化处理，形成所述第三电容板23。
其中，参阅图2和图3，图3是如上所述电容结构20的等效电路图。所述第一电容板21和所述第二电容板22分别位于所述栅极绝缘层12的相对的两侧，并且所述第一电容板21和所述第二电容板22在所述衬底基板1上的投影至少有部分相互重叠，所述第一电容板21和所述栅极绝缘层12以及所述第二电容板22构成第一电容C1。所述第二电容板22和所述第三电容板23分别位于所述层间介质层14的相对的两侧，并且所述第二电容板22和所述第三电容板23在所述衬底基板1上的投影至少有部分相互重叠，所述第二电容板22和所述层间介质层14以及所述第三电容板构23成第二电容C2。进一步地，所述第三电容板23通过第一过孔31电性连接到所述第一电容板21，以将所述第一电容C1和所述第二电容C2并联，具体地，所述第一过孔31贯穿所述层间介质层14和所述栅极绝缘层12，在沉积所述第二金属层15时，所述第二金属层15的材料填充在所述第一过孔31中，由此实现将所述第三电容板23和所述第一电容板21相互电性连接。
如上实施例所提供的电容结构20包括相互并联的第一电容C1和第二电容C2，其电容值C＝C1+C2。相比于现有技术中仅设置有一个电容的技术方案，在所述行驱动单元的总电容值的设计要求不变时，所述电容结构20的各个电容板的面积可以减小，由此减少了行驱动单元在阵列基板上占用的面积，有利于实现显示装置的窄边框设计。从另一个角度来说，若是所述行驱动单元的设计要求是不改变电容板的面积，则以上的电容结构20可以获得比现有技术更大的电容值，由此提高了行驱动单元输出信号的稳定性。
其中，所述衬底基板1通常选择使用玻璃基板。在本实施例中，所述衬底基板1和所述半导体有源层11之间还设置有缓冲层10。
其中，所述半导体有源层11的材料为多晶硅。
其中，所述第一金属层13和所述第二金属层15的材料选自Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al和Cu中的一种或两种以上的组合。
其中，所述栅极绝缘层12、所述层间介质层14、所述平坦层16、所述钝化层17以及所述缓冲层10的材料可以分别选择为SiOx或SiNx，或者由SiOx和SiNx组合的复合结构层。
进一步地，本实施例中，如图1所示，所述层间介质层14在位于所述电容结构20中的部分的厚度为H1，所述层间介质层14在位于所述电容结构20之外的部分的厚度为H2，并且H1<H2。通过减薄所述层间介质层14的位于所述第二电容板22和所述第三电容板23之间的部分，减小所述第二电容板22和所述第三电容板23的间距，增大所述第二电容C2的电容值，由此进一步增加所述电容结构20的总电容值。
实施例2
本实施例提供了一种阵列基板，如图4所示，在实施例1的技术方案的基础上，本实施例提供的阵列基板中，所述平坦层16和所述钝化层17之间还设置有第三金属层18，相应地，所述电容结构20还包括第四电容板24。
其中，参阅图4和图5，图5是本实施例中的电容结构20的等效电路图。所述第四电容板24形成于所述第三金属层18中，具体是通过构图工艺对所述第三金属层18图案化处理，形成所述第四电容板24。所述第四电容板24和所述第三电容板23分别位于所述平坦层16的相对的两侧，并且所述第四电容板24和所述第三电容板23在所述衬底基板1上的投影至少有部分相互重叠，所述第三电容板23和所述平坦层16以及所述第四电容板24构成第三电容C3。进一步地，所述第四电容板24通过第二过孔32电性连接到所述第二电容板22，以将所述第三电容C3和所述第二电容C2并联，并且，由于所述第三电容板23和所述第一电容板21相互电性连接，因此所述第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3三者之间是相互并联的结构。
具体地，参阅图4，所述第二过孔32的第一部分32a贯穿所述层间介质层14，所述第二过孔32的第二部分32b贯穿所述平坦层16。在沉积所述第二金属层15时，所述第二金属层15的材料填充在第二过孔32的第一部分32a中，在沉积所述第三金属层18时，所述第三金属层18的材料填充在第二过孔32的第二部分32b中，由此实现将所述第四电容板24和所述第二电容板22相互电性连接。
其中，所述第三金属层的材料选自Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al和Cu中的一种或两种以上的组合。
本实施例中的其余结构与实施例1的相同，因此不再赘述。
本实施例中，所述电容结构20包括相互并联的第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，其电容值C＝C1+C2+C3。相比于实施例1，本实施例可以获得更大的总电容值，由此可以进一步减小各个电容板的面积，减少行驱动单元在阵列基板上占用的面积，有利于实现显示装置的窄边框设计。
实施例3
本实施例提供了一种阵列基板，如图6所示，在实施例2的技术方案的基础上，本实施例提供的阵列基板中，所述钝化层17上还设置有像素电极层19，相应地，所述电容结构20还包括第五电容板25。
其中，参阅图6和图7，图7是本实施例中的电容结构20的等效电路图。所述第五电容板25形成于所述像素电极层19中，具体是通过构图工艺对所述像素电极层19图案化处理，形成所述第五电容板25。所述第五电容板25和所述第四电容板24分别位于所述钝化层17的相对的两侧，并且所述第五电容板25和所述第四电容板24在所述衬底基板1上的投影至少有部分相互重叠，所述第四电容板24和所述钝化层17以及所述第五电容板25构成第四电容C4。进一步地，参阅图6，所述第五电容板25通过第三过孔33电性连接到所述第三电容板23，以将所述第四电容C4和所述第三电容C3并联，具体地，所述第三过孔33贯穿所述钝化层17和所述平坦层16，在沉积所述像素电极层19时，所述像素电极层19的材料填充在第三过孔33中，由此实现将所述第五电容板25和所述第三电容板23相互电性连接。进一步地，由于所述第四电容板24和第二电容板22相互电性连接，所述第三电容板23和第一电容板21相互电性连接，因此第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4三是相互并联的结构。
其中，所述像素电极层19的材料为ITO。
本实施例中的其余结构与实施例2的相同，因此不再赘述。
本实施例中，所述电容结构20包括相互并联的第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，其电容值C＝C1+C2+C3+C4。相比于实施例2，本实施例可以获得更大总电容值，由此可以进一步减小电容结构中各个电容板的面积，减少行驱动单元在阵列基板上占用的面积。
进一步地，本实施例中，如图6所示，所述钝化层17在位于所述电容结构20中的部分的厚度为H3，所述钝化层17在位于所述电容结构20之外的部分的厚度为H4，并且H3<H4。通过减薄所述钝化层17的位于所述第四电容板24和所述第五电容板25之间的部分，减小所述第四电容板24和所述第五电容板25的间距，增大所述第四电容C4的电容值，由此可以进一步增加所述电容结构20的总电容值。
实施例4
本实施例首先提供了一种液晶面板，如图4所示，所述液晶面板100包括相对设置的阵列基板101和滤光基板102，所述阵列基板101和所述滤光基板102之间设置有液晶层103。其中，所述阵列基板101选自前述实施例1～3中提供的阵列基板。
进一步地，本发明还提供了一种液晶显示装置，参阅图4，所述液晶显示装置包括如上所述的液晶面板100及背光模组200，所述液晶面板100与所述背光模组200相对设置，所述液晶面板100设置在所述背光模组200的出光面上(图4中的实线箭头表示背光模组200发出的光线)，所述背光模组200提供显示光源给所述液晶面板100，以使所述液晶面板100显示影像。
综上所述，本发明实施例中提供的阵列基板以及相应的液晶面板和液晶显示装置，其中的行驱动单元(GOA)中形成有两个以上相互并联的电容，在确保行驱动单元中具有足够大的电容值前提下，可以减小电容结构中电容板的面积，由此减少了行驱动单元在阵列基板上占用的面积，有利于实现显示装置的窄边框设计。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种阵列基板，包括依次形成在衬底基板上的半导体有源层、栅极绝缘层、第一金属层、层间介质层和第二金属层，所述阵列基板中设置有行驱动单元，所述行驱动单元包括电容结构，其特征在于，所述电容结构包括第一电容板、第二电容板和第三电容板，所述第一电容板形成于所述半导体有源层中，所述第二电容板形成于所述第一金属层中，所述第三电容板形成于所述第二金属层中；其中，所述第一电容板和所述第二电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第二电容板和所述第三电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第三电容板通过第一过孔电性连接到所述第一电容板。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述层间介质层在位于所述电容结构中的部分的厚度为H1，所述层间介质层在位于所述电容结构之外的部分的厚度为H2，H1<H2。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述半导体有源层的材料为多晶硅；所述栅极绝缘层和所述层间介质层的材料为SiOx或SiNx，或者是SiOx和SiNx的组合；所述第一金属层和所述第二金属层的材料选自Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al和Cu中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1-3任一所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括依次设置于所述第二金属层上的平坦层、第三金属层和钝化层，所述电容结构还包括第四电容板，所述第四电容板形成于所述第三金属层中，所述第四电容板和所述第三电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第四电容板通过第二过孔电性连接到所述第二电容板。
5.根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述平坦层和所述钝化层的材料为SiOx或SiNx，或者是SiOx和SiNx的组合；所述第三金属层的材料选自Cr、W、Ti、Ta、Mo、Al和Cu中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括设置于所述钝化层上的像素电极层，所述电容结构还包括第五电容板，所述第五电容板形成于所述像素电极层中，所述第五电容板和所述第四电容板在所述衬底基板上的投影至少有部分相互重叠，所述第五电容板通过第三过孔电性连接到所述第三电容板。
7.根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，所述钝化层在位于所述电容结构中的部分的厚度为H3，所述钝化层在位于所述电容结构之外的部分的厚度为H4，H3<H4。
8.根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，所述像素电极层的材料为ITO。
9.一种液晶面板，包括相对设置的阵列基板和滤光基板，所述阵列基板和所述滤光基板之间设置有液晶层，其特征在于，所述阵列基板为权利要求1-8任一所述的阵列基板。
10.一种液晶显示装置，包括液晶面板及背光模组，所述背光模组提供显示光源给所述液晶面板，以使所述液晶面板显示影像，其特征在于，所述液晶面板为权利要求9所述的液晶面板。
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