一种显示基板及其制造方法、显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示基板及其制造方法、显示装置。

背景技术：

显示装置是一种用于显示文字、数字、符号、图片，或者由文字、数字、符号和图片中至少两种组合形成的图像等画面的装置。目前，显示装置通常包括显示基板，显示基板通常包括衬底基板和图形化的黑矩阵，黑矩阵设置在衬底基板上，用于遮光，防止背景光泄漏，防止混色和增加色纯。

目前，黑矩阵通常直接形成在衬底基板上，黑矩阵会高出衬底基板上设置黑矩阵的表面，因而，在后续工艺中，会导致功能膜层例如彩膜层各个区域的段差不一致，尤其是对应于不同像素的功能膜层之间的段差不一致，导致显示装置的画面显示质量降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种显示基板及其制造方法、显示装置，用于提高显示装置的画面显示质量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种显示基板，包括衬底基板和图形化的黑矩阵，所述衬底基板设置有凹槽，所述黑矩阵位于所述凹槽内，且所述黑矩阵对应于所述凹槽的开口的表面与所述衬底基板上所述凹槽的开口所在的表面平齐。

本发明的第二方面提供一种显示装置，所述显示装置包括如上述技术方案所述的显示基板。

本发明的第三方面提供一种显示基板的制造方法，用于制造如上述技术方案所述的显示基板，所述显示基板的制造方法包括：

提供一衬底基板；

在所述衬底基板上形成凹槽；

在所述衬底基板上形成图形化的黑矩阵，所述黑矩阵位于所述凹槽内，且所述黑矩阵对应于所述凹槽的开口的表面与所述衬底基板上所述凹槽的开口所在的表面平齐。

本发明提供的显示基板中，衬底基板设置有凹槽，黑矩阵位于凹槽内，且黑矩阵对应于凹槽的开口的表面与衬底基板上凹槽的开口所在的表面平齐，因此，在后续工艺中所形成的功能膜层中，各个区域的段差较小，对应于不同像素的功能膜层之间的段差也较小，从而可以提高显示装置的画面显示质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的显示基板的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的显示基板的制造方法的流程图一；

图3为本发明实施例提供的显示基板的制造方法的流程图二；

图4至图24为制造图1中显示基板的工艺过程示意图；

图25为对图8中的衬底基板进行刻蚀时的示意图一；

图26为对图8中的衬底基板进行刻蚀时的示意图二。

附图标记：

10-衬底基板， 11-凹槽，

20-黑矩阵， 21-第一电极，

22-P型硅， 23-N型硅，

24-第二电极， 21’-第一电极层，

22’-P型硅层， 23’-N型硅层，

24’-第二电极层， 30-彩膜层，

31-R滤光区， 32-G滤光区，

33-B滤光区， 40-第一光刻胶，

50-第二光刻胶， 60-第一掩膜版，

70-第二掩膜版， 81-刻蚀液供给槽，

82-刻蚀液喷嘴。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的显示基板及其制造方法、显示装置，下面结合说明书附图进行详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供的显示基板包括衬底基板10和图形化的黑矩阵20，衬底基板10设置有凹槽，黑矩阵20位于凹槽内，且黑矩阵20对应于凹槽的开口的表面与衬底基板10上凹槽的开口所在的表面平齐。

举例来说，请参阅图1，在本发明实施例提供的显示基板中，衬底基板10设置有凹槽，如图1所示，凹槽的开口位于图1中衬底基板10的上表面，即图1中衬底基板10的上表面为凹槽的开口所在的表面，图形化的黑矩阵20位于凹槽内，黑矩阵20的上表面为黑矩阵20对应于凹槽的开口的表面，黑矩阵20的上表面与衬底基板10的上表面平齐。

因此，本发明实施例提供的显示基板中，衬底基板10设置有凹槽，黑矩阵20位于凹槽内，且黑矩阵20对应于凹槽的开口的表面与衬底基板10上凹槽的开口所在的表面平齐，因此，在后续工艺中所形成的功能膜层中，各个区域的段差较小，对应于不同像素的功能膜层之间的段差也较小，从而可以提高显示装置的画面显示质量。

另外，本发明实施例提供的显示基板中，将黑矩阵20设置在衬底基板10的凹槽内，因而可以较容易实现黑矩阵20的细线化，从而可以提高显示装置的开口率、对比度。

再者，本发明实施例提供的显示基板中，将黑矩阵20设置在衬底基板10的凹槽内，也就是说，黑矩阵20嵌入凹槽内，因而可以增加黑矩阵20与衬底基板10的接触面积，增加黑矩阵20与衬底基板10的粘附性，减少黑矩阵20脱落的现象的发生。

本发明实施例提供的显示基板应用于显示装置时，显示基板可以作为显示装置中的彩膜基板使用，也可以作为显示装置中的阵列基板使用，实际应用中，可以根据实际进行设定。

请继续参阅图1，在本发明实施例中，黑矩阵20包括依次层叠设置的第一电极21、P型半导体、N型半导体和第二电极24，P型半导体与N型半导体共同构成PN结，第一电极21与所述凹槽的槽底接触，且第一电极21为透明电极。

具体地，请继续参阅图1，图1中由下至上，黑矩阵20包括依次层叠设置的第一电极21、P型半导体、N型半导体和第二电极24，P型半导体与N型半导体构成PN结，也就是说，在本发明实施例中，黑矩阵20可以被认为是一个光伏转换器件，当光照射在黑矩阵20中PN结上时，PN结则可以利用光进行光伏转换。

当设置有上述显示基板的显示装置应用于移动终端(例如手机、平板电脑等)时，本发明实施例提供的显示基板可以作为显示装置中的彩膜基板使用，此时，图1中衬底基板10的下表面朝向用户，移动终端外界的自然光(例如太阳光、灯光等)也可以穿过衬底基板10和透明的第一电极21，照射在P型半导体和N型半导体构成的PN结上，PN结在自然光的照射下，发生光伏效应，产生电能，将该电能引出，即可为移动终端中的能耗元件供电，例如，为移动终端的电池充电。

上述实施例中，P型半导体可以为P型硅22，N型半导体可以为N型硅23，且N型硅23中掺杂有磷；第一电极21和第二电极24均为金属电极或金属氧化物导电电极。

请继续参阅图1，本发明实施例提供的显示基板还包括图形化的彩膜层30，彩膜层30位于衬底基板10和黑矩阵20上。具体地，请继续参阅图1，图形化的黑矩阵20将图1中衬底基板10的上表面划分为呈矩阵排列的多个透光区，每个透光区对应一个像素，像素包括R像素、G像素、B像素，彩膜层30包括R滤光区31、G滤光区32和B滤光区33，R滤光区31覆盖与R像素对应的透光区，G滤光区32覆盖与G像素对应的透光区，B滤光区33覆盖与B像素对应的透光区。

本发明实施例还提供一种显示装置，所述显示装置包括如上述实施例所述的显示基板。

所述显示装置与上述显示基板相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

请参阅图2和图3，本发明实施例还提供一种显示基板的制造方法，用于制造如上述实施例所述的显示基板，所述显示基板的制造方法包括：

步骤S100、提供一衬底基板。

步骤S200、在衬底基板上形成凹槽。

步骤S300、在衬底基板上形成图形化的黑矩阵，黑矩阵位于凹槽内，且黑矩阵对应于凹槽的开口的表面与衬底基板上凹槽的开口所在的表面平齐。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

请继续参阅图2和图3，在本发明实施例提供的显示基板的制造方法中，步骤S200、在衬底基板上形成凹槽包括：

步骤S201、在衬底基板上涂覆第一光刻胶。

步骤S202、对第一光刻胶进行曝光。

步骤S203、对第一光刻胶进行显影，暴露出衬底基板上需要形成凹槽的区域。

步骤S204、对残留的第一光刻胶进行固化。

步骤S205、对衬底基板上需要形成凹槽的区域进行刻蚀，形成凹槽。

步骤S206、去除残留的第一光刻胶。

在执行步骤S205、对衬底基板上需要形成凹槽的区域进行刻蚀，形成凹槽时，对衬底基板需要形成凹槽的区域进行刻蚀时所采用的刻蚀液可以根据衬底基板的材质进行选择，例如，衬底基板为玻璃基板，玻璃基板主要由二氧化硅(SiO2)组成，此时，对衬底基板上需要形成凹槽的区域进行刻蚀时，刻蚀液可以选择为氢氟酸(HF)，其中，二氧化硅与氢氟酸的反应式为：

SiO2(s)+6HF(aq)→H2SiF6(aq)+2H2O(l)

在执行步骤S205、对衬底基板上需要形成凹槽的区域进行刻蚀，形成凹槽时，对衬底基板上需要形成凹槽的区域进行刻蚀时，可以采用瀑布流式方式或直立式方式。

请继续参阅图2和图3，在本发明实施例提供的显示基板的制造方法中，步骤S300、在衬底基板上形成图形化的黑矩阵包括：

步骤S301、在衬底基板上沉积第一电极层；

步骤S302、在第一电极层上沉积P型硅层；

步骤S303、对P型硅层的表面进行磷扩散，形成N型硅层，P型硅层与N型硅层共用构成PN结；

步骤S304、在N型硅层上沉积第二电极层；

步骤S305、在第二电极层上涂覆第二光刻胶；

步骤S306、对第二光刻胶进行曝光；

步骤S307、对第二光刻胶进行显影，暴露出第二电极层上除与凹槽对应的区域以外的区域；

步骤S308、对残留的第二光刻胶进行固化；

步骤S309、依次对第二电极层、N型硅层、P型硅层和第一电极层进行刻蚀，形成图形化的黑矩阵；

步骤S310、去除残留的第二光刻胶；

步骤S311、对衬底基板和黑矩阵进行研磨，使黑矩阵对应于凹槽的开口的表面与衬底基板上凹槽的开口所在的表面平齐。

在上述实施例中，在执行步骤S309、依次对第二电极层、N型硅层、P型硅层和第一电极层进行刻蚀，形成图形化的黑矩阵时，对第二电极层和第一电极层分别进行刻蚀时可以采用湿刻方式，对N型硅层和P型硅层分别进行刻蚀时可以采用干刻方式。

请继续参阅图2和图3，本发明实施例提供的显示基板的制造方法还包括：

步骤S400、在衬底基板和黑矩阵上形成图形化的彩膜层。

为了较好的理解本发明实施例提供的显示基板的制造方法，下面结合附图2至附图24来详细说明本发明实施例提供的显示基板的制造方法。本发明实施例提供的显示基板的制造方法包括：

步骤S100、提供一衬底基板10。请参阅图4，衬底基板10可以为玻璃基板。

步骤S201、在衬底基板10上涂覆第一光刻胶40。请参阅图5，可以设定在衬底基板10的上表面设置黑矩阵20，则在衬底基板10的上表面上涂覆第一光刻胶40，第一光刻胶40可以为正性光刻胶或负性光刻胶。

步骤S202、对第一光刻胶40进行曝光。请参阅图6，对第一光刻胶40进行曝光时，可以将衬底基板10上涂覆有第一光刻胶40的表面朝上，将第一掩膜版60置于衬底基板10的上方，且第一掩膜版60与衬底基板10正对，其中，涂覆在衬底基板10的上表面的第一光刻胶40可以为负性光刻胶，第一掩膜版60的开口与衬底基板10上除需要形成凹槽11的区域以外的区域对应；然后打开照射灯，照射灯发出的光穿过第一掩膜版60的开口投射在第一光刻胶40上，此时，与衬底基板10上除需要形成凹槽11的区域以外的区域内的第一光刻胶40被曝光。

在实际应用中，涂覆在衬底基板10的上表面的第一光刻胶40也可以为正性光刻胶，此时，第一掩膜版60的开口与衬底基板10上需要形成凹槽11的区域对应，照射灯发出的光穿过第一掩膜版60的开口投射在第一光刻胶40上，与衬底基板10上需要形成凹槽11的区域对应的区域内的第一光刻胶40被曝光。

步骤S203、对第一光刻胶40进行显影，暴露出衬底基板10上需要形成凹槽11的区域。请参阅图7，完成对第一光刻胶40的曝光后，可以对第一光刻胶40进行显影，以暴露出衬底基板10上需要形成凹槽11的区域，残留在衬底基板10上的第一光刻胶40则保护衬底基板10上无需形成凹槽11的区域，防止衬底基板10上无需形成凹槽11的区域被刻蚀，其中，第一光刻胶40为正性光刻胶时，对第一光刻胶40进行显影后，残留的第一光刻胶40为未被曝光的第一光刻胶40；第一光刻胶40为负性光刻胶时，对第一光刻胶40进行显影后，残留的第一光刻胶40为被曝光的第一光刻胶40。

步骤S204、对残留的第一光刻胶40进行固化。对第一光刻胶40进行显影后，还可以对残留的第一光刻胶40进行固化，以改善残留的第一光刻胶40对衬底基板10上无需形成凹槽11的区域的保护效果。

步骤S205、对衬底基板10上需要形成凹槽11的区域进行刻蚀，形成凹槽11。请参阅图8，对第一光刻胶40进行显影后，衬底基板10上需要形成凹槽11的区域被暴露出来，对衬底基板10上需要形成凹槽11的区域进行刻蚀，形成凹槽11，其中，凹槽11的深度可以根据实际需要进行设定。

当对衬底基板10上需要形成凹槽11的区域进行刻蚀时，可以采用多种方式，例如，请参阅图24，可以采用瀑布流式方式，刻蚀装置包括刻蚀液供给槽81和多个刻蚀液喷嘴82，衬底基板10斜放在刻蚀液喷嘴82的前方，衬底基板10上具有第一光刻胶40的表面朝向刻蚀液喷嘴82，刻蚀液喷嘴82水平放置，且各刻蚀液喷嘴82与衬底基板10的水平距离均相同，通过调节刻蚀液供给槽81来控制刻蚀液的浓度、温度、供给时间等，通过刻蚀液喷嘴82朝向衬底基板10水平喷射刻蚀液，并通过调节刻蚀液喷嘴82来控制刻蚀液的喷射速度，以对衬底基板10施加一个水平力，进而对衬底基板10进行刻蚀，并对凹槽11的深度进行控制。

请参阅图25，当对衬底基板10上需要形成凹槽11的区域进行刻蚀时，还可以采用直立式方式，刻蚀装置包括刻蚀液供给槽81和多个刻蚀液喷嘴82，衬底基板10竖直在刻蚀液喷嘴82的前方，衬底基板10上具有第一光刻胶40的表面朝向刻蚀液喷嘴82，刻蚀液喷嘴82斜向上放置，刻蚀液喷嘴82的喷射方向朝向斜上方，且各刻蚀液喷嘴82与衬底基板10的水平距离均相同，通过调节刻蚀液供给槽81来控制刻蚀液的浓度、温度、供给时间等，通过刻蚀液喷嘴82朝向衬底基板10喷射刻蚀液，并通过调节刻蚀液喷嘴82来控制刻蚀液的喷射速度，以对衬底基板10施加一个水平力，进而对衬底基板10进行刻蚀，并对凹槽11的深度进行控制。

当对衬底基板10上需要形成凹槽11的区域进行刻蚀时，刻蚀液的选择可以根据衬底基板10的材料来确定，例如，衬底基板10为玻璃基板时，玻璃基板主要由二氧化硅(SiO2)组成，则刻蚀液可以选用氢氟酸(HF)。

步骤S206、去除残留的第一光刻胶40。请参阅图9，凹槽11形成后，则将残留在衬底基板10上的第一光刻胶40去除，将残留在衬底基板10上的第一光刻胶40去除时，可以采用干刻的方式。

为了更好地说明本发明实施例的细节，在形成黑矩阵20时，截取衬底基板10的一部分作为重点来做说明。

步骤S301、在衬底基板10上沉积第一电极层21’。请参阅图10，采用溅射镀膜工艺(Sputter工艺)在衬底基板10的上表面沉积第一电极层21’，第一电极层21’的材料可以为金属，例如铝、铜或合金等，第一电极层21’的材料也可以为金属氧化物导电材料，例如铟锡氧化物(Indium Tin Oxides，ITO)。

步骤S302、在第一电极层21’上沉积P型硅层22’。请参阅图11，采用等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)在第一电极层21’上沉积P型硅层22’。

步骤S303、对P型硅层22’的表面进行磷扩散，形成N型硅层23’，P型硅层22’与N型硅层23’共用构成PN结。请参阅图12，采用等离子体增强化学气相沉积法，在P型硅层22’的表面进行磷扩散，P型硅层22’的表层掺杂了磷，形成N型硅层23’，P型硅层22’与N型硅层23’共同构成PN结。

步骤S304、在N型硅层23’上沉积第二电极层24’。请参阅图13，采用溅射镀膜工艺在N型硅层23’的上表面沉积第二电极层24’，第二电极层24’的材料可以为金属，例如铝、铜或合金等，第二电极层24’的材料也可以为金属氧化物导电材料，例如铟锡氧化物(Indium Tin Oxides，ITO)。实际应用中，第一电极层21’可以作为PN结的负电极，第二电极层24’可以作为PN结的正电极。

步骤S305、在第二电极层24’上涂覆第二光刻胶50。请参阅图14，完成第一电极层21’、P型硅层22’、N型硅层23’以及第二电极层24’的形成后，则在第二电极层24’上涂覆第二光刻胶50，第二光刻胶50可以为正性光刻胶或负性光刻胶。

步骤S306、对第二光刻胶50进行曝光。请参阅图15，对第二光刻胶50进行曝光时，可以将衬底基板10上涂覆有第二光刻胶50的表面朝上，将第二掩膜版70置于衬底基板10的上方，且第二掩膜版70与衬底基板10正对，其中，第二光刻胶50可以为正性光刻胶，第二掩膜版70的开口与第二电极层24’上除对应于凹槽11的区域以外的区域对应，此时，第二掩膜版70的结构与第一掩膜版60的结构相同，第一掩膜版60可以作为第二掩膜版70使用；然后打开照射灯，照射灯发出的光穿过第二掩膜版70的开口投射在第二光刻胶50上，此时，除与凹槽11对应的区域以外的区域内的第二光刻胶50被曝光。

在实际应用中，第二光刻胶50也可以为负性光刻胶，此时，第二掩膜版70的开口与凹槽11对应，照射灯发出的光穿过第二掩膜版70的开口投射在第二光刻胶50上，与凹槽11对应的区域内的第一光刻胶40被曝光。

本发明实施例一个优选的方式中，第一光刻胶40的极性和第二光刻胶50的极性相反，即，第一光刻胶40为负性光刻胶，第二光刻胶50为正性光刻胶，或者，第一光刻胶40为正性光刻胶，第二光刻胶50为负性光刻胶。如此设计，对第一光刻胶40进行曝光所使用的第一掩膜版60的结构，与对第二光刻胶50进行曝光所使用的第二掩膜版70的结构相同，因而，在制造本发明实施例提供的显示基板时，只需设计一个掩膜版，即可实现对第一光刻胶40的曝光和对第二光刻胶50的曝光，省去了多个掩膜版的设计，从而降低了制造本发明实施例提供的显示基板时的成本。

步骤S307、对第二光刻胶50进行显影，暴露出第二电极层24’上除与凹槽11对应的区域以外的区域。请参阅图16，完成对第二光刻胶50的曝光后，可以对第二光刻胶50进行显影，以暴露出第二电极层24’上除与凹槽11对应的区域以外的区域，残留在第二电极层24’上的第二光刻胶50则保护与凹槽11对应的区域，防止第二电极层24’上与凹槽11对应的区域被刻蚀，其中，第二光刻胶50为正性光刻胶时，对第二光刻胶50进行显影后，残留的第二光刻胶50为未被曝光的第二光刻胶50；第二光刻胶50为负性光刻胶时，对第二光刻胶50进行显影后，残留的第二光刻胶50为被曝光的第二光刻胶50。

步骤S308、对残留的第二光刻胶50进行固化。对第二光刻胶50进行显影后，还可以对残留的第二光刻胶50进行固化，以改善残留的第二光刻胶50对第二电极层24’上与凹槽11对应的区域的保护效果。

步骤S309、依次对第二电极层24’、N型硅层23’、P型硅层22’和第一电极层21’进行刻蚀，形成图形化的黑矩阵20。请参阅图17，先采用湿刻的方式对第二电极层24’进行刻蚀，将第二电极层24’除与凹槽11对应的区域去除，形成第二电极24；然后，请参阅图18，采用干刻的方式对N型硅层23’和P型硅层22’进行刻蚀，将N型硅层23’除与凹槽11对应的区域去除，形成N型硅23，将P型硅层22’除与凹槽11对应的区域去除，形成P型硅22；然后，请参阅图19，采用湿刻的方式对第一电极层21’进行刻蚀，将第一电极层21’除与凹槽11对应的区域去除，形成第一电极21。

步骤S310、去除残留的第二光刻胶50。请参阅图20，完成对第一电极层21’的刻蚀后，则将残留在第二电极层24’上的第二光刻胶50去除。

步骤S311、对衬底基板10和黑矩阵20进行研磨，使黑矩阵20对应于凹槽11的开口的表面与衬底基板10上凹槽11的开口所在的表面平齐。请参阅图21，采用修补工艺(repair工艺)对衬底基板10和黑矩阵20进行研磨，使黑矩阵20对应于凹槽11的开口的表面与衬底基板10上凹槽11的开口所在的表面平齐，即，使黑矩阵20的上表面与衬底基板10的上表面平齐。

步骤S400、在衬底基板10和黑矩阵20上形成图形化的彩膜层30。彩膜层30包括R滤光区31、G滤光区32和B滤光区33，在形成彩膜层30时，请参阅图22，可以先在衬底基板10和黑矩阵20上形成R滤光区31；然后，请参阅图23，再在衬底基板10和黑矩阵20上形成G滤光区32；然后，请参阅图24，再在衬底基板10和黑矩阵20上形成B滤光区33。在本发明实施例中，在形成彩膜层30时，先形成R滤光区31，再形成G滤光区32，最后形成B滤光区33，而在实际应用中，在形成彩膜层30时，R滤光区31、G滤光区32和B滤光区33的形成顺序包括但不限于上述顺序。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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。