CN101515081B - 彩膜基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种彩膜基板及其制造方法。彩膜基板包括基板、形成在所述基板上的黑矩阵以及形成在所述黑矩阵之间的彩膜树脂，所述基板与所述黑矩阵之间设置有使所述黑矩阵具有分散外部入射光作用的反射矩阵。制造方法包括：在基板上形成具有曲率表面的反射矩阵；形成黑矩阵，所述黑矩阵覆盖所述反射矩阵，使所述黑矩阵具有分散外部入射光作用；形成红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂。本发明通过在基板上设置反射矩阵，使朝向外部入射光一侧的黑矩阵表面具有分散外部入射光作用，外部进入LCD的外部入射光在黑矩阵30的曲率表面处形成漫反射，将外部入射光分散，从而防止晃眼，并提高了LCD的可视性及画面的清晰度。

Description

彩膜基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置及其制造方法，特别是一种彩膜基板及其制造方法。

背景技术

近年来，液晶显示装置(Liquid Crystal Display，简称LCD)产品发展十分迅猛，越来越多高品质的液晶显示器逐渐上市，其应用领域也不断拓宽。液晶显示面板的主体结构包括对盒在一起形成面板的彩膜基板和阵列基板，彩膜基板和阵列基板的外表面上设置有偏光膜。偏光膜的作用是将普通光线变成精密控制方向的偏极光，进而显示影像，即偏光膜吸收与自身方向垂直的光，让与自身方向平行的光通过。

为了满足液晶显示器产品日益增长的多样化需求，目前液晶显示器上采用的偏光膜均具有复合功能，例如具有防止反射(Anti-Reflective，简称AR)功能的偏光膜和具有防止晃眼(Anti-Glare，简称AG)功能的偏光膜。防止反射功能是在偏光膜的表面蒸镀一层金属膜，利用光的干涉原理来降低光经过偏光膜表面时的反射值，以减少光度的损失，并避免了反射光造成LCD辨识度的降低。防止晃眼功能是为了提高LCD在室外的可读性，将偏光膜的表面加工做成凹凸状，将光线均匀地分散，避免光线过度集中，以达到防止晃眼和防眩的效果。

实际使用表明，由于厚度增加和生产工艺环节增加，现有技术具有防止晃眼功能的偏光膜一方面增加了LCD厚度，另一方面增加了偏光膜成本，使LCD成本提高，降低了LCD产品品质。此外，现有技术具有防止晃眼功能的偏光膜同时降低了偏光膜的反射率，降低了LCD侧向的可视效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种彩膜基板及其制造方法，有效解决现有LCD采用具有防止晃眼功能的偏光膜导致LCD厚度增加及成本提高等技术缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种彩膜基板，包括基板、形成在所述基板上的黑矩阵以及形成在所述黑矩阵之间的彩膜树脂，所述基板与所述黑矩阵之间设置有使所述黑矩阵具有分散外部入射光作用的反射矩阵；所述反射矩阵与所述黑矩阵接触的表面为曲率表面。

所述反射矩阵与所述黑矩阵接触的表面为凹形、凸形或凹凸形的曲率表面。进一步地，所述反射矩阵与所述黑矩阵接触的表面由多个凸形组成。优选地，所述凸形为半圆形。

在上述技术方案基础上，所述反射矩阵的材料为树脂。所述黑矩阵的材料为金属。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种彩膜基板制造方法，包括：

步骤1、在基板上形成具有曲率表面的反射矩阵；

步骤2、在完成步骤1的基板上形成黑矩阵，所述黑矩阵覆盖所述反射矩阵，使所述黑矩阵具有分散外部入射光作用；

步骤3、在完成步骤2的基板上形成红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂。

所述步骤1具体为：

步骤11、在基板上沉积一层树脂层；

步骤12、在完成步骤11的基板上对所述树脂层进行曝光处理，使树脂层形成未曝光区域、部分曝光区域和完全曝光区域；

步骤13、在完成步骤12的基板上通过显影处理全部去除完全曝光区域的树脂层，部分去除部分曝光区域的树脂层，形成以阵列方式排列的树脂块；

步骤14、在完成步骤13的基板上对树脂块进行成形和固化处理，形成表面具有凹形、凸形或凹凸形曲率表面的反射矩阵。

所述步骤14具体为：

步骤141、在100℃～150℃的温度下对所述树脂块进行成形处理，使所述树脂块形成带有弧度的曲率表面；

步骤142、在200℃～250℃的温度下进行固化处理，形成表面具有凹形、凸形或凹凸形曲率表面的反射矩阵。

所述步骤2具体为：

步骤21、在完成步骤1的基板上沉积一层金属层；

步骤22、在完成步骤21基板上涂敷一层光刻胶；

步骤23、在完成步骤22的基板上通过曝光和显影处理使基板上的光刻胶形成未曝光区域和完全曝光区域，未曝光区域的光刻胶全部保留，完全曝光区域的光刻胶全部去除；

步骤24、在完成步骤23的基板上采用湿刻工艺将完全曝光区域的金属层刻蚀掉；

步骤25、在完成步骤24的基板上剥离剩余的光刻胶，在基板上形成具有漫反射作用的黑矩阵。

本发明提出了一种彩膜基板及其制造方法，通过在基板上设置反射矩阵，使朝向外部入射光一侧的黑矩阵表面具有分散外部入射光作用，外部进入LCD的外部入射光在黑矩阵30的曲率表面处形成漫反射，将外部入射光分散，从而防止晃眼，并提高了LCD的可视性及画面的清晰度。同时，由于本发明黑矩阵提供了防止晃眼功能，LCD就可以避免使用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此避免了LCD厚度增加和成本提高，提高了LCD产品价值。进一步地，由于本发明不必采用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此既不会导致偏光膜的反射率降低，也不会影响LCD侧向的可视效果。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明彩膜基板的结构示意图；

图2a～图2d为本发明反射矩阵的结构示意图；

图3a为本发明沉积树脂层的示意图；

图3b为本发明掩模曝光的示意图；

图3c为本发明显影的示意图；

图3d为本发明形成反射矩阵的示意图；

图3e为本发明形成黑矩阵的示意图；

图4为本发明彩膜基板应用于液晶显示装置的结构示意图；

图5为本发明彩膜基板制造方法的流程图；

图6为本发明形成反射矩阵的流程图；

图7为本发明形成黑矩阵的流程图。

附图标记说明：

10-基板；       20-彩色树脂层；   30-黑矩阵；

40-反射矩阵；   11-树脂层；       12-树脂块

12a-未曝光区域；12b-部分曝光区域；12c-完全曝光区域；

100-彩膜基板；  200-阵列基板；    401-外部入射光；

402-反射光。

具体实施方式

图1为本发明彩膜基板的结构示意图。如图1所示，本发明彩膜基板用于与阵列基板对盒形成液晶显示装置(LCD)，彩膜基板包括基板10、彩色树脂层20、黑矩阵30和反射矩阵40，黑矩阵30以阵列方式形成在基板10上，彩色树脂层20包括三种颜色的彩色树脂：红色树脂、蓝色树脂和绿色树脂，依次形成在黑矩阵30之间，反射矩阵40以黑矩阵30相同的阵列方式形成在基板10上，并位于设有黑矩阵30的基板与黑矩阵30之间，使黑矩阵30朝向外部入射光一侧的表面具有分散外部入射光作用，使外部进入LCD的外部入射光在黑矩阵30处形成漫反射，将外部入射光分散，从而防止晃眼，并提高了LCD可视性及画面的清晰度。同时，由于本发明黑矩阵提供了防止晃眼功能，LCD就可以避免使用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此避免了LCD厚度增加和成本提高，提高了LCD产品价值。

本发明上述技术方案中，通过黑矩阵30与反射矩阵40配合，使黑矩阵30朝向外部入射光一侧的表面形成曲率表面形状，外部入射光在该曲率表面形成不规则散射(即表面漫反射)，因此可以达到防止晃眼的作用。具体地，反射矩阵40朝向黑矩阵30一侧的表面可以是凸形、凹形、凹凸形或本领域技术人员惯常采用的其他曲率形状，使黑矩阵30朝向外部入射光一侧的表面形成相应的表面形状，避免光线过度集中。

图2a～图2d为本发明反射矩阵的结构示意图，图2a中反射矩阵40的表面由一个凹形组成，因此位于反射矩阵40上的黑矩阵30朝向外部入射光一侧的表面为一个凸形，以起到分散外部入射光作用。图2b中反射矩阵40的表面由一个凸形组成，因此位于反射矩阵40上的黑矩阵30朝向外部入射光一侧的表面为一个凹形，以起到分散外部入射光作用。图2c中反射矩阵40的表面由二个凹形组成，并在二个凹形之间形成凸状，因此位于反射矩阵40上的黑矩阵30朝向外部入射光一侧的表面为二个凸形，并在二个凸形之间形成凹状，以起到分散外部入射光作用。图2d中反射矩阵40的表面由二个凸形组成，并在二个凸形之间形成凹状，因此位于反射矩阵40上的黑矩阵30朝向外部入射光一侧的表面为二个凹形，并在二个凹状之间形成凸状。本实施例反射矩阵40优选采用图2d所示的凹凸形结构，且由多个凸形组成，可以将光线均匀地分散，以达到防止防眩的效果。

本发明上述技术方案中，黑矩阵30既可以采用金属材料形成，例如金属铬，也可以采用本领域技术人员惯常采用的具有较高反射率的其他材料，以提高漫反射效果，反射矩阵40可以采用透光性较好的树脂材料制成，以最大限度地降低光度损失。

下面通过本发明彩膜基板的制造工艺过程进一步说明本发明的技术方案。

图3a为本发明沉积树脂层的示意图。在基板10(如玻璃基板或石英基板)上涂布一层厚度为1μm～3μm的树脂层11，树脂层11可以使用透光性较好的树脂材料，例如压克力(Acryl)，如图3a所示。

图3b为本发明掩模曝光的示意图。使用预先制备的半透过掩模板对基板10上的树脂层11进行曝光处理，使树脂层11形成未曝光区域、部分曝光区域和完全曝光区域，如图3b所示。实际使用中，也可以使用灰色调掩模板进行曝光处理。

图3c为本发明显影的示意图。对经过曝光处理的树脂层11进行显影处理，完全曝光区域12c的树脂层11被全部去除掉，部分曝光区域12b的树脂层11被部分去除，未曝光区域12a的树脂层11全部保留，形成以阵列方式排列的树脂块12，如图3c所示。

图3d为本发明形成反射矩阵的示意图。首先在100℃～150℃的温度下对树脂块12进行成形处理，使树脂块12形成带有弧度的曲率表面，之后在200℃～250℃的温度下进行固化处理，对树脂块12进行烘烤，在基板10上形成反射矩阵40的同时，提高树脂块12的附着力，每个反射矩阵40的表面由数个凸形组成，如图3d所示。

图3e为本发明形成黑矩阵的示意图。在基板10上沉积金属层，通过光刻工艺和蚀刻工艺形成以阵列方式排列的黑矩阵30，黑矩阵30位于反射矩阵40上，且覆盖反射矩阵40。由于反射矩阵40的表面由多个凸形组成，所以黑矩阵30与反射矩阵40接触的表面由多个凹形组成，如图3e所示。具体地，首先在基板上沉积一层金属层，金属层可以使用铬及其合金；之后在沉积金属层的基板上涂敷一层光刻胶；采用光刻工艺通过曝光和显影处理使基板上的光刻胶形成未曝光区域和曝光区域，未曝光区域的光刻胶全部保留，完全曝光区域的光刻胶被全部去除掉；采用湿刻工艺进行刻蚀，刻蚀掉完全曝光区域的金属层，在基板上形成黑矩阵图形；最后，在完成上述流程的基板上剥离剩余的光刻胶，形成具有漫反射作用的黑矩阵。

由上述本发明彩膜基板的技术方案可以看出，本发明通过在基板上设置反射矩阵，使朝向外部入射光一侧的黑矩阵表面具有分散外部入射光作用，外部进入LCD的外部入射光在黑矩阵30的曲率表面处形成漫反射，将外部入射光分散，从而防止晃眼，并提高了LCD的可视性及画面的清晰度。同时，由于本发明黑矩阵提供了防止晃眼功能，LCD就可以避免使用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此避免了LCD厚度增加和成本提高，提高了LCD产品价值。进一步地，由于本发明不必采用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此既不会导致偏光膜的反射率降低，也不会影响LCD侧向的可视效果。

图4为本发明彩膜基板应用于液晶显示装置的结构示意图。如图4所示，液晶显示装置的主体结构包括对盒在一起形成面板的彩膜基板100和阵列基板200，彩膜基板100包括基板10、彩色树脂层20、黑矩阵30和反射矩阵40，彩色树脂层20包括红色树脂、蓝色树脂和绿色树脂，依次形成在黑矩阵30之间，反射矩阵40以黑矩阵30相同的阵列方式形成在基板10上，并位于设有黑矩阵30的基板100与黑矩阵30之间，阵列基板200包括基板和阵列结构层，彩膜基板100和阵列基板200之间设置液晶层。由于本发明通过黑矩阵30与反射矩阵40配合，使黑矩阵30具有分散外部入射光的作用，因此在实际使用中，外部入射光在黑矩阵30处形成漫反射，将外部入射光分散。例如，垂直方向的外部入射光401在黑矩阵30的凹形表面发生反射，反射光402的方向将偏离垂直方向，由于黑矩阵30凹形表面各处的曲率不一样，因此外部入射光在黑矩阵30处形成漫反射。

由上述本发明彩膜基板的技术方案可以看出，本发明彩膜基板通过将黑矩阵朝向外部入射光一侧的表面设置成具有分散外部入射光作用的形状，使外部进入LCD的外部入射光在黑矩阵30处形成漫反射，将外部入射光分散，从而防止晃眼，并提高LCD的可视性及画面的清晰度。同时，由于本发明黑矩阵提供了防止晃眼功能，LCD就可以避免使用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此避免了LCD厚度增加和成本提高，提高了LCD产品价值。进一步地，由于本发明不必采用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此既不会导致偏光膜的反射率降低，也不会影响LCD侧向的可视效果。

图5为本发明彩膜基板制造方法的流程图，具体为：

步骤1、在基板上形成具有曲率表面的反射矩阵；

步骤2、在完成步骤1的基板上形成黑矩阵，所述黑矩阵覆盖所述反射矩阵，使所述黑矩阵具有分散外部入射光作用；

步骤3、在完成步骤2的基板上形成红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂。

本发明上述技术方案通过黑矩阵与反射矩阵配合，使黑矩阵朝向外部入射光一侧的表面形成具有分散外部入射光作用的曲率表面形状，使外部进入LCD的外部入射光在黑矩阵处形成漫反射，将外部入射光分散，从而防止晃眼，并提高了LCD可视性及画面的清晰度。同时，由于本发明黑矩阵提供了防止晃眼功能，LCD就可以避免使用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此避免了LCD厚度增加和成本提高，提高了LCD产品价值。

图6为本发明形成反射矩阵的流程图，具体为：

步骤11、在基板上沉积一层树脂层；

步骤12、在完成步骤11的基板上对所述树脂层进行曝光处理，使树脂层形成未曝光区域、部分曝光区域和完全曝光区域；

步骤13、在完成步骤12的基板上通过显影处理全部去除完全曝光区域的树脂层，部分去除部分曝光区域的树脂层，形成以阵列方式排列的树脂块；

步骤14、在完成步骤13的基板上对树脂块进行成形和固化处理，形成表面具有凹形、凸形或凹凸形曲率表面的反射矩阵。

具体地，步骤14具体为：

步骤141、在100℃～150℃的温度下对所述树脂块进行成形处理，使所述树脂块形成带有弧度的曲率表面；

步骤142、在200℃～250℃的温度下进行固化处理，形成表面具有凹形、凸形或凹凸形曲率表面的反射矩阵。

图7为本发明形成黑矩阵的流程图，具体为：

步骤21、在完成步骤1的基板上沉积一层金属层；

步骤22、在完成步骤21的基板上涂敷一层光刻胶；

步骤23、在完成步骤22的基板上通过曝光和显影处理使基板上的光刻胶形成未曝光区域和曝光区域，未曝光区域的光刻胶全部保留，完全曝光区域的光刻胶全部去除；

步骤24、在完成步骤23的基板上采用湿刻工艺将完全曝光区域的金属层刻蚀掉；

步骤25、在完成步骤24的基板上剥离剩余的光刻胶，在基板上形成具有漫反射作用的黑矩阵。

具体地，首先在基板(如玻璃基板或石英基板)上涂布一层厚度为1μm～3μm的树脂层，树脂层可以使用透光性较好的树脂材料，例如压克力(Acryl)。使用预先制备的半透过掩模板或灰色调掩模板对基板上的树脂层进行曝光处理，使树脂层形成未曝光区域、部分曝光区域和完全曝光区域。对经过曝光处理的树脂层进行显影处理，完全曝光区域的树脂层被全部去除掉，部分曝光区域的树脂层被部分去除，未曝光区域的树脂层全部保留，形成以阵列方式排列的树脂块。首先在100℃～150℃的温度下对树脂块进行成形处理，使树脂块形成带有弧度的曲率表面，之后在200℃～250℃的温度下进行固化处理，对树脂块进行烘烤，在基板上形成反射矩阵的同时，并提高树脂块的附着力，每个反射矩阵的表面为凹形、凸形或凹凸形。之后，在完成上述流程的基板上沉积一层金属层，金属层可以使用铬及其合金；在沉积金属层的基板上涂敷一层光刻胶；采用光刻工艺通过曝光和显影处理，使基板上的光刻胶形成未曝光区域和曝光区域，未曝光区域的光刻胶全部保留，完全曝光区域的光刻胶被全部去除掉；采用湿刻工艺进行刻蚀，刻蚀掉完全曝光区域的金属层，在基板上形成黑矩阵图形；在完成上述流程的基板上剥离剩余的光刻胶，形成位于反射矩阵上且具有漫反射作用的黑矩阵。由于反射矩阵的表面为凹形、凸形或凹凸形，所以黑矩阵与反射矩阵接触的表面为相应的凹形、凸形或凹凸形，使外部进入LCD的外部入射光在黑矩阵的凹形、凸形或凹凸形表面发生漫反射，将外部入射光分散。最后形成红色树脂、蓝色树脂和绿色树脂，其工艺采用现有的光刻和刻蚀工艺，不再赘述。

在本发明彩膜基板制造方法的技术方案中，黑矩阵既可以采用金属材料形成，例如金属铬，也可以采用本领域技术人员惯常采用的具有较高反射率的其他材料，以提高漫反射效果，反射矩阵可以采用透光性较好的树脂材料制成，以最大限度地降低光度损失。

由上述本发明彩膜基板制造方法的技术方案可以看出，本发明彩膜基板制造方法通过将黑矩阵朝向外部入射光一例的表面设置成具有分散外部入射光作用的形状，使外部进入LCD的外部入射光在黑矩阵处形成漫反射，将外部入射光分散，从而防止晃眼，并提高LCD的可视性及画面的清晰度。同时，由于本发明黑矩阵提供了防止晃眼功能，LCD就可以避免使用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此避免了LCD厚度增加和成本提高，提高了LCD产品价值。进一步地，由于本发明不必采用具有防止晃眼功能的偏光膜，因此既不会导致偏光膜的反射率降低，也不会影响LCD侧向的可视效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种彩膜基板，包括基板、形成在所述基板上的黑矩阵以及形成在所述黑矩阵之间的彩膜树脂，其特征在于，所述基板与所述黑矩阵之间设置有使所述黑矩阵具有分散外部入射光作用的反射矩阵；所述反射矩阵与所述黑矩阵接触的表面为曲率表面。

2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述反射矩阵与所述黑矩阵接触的表面为凹形、凸形或凹凸形的曲率表面。

3.根据权利要求2所述的彩膜基板，其特征在于，所述反射矩阵与所述黑矩阵接触的表面由多个凸形组成。

4.根据权利要求3所述的彩膜基板，其特征在于，所述凸形为半圆形。

5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的彩膜基板，其特征在于，所述反射矩阵的材料为树脂。

6.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的彩膜基板，其特征在于，所述黑矩阵的材料为金属。

7.一种彩膜基板制造方法，其特征在于，包括：

步骤1、在基板上形成具有曲率表面的反射矩阵；

步骤2、在完成步骤1的基板上形成黑矩阵，所述黑矩阵覆盖所述反射矩阵，使所述黑矩阵具有分散外部入射光作用；

步骤3、在完成步骤2的基板上形成红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂。

8.根据权利要求7所述的彩膜基板制造方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

步骤11、在基板上沉积一层树脂层；

步骤12、在完成步骤11的基板上对所述树脂层进行曝光处理，使树脂层形成未曝光区域、部分曝光区域和完全曝光区域；

步骤13、在完成步骤12的基板上通过显影处理全部去除完全曝光区域的树脂层，部分去除部分曝光区域的树脂层，形成以阵列方式排列的树脂块；

步骤14、在完成步骤13的基板上对树脂块进行成形和固化处理，形成表面具有凹形、凸形或凹凸形曲率表面的反射矩阵。

9.根据权利要求8所述的彩膜基板制造方法，其特征在于，所述步骤14具体为：

步骤141、在100℃～150℃的温度下对所述树脂块进行成形处理，使所述树脂块形成带有弧度的曲率表面；

步骤142、在200℃～250℃的温度下进行固化处理，形成表面具有凹形、凸形或凹凸形曲率表面的反射矩阵。

10.根据权利要求7所述的彩膜基板制造方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

步骤21、在完成步骤1的基板上沉积一层金属层；

步骤22、在完成步骤21的基板上涂敷一层光刻胶；

步骤23、在完成步骤22的基板上通过曝光和显影处理使基板上的光刻胶形成未曝光区域和完全曝光区域，未曝光区域的光刻胶全部保留，完全曝光区域的光刻胶全部去除；

步骤24、在完成步骤23的基板上采用湿刻工艺将完全曝光区域的金属层刻蚀掉；

步骤25、在完成步骤24的基板上剥离剩余的光刻胶，在基板上形成具有漫反射作用的黑矩阵。

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