CN102707357A - 彩色滤光片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种彩色滤光片及其制造方法，涉及液晶显示器领域，为解决现有技术中存在的，在彩色滤光片的制作过程中需要制作平坦层工艺复杂的问题，本发明实施例提供一种彩色滤光片及其制造方法，该彩色滤光片包括，形成于基板上的黑矩阵层，以及形成于黑矩阵层限定的次像素区域上的彩色滤光层，其中截面为上大下小形状的黑矩阵层，和截面为下大上小对应形状的彩色滤光层具有重合的区域，且重合区域的膜层厚度和非重合区域的膜层厚度相同，由于黑矩阵层和彩色滤光层具有重合的区域，且重合区域的膜层厚度和非重合区域的膜层厚度相同，从而无需制作平坦层，制造工艺简单。

Description

彩色滤光片及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器领域，特别是指一种彩色滤光片及其制造方法。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)为非主动发光的原件，必须透过内部的背光源提供光源，搭配驱动IC与液晶控制，形成黑、白两色的灰阶显示，再透过彩色滤光片(Color Filter，CF)的红(R)、绿(G)、蓝(B)三种彩色滤光层形成彩色显示画面，因此，彩色滤光片为液晶显示器彩色化的关键零部件。本身质量不但决定液晶显示屏的优劣，并且也决定后续工艺的良率。
在目前工艺制作彩色滤光片时，彩色滤光层需要与黑矩阵有一部分重合区域，该做法的目的是避免漏光，由于彩色滤光层在烘烤时体积会收缩，如果设计时彩色滤光层不与黑矩阵重合，那在烘烤后极易造成漏光缺陷。该做法虽然避免了漏光，但是彩色滤光层与黑矩阵重合的区域要高于次像素区，及所谓“段差”。段差对后续的对盒工艺有很不利的影响，会扰乱液晶的取向，因此在制作彩色滤光片时要制作平坦层(OC)，消除段差，增加了一步制作工艺。
由此可见现有技术中存在，在彩色滤光片的制作过程中需要制作平坦层工艺复杂的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的，在彩色滤光片的制作过程中需要制作平坦层工艺复杂的问题，本发明实施例提供一种彩色滤光片及其的制造方法，该彩色滤光片包括，包括形成于基板上的黑矩阵层，以及形成于黑矩阵层限定的次像素区域上的颜色层，其中截面为上大下小形状的黑矩阵层，和截面为下大上小对应形状的彩色滤光层具有重合的区域，且重合区域的膜层厚度和非重合区域的膜层厚度相同。
进一步，黑矩阵层截面形状为倒台阶形，包括下部宽度较窄的第一子层和上部宽度较宽的第二子层，彩色滤光层的截面形状为正台阶形。
进一步，其中第一子层的感光材料一为正光刻胶，第二子层的感光材料二为负光刻胶；或者
第一子层的感光材料一为负光刻胶，第二子层的感光材料二为正光刻胶。
进一步，其中第一子层的感光材料一中和第二子层的感光材料二中均包括碱可溶性树脂，感光材料一的碱可溶性树脂的含量大于感光材料二的碱可溶性树脂的含量，感光材料一和感光材料二为，正光刻胶或负光刻胶。
进一步，感光材料一的碱可溶性树脂重量百分比为5％-79％，感光材料二的碱可溶性树脂重量百分比为0.05％-30％。
进一步，感光材料一还包括：重量百分比为5％-45％的黑颜料、重量百分比为0.5％-67％的分散剂、重量百分比为0.05％-30％的分散树脂、重量百分比为2％-25％的乙烯基不饱和单体、重量百分比为0.05％-10％的环氧树脂、重量百分比为20％-80％的溶剂、重量百分比为0.05％-10％的光起始剂、重量百分比为0.01％-2％的改变表面张力的添加剂，感光材料二还包括：重量百分比为5％-45％的黑颜料、重量百分比为0.5％-67％的分散剂、重量百分比为0.05％-30％的分散树脂、重量百分比为2％-25％的乙烯基不饱和单体、重量百分比为0.05％-10％的环氧树脂、重量百分比为20％-80％的溶剂、重量百分比为0.05％-10％的光起始剂、重量百分比为0.01％-2％的改变表面张力的添加剂。
进一步，改变表面张力的添加剂为流平剂、表面流动控制剂和硅烷偶联剂。
进一步，乙烯基不饱和单体为多官能团丙烯酸酯单体。
本发明实施例还提供一种彩色滤光片的制造方法，用于制造如前述的彩色滤光片，包括：
将第一类别光刻胶涂于基板表面；
将第二类别光刻胶涂于第一类别光刻胶上，其中第一类别光刻胶为正光刻胶和负光刻胶中的一种，第二类别光刻胶为正光刻胶和负光刻胶中的另一种；
采用掩模板对所述第二类别光刻胶进行曝光，并进行显影；
直接对所述第一类别光刻胶进行曝光，并进行显影，形成截面为上大下小形状的黑矩阵层和，和截面为下大上小对应形状的次像素区域次像素区域；
在次像素区域形成彩色滤光层。
进一步，将第一类别光刻胶涂于基板表面后，进行前烘烤，之后将第二类别光刻胶涂于第一类别光刻胶上并再进行一次前烘烤。
本发明实施例还提供一种彩色滤光片的制造方法，用于制造如前述的彩色滤光片，包括：
将黑矩阵层的感光材料一涂于基板表面；
将黑矩阵感光材料二涂于材料为感光材料一的黑矩阵层上，感光材料一和感光材料二为正光刻胶，或者感光材料一和感光材料二为负光刻胶，其中感光材料一中和感光材料二中均包括碱可溶性树脂，感光材料一的碱可溶性树脂的含量大于感光材料二的碱可溶性树脂的含量；
采用掩模板对感光材料一和感光材料二进行曝光，并进行显影，形成截面为上大下小形状的黑矩阵层，和截面为下大上小对应形状的次像素区域；
在次像素区域形成彩色滤光层。
进一步，将黑矩阵层的感光材料一涂于基板表面后，进行前烘烤，之后将黑矩阵感光材料二涂于黑矩阵感光材料一上并再进行一次前烘烤。
由于黑矩阵层和彩色滤光层具有重合的区域，且重合区域的膜层厚度和非重合区域的膜层厚度相同，从而无需制作平坦层，制造工艺简单。
附图说明
图1为本发明提供的彩色滤光片结构图；
图2为本发明提供的彩色滤光片的两次曝光制造方法流程图；
图3为本发明提供的具有次像素区域的彩色滤光片结构图；
图4为本发明提供的彩色滤光片的一次曝光制造方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实施例提供的一个实施例是一种彩色滤光片，如图1所示，包括，形成于基板10上的黑矩阵层20，以及形成于黑矩阵层20限定的次像素区域上的彩色滤光层30，其中截面为上大下小形状的黑矩阵层20，和截面为下大上小形状的彩色滤光层30具有重合的区域40，且重合区域的膜层厚度和非重合区域41的膜层厚度相同。
由图1可知由于重合的区域40和非重合区域41的膜层厚度相同，从而无需制作平坦层，简化了制造工艺。
作为其中的一个优选的方案，黑矩阵层20截面形状为倒台阶形，包括下部宽度较窄的第一子层21和上部宽度较宽的第二子层22，彩色滤光层30的截面形状为正台阶形。
作为其中的一个优选的方案，黑矩阵层20截面形状为上底边较长下底边较短的倒梯形。
作为其中的一个优选的方案，黑矩阵层20截面形状为倒三角形。
本实施例的一个优选的方案是第一子层21和第二子层22采用不同性质的光刻胶，光刻胶根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。详细的说明就是第一子层21的感光材料一为正光刻胶，则第二子层22的感光材料二就是负光刻胶，第一子层21的感光材料一为负光刻胶，则第二子层的感光材料二就是正光刻胶。
本实施例的一个优选的方案是第一子层21和第二子层22采用相同性质的光刻胶，就是说感光材料一和感光材料二均为正光刻胶，或者感光材料一和感光材料二均为负光刻胶，感光材料一和感光材料的不同之处是，两者的碱可溶性树脂含量不同，感光材料一的碱可溶性树脂的含量大于感光材料二的碱可溶性树脂的含量。作为较佳的方案，感光材料一的碱可溶性树脂重量百分比为5％-79％，感光材料二的碱可溶性树脂重量百分比为0.05％-30％，这样在显影时，采用相同的碱溶剂可以较容易的得到截面较窄的第一子层21和截面较宽的第二子层22，从而得到截面为上大下小形状的黑矩阵层20。实际实施时可以采用如下的组分及比例，感光材料一包括：重量百分比为5％-45％的黑颜料、重量百分比为0.5％-67％的分散剂、重量百分比为0.05％-30％的分散树脂、重量百分比为5％-79％的碱可溶性树脂、重量百分比为2％-25％的乙烯基不饱和单体、重量百分比为0.05％-10％的环氧树脂、重量百分比为20％-80％的溶剂、重量百分比为0.05％-10％的光起始剂、重量百分比为0.01％-2％的改变表面张力的添加剂。感光材料二包括：重量百分比为5％-45％的黑颜料、重量百分比为0.5％-67％的分散剂、重量百分比为0.05％-30％的分散树脂、重量百分比为0.05％-30％的碱可溶性树脂、重量百分比为2％-25％的乙烯基不饱和单体、重量百分比为0.05％-10％的环氧树脂、重量百分比为20％-80％的溶剂、重量百分比为0.05％-10％的光起始剂、重量百分比为0.01％-2％的改变表面张力的添加剂。
本实施例中改变表面张力的添加剂可以采用流平剂、表面流动控制剂和硅烷偶联剂。乙烯基不饱和单体为多官能团丙烯酸酯单体。
本发明提供的另一个实施例是一种彩色滤光片的制造方法，用于制造如前述的彩色滤光片，如图2所示，包括：
步骤101、将正光刻胶涂于基板表面。
步骤102、将负光刻胶涂于正光刻胶上。
步骤103、采用掩模板对负光刻胶进行曝光，并进行显影。
步骤104、直接对正光刻胶进行曝光，并进行显影，形成截面为上大下小形状的黑矩阵层以及次像素区域。
步骤105、在次像素区域形成彩色滤光层。
本实施例中是基板上面涂上正光刻胶，正光刻胶上涂有负光刻胶，采用掩模板置于负光刻胶上，对希望保留下来的区域进行曝光，再采用相应的溶剂进行显影，由于对于相应的溶剂，负光刻胶曝光后形成不可溶性物质，而没有曝光的区域为可溶性物质，这样进行显影后曝光区的负光刻胶被保留。在步骤104中，不使用掩模板，直接对正光刻胶进行曝光，并进行显影，由于除去上步骤中保留的负光刻胶覆盖区域以外均被曝光，正光刻胶曝光后形成可溶性物质，而没有曝光的区域仍然是不可溶性物质。同时由于负光刻胶覆盖区域下面的边缘部分，不可避免的会受到一定的光照，也会形成可溶性物质，显影后正光刻胶保留的区域就会略小于负光刻胶保留的区域，进而如图3所示，在基板10上形成截面为上大下小形状的黑矩阵层20以及对应上小下大形状的次像素区域31。最后如图1所示，在次像素区域形成彩色滤光层30。为了保证正光刻胶和负光刻胶不会相互渗透，将正光刻胶涂于基板表面后，进行前烘烤，之后将负光刻胶涂于正光刻胶上并再进行一次前烘烤。
其中步骤101中，也可以是将负光刻胶涂于基板表面，同时在步骤102中，将正光刻胶涂于负光刻胶上。在步骤103中采用掩模板对上层的正光刻胶进行曝光，并进行显影。在步骤104中直接对负光刻胶进行曝光，并进行显影，形成截面为上大下小形状的黑矩阵层以及次像素区域。
本发明提供的另一个实施例是一种彩色滤光片的制造方法，用于制造如前述的彩色滤光片，如图4所示，包括：
步骤201、将黑矩阵层的感光材料一涂于基板表面。
步骤202、将黑矩阵感光材料二涂于材料为感光材料一的黑矩阵层上。
步骤203、采用掩模板对感光材料一和感光材料二进行曝光，并进行显影，形成截面为上大下小形状的黑矩阵层，和截面为下大上小对应形状的次像素区域。
步骤204、在次像素区域形成彩色滤光层。
本实施例中感光材料一和感光材料二均为正光刻胶，或者感光材料一和感光材料二均为负光刻胶，其中感光材料一中和感光材料二中均包括碱可溶性树脂，感光材料一的碱可溶性树脂的含量大于感光材料二的碱可溶性树脂的含量。以感光材料一和感光材料二均为负光刻胶为例，采用掩模板对感光材料一和感光材料二进行曝光，掩模板置于感光材料二膜层上对希望保留下来的区域进行曝光，再采用相应的溶剂进行显影，由于对于相应的溶剂，负光刻胶曝光后形成不可溶性物质，而没有曝光的区域为可溶性物质，这样进行显影后曝光区的负光刻胶被保留，对于本实施例来说，感光材料一和感光材料二所在膜层的曝光区相同，由于下面一层感光材料一的碱可溶性树脂的含量，大于上面一层感光材料二的碱可溶性树脂的含量。显影时，下面一层感光材料一被洗去的较多，而上面一层感光材料二被洗去的较少，进而如图3所示，在基板10上形成截面为上大下小形状的黑矩阵层20以及对应上小下大形状的次像素区域31。最后如图1所示，在次像素区域形成彩色滤光层30。为了保证正光刻胶和负光刻胶不会相互渗透，将正光刻胶涂于基板表面后，进行前烘烤，之后将负光刻胶涂于正光刻胶上并再进行一次前烘烤。
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进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种彩色滤光片，包括形成于基板上的黑矩阵层，以及形成于黑矩阵层限定的次像素区域上的彩色滤光层，其特征在于，其中截面为上大下小形状的黑矩阵层，和截面为下大上小对应形状的彩色滤光层具有重合的区域，且重合区域的膜层厚度和非重合区域的膜层厚度相同。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，黑矩阵层截面形状为倒台阶形，包括下部宽度较窄的第一子层和上部宽度较宽的第二子层，彩色滤光层的截面形状为正台阶形。
3.根据权利要求2所述的彩色滤光片，其特征在于，其中第一子层的感光材料一为正光刻胶，第二子层的感光材料二为负光刻胶；或者
第一子层的感光材料一为负光刻胶，第二子层的感光材料二为正光刻胶。
4.根据权利要求2所述的彩色滤光片，其特征在于，其中第一子层的感光材料一中和第二子层的感光材料二中均包括碱可溶性树脂，感光材料一的碱可溶性树脂的含量大于感光材料二的碱可溶性树脂的含量，感光材料一和感光材料二为，正光刻胶或负光刻胶。
5.根据权利要求4所述的彩色滤光片，其特征在于，感光材料一的碱可溶性树脂重量百分比为5％-79％，感光材料二的碱可溶性树脂重量百分比为0.05％-30％。
6.根据权利要求5所述的彩色滤光片，其特征在于，感光材料一还包括：重量百分比为5％-45％的黑颜料、重量百分比为0.5％-67％的分散剂、重量百分比为0.05％-30％的分散树脂、重量百分比为2％-25％的乙烯基不饱和单体、重量百分比为0.05％-10％的环氧树脂、重量百分比为20％-80％的溶剂、重量百分比为0.05％-10％的光起始剂、重量百分比为0.01％-2％的改变表面张力的添加剂，感光材料二还包括：重量百分比为5％-45％的黑颜料、重量百分比为0.5％-67％的分散剂、重量百分比为0.05％-30％的分散树脂、重量百分比为2％-25％的乙烯基不饱和单体、重量百分比为0.05％-10％的环氧树脂、重量百分比为20％-80％的溶剂、重量百分比为0.05％-10％的光起始剂、重量百分比为0.01％-2％的改变表面张力的添加剂。
7.根据权利要求6所述的彩色滤光片，其特征在于，改变表面张力的添加剂为流平剂、表面流动控制剂和硅烷偶联剂。
8.根据权利要求6所述的彩色滤光片，其特征在于，乙烯基不饱和单体为多官能团丙烯酸酯单体。
9.一种彩色滤光片的制造方法，用于制造如权利要求1-8任一权利要求所述的彩色滤光片，其特征在于，包括：
将第一类别光刻胶涂于基板表面；
将第二类别光刻胶涂于第一类别光刻胶上，其中第一类别光刻胶为正光刻胶和负光刻胶中的一种，第二类别光刻胶为正光刻胶和负光刻胶中的另一种；
采用掩模板对所述第二类别光刻胶进行曝光，并进行显影；
直接对所述第一类别光刻胶进行曝光，并进行显影，形成截面为上大下小形状的黑矩阵层和，和截面为下大上小对应形状的次像素区域次像素区域；
在次像素区域形成彩色滤光层。
10.根据权利要求9所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，将第一类别光刻胶涂于基板表面后，进行前烘烤，之后将第二类别光刻胶涂于第一类别光刻胶上并再进行一次前烘烤。
11.一种彩色滤光片的制造方法，用于制造如权利要求1-8任一权利要求所述的彩色滤光片，其特征在于，包括：
将黑矩阵层的感光材料一涂于基板表面；
将黑矩阵感光材料二涂于材料为感光材料一的黑矩阵层上，感光材料一和感光材料二为正光刻胶，或者感光材料一和感光材料二为负光刻胶，其中感光材料一中和感光材料二中均包括碱可溶性树脂，感光材料一的碱可溶性树脂的含量大于感光材料二的碱可溶性树脂的含量；
采用掩模板对感光材料一和感光材料二进行曝光，并进行显影，形成截面为上大下小形状的黑矩阵层，和截面为下大上小对应形状的次像素区域；
在次像素区域形成彩色滤光层。
12.根据权利要求11所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，将黑矩阵层的感光材料一涂于基板表面后，进行前烘烤，之后将黑矩阵感光材料二涂于黑矩阵感光材料一上并再进行一次前烘烤。
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