CN101819349A - 彩膜基板及其制造方法和液晶面板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种彩膜基板及其制造方法和液晶面板。该方法中，黑矩阵的图案与任一一种有色像素的图案一起形成，且具体步骤为：在衬底基板上涂覆一种有色像素材料层和黑矩阵材料层；涂覆光刻胶，并曝光形成半保留区域；进行显影，半保留区域保留部分厚度的光刻胶；刻蚀形成有色像素的图案；进行光刻胶灰化操作，半保留区域的光刻胶完全去除，完全保留区域的光刻胶保留一定厚度；刻蚀形成黑矩阵的图案。本发明的彩膜基板中：黑矩阵图案覆盖在任一一种有色像素的材料层之上。本发明的液晶面板包括本发明的彩膜基板。本发明采用黑矩阵与任一一种有色像素一起形成的技术手段，减少了彩膜基板的制造工序，提高了生产效率，进而降低了产品的成本。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种彩膜基板及其制造方法和液晶面板
背景技术
彩膜基板是使液晶显示器呈现彩色的重要部件。图1为一种现有彩膜基板的结构示意图，图2为一种现有彩膜基板的局部侧视剖面图，如图1和图2所示，该彩膜基板包括一衬底基板1，在衬底基板1上布设有网状的黑矩阵2图案，在黑矩阵2的间隔中布设有彩膜像素矩阵，通常情况下彩膜像素矩阵包括红、绿、蓝三基色，即第一颜色像素3、第二颜色像素4、第三颜色像素5，或者还可以包括白色像素，除黑矩阵2外，其他颜色的彩膜像素矩阵可统称为有色像素。在黑矩阵和有色像素之上还形成有平坦化层6，平坦化层6上可以布设公共电极层7。
现有彩膜基板的制造工艺过程是分别制造各种颜色的彩膜像素矩阵以及黑矩阵。各有色像素和黑矩阵的制造过程大致相同，均是利用掩膜刻蚀的构图工艺来实现的，具体是将相应颜色的树脂涂覆在衬底基板上形成树脂膜，涂覆光刻胶，利用掩膜板对光刻胶进行曝光显影，而后刻蚀树脂膜得到设定图案的有色像素或黑矩阵。现有彩膜基板制造方法的缺陷在于工序较多，生产效率低。
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和液晶面板，以简化彩膜基板的制造工序，提高生产效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种彩膜基板的制造方法，包括：采用构图工艺在衬底基板上逐次分别形成至少一种有色像素的图案，并形成黑矩阵的图案，其中，所述黑矩阵的图案与任一一种有色像素的图案一起形成，且具体形成步骤包括：
在所述衬底基板上涂覆一种有色像素材料层；
在所述有色像素材料层上涂覆黑矩阵材料层；
在所述黑矩阵材料层上涂覆光刻胶；
进行掩膜曝光显影操作，在所述光刻胶上形成完全去除区域、半保留区域和完全保留区域，所述完全去除区域的光刻胶被完全去除，所述半保留区域保留的光刻胶具有第一厚度，所述完全保留区域保留的光刻胶具有第二厚度，且所述第一厚度小于所述第二厚度；
进行刻蚀操作，完全刻蚀掉所述完全去除区域下的黑矩阵材料层和有色像素材料层，形成所述有色像素的图案；
进行光刻胶灰化操作，将剩余的光刻胶灰化去除所述第一厚度；
进行刻蚀操作，完全刻蚀掉所述半保留区域下的黑矩阵材料层，形成所述黑矩阵的图案。
为实现上述目的，本发明还提供了一种彩膜基板，包括黑矩阵图案和至少一种有色像素的图案，所述黑矩阵和有色像素上覆盖有平坦化层和公共电极层，其中：所述黑矩阵图案覆盖在任一一种有色像素的材料层之上。
为实现上述目的，本发明还提供了一种包括本发明彩膜基板的液晶面板，其中：还包括阵列基板，所述阵列基板与所述彩膜基板对盒设置，其间填充有液晶层。
由以上技术方案可知，本发明采用黑矩阵与任一一种有色像素一起形成的技术手段，在彩膜基板的制造过程中减少了一次掩膜、曝光、显影的步骤，因此能够简化生产工序，提高生产效率，进而降低产品的成本。
附图说明
图1为一种现有彩膜基板的结构示意图；
图2为一种现有彩膜基板的局部侧视剖面图；
图3为本发明彩膜基板的制造方法实施例的流程图；
图4为本发明彩膜基板的制造方法实施例中第一颜色像素形成步骤的流程图；
图5为本发明彩膜基板的制造方法实施例中彩膜基板的结构示意图一；
图6为本发明彩膜基板的制造方法实施例中第三颜色像素和黑矩阵形成步骤的流程图；
图7为本发明彩膜基板的制造方法实施例中彩膜基板的结构示意图二；
图8为本发明彩膜基板的制造方法实施例中彩膜基板的结构示意图三；
图9为本发明彩膜基板的制造方法实施例中彩膜基板的结构示意图四；
图10为本发明彩膜基板的制造方法实施例中彩膜基板的结构示意图五；
图11为本发明彩膜基板的制造方法实施例中彩膜基板的结构示意图六；
图12为本发明彩膜基板第一实施例的结构示意图；
图13为本发明彩膜基板第二实施例的结构示意图。
图中：
1-衬底基板 2-黑矩阵 3-第一颜色像素
4-第二颜色像素 5-第三颜色像素 6-平坦化层
7-公共电极层 8-光刻胶 9-掩膜板
60-全透光区 70-半透光区 80-不透光区
200-黑矩阵材料层 500-第三颜色像素材料层 600-完全去除区域
700-半保留区域 800-完全保留区域
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
彩膜基板的制造方法实施例
图3为本发明彩膜基板的制造方法实施例的流程图，该方法包括：采用构图工艺在衬底基板上逐次分别形成至少一种有色像素的图案，并形成黑矩阵的图案，其中，黑矩阵的图案与任一一种有色像素的图案一起形成。本实施例中，具体以彩膜基板上形成三种有色像素，即第一颜色像素、第二颜色像素和第三颜色像素，且黑矩阵与第三颜色像素一起形成为例进行说明。本实施例的方法具体包括如下步骤：
步骤10、在衬底基板上采用构图工艺刻蚀形成第一颜色像素的图案；
步骤20、在衬底基板上采用构图工艺刻蚀形成第二颜色像素的图案；
步骤30、在衬底基板上采用构图工艺一起刻蚀形成黑矩阵和第三颜色像素的图案。
此后，可以在黑矩阵和有色像素均形成后，涂覆平坦化层的材料，对黑矩阵和有色像素起到保护和封固的作用，而后还进一步在平坦化层上沉积透明金属材料作为公共电极层。
第一颜色、第二颜色和第三颜色可以分别是红色、绿色和蓝色之中的任一种，本实施例中的第三颜色可以为蓝色。上述步骤10和步骤20的次序可以颠倒交换，只要涂覆相应颜色的树脂材料即可制备相应颜色的像素图案。例如，图4为本发明彩膜基板的制造方法实施例中第一颜色像素形成步骤的流程图，如图4所示，步骤10可以具体包括：
步骤11、在衬底基板上涂覆第一颜色像素材料层；
步骤12、在第一颜色像素材料层上涂覆光刻胶；
步骤13、采用掩膜板对光刻胶进行曝光显影操作，形成完全去除区域和完全保留区域。本发明各实施例中以正性光刻胶为例描述光刻胶的曝光显影。其中，完全去除区域对应掩膜板的全透光区，在光照下形成。完全保留区域即在掩膜板不透光区的阻挡下，未被光照曝光的区域。完全去除区域的光刻胶被完全去除，完全保留区域的光刻胶完全保留；
步骤14、对衬底基板上的第一颜色像素材料层进行刻蚀操作，由于没有光刻胶的保护，完全去除区域下的第一颜色像素材料层被完全刻蚀掉，完全保留区域下的第一颜色像素材料层有光刻胶的保护而未被刻蚀，适当设计掩膜板的图案，即可在刻蚀后形成设定图案的第一颜色像素。
步骤20中第二颜色像素的形成过程与第一颜色像素类似，在衬底基板1上形成第一颜色像素3和第二颜色像素4图案后的彩膜基板如图5所示。
图6为本发明彩膜基板的制造方法实施例中第三颜色像素和黑矩阵形成步骤的流程图，上述步骤30具体包括如下步骤：
步骤31、在形成有第一颜色像素3和第二颜色像素4的衬底基板1上涂覆第三颜色像素材料层500，即涂覆一种有色像素材料层；
步骤32、在该第三颜色像素材料层500上涂覆黑矩阵材料层200；
步骤33、在黑矩阵材料层200上涂覆光刻胶8；
步骤34、采用掩膜板9进行掩膜曝光显影操作，在光刻胶8上形成完全去除区域600、半保留区域700和完全保留区域800。对于正性光刻胶，完全去除区域600对应掩膜板9上的全透光区60形成，半保留区域700是对应掩膜板9上的半透光区70形成，完全保留区域800对应掩膜板9上的不透光区80形成。例如，可以采用灰色调掩膜板(Gray Tone Mask；以下简称：GTM)进行掩膜曝光操作，在光刻胶8上形成完全去除区域600、半保留区域700和完全保留区域800，且半保留区域800对应GTM上的半透光区80，GTM上的半透光区80即灰色调的区域，能透过部分光线，完成上述步骤的彩膜基板结构如图7所示，在本步骤中，也可以采用半色调掩膜板(Half Tone Mask；以下简称：HTM)代替GTM进行掩膜曝光，HTM上也有半透光区。显影后完全去除区域600的光刻胶8被完全去除，半保留区域700保留的光刻胶8具有第一厚度，完全保留区域800保留的光刻胶8具有第二厚度，且第一厚度小于第二厚度，由于半保留区域700的光刻胶8没有完全曝光，所以显影的时候去除掉部分光刻胶8，光刻胶8的厚度减小，但是没有完全去除，完成上述步骤的彩膜基板结构如图8所示；
步骤35、进行刻蚀操作，完全刻蚀掉完全去除区域600下的黑矩阵材料层200和第三颜色像素材料层500，形成第三颜色像素5的图案，完成上述步骤的彩膜基板结构如图9所示。在本步骤中，可以分两步进行，即首先刻蚀掉完全去除区域600下的黑矩阵材料层200，而后再刻蚀掉完全去除区域600下的第三颜色像素材料层500，例如可以在同一台干法刻蚀设备内使用不同刻蚀剂来刻蚀，还可以采用不同刻蚀方法或不同刻蚀设备来刻蚀，例如黑矩阵材料层200可以使用酸性刻蚀液进行湿法刻蚀，第三颜色像素材料层500可以使用干法刻蚀剂进行刻蚀；
步骤36、进行光刻胶8灰化操作，将剩余的光刻胶8灰化去除第一厚度，光刻胶8的灰化操作可以控制去除光刻胶8的设定厚度，所以可以通过灰化操作的控制将第一厚度的光刻胶8去除，则半保留区域700的光刻胶被完全去除，完全保留区域800的光刻胶的厚度为第一厚度与第二厚度之差，完成上述步骤的彩膜基板结构如图10所示；
步骤37、进行刻蚀操作，完全刻蚀掉半保留区域700下的黑矩阵材料层200，形成黑矩阵2的图案，完成上述步骤的彩膜基板结构如图11所示，而后灰化剥离剩余的光刻胶8。
采用上述技术方案完成彩膜基板的制造，由于黑矩阵和一种有色像素是在一次掩膜刻蚀工艺中完成的，所以相比于现有技术可以节约一次掩膜、曝光、显影的操作，因此本实施例的技术方案能够简化彩膜基板的制造工序，提高生产效率。
在本发明的各实施例中，黑矩阵并不限于与蓝色像素一并形成，黑矩阵可以与任一一种有色像素一同形成，由于黑矩阵的不透光特性，所以在黑矩阵下存在有色像素并不影响黑矩阵本身的作用。
在本发明的技术方案中，也并不限于在黑矩阵与一种有色像素形成之前就形成其他有色像素，还可以在黑矩阵的图案与任一一种有色像素的图案一起形成之后，采用构图工艺在衬底基板上逐次分别形成其他种有色像素的图案。各层图案的形成是相对独立的，彼此互不影响。
彩膜基板第一实施例
图12为本发明彩膜基板第一实施例的结构示意图，该彩膜基板包括衬底基板1，在衬底基板1上形成有黑矩阵2图案和至少一种有色像素的图案，通常可以包括红、绿、蓝三基色的像素图案，可称为第一颜色像素3、第二颜色像素4和第三颜色像素5，黑矩阵2和有色像素上覆盖有平坦化层6，平坦化层6上形成有公共电极层7。并且，黑矩阵2图案形成在任一一种有色像素的材料层之上，例如形成在第三颜色像素5的材料层之上。本实施例中，其他种有色像素的图案的边缘压覆在黑矩阵2的边缘之下。在制造过程中，可以首先形成第一颜色像素3和第二颜色像素4，再形成黑矩阵2，使第一颜色像素3和第二颜色像素4图案的边缘均形成在黑矩阵2的边缘之下。
本实施例的彩膜基板可以由本发明彩膜基板的制造方法任一实施例来制成，黑矩阵形成在某一种有色像素的材料层之上，可以与该有色像素一起形成，则该彩膜基板的制造工序中可以减少一次掩膜、曝光、显影的操作，制造工序得到简化，生产效率可以提高。
彩膜基板第二实施例
图13为本发明彩膜基板第二实施例的结构示意图，与上述第一实施例的区别在于，本实施例中可以先形成黑矩阵2和第三颜色像素5的图案，再形成第一颜色像素3和第二颜色像素4的图案，使第一颜色像素3和第二颜色像素4的图案边缘压覆在黑矩阵2的边缘之上。
液晶面板实施例
本发明液晶面板包括本发明的彩膜基板，且还包括阵列基板，阵列基板与彩膜基板对盒设置，其间填充有液晶层。
采用本发明的彩膜基板，其制造工艺简单，成本低，因此整个液晶面板的成本也可以相应降低，更利于广泛应用。
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，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种彩膜基板的制造方法，包括：采用构图工艺在衬底基板上逐次分别形成至少一种有色像素的图案，并形成黑矩阵的图案，其特征在于，所述黑矩阵的图案与任一一种有色像素的图案一起形成，且具体形成步骤包括：
在所述衬底基板上涂覆一种有色像素材料层；
在所述有色像素材料层上涂覆黑矩阵材料层；
在所述黑矩阵材料层上涂覆光刻胶；
进行掩膜曝光显影操作，在所述光刻胶上形成完全去除区域、半保留区域和完全保留区域，所述完全去除区域的光刻胶被完全去除，所述半保留区域保留的光刻胶具有第一厚度，所述完全保留区域保留的光刻胶具有第二厚度，且所述第一厚度小于所述第二厚度；
进行刻蚀操作，完全刻蚀掉所述完全去除区域下的黑矩阵材料层和有色像素材料层，形成所述有色像素的图案；
进行光刻胶灰化操作，将剩余的光刻胶灰化去除所述第一厚度；
进行刻蚀操作，完全刻蚀掉所述半保留区域下的黑矩阵材料层，形成所述黑矩阵的图案。
2.根据权利要求1所述的彩膜基板的制造方法，其特征在于，进行刻蚀操作，完全刻蚀掉所述完全去除区域下的黑矩阵材料层和有色像素材料层具体包括：
刻蚀掉所述完全去除区域下的黑矩阵材料层；
刻蚀掉所述完全去除区域下的有色像素材料层。
3.根据权利要求1所述的彩膜基板的制造方法，其特征在于，进行掩膜曝光显影操作，在所述光刻胶上形成完全去除区域、半保留区域和完全保留区域具体包括：
采用半色调掩膜板或灰色调掩膜板进行掩膜曝光显影操作，在所述光刻胶上形成完全去除区域、半保留区域和完全保留区域，且所述半保留区域对应半色调掩膜板或灰色调掩膜板上的半透光区域。
4.根据权利要求1所述的彩膜基板的制造方法，其特征在于：在所述黑矩阵的图案与任一一种有色像素的图案一起形成之前或之后，采用构图工艺在衬底基板上逐次分别形成其他种有色像素的图案。
5.一种彩膜基板，包括黑矩阵图案和至少一种有色像素的图案，所述黑矩阵和有色像素上覆盖有平坦化层和公共电极层，其特征在于：所述黑矩阵图案覆盖在任一一种有色像素的材料层之上。
6.根据权利要求5所述的彩膜基板，其特征在于：其他种有色像素的图案边缘压覆在所述黑矩阵的边缘之上或之下。
7.一种包括权利要求5或6所述的彩膜基板的液晶面板，其特征在于：还包括阵列基板，所述阵列基板与所述彩膜基板对盒设置，其间填充有液晶层。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Owner name: BEIJING BOE PHOTOELECTRICITY SCIENCE + TECHNOLOGY Effective date: 20150626 Owner name: JINGDONGFANG SCIENCE AND TECHNOLOGY GROUP CO., LTD Free format text: FORMER OWNER: BEIJING BOE PHOTOELECTRICITY SCIENCE + TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150626 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150626 Address after: 100015 Jiuxianqiao Road, Beijing, No. 10, No. Patentee after: BOE Technology Group Co., Ltd. Patentee after: Beijing BOE Photoelectricity Science & Technology Co., Ltd. Address before: 100176 Beijing economic and Technological Development Zone, West Central Road, No. 8 Patentee before: Beijing BOE Photoelectricity Science & Technology Co., Ltd. |
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Granted publication date: 20121121 Termination date: 20210227 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |