CN102654594A - 一种半透半反式彩色滤光片及其制作方法 - Google Patents

一种半透半反式彩色滤光片及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及彩色滤光片，特别是涉及一种半透半反式彩色滤光片及其制作方法。本发明通过在R、G、B三种滤光层上采用相同面积的开孔设计，通过调节涂胶工艺控制滤光层膜厚协调彩色滤光片的亮度和色彩饱和度，使制作R、G、B滤光膜曝光显影时只使用一张掩模板，极大的节约了成本；同时在同一次像素区，透射区和反射区具有相同的膜厚，只需一次曝光显影，同一光阻材料即可完成一种滤色层，简化了制作工艺。

Description

一种半透半反式彩色滤光片及其制作方法
技术领域
本发明涉及彩色滤光片，特别是涉及一种半透半反式彩色滤光片及其制作方法。
背景技术
半穿透半反射式彩色滤光片，是将同一次像素区划分成穿透区和反射区，其中反射区上具有将外界光源反射的反射电极或者涂布的反射层，用于将显示面板前的光源反射照亮面板，以达到增强面板亮度的目的。背光源透过透射区彩膜(R、G、B三色)的光程是膜厚的一倍，而环境光通过反射区彩膜的光程是彩膜厚度的两倍，两个光程差别悬殊。这样反射区与透射区所显示影像的亮度和色彩饱和度难以平衡协调。为改善上述情形，目前一般有如下几种设计：
其一是使用不同浓度的同色光阻在同一个次像素区(如R像素区)中进行涂布，来区分出透射区和反射区的不同结构，不同厚度。如图1所示，玻璃基板200上的红色滤光膜220和绿色滤光膜240分别分为不同厚度的两个区域。但是在同一个次像素区中要形成不同厚度的两个区域，需要经过两次曝光显影的工艺过程，涂布不同光阻需要更换不同的光阻材料。增加了工艺步骤，浪费了材料。与此有关的中国专利CN 101029946与CN 1731257A公开了在同一次像素区域制作不同膜厚的方法，但都需要复杂的工艺步骤，不利于实现产业化。
另外一种调整亮度和色彩饱和度的手段是颜色开孔，首先在R、G、B材料的选择和膜厚的确定上优先考虑透射区性能，可以采用色彩饱和度较高的透射型R、G、B材料；反射区和透射区彩膜是在同一次涂膜中形成，保证材料单一、工艺简单；反射区的彩膜上开小孔，让部分反射光不经彩膜直接在反射层反射，增加反射亮度，以弥补高彩色饱和度材料亮度不足的缺点。现有技术中，因R，G，B三个颜色对透过率和人眼对其的敏感度不同，各个次像素区中反射区的小孔面积不同，在制作工序中需要使用R、G、B三张掩模板，较大的增加了制造成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种工艺简单，制造成本低并可协调亮度和色彩饱和度的半透半反式彩色滤光片。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种半透半反式彩色滤光片，包括基板和附着在基板上的黑色矩阵层、红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜；所述红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜上具有反射区，所述红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的反射区上开有小孔，且小孔的大小、形状相同；红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的膜厚各不相同。
其中，黑色矩阵层、红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的上方有平坦保护层。
其中，平坦保护层上有隔垫物。
其中，红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的材料为使各单色光达到色坐标的不同的种类胶。
半透半反式彩色滤光片的制作方法，包括如下步骤：
S1、在基板上制作黑色矩阵层；
S2、使用同一张掩模板通过曝光显影制成不同膜厚红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜，红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的反射区形成相同大小和形状的小孔。
其中，通过控制曝光显影时的涂胶工艺实现步骤S2中红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的膜厚的差异。
其中，步骤S2采用的是半灰阶式曝光工艺实现红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的膜厚的差异。
其中，步骤S2中采用不同的种类胶，以单色光达到色坐标为准。
其中，还包括步骤S3：在黑色矩阵层、红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜上涂覆平坦保护层。
其中，还包括步骤S4：在平坦保护层上制作隔垫物。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：通过在R、G、B三种滤光层上采用相同面积的开孔设计，可以使制作R、G、B滤光膜曝光显影时只使用一张掩模板，极大的节约了成本；同时在同一次像素区，透射区和反射区具有相同的膜厚，只需一次曝光显影，同一光阻材料即可完成一种滤色层，简化了制作工艺。
附图说明
图1是现有技术中同一次像素区不同膜厚的彩色滤光片剖面图；
图2是本发明实施例中在玻璃基板形成黑色矩阵后的彩色滤光片剖面图；
图3是本发明实施例中制成不同膜厚的彩色滤光膜后的彩色滤光片剖面图；
图4是本发明实施例中涂覆平坦保护层后的彩色滤光片剖面图；
图5是本发明实施例中制成柱状隔垫物后的彩色滤光片剖面图；
图6是本发明实施例中彩色滤光片平面示意图；
图7是本发明实施例半透半反式彩色滤光片制作流程图。
其中，200：玻璃基板；210：黑色矩阵；220：红色滤光膜；240：绿色滤光膜；260：蓝色滤光膜；270：平坦保护层；280：柱状隔垫物；300：小孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图3所示，本实施例半透半反式彩色滤光片包括玻璃基板200、黑色矩阵210、红色滤光膜220、绿色滤光膜240、蓝色滤光膜260。黑色矩阵210、红色滤光膜220、绿色滤光膜240和蓝色滤光膜260附着在玻璃基板200上。红色滤光膜220、绿色滤光膜240和蓝色滤光膜260上开有大小、形状相同的小孔300。为解决各滤光膜上小孔面积相同引起的色差，红色滤光膜220、绿色滤光膜240和蓝色滤光膜260的膜厚各不相同，因其R，G，B三种颜色透过率绿色最高，红色次之，蓝色最低，即人眼视觉上的敏感度也是绿色最高，所以为调节开相同的孔后颜色亮度上的差异，因厚度越大，透过率越小，故绿色滤光层厚度最大，红色次之，蓝色最小(如图3所示，ΔH1表示红色滤光膜与绿色滤光膜之间的膜厚差异；ΔH2表示绿色滤光膜与蓝色滤光膜之间的膜厚差异；ΔH3表示蓝色滤光膜与红色滤光膜之间的膜厚差异)，其各自厚度差异可以采用如下过程计算：
以一产品为例，在半透半反彩色滤光片中，R，G，B三种颜色的彩色滤光层中，其中R，G，B上反射区域的开孔面积都占整个像素面积的12％，即三个光孔比例为12％∶12％∶12％，则透过区的的光透过率为30.5％，反射区的透过率为30.4％，开孔面积较小故透过率差别较小，但透过区的色域为60.5％，反射区的色域为27.0％，色域差别较大，这样就造成了色差，R，G，B三种颜色均各自对应(x，y)色坐标值，在CIE色度图上，要扩大色域，需三个色坐标对应的顶点都外扩，而色坐标的变化(外扩)除了光刻胶材料本身的特性外，主要由膜厚来决定，膜厚越厚，色域会越大，故本发明中反射区的色坐标值由色域的值来决定滤光层的膜厚为多厚，从而由三个不同的颜色的色坐标值来确定出R，G，B分别的厚度。
上述实施例R、G、B彩色滤光膜形成后，因膜厚各不相同，所以存在较大的段差，为消除段差的影响，在黑色矩阵210、红色滤光膜220、绿色滤光膜240和蓝色滤光膜260的上方涂覆有平坦保护层270。平坦保护层270同时也保护了R、G、B彩色滤光膜的化学性能并增强了耐溅射性。在平坦保护层270上有柱状隔垫物280。
本发明还提出该半透半反式彩色滤光片的制作方法，其实施例如图7所示，具体包括如下步骤：
S1、制作黑色矩阵层。首先将准备好的玻璃基板，然后采用曝光显影工艺在玻璃基板上制作黑色矩阵层，如图2所示。
S2、使用同一张掩模板采用曝光显影工艺分三次制成不同膜厚的红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜(如图3所示)；每次制作的工艺顺序可分为：清洗→旋转涂布→预烤→曝光→显影→后烘。通过调节旋转涂布时的涂胶工艺中的Spin流程下的转速，控制红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的膜厚。Spin流程下的转速在400rpm/min～900rpm/min，转速越高，膜厚越小，转速越低，膜厚越大。由于三种彩色滤光膜使用了相同的掩模板，所以制成的红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的反射区形成相同大小的方形小孔(如图6所示)。
小孔的大小具体视透过率的要求确定，通过色度和透过率要求算出三种彩色滤光膜的透过率，以确定小孔的大小。由于各次像素反射区的小孔相同，则三种彩色滤光膜需对应不同的膜厚值，其膜厚的差异通过原有开孔比例计算得出。
S3、在黑色矩阵层、红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜上涂覆平坦保护层，如图4所示。其制作工序为：清洗→旋转涂布→预烤→硬烤。为保证覆盖平坦保护层后彩色滤光膜厚表面的平坦度，平坦保护层的厚度可大于或者等于最厚的彩色滤光膜，即绿色滤光膜的膜厚。
S4、在平坦保护层上通过曝光显影工艺制作柱状隔垫物，形成完整的半透半反式彩色滤光片，如图5所示。
在上述半透半反式彩色滤光片的制作方法实施例的基础上，步骤S3还可使用一块半灰阶掩模板，掩模板上不同颜色滤光膜反射区的小孔大小、形状相同。通过一次半灰阶式曝光工艺来制成三种不同膜厚的彩色滤光膜，半灰阶式曝光工艺中涂胶工艺不变。
为了消除膜厚差异造成的色坐标影响，R、G、B要采用不同的种类胶，以单色光达到色坐标为准。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半透半反式彩色滤光片，包括基板和形成在基板上的黑色矩阵层、红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜；所述红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜上具有反射区，其特征在于，
所述红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的反射区上开有小孔，且小孔的大小、形状相同；红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的膜厚各不相同。
2.如权利要求1所述的半透半反式彩色滤光片，其特征在于，所述黑色矩阵层、红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的上方有平坦保护层。
3.如权利要求2所述的半透半反式彩色滤光片，其特征在于，所述平坦保护层上有隔垫物。
4.如权利要求1所述的半透半反式彩色滤光片，其特征在于，所述红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的材料为使各单色光达到色坐标的不同的种类胶。
5.如权利要求1所述的半透半反式彩色滤光片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在基板上制作黑色矩阵层；
S2、使用同一张掩模板通过曝光显影工艺制成不同膜厚红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜，红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的反射区形成相同大小和形状的小孔。
6.如权利要求5所述的半透半反式彩色滤光片的制作方法，其特征在于，通过调节曝光显影时的涂胶工艺实现所述步骤S2中红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的膜厚的差异。
7.如权利要求5所述的半透半反式彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述步骤S2中采用不同的种类胶，以单色光达到色坐标为准。
8.如权利要求5所述的半透半反式彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述步骤S2采用的是半灰阶式曝光工艺实现红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜的膜厚的差异。
9.如权利要求5所述的半透半反式彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括步骤S3：在黑色矩阵层、红色滤光膜、绿色滤光膜和蓝色滤光膜上涂覆平坦保护层。
10.如权利要求9所述的半透半反式彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括步骤S4：在平坦保护层上制作隔垫物。
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