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,具有结构简单、便于实现、生产成本低和增大视角效果显著等优点。
为了实现上述目的,本发明提供了一种彩膜基板,包括形成在基板上的彩色树脂层、黑矩阵和公共电极层,还包括具有凹透镜结构以分散光线的视角扩展层。
所述视角扩展层可以为形成在所述公共电极层上的透镜层,所述透镜层为透明材料,其表面为作为凹透镜结构的至少一个凹形状。
所述视角扩展层也可以为贴附在所述基板任一侧的散射层,所述散射层为透明材料,其内部设置有作为凹透镜结构的至少一个气泡。
所述视角扩展层还可以为形成在所述基板任一侧的散射结构图形,所述散射结构图形为形成在基板表面上作为凹透镜结构的至少一个凹坑。
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,包括在基板上形成黑矩阵和彩色树脂层图形,在所述黑矩阵和彩色树脂层上形成公共电极层,还包括制备具有凹透镜结构以分散光线的视角扩展层。
所述制备具有凹透镜结构以分散光线的视角扩展层可以包括:在所述公共电极层上涂敷一层透明树脂层,采用挤压成型模具与基板对位挤压,在所述透明树脂层表面形成作为凹透镜结构的凹形状。
所述制备具有凹透镜结构以分散光线的视角扩展层也可以包括:在基板的任一侧表面上对位贴附散射层,所述散射层为透明材料,其内部设置有作为凹透镜结构的气泡。
所述制备具有凹透镜结构以分散光线的视角扩展层还可以包括:在基板表面上制备散射结构图形,所述散射结构图形为形成在基板表面上作为凹透镜结构的凹坑。
所述制备散射结构图形可以包括:
在基板上涂敷一层光刻胶;
采用普通掩模板对光刻胶进行曝光,显影处理后,形成光刻胶保留区域和光刻胶去除区域,光刻胶去除区域对应于凹坑图形所在区域,光刻胶保留区域对应于凹坑图形以外区域;
采用氢氟酸或氟化铵腐蚀液对基板进行刻蚀,在基板表面刻蚀出凹坑;
剥离剩余的光刻胶。
所述制备散射结构图形也可以包括:
在基板上涂敷一层石蜡;
采用压制模具通过对位挤压石蜡,使石蜡形成石蜡保留区域和石蜡去除区域,石蜡去除区域对应于凹坑图形所在区域,石蜡保留区域对应于凹坑图形以外区域;
采用氢氟酸或氟化铵腐蚀液对基板进行刻蚀,在基板表面刻蚀出凹坑;
剥离剩余的石蜡。
本发明提出了一种彩膜基板及其制造方法,在基板上形成具有凹透镜结构以分散光线的视角扩展层,利用凹透镜结构的散射原理实现了广视角。与通过改变阵列基板结构来增大视角的现有技术相比,本发明彩膜基板具有结构简单的优点,本发明彩膜基板制造方法具有便于实现的优点,同时还具有生产成本低和增大视角效果显著等优势,有效提高了液晶显示装置的显示品质。
具体实施方式
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。附图中各层薄膜厚度和区域大小形状不反映阵列基板或彩膜基板的真实比例,目的只是示意说明本发明内容。
图1为本发明彩膜基板第一实施例的结构示意图。如图1所示,本实施例彩膜基板包括彩色树脂层20、黑矩阵30、公共电极层40和透镜层50,其中彩色树脂层20、黑矩阵30和公共电极层40作为彩膜结构层,透镜层50作为视角扩展层,视角扩展层形成在彩膜结构层上。具体地,彩色树脂层20和黑矩阵30形成在基板10上,公共电极层40形成在彩色树脂层20和黑矩阵30上,透镜层50形成在公共电极层40上,透镜层50的表面为作为凹透镜结构的凹形状,凹形状表面将光线分散以扩展视角范围。使用时,透镜层50使经过本实施例彩膜基板的光线发生折射,利用凹透镜散射原理将光线分散到更宽的视角范围内,从而达到广视角的效果。
本实施例中,彩膜基板还包括柱形隔垫物70和取向层80,柱形隔垫物70与黑矩阵30为一体结构,取向层80形成在透镜层50上,彩色树脂层20包括红色树脂图形、蓝色树脂图形和绿色树脂图形。由于本实施例透镜层50的作用是利用折射原理扩展视角范围,因此本实施例所称的凹形状表面可以是弧形、多边形或本领域技术人员惯常采用的形状。实际应用中,透镜层50的凹形状表面既可以形成在整个表面上,也可以只形成在显示区域所对应的表面上,在每个显示区域内,凹形状表面可以是一个弧形或多边形,也可以由多个弧形或多边形组成。透镜层50可以采用聚酰亚胺、聚丙烯酸酯或聚氨酯等透明树脂材料,凹形状表面可以通过挤压成型模具制备。
图2~图5为本发明彩膜基板第一实施例制造过程的示意图。下面通过本实施例彩膜基板的制造过程进一步说明本实施例的技术方案。
图2为本发明彩膜基板第一实施例形成黑矩阵图形后的结构示意图。首先在基板(如玻璃基板或石英基板)10上涂敷一层黑矩阵材料层,之后通过曝光、显影和烘烤等处理,在基板10上形成黑矩阵30和柱形隔垫物70图形,柱形隔垫物70与黑矩阵30为一体结构,如图2所示。
图3为本发明彩膜基板第一实施例形成彩色树脂层图形后的结构示意图。在完成图2所示构图的基板10上,首先涂敷一层红色树脂材料层,之后通过曝光、显影和烘烤等处理后,在基板10上形成作为彩色树脂层20的红色树脂图形,红色树脂图形位于相邻的黑矩阵30之间,如图3所示。采用相同方法,可以依次形成蓝色和绿色树脂图形,实际上,形成三种颜色树脂图形可以采用任意次序。
图4为本发明彩膜基板第一实施例形成公共电极层图形后的结构示意图。在完成图3所示构图的基板10上,采用磁控溅射或热蒸发的方法沉积一层透明导电薄膜,形成公共电极层40,如图4所示。
图5为本发明彩膜基板第一实施例形成透镜层图形后的结构示意图。在完成图4所示构图的基板10上,首先涂敷一层透明树脂层,之后采用挤压成型模具与基板10对位挤压,将透明树脂层表面挤压成凹弧形,形成透镜层50,如图5所示。本实施例凹弧形位于显示区域所对应的表面上,弧形曲率可根据透明树脂材料的折射率和视角范围等参数确定。透明树脂层可以采用聚酰亚胺、聚丙烯酸酯或聚氨酯等透明树脂材料,挤压成型模具可以采用具有数个圆头的挤压模板。对位挤压是现有比较成熟的工艺,具体工艺流程为:先将彩膜基板的透明树脂层与模具的压头相对放置在挤压机台上,通过与模具相对位置固定的夹具(clamp)位置矫正进行机械对位,如对于小尺寸显示屏等像素较小或对位精度要求较高的产品,可以通过彩膜基板上的对位标与模具上的相对应的对位标进行光学对位。对位完成后使装载彩膜基板的机台与模具接近,通过压力传感器或距离传感器的测量判断挤压到合适位置,再使装载彩膜基板的机台与模具分开,完成挤压工序。
最后,采用现有工艺形成取向层80,完成本实施例彩膜基板的制备,如图1所示。
需要说明的是,上述制备过程只是制备本实施例彩膜基板的一种实施方案,实际应用中可根据不同生产需要,使用不同工艺次序、材料和手段。例如,可以采用先形成彩色树脂层图形、再形成黑矩阵图形的工艺次序。又如,形成公共电极层之前,还可以在彩色树脂层和黑矩阵上形成保护层。
图6为采用本发明彩膜基板第一实施例组成液晶显示装置的结构示意图。如图6所示,液晶显示装置包括对盒在一起并将液晶3夹设其间的阵列基板1和彩膜基板2,阵列基板1上形成有栅线、数据线、像素电极和薄膜晶体管,彩膜基板2采用本发明彩膜基板第一实施例的结构,形成有彩色树脂层、黑矩阵、公共电极层和透镜层,阵列基板1和彩膜基板2的外侧贴附有偏光片4。使用时,来自背光源的光线经过阵列基板1一侧的偏光片、阵列基板1上的像素电极、彩膜基板2上的透镜层、彩膜基板2上的彩色树脂层、彩膜基板2一侧的偏光片射出,由于彩膜基板2上的透镜层为具有凹透镜结构的膜层,光线经过透镜层时发生折射,因此使射出的光线具有更宽的视角范围。由此可见,本实施例利用凹透镜的散射原理实现广视角,具有结构简单、便于实现、生产成本低和增大视角效果显著等优点。
图7为本发明彩膜基板第二实施例的结构示意图。如图7所示,本实施例彩膜基板包括彩色树脂层20、黑矩阵30、公共电极层40和散射层60,其中彩色树脂层20、黑矩阵30和公共电极层40作为彩膜结构层,形成在基板10一侧的表面上,散射层60作为视角扩展层,形成在基板10另一侧的表面上。具体地,彩色树脂层20和黑矩阵30形成在基板10一侧的表面上,公共电极层40形成在彩色树脂层20和黑矩阵30上,结构形式与前述第一实施例相同,散射层60贴附在基板10另一侧的表面上。本实施例散射层60为透明材料(如树脂、塑料、玻璃等),其内部设置有一个或多个作为凹透镜结构的气泡61,或在气泡61内部填充折射率小于透明材料的物质。在使用时,气泡61使经过本实施例彩膜基板的光线发生折射,利用散射原理将光线分散到更宽的视角范围内,从而达到广视角的效果。
本实施例中,彩膜基板还包括柱形隔垫物70和取向层80,柱形隔垫物70与黑矩阵30为一体结构,取向层80形成在公共电极层40上。实际应用中,气泡既可以形成在整个表面上,也可以只形成在显示区域所对应的表面上,在每个显示区域内,气泡可以是一个或多个。散射层60可以采用现有的微泡聚乙烯薄膜等产品,也可以根据需要通过在注塑原料里添加折射率小于注塑成品折射率的球状或类似球状的粉末添加剂,再通过现有的注塑和吹膜方法制备成散射层薄膜。
本实施例制备黑矩阵、彩色树脂层和公共电极层图形的方法与前述第一实施例相同,不再赘述。之后,在基板的另一侧对位贴附散射层,然后再贴附偏振片,即可完成本实施例彩膜基板的制备。
需要说明的是,上述结构只是本实施例的一种实现结构形式,实际应用中可根据制备工艺条件和散射层材料等因素采用类似的结构形式。例如,散射层可以设置成与黑矩阵和彩色树脂层图形同侧,即先贴附散射层,然后在散射层上形成黑矩阵和彩色树脂层图形。
图8为采用本发明彩膜基板第二实施例组成液晶显示装置的结构示意图。如图8所示,液晶显示装置包括对盒在一起并将液晶3夹设其间的阵列基板1和彩膜基板2,阵列基板1上形成有栅线、数据线、像素电极和薄膜晶体管,彩膜基板2采用本发明彩膜基板第二实施例的结构,包括形成在基板一侧表面的彩色树脂层、黑矩阵和公共电极层,形成在基板另一侧表面的散射层。此外,阵列基板1的外侧贴附有偏光片4,彩膜基板2上的偏光片4贴附在散射层上。本实施例液晶显示装置实现广视角的原理与前述第一实施例相同。
图9为本发明彩膜基板第三实施例的结构示意图。如图9所示,本实施例彩膜基板包括形成在基板10一侧表面上的彩色树脂层20、黑矩阵30和公共电极层40,基板10另一侧表面上形成有散射结构图形,其中彩色树脂层20、黑矩阵30和公共电极层40作为彩膜结构层,形成在基板10一侧的表面上,散射结构图形作为视角扩展层,形成在基板10另一侧的表面上。具体地,本实施例彩膜结构层的结构形式与前述第一实施例相同,散射结构图形为形成在基板10表面上作为凹透镜结构的凹坑62。在使用时,凹坑62使经过本实施例彩膜基板的光线发生折射,利用散射原理将光线分散到更宽的视角范围内,从而达到广视角的效果。
本实施例中,彩膜基板还包括柱形隔垫物70和取向层80,柱形隔垫物70与黑矩阵30为一体结构,取向层80形成在公共电极层40上。本实施例凹坑既可以形成在整个表面上,也可以只形成在显示区域所对应的表面上,在每个显示区域内,凹坑可以是一个或多个。
本实施例制备黑矩阵、彩色树脂层和公共电极层图形的方法与前述第一实施例相同,不再赘述。制备散射结构图形的过程说明如下。
图10~图13为本发明彩膜基板第三实施例制备散射结构图形的示意图。首先,在基板10上涂敷一层光刻胶90,如图10所示;然后采用普通掩模板对光刻胶90进行曝光,使光刻胶形成完全曝光区域A和未曝光区域B,完全曝光区域A对应于凹坑图形所在区域,未曝光区域B对应于凹坑图形以外区域;显影处理后,完全曝光区域A的光刻胶90被完全去除,形成光刻胶去除区域,未曝光区域B仍保留有光刻胶90,形成光刻胶保留区域,如图11所示;之后采用氢氟酸或氟化铵腐蚀液(BOE)对基板10进行刻蚀,在基板10表面刻蚀出凹坑62,如图12所示;最后,剥离剩余的光刻胶,完成本实施例散射结构图形的制备,如图13所示。
本实施例散射结构图形也可以采用如下方法制备:首先,在基板上涂敷一层石蜡,采用压制模具通过对位挤压石蜡,使石蜡形成石蜡保留区域和石蜡去除区域,石蜡去除区域对应于凹坑图形所在区域,石蜡保留区域对应于凹坑图形以外区域;之后采用氢氟酸或氟化铵腐蚀液对基板进行刻蚀,在基板表面刻蚀出凹坑;最后,剥离剩余的石蜡,完成散射结构图形的制备。
图14为采用本发明彩膜基板第三实施例组成液晶显示装置的结构示意图。如图14所示,液晶显示装置包括对盒在一起并将液晶3夹设其间的阵列基板1和彩膜基板2,阵列基板1上形成有栅线、数据线、像素电极和薄膜晶体管,彩膜基板2采用本发明彩膜基板第三实施例的结构,包括形成在基板一侧表面的彩色树脂层、黑矩阵和公共电极层,形成在基板另一侧表面的作为散射结构图形的凹坑62。此外,阵列基板1和彩膜基板2的外侧贴附有偏光片4。本实施例液晶显示装置实现广视角的原理与前述第一实施例相同。
通过上述实施例可以看出,本发明在基板上形成具有凹透镜结构以分散光线的视角扩展层,视角扩展层为形成在公共电极层上的透镜层、贴附在基板任一侧表面上的散射层或在基板任一侧表面上制备的散射结构图形,利用凹透镜结构的散射原理实现了广视角。与通过改变阵列基板结构来增大视角的现有技术相比,本发明彩膜基板具有结构简单的优点,本发明彩膜基板制造方法具有便于实现的优点,同时还具有生产成本低和增大视角效果显著等优势,有效提高了液晶显示装置的显示品质。实际应用中,还可以通过上述实施例技术方案的组合形成组合技术方案,最大限度地实现增大视角效果、提高显示品质的目的。
本发明还提供了一种彩膜基板制造方法,包括制备彩膜结构层和制备视角扩展层的步骤,视角扩展层具有凹透镜结构以分散光线。具体地,视角扩展层可以是形成在彩膜结构层上的透镜层、贴附在基板任一侧表面上的散射层或在基板任一侧表面上制备的散射结构图形。
下面通过具体实施例,进一步说明本发明彩膜基板制造方法的技术方案。
图15为本发明彩膜基板制造方法第一实施例的流程图,包括:
步骤11、在基板上形成黑矩阵和彩色树脂层图形;
步骤12、在所述黑矩阵和彩色树脂层上形成公共电极层;
步骤13、在所述公共电极层上涂敷一层透明树脂层;
步骤14、采用挤压成型模具与基板对位挤压,在所述透明树脂层表面形成作为凹透镜结构的凹形状。
本实施例是一种在彩膜结构层形成作为视角扩展层的透镜层的技术方案,制备过程已经在前述图2~图5所示技术方案中详细说明。其中步骤11中,可以采用先形成黑矩阵图形、再形成彩色树脂层图形的工艺次序,也可以采用先形成彩色树脂层图形、再形成黑矩阵图形的工艺次序。
图16为本发明彩膜基板制造方法第二实施例的流程图,包括:
步骤21、在基板的一侧表面上形成黑矩阵和彩色树脂层图形;
步骤22、在所述黑矩阵和彩色树脂层上形成公共电极层;
步骤23、在基板的另一侧表面上对位贴附散射层,所述散射层为透明材料,其内部设置有作为凹透镜结构的气泡。
本实施例是一种在基板的一侧表面上形成彩膜结构层、在基板的另一侧表面上贴附作为视角扩展层的散射层的技术方案。
图17为本发明彩膜基板制造方法第三实施例的流程图,包括:
步骤31、在基板的一侧表面上对位贴附散射层,所述散射层为透明材料,其内部设置有作为凹透镜结构的气泡;
步骤32、在所述散射层上形成黑矩阵和彩色树脂层图形;
步骤33、在所述黑矩阵和彩色树脂层上形成公共电极层。
本实施例是一种在基板的一侧表面上先贴附作为视角扩展层的散射层、然后在散射层上形成彩膜结构层的技术方案。
图18为本发明彩膜基板制造方法第四实施例的流程图,包括:
步骤41、在基板的一侧表面上形成黑矩阵和彩色树脂层图形;
步骤42、在所述黑矩阵和彩色树脂层上形成公共电极层;
步骤43、在基板的另一侧表面上涂敷一层光刻胶;
步骤44、采用普通掩模板对光刻胶进行曝光,显影处理后,形成光刻胶保留区域和光刻胶去除区域,光刻胶去除区域对应于凹坑图形所在区域,光刻胶保留区域对应于凹坑图形以外区域;
步骤45、采用氢氟酸或氟化铵腐蚀液对基板进行刻蚀,在基板表面刻蚀出凹坑;
步骤46、剥离剩余的光刻胶,在基板表面形成散射结构图形。
本实施例是一种在基板的一侧表面上形成彩膜结构层、在基板的另一侧表面上形成作为视角扩展层的散射结构图形的技术方案。
图19为本发明彩膜基板制造方法第五实施例的流程图,包括:
步骤51、在基板的一侧表面上形成黑矩阵和彩色树脂层图形;
步骤52、在所述黑矩阵和彩色树脂层上形成公共电极层;
步骤53、在基板的另一侧表面上涂敷一层石蜡;
步骤54、采用压制模具通过对位挤压石蜡,使石蜡形成石蜡保留区域和石蜡去除区域,石蜡去除区域对应于凹坑图形所在区域,石蜡保留区域对应于凹坑图形以外区域;
步骤55、采用氢氟酸或氟化铵腐蚀液对基板进行刻蚀,在基板表面刻蚀出凹坑;
步骤56、剥离剩余的光刻胶,在基板表面形成散射结构图形。
同样,本实施例也是一种在基板的一侧表面上形成彩膜结构层、在基板的另一侧表面上形成作为视角扩展层的散射结构图形的技术方案。实际上,第四实施例与第五实施例的技术方案基本相同,只是散射结构图形的制备手段不同,一个采用掩模曝光方式,另一个采用压制模具方式。
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。