CN101526685A - 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。彩膜基板包括基板和形成在基板内表面上的彩膜层，基板外表面上设置有用于分散外部入射光的黑矩阵。制造方法包括：在基板的外表面上沉积一层金属层；涂敷一层光刻胶；采用灰色调掩模板曝光并进行显影处理形成完全曝光区域、部分曝光区域和未曝光区域；采用第一次湿刻工艺将完全曝光区域的金属层刻蚀掉；采用灰化工艺将部分曝光区域的光刻胶去掉；利用蚀刻不足的第二次湿刻工艺将部分曝光区域的金属层表面刻蚀出凹凸形结构。本发明通过在朝向外部入射光一侧的基板外表面上设置具有分散外部入射光作用的黑矩阵，使进入LCD的外部入射光在黑矩阵处形成漫反射，从而防止晃眼，并提高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，即吸收垂直光的偏光膜让水平光通过，吸收水平波的偏光膜让垂直光通过。

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)功能的偏光膜。防止反射功能是在偏光膜表面蒸镀一层金属膜，利用光的干涉原理降低光经过偏光膜表面时的反射值，以减少光度损失，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，包括基板和形成在所述基板内表面上的彩膜层，所述基板外表面上设置有用于分散外部入射光的黑矩阵。

所述黑矩阵的表面为能形成表面漫反射的凹形、凸形或凹凸形的曲率表面。进一步地，曲率表面包括至少二个凹形。更进一步地，凹形为半圆形。

在上述技术方案基础上，黑矩阵的材料为金属。进一步地，金属为铬。

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、在基板的外表面上沉积一层金属层；

步骤2、在完成步骤1的基板上涂敷一层光刻胶；

步骤3、在完成步骤2的基板上采用灰色调掩模板曝光并进行显影处理，形成完全曝光区域、部分曝光区域和未曝光区域；

步骤4、在完成步骤3的基板上采用第一次湿刻工艺将完全曝光区域的金属层刻蚀掉，形成黑矩阵图形；

步骤5、在完成步骤4的基板上采用光刻胶灰化工艺将部分曝光区域的光刻胶去掉；

步骤6、在完成步骤5的基板上利用蚀刻不足的第二次湿刻工艺将部分曝光区域的金属层表面刻蚀出凹凸形结构；

步骤7、在完成步骤6的基板上剥离剩余的光刻胶，在基板上形成具有曲率表面的黑矩阵。

进一步地，还包括在基板的内表面上形成彩膜层的步骤。

本发明提出了一种彩膜基板及其制造方法，通过在朝向外部入射光一侧的基板外表面上设置具有分散外部入射光作用的黑矩阵，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，并提高可视性及画面的清晰度。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为本发明黑矩阵的结构示意图；

图3a为本发明沉积金属层和涂敷光刻胶的示意图；

图3b为本发明曝光和显影的示意图；

图3c为本发明第一次湿刻工艺的示意图；

图3d为本发明光刻胶灰化工艺的示意图；

图3e为本发明第二次湿刻工艺的示意图；

图3f为本发明剥离光刻胶的示意图；

图4为本发明彩膜基板应用于液晶显示面板的结构示意图；

图5为本发明彩膜基板制造方法的流程图。

附图标记说明：

10-基板；             20-彩膜层；             30-黑矩阵；

11-金属层；           12-光刻胶；             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；        301-外部入射光；        302-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LCD(液晶显示装置)，彩膜基板包括基板10和分别设置在基板10两侧的彩膜层20和黑矩阵30，彩膜层20形成在朝向阵列基板一侧的基板内表面上，黑矩阵30形成在朝向外部入射光一侧的基板外表面上，而且黑矩阵30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，并提高可视性及画面的清晰度。同时，由于本实施例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。

本实施例中，黑矩阵30朝向外部入射光一侧的表面上设置成曲率表面形状，通过外部入射光在该曲率表面形成不规则散射(即表面漫反射)，达到防止晃眼的作用。具体地，黑矩阵30的表面形状可以是凹形、凸形、凹凸形或本领域技术人员惯常采用的其他曲率形状，避免光线过度集中。图2a～图2d为本发明黑矩阵的结构示意图，图2a中黑矩阵30的表面由一个凹形组成，图2b中黑矩阵30的表面由一个凸形组成，图2c中黑矩阵30的表面由二个凹形组成，并在二个凹形之间形成凸状，图2d中黑矩阵30的表面由二个凸形组成，并在二个凸形之间形成凹状。本实施例优选采用图2c所示的凹凸形结构，曲率表面包括至少二个凹形，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。

下面通过本发明彩膜基板的制造过程进一步说明本发明的技术方案。

图3a为本发明沉积金属层和涂敷光刻胶的示意图。采用溅射或热蒸发的方法，在基板10(如玻璃基板或石英基板)上沉积一层厚度为1μm～3μm的金属层11，金属层可以使用铬及其合金，之后在沉积金属层11的基板10上涂敷一层光刻胶12，如图3a所示。图3b为本发明曝光和显影的示意图。采用灰色调掩模板曝光并进行显影处理使基板10上的光刻胶12形成未曝光区域12a、部分曝光区域12b和完全曝光区域12c，未曝光区域12a的光刻胶12全部保留，部分曝光区域12b的光刻胶12部分保留，完全曝光区域12c的光刻胶12被全部去除掉，如图3b所示。图3c为本发明第一次湿刻工艺的示意图。采用第一次湿刻工艺进行刻蚀，刻蚀掉完全曝光区域12c的金属层11，在基板10上形成黑矩阵图形，如图3c所示。图3d为本发明光刻胶灰化工艺的示意图。采用光刻胶灰化工艺将部分曝光区域12b的光刻胶12去除掉，使部分曝光区域12b露出金属层11，如图3d所示。图3e为本发明第二次湿刻工艺的示意图。在进行刻蚀时利用蚀刻不足(Under-etching)，在部分曝光区域12b的金属层11表面刻蚀出凹凸形结构，如图3e所示。图3f为本发明剥离光刻胶的示意图。在完成上述流程的基板10上剥离剩余的光刻胶，形成具有漫反射作用的黑矩阵30，如图3f所示。在上述过程之后，进行在基板的内表面上形成彩膜层的流程，即可完成彩膜基板的制造。彩膜层包括由红色树脂、蓝色树脂和绿色树脂组成的彩色树脂层，该工艺采用现有的光刻和刻蚀工艺。

在彩膜基板和阵列基板制造完成后，将彩膜基板和阵列基板对盒在一起形成液晶显示面板。图4为本发明彩膜基板应用于液晶显示面板的结构示意图。如图4所示，液晶显示面板的主体结构包括对盒在一起的彩膜基板100和阵列基板200，彩膜基板100包括基板10和分别设置在基板10两侧的彩膜层20和黑矩阵30，彩膜层20包括由红色树脂、蓝色树脂和绿色树脂组成的彩色树脂层，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，外部入射的光在黑矩阵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301在黑矩阵30的凹凸形表面发生反射，反射光302的方向将偏离垂直方向，由于黑矩阵30凹凸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在朝向外部入射光一侧的基板外表面上设置具有分散外部入射光作用的黑矩阵，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、在基板的外表面上沉积一层金属层；

步骤2、在完成步骤1的基板上涂敷一层光刻胶；

步骤3、在完成步骤2的基板上采用灰色调掩模板曝光并进行显影处理，形成完全曝光区域、部分曝光区域和未曝光区域；

步骤4、在完成步骤3的基板上采用第一次湿刻工艺将完全曝光区域的金属层刻蚀掉，形成黑矩阵图形；

步骤5、在完成步骤4的基板上采用光刻胶灰化工艺将部分曝光区域的光刻胶去掉；

步骤6、在完成步骤5的基板上利用蚀刻不足的第二次湿刻工艺将部分曝光区域的金属层表面刻蚀出凹凸形结构；

步骤7、在完成步骤6的基板上剥离剩余的光刻胶，在基板上形成具有曲率表面的黑矩阵。

具体地，首先采用溅射或热蒸发的方法，在基板(如玻璃基板或石英基板)上沉积一层厚度为1μm～3μm的金属层，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；采用灰色调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、部分曝光区域和完全曝光区域，未曝光区域的光刻胶全部保留，部分曝光区域的光刻胶部分保留，完全曝光区域的光刻胶被全部去除掉；采用第一次湿刻工艺进行刻蚀，刻蚀掉完全曝光区域的金属层，在基板上形成黑矩阵图形；采用光刻胶灰化工艺将部分曝光区域的光刻胶去除掉，使部分曝光区域露出金属层；在第二次湿刻工艺进行刻蚀时利用蚀刻不足(Under-etching)，在部分曝光区域的金属层表面刻蚀出凹凸形结构；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。

在本发明彩膜基板制造方法的技术方案中，黑矩阵的表面形状可以是凹形、凸形、凹凸形或本领域技术人员惯常采用的其他曲率形状，避免光线过度集中。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。第二次湿刻工艺中的蚀刻不足是指被蚀刻的金属层在被蚀刻过程中停止，使金属层的部分表面保留，因此可以形成具有漫反射效果的凹凸形结构。

由上述本发明彩膜基板制造方法的技术方案可以看出，本发明通过在朝向外部入射光一侧的基板外表面上设置具有分散外部入射光作用的黑矩阵，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。

在本发明彩膜基板制造方法上述技术方案基础上，还包括在基板的内表面上形成彩膜层的步骤，彩膜层包括由红色树脂、蓝色树脂和绿色树脂组成的彩色树脂层，该工艺采用现有的光刻和刻蚀工艺，不再赘述。

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 (8)

1.一种彩膜基板，包括基板和形成在所述基板内表面上的彩膜层，其特征在于，所述基板外表面上设置有用于分散外部入射光的黑矩阵。

2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述黑矩阵的表面为能形成表面漫反射的凹形、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，所述曲率表面包括至少二个凹形。

4.根据权利要求3所述的彩膜基板，其特征在于，所述凹形为半圆形。

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，所述黑矩阵的材料为金属。

6.根据权利要求5所述的彩膜基板，其特征在于，所述金属为铬。

7.一种彩膜基板制造方法，其特征在于，包括：

步骤1、在基板的外表面上沉积一层金属层；

步骤2、在完成步骤1的基板上涂敷一层光刻胶；

步骤3、在完成步骤2的基板上采用灰色调掩模板曝光并进行显影处理，形成完全曝光区域、部分曝光区域和未曝光区域；

步骤4、在完成步骤3的基板上采用第一次湿刻工艺将完全曝光区域的金属层刻蚀掉，形成黑矩阵图形；

步骤5、在完成步骤4的基板上采用光刻胶灰化工艺将部分曝光区域的光刻胶去掉；

步骤6、在完成步骤5的基板上利用蚀刻不足的第二次湿刻工艺将部分曝光区域的金属层表面刻蚀出凹凸形结构；

步骤7、在完成步骤6的基板上剥离剩余的光刻胶，在基板上形成具有曲率表面的黑矩阵。

8.根据权利要求7所述的彩膜基板制造方法，其特征在于，还包括在基板的内表面上形成彩膜层的步骤。

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