CN102629032B - 一种基板上隔垫物的制作方法、基板以及液晶面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基板上隔垫物的制作方法，包括如下步骤：1)在基板(10)上涂覆一层用于制作隔垫物的感光材料；2)将涂覆有感光材料的基板(10)放置在烘箱中进行烘烤，所述烘箱中设置有触点(100)，触点(100)与基板(10)上隔垫物设置处的感光材料接触，使触点附近的感光材料的厚度增长；3)对基板(10)上的感光材料进行曝光、显影，以在基板上形成隔垫物。该制作方法能大大节约感光材料，并使隔垫物在基板上的结构稳定，具有较强的抗变形能力。

Description

一种基板上隔垫物的制作方法、基板以及液晶面板

技术领域

本发明属于液晶显示技术领域，具体涉及一种基板上隔垫物的制作方法、基板以及液晶面板。

背景技术

现有的液晶面板包括彩膜(Color Filer)基板和阵列(Array)基板，液晶设置在上述两基板之间。在现有技术中，为了维持盒厚(cell gap)，防止液晶因受挤压变形而无法正常显示，需要在彩膜基板和阵列基板之间分布一些隔垫物。早期的液晶面板常采取在两基板之间喷洒球形隔垫物(Ball Spacer)的方式，但是由于这种球形隔垫物的位置无法固定，经过长时间的使用，可能出现因隔垫物分布不均而导致多个隔垫物集中在某一区域的状况，从而丧失维持盒厚的作用；而且，如果球形隔垫物分布在像素区域，会降低开口率，影响液晶显示器的显示效果。

目前，主流的隔垫物为柱状隔垫物(Post Spacer)，其采用光刻法形成在彩膜基板上。具体制作步骤是将用于制作隔垫物的感光材料涂布于彩膜基板表面，经过曝光、显影等工艺制作出柱状隔垫物，在彩膜基板和阵列基板对盒而形成液晶面板后，由柱状隔垫物支撑液晶盒厚。

利用光刻法制作柱状隔垫物，可以控制隔垫物的位置只分布在阵列基板的TFT器件、栅线、数据线的上方，不但位置固定，而且不会影响开口率。但是采用光刻法制作柱状隔垫物也存在以下缺点：第一，感光材料浪费严重：这是因为，采用光刻法制作隔垫物时，涂布于彩膜基板表面的感光材料必须涂布达到与液晶盒厚相近的厚度，但在光刻工艺后，除了形成隔垫物的感光材料被保留下来，其他的感光材料都被浪费了，这对于感光材料的消耗极大；第二，形成的隔垫物结构不够稳定，抗变形能力弱，由于设计或工艺问题，常使得光刻法制作的隔垫物形成顶宽底窄或顶底同宽的形状，这样当液晶面板受到外力挤压时，隔垫物常因发生歪倒而损坏，使得隔垫物在外部压力撤销后无法完全恢复到原有形状，抗变形能力减弱，造成对液晶盒厚的支撑能力降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种基板上隔垫物的制作方法、基板以及液晶面板，采用该制作方法制作隔垫物能大大节约感光材料，所制成的隔垫物结构稳定，具有较强的抗变形能力。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该基板上隔垫物的制作方法，包括如下步骤：

1)在基板上涂覆一层用于制作隔垫物的感光材料。在该步骤中，感光材料的涂覆厚度可以小于隔垫物的设计高度。

2)将涂覆有感光材料的基板放置在烘箱中进行烘烤，所述烘箱中设置有触点，触点与基板上隔垫物设置处的感光材料接触，使触点附近的感光材料的厚度增长。在该步骤中，感光材料的厚度增长可以达到隔垫物的设计高度。

3)对基板上的感光材料进行曝光、显影，以在基板上隔垫物设置处形成隔垫物。

优选的是，步骤2)的具体操作如下：

21)将涂覆有感光材料的基板放置在烘箱中进行烘烤，烘烤温度为50℃～150℃，持续时间为4s～12s；

22)使触点与基板上隔垫物设置处的感光材料接触，所述触点底部的温度低于烘烤温度，使得触点附近的感光材料的厚度增长；

23)当触点附近的感光材料的厚度增长到设计高度，使触点与感光材料脱离；

24)将基板继续放置在烘箱中烘烤10s～180s。

优选的是，所述触点呈柱状，触点上设置有基准线，所述基准线将触点划分为触点顶部和触点底部两部分，触点底部与感光材料接触，触点顶部涂覆有低表面张力的材料，以使得触点附近的感光材料的厚度在达到触点的基准线时不再继续向上升高。

优选触点采用不锈钢或钛合金材料制成，触点顶部涂覆的材料为聚四氟乙烯。所述聚四氟乙烯涂层主要用以控制感光材料的增加厚度以及控制隔垫物的上表面形状。

优选的是，所述触点与感光材料接触时，基准线与感光材料表面的距离等于或略大于隔垫物高度，所述触点的直径小于隔垫物的设计直径。

优选所述烘箱采用真空烘箱。

优选的是，在步骤22)中，触点底部的温度为20℃～90℃，触点与感光材料的接触时间为3s～60s。

在步骤1)中，感光材料采用负型光刻胶。

在步骤1)中，优选所述负型光刻胶层的涂覆厚度为隔垫物设计高度的1/2-4/5。进一步优选所述负型光刻胶层的涂覆厚度为1.0μm～2.6μm，更进一步优选为1.7μm～2.2μm。

优选的是，步骤3)的具体操作如下：

31)曝光：通过掩模板对感光材料进行曝光，并使掩模板的漏光部分与步骤2)中厚度增长的感光材料进行对准；

32)显影：用显影液去掉基板上未曝光的感光材料，基板上保留下来的感光材料即形成隔垫物。

优选的是，在步骤31)中，使掩模板漏光部分的尺寸大于步骤2)中厚度增长形成的的感光材料的顶面尺寸；在步骤32)中，基板上形成的隔垫物的形状为顶窄底宽的阶梯状。

一种基板，所述基板具有采用上述制作方法制成的隔垫物。

一种液晶面板，所述液晶面板采用上述的基板。

本发明制作方法的有益效果是：由于触点附近的感光材料的温度低于其他部分感光材料的温度，使得感光材料形成一定的温度差，从而使感光材料涂层具有表面张力梯度，即感光材料温度较低处的表面张力大于温度较高处的表面张力，于是感光材料在表面张力梯度的作用下开始流动，其流动方向为从表面张力小的位置向表面张力大的位置流动，即使感光材料向触点所在区域流动，从而使感光材料在触点位置聚集，使得基板上隔垫物设置区域的感光材料厚度增大，而其他区域的感光材料厚度降低，通过这种方式，可以大大降低基板上所涂覆的感光材料的厚度，使感光材料得到充分利用，并且不会影响后续的光刻工艺，既能杜绝感光材料浪费，又能保证隔垫物对液晶盒支撑的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例1中涂覆有感光材料层的彩膜基板的结构示意图；

图2为图1中感光材料向触点附近聚集的结构示意图；

图3为对图2中感光材料进行曝光的操作示意图；

图4为本发明实施例2中制成的彩膜基板上隔垫物的结构示意图。

图中：10-基板；20-黑矩阵；30-平坦层；40-导电层；50-感光材料层；60-彩色滤光层；70-掩模板；80-UV光；90-隔垫物；100-触点；101-触点顶部；102-触点底部；103-基准线。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明基板上隔垫物的制作方法、基板以及液晶面板作进一步详细描述。

一种基板上隔垫物的制作方法，包括如下步骤：

1)在基板10上涂覆一层用于制作隔垫物的感光材料；

2)将涂覆有感光材料的基板10放置在烘箱中进行烘烤，所述烘箱中设置有触点100，触点100与基板10上隔垫物设置处的感光材料接触，使触点附近的感光材料的厚度增长；

3)对基板10上的感光材料进行曝光、显影，以在基板上隔垫物设置处形成隔垫物。

其中，步骤2)的具体操作如下：

21)将涂覆有感光材料的基板10放置在烘箱中进行烘烤，烘烤温度为50℃～150℃，持续时间为4s～12s；

22)使触点100与基板10上隔垫物设置处的感光材料接触，所述触点底部的温度低于烘烤温度，使得触点附近的感光材料的厚度增长；

23)当触点附近的感光材料的厚度增长到设计高度，使触点与感光材料脱离；

24)将基板10继续放置在烘箱中烘烤10s～180s。

优选所述触点100呈柱状，触点100上设置有基准线103，所述基准线103将触点100划分为触点顶部101和触点底部102两部分，触点底部102与感光材料接触，触点顶部101涂覆有低表面张力的材料，以使得触点100附近的感光材料的厚度在达到触点的基准线103时不再继续向上升高。

实施例1：

本实施例中，液晶面板包括彩膜基板、阵列基板以及设置在彩膜基板和阵列基板之间的隔垫物90，该隔垫物采用柱状隔垫物。

具体地，彩膜基板包括基板10，设置在基板10上的黑矩阵20、彩色滤光层60、平坦层30以及导电层40，隔垫物90设置在彩膜基板中的导电层40上。

其中，在彩膜基板上制作隔垫物的过程中，所使用的烘箱内设置有多个触点100，触点100的数量与需设置在彩膜基板上的隔垫物的数量相等。该烘箱还包括有加热装置，各个触点100分别与加热装置相连，加热装置用于对触点100进行加热，以控制触点100的温度。触点100能在烘箱内上下移动，触点100下移时能与涂覆在基板上用于制成隔垫物的感光材料层50接触，多个触点100的位置分别与彩膜基板上多个隔垫物的位置相对应。

如图1所示，本实施例中，触点100的形状为柱状，触点100的直径小于隔垫物的设计直径。触点100的外表面上设置有基准线103，基准线103为与触点100的中轴线垂直的圆环线，基准线103将触点分为触点顶部101和触点底部102两部分，处于基准线103上方的为触点顶部101，处于基准线103下方为触点底部102。触点底部102与感光材料层50接触，触点底部102的高度等于或者略大于隔垫物的设计高度，当触点底部102与感光材料层50接触时，触点100附近的感光材料升高至基准线103的位置时，即形成隔垫物雏形，通过对该隔垫物雏形进行曝光、显影，即可在基板上形成隔垫物。

触点100采用良导热性材料制成，触点顶部101的外表面上涂覆有低表面张力的涂层。本实施例中，触点100采用不锈钢材料制成，涂层采用聚四氟乙烯制成，聚四氟乙烯主要用以控制感光材料的增加厚度及控制隔垫物的上表面形状。

在本实施例中，通过控制触点100中基准线103与感光材料层50表面的距离，即可控制基板上隔垫物的高度，而与触点100接触感光材料的时间长短无关。这是由于基准线103上方的触点顶部101涂覆有聚四氟乙烯涂层，由于聚四氟乙烯材料本身表面张力很低，很难被绝大多数液体润湿，使得绝大多数液体包括感光材料无法覆盖在聚四氟乙烯的表面，因此当感光材料因表面张力梯度而在触点100附近聚集并产生厚度增长时，当其厚度增长达到基准线103位置时，由于感光材料不容易将聚四氟乙烯表面润湿并在其上铺展开，因此感光材料在达到基准线103的高度后不再上升，基准线103与感光材料表面之间的高度差就是隔垫物雏形的高度，即控制基准线103与感光材料表面的距离即可控制基板上隔垫物雏形的高度。

其中，烘箱可采用常压烘箱或真空烘箱，优选采用真空烘箱。

以下为本实施例中隔垫物的具体制作过程：

(1)在基板10上完成黑矩阵20、彩色滤光层60、平坦层30、导电层40的制作。

(2)在导电层40上旋涂或刮涂一层感光材料，从而形成感光材料层50，该感光材料层50厚度为隔垫物高度的1/2-4/5。在本实施例中，感光材料采用负型光刻胶，旋涂或刮涂后的光刻胶层厚度为隔垫物的设计高度的0.69倍，旋涂或刮涂后的光刻胶膜厚为2.0μm，如图1所示。

(3)将彩膜基板放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为50℃～150℃，持续时间为4s～12s。在本实施例中，设定烘箱内的烘烤温度为90℃，持续时间为8s。在该步骤中，对光刻胶烘烤的时间不能过长，时间过长容易使光刻胶中的溶剂挥发过快，导致光刻胶失去流动性。若将基板10放入真空烘箱进行烘烤，则该步骤中的烘烤时间可相应缩短4s左右。

(4)将烘箱内的各个触点100与各个隔垫物的形成处分别对应。为方便起见，可以先进行预对位，然后进行精确对位。

(5)将触点100自上而下与光刻胶接触，且保持不动。在本实施例中，使触点底部102与光刻胶的表面相接触，接触时间为3s～60s，然后使触点与光刻胶脱离。当然，触点100也可伸入光刻胶中，只要保证光刻胶的表面与触点中基准线103之间的距离为隔垫物的设计高度即可，但在这种情况下，触点底部102的高度要大于隔垫物的设计高度。

在本实施例中，触点底部102的温度为75℃，烘箱内的烘烤温度高于75℃，使得与触点接触部分的光刻胶温度与触点温度接近，不与触点接触部分的光刻胶温度与烘箱内的烘烤温度接近，使得光刻胶表面形成温度差。由于光刻胶温度较低部分的表面张力大于温度较高部分的表面张力，因此光刻胶表面因温度差而形成张力梯度，即光刻胶在触点100附近的表面张力大于其他部分的表面张力，由于光刻胶液体有由表面张力小的区域向表面张力大的区域流动的趋势，这样，光刻胶向触点100聚集而使得触点100位置处的厚度增长。当触点100接触光刻胶时间达15s时，触点位置处的光刻胶液面已经上升至图2中基准线的位置。由于触点顶部101涂覆有聚四氟乙烯涂层，而聚四氟乙烯材料具有低表面张力，因此光刻胶液面不再继续升高，得到具有一定高度及上表面形状的隔垫物雏形。

本实施例中，触点100与光刻胶接触的持续时间为4s(若此时光刻胶液面尚不稳定，持续时间可继续延长2s，该延长的时间不会对光刻胶的性质产生任何影响)。

然后，使触点100脱离光刻胶液面，由于光刻胶中通常都含有流平剂或具有自流平功能的高分子树脂，因此具有一定的表面张力和粘性，触点100脱离后，触点位置处自动形成一定高度、直径略大于触点直径的圆柱状凸起，图3中凸起即为隔垫物雏形。这里应该理解的是，该隔垫物雏形设计高度已包含隔垫物设计裕量，即隔垫物的高度是按照液晶显示器型号要求的规格制作的，该隔垫物雏形高度规格尺寸一般都考虑了后续制作步骤的设计裕量，如因液晶定向的聚酰亚胺(PI)、配向布(rubbing)、Ass’y等产生的磨损。

在实际操作中，对触点顶部101的温度和触点100与光刻胶的接触时间不做限定，触点顶部101的聚四氟乙烯涂层可能有一点隔热效果，但是对本实施例中隔垫物雏形的形成基本不构成影响；而且，触点100的温度与烘箱烘烤温度之差和烘烤时间对隔垫物雏形的形成不构成直接影响，但是温度高低会影响光刻胶的粘度和流动性(温度差增大，则光刻胶表面张力梯度会加大)，过低的温度会导致光刻胶流动性下降。

上述隔垫物雏形的形成是在封闭的烘箱或真空烘箱内进行的，因此能有效避免气体进入因触点100脱离光刻胶而形成的脱离孔中；而且，从某种程度上来说，隔垫物中存在少量孔隙是有利的，可使其弹性增大，当液晶面板受到挤压时隔垫物能发挥更好作用。

触点100脱离光刻胶后，所形成的隔垫物雏形的温度仍然低于其他部分光刻胶的温度，而且由于光刻胶一直处于加热烘烤状态，随着光刻胶中溶剂的挥发，光刻胶整体流动性降低，不易发生形状变化，因此能保证隔垫物雏形的形状不会发生变化。

(6)将彩膜基板放置在烘箱继续烘烤10s～180s，以使得光刻胶中的溶剂挥发，达到隔垫物雏形初步固定的目的。在本实施例中，继续烘烤时间为110s。若将基板10放入真空烘箱，则在该步骤中的烘烤时间可相应缩短10s左右。

(7)将彩膜基板从烘箱中取出，冷却后，利用掩模板(mask)70，使UV光80通过掩模板70的漏光部分以对光刻胶进行曝光，如图3所示。其中，掩模板70的漏光部分与所形成的隔垫物雏形的顶面尺寸相适，并使掩模板70的漏光部分与隔垫物雏形进行对准；然后用显影液去掉彩膜基板上多余的光刻胶，由于本实施例中所采用的光刻胶是负型光刻胶，因此受UV光照射的光刻胶被保留下来，去掉的是未受UV光照射的光刻胶，最后保留下来的光刻胶即形成隔垫物90。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：步骤(7)中不同。

由于掩模板70的漏光部分决定隔垫物的直径尺寸，本实施例的步骤(7)中，使掩模板70的漏光部分的尺寸约为所形成的隔垫物雏形的顶面尺寸的1.1-1.3倍。

使掩模板70的漏光部分对准隔垫物雏形，经过UV光80曝光然后再经过显影，如图4所示，经显影后被保留下来的光刻胶除了隔垫物雏形外，其下半部分是未将基板10放入烘箱之前涂覆在导电层40上、在隔垫物雏形形成时未聚集到触点部分的光刻胶，因为掩模板70的漏光部分的尺寸大于隔垫物雏形的顶面尺寸，因此该部分得以保留下来，使得本实施例所形成的隔垫物90的截面形状为顶窄底宽的阶梯形状，这种形状可使隔垫物90的支撑力度大大增加，因而可使隔垫物对液晶盒的支撑更稳定。

相比现有技术中隔垫物的截面形状为顶宽底窄或顶底同宽的情况，本实施例利用触点对光刻胶先固化交联形成隔垫物雏形之后再经过曝光、显影的工艺，形成底部截面面积大于顶部截面面积的隔垫物，在节约成本的同时还大大提高了隔垫物的稳定性。

在实施例1和实施例2中，基板上隔垫物的制作方法通过在烘箱内部设置的触点，利用感光材料表面的流动性在隔垫物的设置位置处使感光材料聚集而升高到一定高度，从而满足制作隔垫物的感光材料的膜厚要求，因此在基板上涂布感光材料时其层厚可小于液晶盒厚的厚度，与现有技术的制作方法相比，制作同样高度的隔垫物能节省20％-50％的感光材料，极大的节省了感光材料，从而降低了液晶面板的制作成本。同时，通过使掩模板的漏光部分的尺寸大于所形成的隔垫物雏形的顶面尺寸，可得到底部截面积大于顶部截面积的柱状隔垫物，使得隔垫物的结构更加稳定，抗变形能力更强。

一种液晶面板，包括彩膜基板、阵列基板，在彩膜基板和阵列基板之间设置有隔垫物，所述隔垫物采用实施例1或实施例2所述制作方法形成在彩膜基板上。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基板上隔垫物的制作方法，包括如下步骤：

1)在基板(10)上涂覆一层用于制作隔垫物的感光材料；

2)将涂覆有感光材料的基板(10)放置在烘箱中进行烘烤，具体包括

21)将涂覆有感光材料的基板(10)放置在烘箱中进行烘烤，烘烤温度为50℃～150℃，持续时间为4s～12s；

22)使触点(100)与基板(10)上隔垫物设置处的感光材料接触，所述触点底部的温度低于烘烤温度，使得触点附近的感光材料的厚度增长；

23)当触点(100)附近的感光材料的厚度增长到设计高度，使触点与感光材料脱离；

24)将基板(10)继续放置在烘箱中烘烤10s～180s；

3)对基板上的感光材料进行曝光、显影，以在基板(10)上形成隔垫物。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述触点(100)呈柱状，触点上设置有基准线(103)，所述基准线将触点划分为触点顶部(101)和触点底部(102)两部分，触点底部(102)与感光材料接触，触点顶部(101)涂覆有低表面张力的材料，以使得触点(100)附近的感光材料的厚度在达到触点的基准线(103)时不再继续向上升高。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，触点(100)采用不锈钢或钛合金材料制成，触点顶部(101)涂覆的材料为聚四氟乙烯；所述烘箱采用真空烘箱。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在步骤22)中，触点底部的温度为20℃～90℃，触点与感光材料的接触时间为3s～60s。

5.根据权利要求1－4之一所述的制作方法，其特征在于，在步骤1)中，所述感光材料采用负型光刻胶。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在步骤1)中，所述负型光刻胶层的涂覆厚度为隔垫物设计高度的1/2-4/5。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，步骤3)的具体操作如下：

31)曝光：通过掩模板(70)对感光材料进行曝光，并使掩模板的漏光部分与步骤2)中厚度增长的感光材料进行对准；

32)显影：用显影液去掉基板(10)上未曝光的感光材料，基板上保留下来的感光材料即形成隔垫物。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在步骤31)中，使掩模板(70)漏光部分的尺寸大于步骤2)中厚度增长形成的感光材料的顶面尺寸。