CN102681067A - 彩色滤光片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域，提供了一种彩色滤光片及其制备方法。所述彩色滤光片包括：玻璃基板、以及形成在玻璃基板一面上的多个彩色膜层；彩色滤光片中，由完全保留的各彩色膜层形成各彩色子像素区域；由部分保留的多个彩色膜层依次层叠而成的黑矩阵区域位于各彩色子像素区域边缘，将各彩色子像素区域分隔开；由完全保留和/或部分保留的多个彩色膜层依次层叠而成隔垫物区域位于黑矩阵区域的一角上，隔垫物区域最外层的彩色膜层形成隔垫物图形。本发明中仅采用多个彩色膜层的叠层结构即可实现普通彩色滤光片的全部功能，其结构简单，同时由于省略了黑矩阵、保护膜层、隔垫物膜层的工艺，提高了制造效率，并节约一半左右的制造用材料成本。

Description

彩色滤光片及其制备方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种彩色滤光片及其制备方法。

背景技术

LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)装置具有重量轻、厚度薄、功耗低和辐射小等优点，已被广泛用于信息技术、多媒体技术等领域，并逐渐成为各种显示装置的主流。随着显示技术的发展，高透过率、大尺寸、低功耗、低成本的液晶显示器成为未来发展的方向。

要想使液晶面板实现彩色显示，彩色滤光片(CF，Color Filter)是重要的部件之一，其性能决定了显示器的彩色显示质量和亮度，对液晶显示的效果有着重要的影响。但是，在液晶显示技术不断发展的今天，彩色滤光片及其制备工艺并未有明显的改进。

图1是现有技术中彩色滤光片常见的一个像素单元的平面结构示意图，在黑矩阵(BM，Black Matrix)围成的一个像素单元中形成有红(R)、绿(G)、蓝(B)三个彩色子像素单元，此外，在黑矩阵某区域上还形成有用于支撑的隔垫物(PS，Photo Spacer)，隔垫物通常为柱状。图2为沿图1中A-A方向获得的截面示意图，是现有技术中彩色滤光片常见的一种层次结构，从该常见的层次结构可以看出，彩色滤光片主要由玻璃基板1、黑矩阵2、红色膜层3、蓝色膜层4、绿色膜层5、保护层6和隔垫物7构成。

在现有工艺中，上述彩色滤光片的制造一般流程是：先在玻璃基板上涂布黑矩阵用光刻胶，然后通过曝光、显影等工艺形成如图所示的黑矩阵网格膜层；然后采用同样的曝光、显影等工艺在其上依次形成红色、绿色、蓝色矩阵膜层，最后形成OC保护膜层和PS隔垫物膜层。在现有技术中，彩色滤光片中的每一膜层均需单独制备，全部工艺流程达6步之多，相应的制作工艺多且复杂，厂房及设备投资大，材料使用多，大大影响了彩色滤光片的生产效率及成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述缺点，本发明为了解决现有技术中彩色滤光片制备工艺复杂的问题，提出了一种彩色滤光片及其制备方法，其结构简单、通过三个彩色膜层的制备工艺就可完成彩色滤光片的整个工艺流程，使传统的彩色滤光片制造工艺缩减一半，减少到只需3步工艺，大大提高了制造效率，并节约一半左右的制造用材料成本。

(二)技术方案

为此解决上述技术问题，本发明具体采用如下方案进行：

首先，本发明提供一种彩色滤光片，所述彩色滤光片包括：玻璃基板、以及形成在所述玻璃基板一面上的多个彩色膜层；所述彩色滤光片中，由完全保留的各彩色膜层形成各彩色子像素区域；由部分保留的多个彩色膜层依次层叠而成的黑矩阵区域位于各彩色子像素区域边缘，将各彩色子像素区域分隔开；由完全保留和/或部分保留的多个彩色膜层依次层叠而成的隔垫物区域位于黑矩阵区域的一角上，隔垫物区域最外层的彩色膜层形成隔垫物图形。

优选地，所述黑矩阵区域由红、绿、蓝三个彩色膜层层叠而成，或者由红、蓝两个彩色膜层层叠而成

优选地，所述隔垫物区域为红、绿、蓝三个彩色膜层中完全保留部分或部分保留部分的组合，隔垫物图形由绿色膜层、红色膜层或蓝色膜层制成。

优选地，所述隔垫物图形为柱状或台状。

本发明还同时提供一种彩色滤光片的制备方法，所述方法包括步骤：依次制备第一彩色膜层、第二彩色膜层和第三彩色膜层；其中，在制备每一彩色膜层时，对各区域进行掩膜曝光，使得各彩色膜层的相应子像素区域完全保留、隔垫物区域完全保留或部分保留、黑矩阵区域部分保留或不保留；从而最终形成由多个彩色膜层依次层叠而成的黑矩阵区域和隔垫物区域；在第三彩色膜层进行掩膜曝光时控制隔垫物区域的透过率以形成隔垫物图形。

优选地，所述第一彩色膜层、第二彩色膜层和第三彩色膜层为红、绿、蓝三个彩色膜层的排列。

优选地，所述黑矩阵区域由部分保留的红、绿、蓝三个彩色膜层层叠而成，或者由部分保留的红、蓝两个彩色膜层层叠而成。

优选地，所述隔垫物区域由部分保留和/或完全保留的红、绿、蓝三个彩色膜层层叠而成。

优选地，所述对各区域进行相应的曝光处理具体为：

当彩色膜层采用负性彩胶时，对完全保留处进行完全曝光，对部分保留处进行部分曝光，对不保留处不进行曝光；或者，

当彩色膜层采用正性彩胶时，对完全包流程不进行曝光，对部分保留处进行部分曝光，对不保留处进行完全曝光。

优选地，在制备各彩色膜层时，利用半色调掩膜或灰色调掩膜进行曝光。

(三)有益效果

本发明中的彩色滤光片仅采用彩色膜层的叠层结构即可实现普通彩色滤光片的全部功能，其结构简单，同时由于省略了黑矩阵、保护膜层、隔垫物膜层的工艺，大大提高了制造效率，并节约一半左右的制造用材料成本。

附图说明

图1为彩色滤光片常见的一个像素单元的平面结构示意图；

图2为现有技术中的彩色滤光片常见的层次结构示意图；

图3为本发明中实施例1的彩色滤光片的层次结构示意图；

图4为本发明实施例2中红色膜层制备时的掩膜图案示意图；

图5为本发明实施例2中蓝色膜层制备时的掩膜图案示意图；

图6为本发明实施例2中绿色膜层制备时的掩膜图案示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，通过控制曝光工艺，使得RGB三个彩色膜层在特定区域形成叠层结构，由于多种彩色膜层的叠层结构可实现全部或绝大部分光线的滤光，从而起到黑矩阵的作用；同时只需直接对叠层表面进行适当处理即可得到PS图形，从而得到完整的彩色滤光片。下面结合将各附图对本发明的各个优选实施方式作进一步详细描述。

实施例1

在本发明的实施例1中，彩色滤光片的层次结构图如图3所示，彩色滤光片主要由玻璃基板1、红色膜层3、蓝色膜层4和绿色膜层5构成；其中，彩色滤光片的黑矩阵区域由部分保留的红色膜层3、蓝色膜层4和绿色膜层5依次层叠而成；隔垫物区域由部分保留的红色膜层3、蓝色膜层4和绿色膜层5依次层叠而成，由表面的绿色膜层5形成隔垫物图形。更进一步地，可通过控制黑矩阵区域和隔垫物区域部分曝光时的透过率，使得部分保留的黑矩阵区域的彩色膜层比部分保留的隔垫物区域的彩色膜层略薄。

实施例2

下面介绍具有实施例1的上述层次结构的彩色滤光片的制备方法，本发明制备方法的实施例2中优选采用负性彩胶(即光照后形成不可溶物质而可得到保留的感光材料)制备各彩色膜层，其方法包括步骤：

1、红色光阻膜层的制作：

首先是对玻璃基板进行清洗，然后在玻璃基板上涂布红色光阻膜层，将涂有红色光阻膜层的玻璃基板送到曝光机设备进行曝光工艺，在曝光工艺过程中，利用红色光罩Mask(掩膜)的设计(如利用半色调掩膜或灰色调掩膜)，对红色开口区(红色子像素区域)进行完全曝光(使其完全保留)，对其余区域进行部分曝光(使其部分保留)或不曝光(使其完全去除)，具体曝光区域如图4所示。图4中，白色区域为完全曝光的红色开口区，格状区域为部分曝光的黑矩阵区域和隔垫物区域，黑色区域为不曝光区域(主要为蓝色和绿色开口区)。将曝光过的玻璃基板进行显影工艺，根据红色光阻膜层完全曝光和部分曝光区域的不同，实现显影速率不同，从而可以得到膜厚不同的红色膜层，经过烘烤后形成干燥固化的红色膜层，红色膜层制作完毕。

2、蓝色光阻膜层的制作：

首先是对完成红色膜层的玻璃基板进行清洗，然后涂布蓝色光阻膜层，将涂有蓝色光阻膜层的玻璃基板送到曝光机设备进行曝光工艺，在曝光工艺过程中，利用蓝色光罩Mask的设计，对蓝色开口区(蓝色子像素区域)进行完全曝光(使其完全保留)，对其余区域进行部分曝光(使其部分保留)或不曝光(使其完全去除)，具体曝光区域如图5所示。图5中，白色区域为完全曝光的蓝色开口区，格状区域为部分曝光的黑矩阵区域和隔垫物区域，黑色区域为不曝光区域(主要为红色和绿色开口区)。将曝光过的玻璃基板进行显影工艺，根据蓝色光阻膜层完全曝光和部分曝光区域的不同，实现显影速率不同，从而可以得到膜厚不同的蓝色膜层，经过烘烤后形成干燥固化的蓝色膜层，蓝色膜层制作完毕。

3、绿色光阻膜层的制作：

首先是对完成红色和蓝色膜层的玻璃基板进行清洗，然后涂布绿色光阻膜层，将涂有绿色光阻膜层的玻璃基板送到曝光机设备进行曝光工艺，在曝光工艺过程中，利用绿色光罩Mask的设计，对绿色开口区(绿色子像素区域)进行完全曝光(使其完全保留)，对其余区域进行部分曝光(使其部分保留)或不曝光(使其完全去除)，具体曝光区域如图6所示。图6中，白色区域为完全曝光的绿色开口区，格状区域为部分曝光的黑矩阵区域和隔垫物区域，黑色区域为不曝光区域(主要为红色和蓝色开口区)。在本步骤中，掩膜曝光的同时在隔垫物区域的掩膜上有一圆形的完全曝光区域(如图6中的圆形开口B)，通过这样的控制形成柱状或台状的隔垫物图形。将曝光过的玻璃基板进行显影工艺，根据绿色光阻膜层完全曝光和部分曝光区域的不同，实现显影速率不同，从而可以得到膜厚不同的绿色膜层，经过烘烤后形成干燥固化的绿色膜层，绿色膜层制作完毕。

经过上面3道工艺，整个彩色滤光片制作完成。三原色膜层的叠层结构可实现全部色彩的滤光，从而起到黑矩阵的作用，因而本发明节省了黑矩阵工艺；此外，各彩色膜层均采用高性能的彩胶，可具有较好的平坦性、密着性和稳定性，直接起到OC保护层的作用，也省略了保护膜层工艺；最后，通过掩膜版的设计在最外层的膜层的特定区域直接形成隔垫物图形，也省略了隔垫物膜层工艺。因而本发明的技术方案将原有的6道工艺缩减了一半，显著提高了效率，同时大大降低了成本。

实施例3

在本发明的实施例3中，实际涵盖了多种实施方式，其与实施例1、2的区别主要在于：

1、彩色膜层的制备不必严格按照实施例2中的顺序进行，实际上，红、绿、蓝三种彩色膜层以任意的顺序制备均可，只需在最外层的膜层上加工出隔垫物图形即可，其均能达到相同的技术效果。

2、隔垫物区域也不必严格按照实施例2的方式对三个彩色膜层均进行部分曝光，实质上，只要能在隔垫物区域形成一定的凸起即可，(可通过修改相应Mask图案实现)。

3、黑矩阵区域也不必严格按照实施例1的方式形成红绿蓝三色的膜层叠层结构，实质上，只要能滤去绝大多数光线的膜层组合形成叠层结构即可，如红蓝叠层或其他具有同样效果的颜色组合均能起到黑矩阵的作用，仅仅在制备这些层时进行相应的部分曝光形成叠层结构也能达到相同的技术效果。

实施例4

在本发明的实施例4中，还可以采用与实施例2的方法中完全相反的曝光方式来得到同样结果的彩色滤光片。

本实施例4与实施例2的区别在于，实施例4中使用正性彩胶(即光照后形成可溶物质而可被去除的感光材料)制备各彩色膜层；此时，在制备每一彩色膜层时，更改图4-图6的掩膜设计，通过不曝光获得相应的完全保留区域(各彩色子像素区域)，通过部分曝光获得部分保留区域(黑矩阵区域和隔垫物区域)，对不保留区域进行完全曝光使其去除。由此同样可得到层次结构如图3所示的彩色滤光片。

本发明中，获得的彩色滤光片结构简单，同时由于省略了黑矩阵、保护膜层、隔垫物膜层的工艺，仅通过三个彩色膜层的制备就可完成彩色滤光片的整个工艺流程，将传统的彩色滤光片制造工艺缩减了一半，减少到只需3步工艺，大大提高了制造效率，并节约一半左右的制造用材料成本。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的实际保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种彩色滤光片，其特征在于，所述彩色滤光片包括：

玻璃基板、以及形成在所述玻璃基板一面上的多个彩色膜层；

所述彩色滤光片中，由完全保留的各彩色膜层形成各彩色子像素区域；由部分保留的多个彩色膜层依次层叠而成的黑矩阵区域位于各彩色子像素区域边缘，将各彩色子像素区域分隔开；由完全保留和/或部分保留的多个彩色膜层依次层叠而成的隔垫物区域位于黑矩阵区域的一角上，隔垫物区域最外层的彩色膜层形成隔垫物图形。

2.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述黑矩阵区域由红、绿、蓝三个彩色膜层层叠而成，或者由红、蓝两个彩色膜层层叠而成。

3.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述隔垫物区域为红、绿、蓝三个彩色膜层中的完全保留部分或部分保留部分的组合，隔垫物图形由绿色膜层、红色膜层或蓝色膜层制成。

4.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述隔垫物图形为柱状或台状。

5.一种彩色滤光片的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

依次制备第一彩色膜层、第二彩色膜层和第三彩色膜层；

其中，在制备每一彩色膜层时，对各区域进行掩膜曝光，使得各彩色膜层的相应子像素区域完全保留，隔垫物区域完全保留或部分保留，黑矩阵区域部分保留；形成由多个彩色膜层依次层叠而成的黑矩阵区域和隔垫物区域；并在第三彩色膜层形成隔垫物图形。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一彩色膜层、第二彩色膜层和第三彩色膜层为红、绿、蓝三个彩色膜层的排列。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述黑矩阵区域由部分保留的红、绿、蓝三个彩色膜层层叠而成，或者由部分保留的红、蓝两个彩色膜层层叠而成。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述隔垫物区域由部分保留和/或完全保留的红、绿、蓝三个彩色膜层层叠而成。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对各区域进行相应的曝光处理具体为：

当彩色膜层采用负性彩胶时，对完全保留处进行完全曝光，对部分保留处进行部分曝光，对不保留处不进行曝光；或者，

当彩色膜层采用正性彩胶时，对完全保留处不进行曝光，对部分保留处进行部分曝光，对不保留处进行完全曝光。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，利用半色调掩膜或灰色调掩膜进行曝光。

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