CN102707565B - 一种黑矩阵的制作方法、彩色滤光片及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种黑矩阵的制作方法、彩色滤光片及显示装置，属于液晶显示领域。所述制作方法包括：在黑矩阵用光刻胶中加入第一液体，进行超声波振荡形成乳液状光刻胶；在基板上涂覆一层乳液状光刻胶；对涂覆有乳液状光刻胶的基板进行第一热处理，使得乳液状光刻胶中的第一液体被蒸发形成微孔；采用刻画有图形的掩膜板对第一热处理后的基板进行曝光，并经显影和第二热处理后，形成黑矩阵的图形。本发明能够使得黑矩阵薄膜在具有较小的厚度的同时，具有较大的光密度。

Description

一种黑矩阵的制作方法、彩色滤光片及显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种黑矩阵的制作方法、彩色滤光片及显示装置。
背景技术
随着薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)技术的发展，其成本的降低和制造工艺的进一步完善，使其成为平板显示领域的主流技术。TFT-LCD由彩色滤光片和阵列基板对盒而成，彩色滤光片主要为TFT-LCD提供色彩。
现有技术的彩色滤光片的结构如图1所示，包括：基板1、以及依次形成于基板1上的黑矩阵2、像素树脂层3、透明导电层4和柱状隔垫物5。其中黑矩阵使用例如铬的金属材料或者黑色的树脂材料制成。当黑矩阵使用金属材料时，虽然能够在较小的膜厚(约为0.1μm)下实现光密度≥3，但其反射率较高，会将背光源的光反射至阵列基板，产生漏电流，从而影响显示品质。有机树脂材料的黑矩阵虽具有较低的反射率，避免了漏电流的产生，但如果要实现光密度≥3，其厚度需要1-2μm，在形成像素树脂层后，在黑矩阵边缘上方的段差相比较于采用金属材料的黑矩阵就会增大，从而影响彩色滤光片的表面平整度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种黑矩阵的制作方法、彩色滤光片及显示装置，使得黑矩阵薄膜在具有较小的厚度的同时，具有较大的光密度。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一种黑矩阵的制作方法，包括：
在黑矩阵用光刻胶中加入第一液体，进行超声波振荡形成乳液状光刻胶；
在基板上涂覆一层乳液状光刻胶；
对涂覆有乳液状光刻胶的基板进行第一热处理，使得乳液状光刻胶中的第一液体被蒸发形成微孔；
采用刻画有图形的掩膜板对第一热处理后的基板进行曝光，并经显影和第二热处理后，形成黑矩阵的图形。
上述的制作方法，其中，所述超声振荡的功率为500-1000W，时间为20-40分钟。
上述的制作方法，其中，所述第一热处理的温度为100-120℃，时间为90-240秒。
上述的制作方法，其中，所述第二热处理的温度为150-250℃，时间为20-60分钟。
上述的制作方法，其中，所述第一液体为纯水。
一种彩色滤光片，包括，基板、形成在基板上的黑矩阵以及形成在所述黑矩阵所围成的像素区域内的像素树脂层，其中：
所述黑矩阵中形成有微孔。
上述的彩色滤光片，其中，所述黑矩阵按照上述的制作方法制作得到。
上述的彩色滤光片，其中，还包括：形成在黑矩阵和像素树脂层上方的透明导电层和形成在透明导电层上方的柱状隔垫物。
一种显示装置，包括上述的彩色滤光片。
与现有技术相比，本发明在黑矩阵用光刻胶中加入第一液体，通过超声波振荡形成乳液状光刻胶，采用光刻工艺形成黑矩阵。在形成黑矩阵过程中，其中的均匀分散的第一液体经热处理被蒸发，从而在黑矩阵薄膜层中形成微孔。所述微孔增加了光线在黑矩阵层中的散射，提高了黑矩阵的光密度。黑矩阵光密度的提高，有利于黑矩阵厚度的减小，节省了黑矩阵用光刻胶的用量，降低了成本。黑矩阵厚度的减小，有利于减小形成像素树脂层时产生的段差，从而提高彩色滤光片的平整度。
附图说明
图1为现有技术的彩色滤光片的结构示意图；
图2为本发明实施例中完成黑矩阵光刻胶涂覆的黑矩阵剖面图；
图3为本发明实施例中去除黑矩阵中第一液体的黑矩阵剖面图；
图4为本发明实施例中形成黑矩阵图形后黑矩阵剖面图；
图5为对图4中微孔所处的区域放大后的光线反射示意图；
图6为本发明实施例的彩色滤光片的结构示意图；
图7为本发明实施例的黑矩阵的制作方法流程图。
附图标记：
1-基板；2-黑矩阵；3-像素树脂层；4-透明导电层；5-柱状隔垫物；6-第一液体；7-微孔；8-入射光；9-反射光
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明实施例提供一种黑矩阵的制作方法，在黑矩阵用光刻胶中加入第一液体，通过超声波振荡形成乳液状光刻胶，采用光刻工艺形成黑矩阵。在形成黑矩阵过程中，其中的均匀分散的第一液体经热处理被蒸发，从而在黑矩阵薄膜层中形成微孔。所述微孔增加了光线在黑矩阵层中的散射(如图5所示)，提高了黑矩阵的光密度。黑矩阵光密度的提高，有利于黑矩阵厚度的减小，其厚度可由原先的1-2μm减小至0.5-1μm，节省了黑矩阵用光刻胶的用量，降低了成本。黑矩阵厚度的减小，有利于减小形成像素树脂层时产生的段差，从而提高彩色滤光片的平整度。
参照图7，本发明实施例的黑矩阵的制作方法，可以包括如下步骤：
步骤101：在黑矩阵用光刻胶中加入第一液体，进行超声波振荡形成乳液状光刻胶；
所述第一液体可以是纯水，也可以是能够与光刻胶形成乳液的其他液体。所述纯水可以采用蒸馏水、去离子水等，以防止水中的杂质离子对光刻胶的性能造成影响。
其中，所述超声波振荡的功率可以为500-1000W，时间可以为20-40min。
步骤102：在基板上涂覆一层乳液状光刻胶；
基板可以采用玻璃基板或其他透明材料基板。如图2所示，可以在玻璃基板上旋涂或刮涂一层步骤101得到的乳液状的黑矩阵用光刻胶，黑矩阵薄膜层中均匀分布有第一液体6，例如，水滴。
其中，光刻胶的用量根据待形成的黑矩阵薄膜的厚度确定，由于本发明通过在黑矩阵中形成微孔来提高光密度，因此，光刻胶的用量可以为现有技术的30-60％。
步骤103：对完成步骤102的基板进行热处理；
此热处理即为光刻工艺中的前烘过程。如图3所示，光刻胶中均匀分散的第一液体6经热处理被蒸发，从而在黑矩阵薄膜层中形成微孔7。所形成的微孔为均匀无序状，图3仅为示意图，在黑矩阵薄膜层的纵向上有多层(个)微孔，并非示意图中所示仅一层。
其中，所述热处理温度可以为100-120℃，时间可以为90-240s。
步骤104：对完成步骤103的基板进行曝光，并经显影和热处理后，形成黑矩阵的图形。
如图4所示，首先，采用刻画有图形的掩膜板对基板进行曝光，然后，对曝光后的基板进行显影和热处理(即后烘过程)后，便形成了含有微孔7的黑矩阵的图形。
其中，所述热处理的温度可以为150-250℃，时间可以为20-60min。
从图5可以看出，光线入射到黑矩阵中的微孔后，会在微孔中进行多次的散射，如此，提高了黑矩阵的光密度。
本发明实施例还提供一种彩色滤光片，参照图6，所述彩色滤光片包括：基板1、以及依次形成于基板1上的黑矩阵2、像素树脂层3、透明导电层4和柱状隔垫物5，其中，黑矩阵2中形成有微孔7。
该彩色滤光片的制作方法是在前述黑矩阵的制作方法的步骤104之后，采用光刻工艺或喷墨方式在黑矩阵所围成的像素区域内形成像素树脂层，所述像素树脂层包括红色像素树脂层R、绿色像素树脂层G和蓝色像素树脂层B，采用沉积或电镀的方式在黑矩阵和像素树脂层上形成透明导电层，以及，采用光刻工艺在透明导电层上形成柱状隔垫物。
本发明实施例还提供一种显示装置，所述显示装置包括阵列基板、上述实施例提供的彩色滤光片，以及，填充在所述阵列基板和所述彩色滤光片之间的液晶层。
综上所述，本发明实施例在黑矩阵用光刻胶中加入第一液体，通过超声波振荡形成乳液状光刻胶，采用光刻工艺形成黑矩阵。在形成黑矩阵过程中，其中的均匀分散的第一液体经热处理被蒸发，从而在黑矩阵薄膜层中形成微孔。所述微孔增加了光线在黑矩阵层中的散射，提高了黑矩阵的光密度。黑矩阵光密度的提高，有利于黑矩阵厚度的减小，节省了黑矩阵用光刻胶的用量，降低了成本。黑矩阵厚度的减小，有利于减小形成像素树脂层时产生的段差，从而提高彩色滤光片的平整度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种黑矩阵的制作方法，其特征在于，包括：
在黑矩阵用光刻胶中加入第一液体，进行超声波振荡形成乳液状光刻胶；
在基板上涂覆一层乳液状光刻胶；
对涂覆有乳液状光刻胶的基板进行第一热处理，使得乳液状光刻胶中的第一液体被蒸发形成微孔；
采用刻画有图形的掩膜板对第一热处理后的基板进行曝光，并经显影和第二热处理后，形成黑矩阵的图形。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于：
所述超声波振荡的功率为500-1000W，时间为20-40分钟。
3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于：
所述第一热处理的温度为100-120℃，时间为90-240秒。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于：
所述第二热处理的温度为150-250℃，时间为20-60分钟。
5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于：
所述第一液体为纯水。
6.一种彩色滤光片，包括，基板、形成在基板上的黑矩阵以及形成在所述黑矩阵所围成的像素区域内的像素树脂层，其特征在于：
所述黑矩阵中形成有微孔，且所述黑矩阵按照权利要求1至5中任一项所述的制作方法制作得到。
7.如权利要求6所述的彩色滤光片，其特征在于，还包括：
形成在黑矩阵和像素树脂层上方的透明导电层和形成在透明导电层上方的柱状隔垫物。
8.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求6或7所述的彩色滤光片。
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