CN101652683B - 彩色滤光片基板 - Google Patents

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Abstract

提供了一种彩色滤光片基板。在该彩色滤光片基板中，透明保护膜形成于彩色滤光片的相应的子像素上。该彩色滤光片基板具有改善的电场特性，无需额外的光学或电路补偿，以实现改进的对比度和降低色差。

Description

彩色滤光片基板
技术领域
本发明涉及彩色滤光片基板，其中在彩色滤光片的各个子像素上形成透明保护膜。
背景技术
平板显示器件--诸如液晶显示器件--的典型液晶单元主要由用于驱动显示器件的薄膜晶体管基板、用于显示色彩的彩色滤光片、以及位于二者之间的液晶组成。所述彩色滤光片是一基板，其中：使用含有颜料分散液的感光性有机材料通过光刻法形成图案，而使用三种或更多种的带有不同的透射-吸收波长的彩色墨水形成像素。为了在液晶显示器件中产生清晰而自然的图像，彩色滤光片需要具有高对比度和最小的色差。
在彩色滤光片的生产中，需要使用黑色矩阵(matrix)以划分各像素。但是，在黑色矩阵图案和像素的形成中，所遇到的最大问题是在各像素之间的边界上形成了梯段(stepped)部分，如图2所示。该梯段部分引起了液晶单元中的彩色滤光片和薄膜晶体管之间的距离差异，从而所施加的电场被扭曲，导致对比度的下降和色差的增加。
为了克服这些不利因素，需要额外的处理。例如，为了防止对比度下降而形成一光学补偿膜。进一步地，一旦产生色差，可以采取额外步骤以补偿电路信号。但是，这些额外处理步骤将造成液晶显示器件的高生产成本。
作为降低梯段部分的高度的尝试，在彩色滤光片的整个表面上形成透明有机薄膜100，如图3所示。但是，以薄膜覆盖的彩色滤光片的表面区域如此之大以致杂质往往附着于该薄膜，导致缺陷数量的增加。因此，需要极高的清洁度以从彩色滤光片上排除杂质。进一步地，薄膜的预期效果不如预期般满意。
因此，急需提供一种无须额外处理和极端生产条件即可实现高对比度和最小色差的彩色滤光片基板。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种具有高对比度和降低的色差的彩色滤光片。
技术方案
根据本发明的一方面，提供了一种彩色滤光片基板，该基板包括彩色滤光片，以及形成于作为该彩色滤光片的彩色滤光片层的各个子像素上的透明保护膜，其中每一透明保护膜的最高点和被定义为对应的彩色滤光片层的最高水平面的参考平面之间的高度差不大于0.1μm。
在一个优选实施方案中，透明保护膜的边缘可以在参考平面之下。
在一个优选实施方案中，透明保护膜的边缘定位在彩色滤光片层的副拐点(inflection point)处。
在一个优选实施方案中，透明保护膜具有85％或更高的透射比(transmittance)。
在一个优选实施方案中，彩色滤光片基板还可以包括形成于透明保护膜上的透明电极层。
在一个优选实施方案中，彩色滤光片基板还可以包括透明电极层上的液晶定向层(liquid crystal alignment layer)。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括该彩色滤光片基板的液晶显示器件。
有益效果
本发明的彩色滤光片基板具有改善的电场特性，而无须额外的处理或者光学或电路补偿，以实现改进的对比度和降低的色差。
附图说明
在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施方案的彩色滤光片基板；以及
图2和3示出了现有技术的彩色滤光片基板。
具体实施方式
本发明的优选实施方案现在将更加详细地进行说明。
本发明提供了一种彩色滤光片基板，其包括彩色滤光片，以及形成于作为该彩色滤光片的彩色滤光片层的各个子像素上的透明保护膜。
每一透明保护膜的最高点基本位于被定义为对应的彩色滤光片层的最高水平面的参考平面的同一平面上。在一个优选实施方案中，透明保护膜的最高点定位在彩色滤光片层的参考平面的同一平面的中心部分上。该透明保护膜的中心部分并不必须位于参考平面的同一平面上，而其位置可以这样改变，以使透明保护膜的最高点和彩色滤光片层的参考平面之间的高度差不大于0.1μm--在考虑了形成透明保护膜的误差范围的情况下。
透明保护膜的边缘被这样定位，以避免超出彩色滤光片层的参考平面。
透明保护膜的高度被调整在参考平面之下，以防止杂质附着在透明保护膜上。这一构造降低了缺陷的数量，导致生产率的提高。另外，消除了对额外处理的需要，诸如电路信号补偿或额外光学补偿膜的形成，导致生产成本的降低。
图1示出了根据本发明的一个实施方案的彩色滤光片基板。如图1所示，该彩色滤光片基板包括彩色滤光片层10、透明保护膜200、以及黑色矩阵30。彩色滤光片层10具有主拐点21和副拐点22。
在一个优选实施方案中，透明保护膜的边缘定位在副拐点22处。如果透明保护膜的中心部分在彩色滤光片层的参考平面之上或之下，那么由于中心部分和透明保护膜的边缘的厚度差，液晶定向将被打乱，从而，透明保护膜的预期效果无法实现。同时，如果透明保护膜的边缘在彩色滤光片层的参考平面之上，那么杂质往往附着于透明保护膜，导致缺陷数量的增加。当透明保护膜的边缘定位在参考平面之下的副拐点处且其中心部分十分接近参考平面时，透明保护膜的预期效果可以实现，而不存在上述问题。
能够通过光刻法形成图案的任何材料都可以用于形成该透明保护膜。例如，负型感光树脂合成物(negative type photosensitive resincomposition)优选作为用于透明保护膜的材料。负型感光树脂合成物涉及下述材料：当被暴露在光中，该材料变得在碱性显影液中不可溶，而仅有未暴露部分借助显影液被显影。具有85％或更高的透射比的可形成图案的材料可以被使用，而没有任何特别限制。
替代光刻法，喷墨印刷或胶版印刷也可以用于为用于透明保护膜的材料形成图案。这种情况下，用于透明保护膜的材料不必局限于感光树脂合成物，热固化材料可以用于形成透明保护膜，只要其具有85％或更高的透射比。
透明电极层可以形成于透明保护膜上。例如，当意在将本发明的彩色滤光片基板应用至TN、STN、VA、MVA及SVA模式液晶显示器而非IPS和SIPS模式时，铟锡氧化物层可以形成作为透明电极层。
根据本发明的彩色滤光片基板的透明保护膜根据下述步骤，通过光刻法形成。
a)将可形成图案的材料通过适合的涂布方法--诸如，旋转涂布、狭缝涂布、浸渍涂布或刮刀涂布--涂敷至彩色滤光片层，并在50至150℃下预烘烤10至1,000秒，以形成有机薄膜层。
b)所述有机薄膜层通过光掩模曝光，然后浸入显影液或喷洒显影液。有机薄膜层的被光掩模遮蔽的区域与显影液作用。作为显影的结果，有机薄膜层的未曝光区域被去除，只有曝光部分留在彩色滤光片层上。
曝光可以在装备了掩模对准机、步进式曝光机、扫描式曝光机等的适合的曝光系统中使用适合的光源--诸如g线(436nm)、h线(405nm)、i线(365nm)、j线(313nm)或其结合--来进行。曝光能量依赖于彩色滤光片层的灵敏度确定，通常是从10至200mJ/cm2。在曝光能量低于10mJ/cm2时，有机薄膜层不能令人满意地形成图案。同时，高于200mJ/cm2的曝光能量增加了彩色滤光片基板生产所需的时间，并放大了图案，使得形成预期形状的保护膜变得困难。
本领域已知的各种光刻法都可以用于形成透明保护膜。喷墨和胶版印刷方法也可以应用于透明保护膜的形成。
彩色滤光片基板还可以包括在各个透明电极层上的液晶定向层。
本发明也提供了包括彩色滤光片基板的液晶显示器件。
彩色滤光片基板的高对比度和降低的色差保证了液晶显示器件的优良质量。
实施方式
在下文中，参考下述实施例，本发明将被更详细地说明。但是，这些实施例仅以阐释的目的给出，且并不意在限制本发明的范围。
实施例
实施例1
将用于彩色滤光片(HCR3，LG Chemical(Korea))的负型感光性树脂通过下述步骤应用于玻璃基板(该基板上已经形成有黑色矩阵(厚度＝～1μm))：旋转涂布；在100℃下预烘烤2分钟；通过光掩模以100mJ/cm2能量在高压汞灯下曝光；在25℃下通过喷洒0.04％的KOH水溶液(aqueous KOH)显影；以去离子水冲洗；通过空气吹干；以及在对流加热炉中在220℃下后烘烤30分钟，以形成彩色滤光片层。凹陷部分(面积＝120μm×40μm)形成在各个彩色滤光片层上。
用于透明保护膜的材料通过下述步骤应用于合成结构：旋转涂布；在100℃下预烘烤2分钟；通过光掩模以100mJ/cm2能量在高压汞灯下曝光；在25℃下通过喷洒0.04％的KOH水溶液显影；以去离子水冲洗；通过空气吹干；以及在对流加热炉中在220℃下后烘烤30分钟。每一透明保护膜被发现具有100μm×30μm的面积。
用于透明保护膜的材料通过下述步骤制备：使用振荡器三小时，将8份(重量)作为碱溶性树脂粘合剂的BzMA/MMA(70/30(mol/mol)，Mw＝24,000)、8份(重量)作为可聚合化合物的二季戊四醇六丙烯酸酯、以及1份(重量)作为光聚合引发剂的Irgacure369(Ciba-Geigy)溶解在81份(重量)作为有机溶剂的丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)中，并将该溶液通过5μm过滤器。
对比例1
除了不形成透明保护膜以外，重复实施例1的步骤。
对比例2
除了透明保护膜的整体表面曝光而不使用掩模以外，重复实施例1的步骤。
根据实验的实施例1：横截面中的梯段高度测量
使用反射式光学系统(Nanoscan，NanoSystem Co.，Ltd)来测量实施例1及对比例1和2中制造的彩色滤光片基板的横截面轮廓。其结果在图4中示出。
图4的曲线图示出了对比例2的彩色滤光片基板较对比例1的彩色滤光片基板略微更加平坦。测得对比例2的彩色滤光片基板的透明保护膜具有约0.8-1.0μm的厚度。在实施例1的彩色滤光片基板中，透明保护膜在各个彩色滤光片层的坪(plateau)部分(即凹陷区域)形成，并具有约0.4μm的厚度，其类似于彩色滤光片层的最高部分。
根据实验的实施例2：对比测量
在实施例1及对比例1和2中制造的每一彩色滤光片基板被置于线形偏振光源上。当转动起偏振片时，采用装备了CCD传感器的相机测量穿过彩色滤光片基板的光线强度。彩色滤光片基板的对比度被定义为最大强度除以最小强度而获得的值。
<表1>
Figure GSB00000366261800061
如可从表1中看到，实施例1的彩色滤光片基板具有较对比例1和2的彩色滤光片基板更高的对比度。

Claims (5)

1.一种彩色滤光片基板，包括彩色滤光片以及形成于作为该彩色滤光片的彩色滤光片层的各个子像素上的透明保护膜，其中，每一透明保护膜的最高点和被定义为对应的彩色滤光片层的最高水平面的参考平面之间的高度差不大于0.1μm，
其中所述透明保护膜的边缘在所述参考平面之下，并且
其中所述透明保护膜的边缘定位在所述彩色滤光片层的副拐点处。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光片基板，其中所述透明保护膜具有85％或更高的透射比。
3.根据权利要求1或2所述的彩色滤光片基板，还包括形成于透明保护膜上的透明电极层。
4.根据权利要求3所述的彩色滤光片基板，还包括透明电极层上的液晶定向层。
5.一种液晶显示器件，包括根据权利要求4所述的彩色滤光片基板。
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