CN102830456A - 彩色滤光片及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明例提供一种彩色滤光片，包括：基板；位于所述基板表面、呈网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面，相邻的间隙之间的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型；色阻层，位于所述间隙的基板表面且与相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘重叠。本发明还提供了彩色滤光片的形成方法，利用半灰调掩模板形成黑色矩阵，可以减小甚至消除“牛角”，防止显示装置像素边缘漏光，并且形成工艺简单，显示装置的对比度高。

Description

彩色滤光片及其形成方法

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种彩色滤光片及其形成方法。

背景技术

液晶显示器(Liquid crystal display，LCD)具有低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等传统阴极射线管显示器无法达到的优点。因此，液晶显示器已成为今年来显示器研究的主要课题，且朝向彩色化发展。

目前彩色化的液晶显示器大多使用背光(Black Light，BL)与彩色滤光片(color filter)的组合来达到彩色化的功效。而彩色滤光片的结构通常如图1所示。

图1是现有技术的彩色滤光片的剖面结构示意图。请参照图1，在玻璃基板101表面配置有黑色矩阵103，在玻璃基板101和黑色矩阵103表面形成红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)色阻，即色阻层105。然而，在实际制作时，色阻层105会产生如图所显示的“牛角”107，即色阻层105与黑色矩阵103边缘重叠的区域会产生“牛角”107。由于牛角107的存在，会影响液晶的有序排列，因此在显示装置中较容易出现像素边缘漏光的现象。

发明内容

本发明的实施例解决的问题是提供一种减小色阻层与黑色矩阵重叠区域“牛角”的彩色滤光片及其形成方法。

为解决上述问题，本发明提供了一种彩色滤光片，包括：

基板；

黑色矩阵，位于所述基板表面并呈网状结构，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面，相邻的间隙之间的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型；

色阻层，位于所述间隙的基板表面且与相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘重叠。

可选地，所述相邻的间隙之间的黑色矩阵的边缘的厚度和中间的厚度的差值为0.1～0.7μm。

可选地，所述基板边缘处的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为靠近所述间隙处厚度低于靠近基板边缘处厚度的阶梯状。

本发明的实施例提供了一种彩色滤光片，包括：

基板，位于所述基板表面的网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面；

色阻层，位于所述基板表面和相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘，所述位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度小于位于所述基板表面的色阻层的厚度。

可选地，所述基板边缘处的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为靠近所述间隙处厚度低于靠近基板边缘处厚度的阶梯状。

可选地，所述位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度和所述基板表面的色阻层的厚度的差值为0.1～0.7μm。

本发明的实施例提供了一种彩色滤光片的形成方法，包括：

提供基板；

形成位于所述基板表面并呈网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面，相邻的间隙之间的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型；

形成位于所述间隙的基板表面且与相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘重叠的色阻层。

可选地，所述黑色矩阵采用半灰调掩模板形成，所述半灰调掩膜板包括与所述相邻间隙之间的黑色矩阵的中间相对应的透光部、与所述相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘相对应的半透光部和与所述间隙对应的遮光部。

可选地，所述相邻的间隙之间的黑色矩阵的边缘的厚度和中间的厚度的差值为0.1～0.7μm。

可选地，所述黑色矩阵的形成步骤包括在所述基板表面形成黑色层，以及曝光、显影、硬烤的制作工艺。

本发明的实施例提供了一种彩色滤光片的形成方法，包括：

提供基板，所述基板表面形成有网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面；

形成位于所述基板表面和相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层，且位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度小于位于所述基板表面的色阻层的厚度。

可选地，所述色阻层采用半灰调掩模板形成，所述半灰调掩膜板包括与所述间隙相对应的透光部、与相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘相对应的半透光部和与相邻间隙间的黑色矩阵的中间相对应的遮光部。

可选地，所述位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度和所述基板表面的色阻层的厚度的差值为0.1～0.7μm。

可选地，所述黑色矩阵的形成步骤包括在所述基板表面形成黑色层，以及曝光、显影、硬烤的制作工艺。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：

本发明的实施例中形成位于所述基板表面、呈网状结构的黑色矩阵，由于采用具有透光部、半透光部和遮光部的半灰调掩模板形成黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙，相邻的间隙之间的黑色矩阵与所述基板垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型，再在所述间隙的基板表面和相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘形成的色阻层厚，由于容易形成“牛角”的相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘处的色阻层的厚度低于所述间隙的基板表面的色阻层的厚度，因此可以减小甚至消除“牛角”，防止显示装置的像素边缘漏光。

本发明的实施例中利用半灰调掩模板在基底表面和网状结构的黑色矩阵表面形成色阻层，通过调整半灰调掩模板中透光部、半透光部和遮光部的位置，可以使得容易形成“牛角”处的相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度低于位于所述基板表面的色阻层的厚度，有效减小甚至消除“牛角”，防止显示装置像素边缘漏光。

进一步的，本发明的实施例采用半灰调掩膜板形成的黑色矩阵或色阻层，形成工艺简单，半灰调掩膜板比较容易对准，且形成的色阻层的厚度均匀。

附图说明

图1是现有技术的彩色滤光片的剖面结构示意图；

图2是本发明的第一实施例的彩色滤光片的形成方法的流程示意图；

图3～图7是本发明的第一实施例的彩色滤光片的形成方法的剖面结构或俯视结构示意图；

图8是本发明的第二实施例的彩色滤光片的形成方法的流程示意图；

图9～图10是本发明的第二实施例的彩色滤光片的形成方法的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

第一实施例

请参考图2，本发明实施例的发明人提供了一种彩色滤光片的形成方法，包括：

步骤S201，提供基板；

步骤S202，形成黑色矩阵，所述黑色矩阵位于所述基板表面并呈网状结构，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面，相邻的间隙之间的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型；

步骤S203，形成色阻层，所述色阻层位于所述间隙的基板表面且与相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘重叠。

在本实施例中，具体可参考图3～图6所述的彩色滤光片的形成方法的剖面结构示意图。

执行步骤S201，请参考图3，提供基板301。

所述基板301为透明的基板，例如玻璃基板。

执行步骤S202，请结合参考图4～图6，形成黑色矩阵310，所述黑色矩阵310位于所述基板301表面并呈网状结构，所述黑色矩阵310存在间隙并露出所述基板301表面，相邻的间隙之间的黑色矩阵310在与所述基板301垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型。

所述黑色矩阵310的形成方法包括在基板301表面形成黑色层303，以及曝光、显影、硬烤的形成工艺。

请参考图4，在基板301表面形成黑色层303。所述黑色层303的材料为黑色感光树脂材料，所述黑色感光树脂材料的光密度值较大，形成的显示装置对比度高。所述黑色层303的形成步骤为：先将黑色感光树脂材料涂布在基板301表面，再进行预烘步骤。

请结合参考图5和图6，利用半灰调掩模板309对黑色层303，即黑色感光树脂材料进行曝光、显影、硬烤等黄光微影的形成工艺形成黑色矩阵310。

所述黑色矩阵310呈网状结构，所述黑色矩阵310存在间隙(未标示)并露出所述基板301表面(详情请见5，图5为本发明实施例的彩色滤光片的形成方法的俯视结构示意图)。

请参考图6，图6为图5的剖面结构的局部放大图。所述相邻的间隙之间的黑色矩阵310在与所述基板301垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型。

在本发明的实施例中，图6所示的黑色矩阵310采用半灰调掩模板309制作而成。所述半灰调掩模板309包括与所述相邻间隙之间的黑色矩阵310的中间相对应的透光部305、与所述相邻间隙之间的黑色矩阵310的边缘相对应的半透光部306和与所述间隙对应的遮光部307。

所述半透光部306和遮光部307表面形成有遮光材料，在本发明的实施例中，所述半透光部306表面的遮光材料的厚度小于所述遮光部307表面的遮光材料的厚度。在本发明的另一实施例中，所述半透光部306和遮光部307表面的遮光材料的厚度相同，所不同的是，所述半透光部306表面还形成有刻缝。

由于光线在半灰调掩模板309的透光部305、半透光部306和遮光部的透光率不同，对黑色层不同区域的曝光效果也不一样，最终形成的黑色矩阵310各个部分的厚度不一样。在本发明的实施例中，由于光线在透光部305的透过率高，曝光效果好，所述相邻间隙之间的黑色矩阵310的中间的厚度大，而光线在半透光部306的透过率较透光部305处的小，曝光效果略差，与所述半透光部305相对应的所述相邻间隙之间的黑色矩阵310的边缘的厚度小，即所述相邻的间隙之间的黑色矩阵310在与所述基板301垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型。在本发明的实施例中，形成的所述相邻的间隙之间的黑色矩阵的边缘的厚度和中间的厚度的差值为0.1～0.7μm。

需要说明的是，所述基板301边缘处的黑色矩阵310在与所述基板301垂直方向的截面为靠近所述间隙处厚度低于靠近基板310边缘处厚度的阶梯状(未标示)。

需要说明的是，在其他实施例中，任何相邻间隙之间的黑色矩阵310边缘部分的厚度小于中间部分的厚度的彩色滤光片的形成方法，都可以达到减小“牛角”，防止显示装置的像素边缘漏光的目的，且如果工艺控制的恰当，甚至可以完全消除“牛角”。

执行步骤S203，请参考图7，形成色阻层315，所述色阻层315位于所述间隙的基板301表面且与相邻间隙之间的黑色矩阵310的边缘重叠。

所述色阻层315包括：红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)色阻。其中，所述红色(R)色阻的材料为红色感光材料，所述绿色(G)色阻的材料为绿色感光材料，所述蓝色(B)色阻的材料为蓝色感光材料；所述色阻层315的厚度与显示装置的厚度，工艺时间等因素有关，为了节省工艺时间和感光材料，所述色阻层的厚度通常为1～3μm。

所述色阻层315的形成方法具体为：先在基板301表面和黑色矩阵310表面覆盖一感光材料层(未图示)，该感光材料层可为红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)感光材料中个一种；然后利用掩模板313将该层感光材料进行曝光、显影、硬烤等黄光微影工艺。

其中，所述掩模板313包括透光部311和遮光部312。所述掩膜板313的遮光部具有一层遮光材料，用于阻止光线的透光，所述透光部312光线可以完全透过。

接着按照上述方法分别形成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)色阻中的其他两种颜色的色阻。

上述步骤完成之后，本发明实施例的彩色滤光片制作完成，上述形成方法所形成的彩色滤光片，请参考图7，包括：

基板301；

位于所述基板301表面、呈网状结构的黑色矩阵310，所述黑色矩阵310存在间隙并露出所述基板301表面，相邻的间隙之间的黑色矩阵310在与所述基板301垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型；

色阻层315，位于所述间隙的基板301表面且与相邻间隙之间的黑色矩阵310的边缘重叠。

本发明实施例形成的彩色滤光片，由于利用具有透光部、半透光部和遮光部的半灰调掩膜板形成网状结构的黑色矩阵，所述相邻间隙之间的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型，所述相邻的间隙之间的黑色矩阵的边缘的厚度和中间的厚度的差值为0.1～0.7μm，在后续形成色阻层时，色阻层与黑色矩阵边缘重叠的部分的“牛角”会减小甚至消除。

第二实施例

请参考图8，本发明实施例的发明人还提供了一种彩色滤光片的形成方法，包括：

步骤S401，提供基板，所述基板表面形成有网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面；

步骤S402，形成色阻层，所述色阻层位于所述基板表面、相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘，且位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度低于位于所述基板表面的色阻层的厚度。

在本实施例中，具体可参考图9～图10所述的彩色滤光片的形成方法的剖面结构示意图。

执行步骤S401，请结合参考图5和图9，提供基板501，所述基板501表面形成有网状结构的黑色矩阵510，所述黑色矩阵510存在间隙并露出所述基板501表面。

所述基板501为透明基板，例如玻璃基板。

所述黑色矩阵510的材料为黑色感光树脂材料。所述黑色矩阵510的形成方法包括在基板表面形成黑色层(未图示)，以及曝光、显影、硬烤的形成工艺。

在本实施例中，所述黑色矩阵510呈网状结构(详情请参考图5中的黑色矩阵310)，利用掩膜板513形成，所述掩膜板513具有透光部511和遮光部512。所述相邻间隙之间的黑色矩阵510沿与基板501垂直的截面的厚度相等(详情见图9)。

执行步骤S402，请参考图10，形成色阻层515，所述色阻层515位于所述基板501表面和相邻间隙之间的黑色矩阵510的边缘，且位于相邻间隙之间的黑色矩阵510的边缘的色阻层515的厚度小于位于所述基板501表面的色阻层515的厚度。

所述色阻层515采用半灰调掩模板518形成，所述色阻层515的形成步骤包括：在基板501和黑色矩阵510表面涂布一层感光层(未图示)，该感光层的材料包括红色、绿色和蓝色感光材料中的一种，然后利用半灰调掩模板517进行曝光、显影、硬烤等黄光微影工艺。接着按照上述方法分别形成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)色阻中的其他两种颜色的色阻。

所述半灰调掩模板518包括透光部514、半透光部517和遮光部516。由于光线在所述透光部514、半透光部517和遮光部516的透过率不同，曝光程度不同，导致与所述透光部514、半透光部517和遮光部516相对应的各个部位的色阻层515的厚度也不同。

在本发明的实施例中，所述半灰调掩模板518包括与所述间隙相对应的透光部514、与相邻间隙之间的黑色矩阵510的边缘相对应的半透光部517和与相邻间隙间的黑色矩阵510的中间相对应的遮光部516。由于半灰调掩模板518的透光部514的光线透过率大于半透光部517。因此，与所述透光部514相对应处形成的色阻层515的厚度大于与所述半透光部517相对应处形成的色阻层515的厚度，即位于相邻间隙之间的黑色矩阵510的边缘的色阻层515的厚度小于位于所述基板501表面的色阻层515的厚度。从而使得“牛角”减小，并且在合适的工艺下，甚至可以消除“牛角”，防止显示装置像素边缘的漏光。在本发明的实施例中，形成的位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度和所述基板表面的色阻层的厚度的差值为0.1～0.7μm。

在本发明的其他实施例中，还可以通过调整半灰调掩模板518的透光部514、半透光部517、遮光部516的位置和透过率，使得形成的色阻层515不同位置的厚度不一样。

本发明的发明人经过研究后发现通过调整半灰调掩模板518的半透光部的透光率、曝光时间等工艺参数来控制色阻层515的厚度，达到减小“牛角”的目的。在本发明的实施例中，所述色阻层515的厚度影响了显示装置的厚度，工艺时间，为了节省工艺时间和感光材料，所述色阻层515的厚度通常为1～3μm。

上述步骤完成之后，本实施例的彩色滤光片如图10所示，包括：

基板501，位于所述基板501表面的网状结构的黑色矩阵510，所述黑色矩阵510存在间隙并露出所述基板501表面；

位于所述基板501表面和相邻间隙之间的黑色矩阵510的边缘的色阻层515，所述位于相邻间隙之间的黑色矩阵510的边缘的色阻层515的厚度小于位于所述基板501表面的色阻层515的厚度。

本实施例中形成的彩色滤光片，由于利用具有透光部、半透光部和遮光部的半灰调掩膜板形成色阻层，形成的色阻层与黑色矩阵重叠部分的厚度小于非重叠部分的厚度，所述位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度和所述基板表面的色阻层的厚度的差值为0.1～0.7μm，减小甚至消除了“牛角”。

需要说明的是，在其他实施例中，所述黑色矩阵和色阻层均可以采用半灰调掩模板来形成，其形成方法可以综合参考第一实施例和第二实施例，在此不再赘述。

综上，本发明形成的位于所述基板表面、呈网状结构的黑色矩阵，由于采用具有透光部、半透光部和遮光部的半灰调掩模板形成黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙，相邻的间隙之间的黑色矩阵与所述基板垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型，然后形成色阻层，所述色阻层位于所述间隙的基板表面和相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘形成色阻层厚，由于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘处的色阻层的厚度低于所述间隙的基板表面的色阻层的厚度，因此可以减小甚至消除“牛角”，防止显示装置的像素边缘漏光。

本发明的实施例中利用半灰调掩模板在基底表面和网状结构的黑色矩阵表面形成色阻层，通过调整半灰调掩模板中透光部、半透光部和遮光部的位置，可以使得位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度小于位于所述基板表面的色阻层的厚度，有效减小甚至消除“牛角”，防止显示装置像素边缘漏光。

进一步的，本发明的实施例采用半灰调掩膜板形成的黑色矩阵或色阻层，形成工艺简单，半灰调掩膜板比较容易对准，且形成的色阻层的厚度均匀。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (14)

1.一种彩色滤光片，其特征在于，包括：

基板；

黑色矩阵，位于所述基板表面并呈网状结构，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面，相邻的间隙之间的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型；

色阻层，位于所述间隙的基板表面且与相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘重叠。

2.如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述相邻的间隙之间的黑色矩阵的边缘的厚度和中间的厚度的差值为0.1～0.7μm。

3.如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述基板边缘处的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为靠近所述间隙处厚度低于靠近基板边缘处厚度的阶梯状。

4.一种彩色滤光片，其特征在于，包括：

基板，位于所述基板表面的网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面；

色阻层，位于所述基板表面和相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘，所述位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度小于位于所述基板表面的色阻层的厚度。

5.如权利要求4所述的彩色滤光片，其特征在于，所述基板边缘处的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为靠近所述间隙处厚度低于靠近基板边缘处厚度的阶梯状。

6.如权利要求1或4所述的彩色滤光片，其特征在于，所述位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度和所述基板表面的色阻层的厚度的差值为0.1～0.7μm。

7.一种彩色滤光片的形成方法，其特征在于，包括：

提供基板；

形成位于所述基板表面并呈网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面，相邻的间隙之间的黑色矩阵在与所述基板垂直方向的截面为边缘低中间高的“凸”字型；

形成位于所述间隙的基板表面且与相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘重叠的色阻层。

8.如权利要求7所述的彩色滤光片的形成方法，其特征在于，所述黑色矩阵采用半灰调掩模板形成，所述半灰调掩膜板包括与所述相邻间隙之间的黑色矩阵的中间相对应的透光部、与所述相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘相对应的半透光部和与所述间隙对应的遮光部。

9.如权利要求7所述的彩色滤光片的形成方法，其特征在于，所述相邻的间隙之间的黑色矩阵的边缘的厚度和中间的厚度的差值为0.1～0.7μm。

10.如权利要求7所述的彩色滤光片的形成方法，其特征在于，所述黑色矩阵的形成步骤包括在所述基板表面形成黑色层，以及曝光、显影、硬烤的制作工艺。

11.一种彩色滤光片的形成方法，包括：

提供基板，所述基板表面形成有网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在间隙并露出所述基板表面；

形成位于所述基板表面和相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层，且位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度小于位于所述基板表面的色阻层的厚度。

12.如权利要求11所述的彩色滤光片的形成方法，其特征在于，所述色阻层采用半灰调掩模板形成，所述半灰调掩膜板包括与所述间隙相对应的透光部、与相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘相对应的半透光部和与相邻间隙间的黑色矩阵的中间相对应的遮光部。

13.如权利要求11所述的彩色滤光片的形成方法，其特征在于，所述位于相邻间隙之间的黑色矩阵的边缘的色阻层的厚度和所述基板表面的色阻层的厚度的差值为0.1～0.7μm。

14.如权利要求11所述的彩色滤光片的形成方法，其特征在于，所述黑色矩阵的形成步骤包括在所述基板表面形成黑色层，以及曝光、显影、硬烤的制作工艺。

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