CN102981306B

CN102981306B - 一种彩色滤光片的制作方法

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Publication number: CN102981306B
Application number: CN201210526397.9A
Authority: CN
Inventors: 陆金波; 张卓; 赵吉生
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: CN102981306A

Abstract

本发明涉及液晶显示技术，公开了一种彩色滤光片的制作方法，该方法包括以下步骤：S1、在衬底基板上形成彩色的像素树脂层，在形成彩色的像素树脂层的同时形成对位标记；S2、在完成彩色的像素树脂层的衬底基板上形成黑色矩阵用光刻胶，并以所述像素树脂层作为掩膜板进行背面曝光并显影形成黑色矩阵。本发明通过首先在衬底基板上形成彩色像素树脂层，然后采用背面曝光实现黑色矩阵图形的制作，达到了黑色矩阵与像素树脂层之间的紧密连接，像素树脂层与黑色矩阵之间无重叠，避免了牛角状区域的形成，提高了彩色滤光片的平整度，有利于取向工艺的进行。

Description

一种彩色滤光片的制作方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种彩色滤光片的制作方法。

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。

现有技术所制备的彩色滤光片如图1所示，包括衬底基板1、黑色矩阵2、红色像素树脂层3、绿色像素树脂层4、蓝色像素树脂层5和柱状的隔垫物6。首先在衬底基板上形成黑色矩阵2，然后在此基础上分别形成红色、绿色和蓝色像素树脂层，最后形成隔垫物6。

现有技术在曝光工序中对位稍有偏差就会导致像素树脂层与黑色矩阵之间不是紧密相接，造成漏光。为了避免漏光现象，需增大像素树脂层和黑色矩阵的重叠部分，导致形成牛角状区域7，影响彩色滤光片的平整度，如图1中所示。

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如何避免彩色滤光片形成牛角状区域，以提高彩色滤光片的平整度。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种彩色滤光片的制作方法，包括以下步骤：

S1、在衬底基板上形成彩色的像素树脂层，在形成彩色的像素树脂层的同时形成对位标记；

S2、在形成彩色的像素树脂层的衬底基板上形成黑色矩阵用光刻胶，并以所述像素树脂层作为掩膜板进行背面曝光并显影形成黑色矩阵。

进一步地，所述步骤S1中像素树脂层的形成方法为：在衬底基板上分步形成多种颜色的像素树脂，在每形成一种颜色的像素树脂后通过刻画有图形的掩膜板进行曝光并显影而形成该种颜色的像素树脂层。

进一步地，所述掩膜板具有形成像素树脂层的对位标记的图形。

进一步地，在形成上一种颜色的像素树脂层的同时形成下一种颜色的对位标记，再形成下一种颜色的像素树脂层，依次形成多种颜色的像素树脂层。

进一步地，在形成像素树脂层的像素树脂中加入紫外吸收剂。

进一步地，所述紫外吸收剂为：水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中的一种或几种。

进一步地，所述黑色矩阵的材质为黑色负性光刻胶。

进一步地，彩色的像素树脂层完成后进行亲水性表面处理后形成黑色矩阵。

进一步地，在形成黑色矩阵时采用紫外线滤光镜将彩色的像素树脂层覆盖。

进一步地，所述步骤S2之后还包括步骤：S3、在形成黑色矩阵后形成一透明保护层。

（三）有益效果

上述技术方案所提供的一种彩色滤光片的制作方法，通过首先在衬底基板上形成彩色像素树脂层，采用背面曝光的技术手段，实现黑色矩阵图形的制作，达到了黑色矩阵与像素树脂层之间的紧密连接，不仅解决了现有彩色滤光片生产技术中由于像素树脂无法完全填充黑色矩阵所限定的像素区域所造成的漏光现象，提高了产品的良品率，降低了生产成本，而且采用此种方法形成的像素树脂层与黑色矩阵之间无重叠，避免了牛角状区域的形成，提高了彩色滤光片的平整度，有利于取向工艺的进行。

附图说明

图1是现有技术彩色滤光片的结构示意图；

图2是本发明一种实施例完成步骤S1′后的结构示意图；

图3是本发明一种实施例完成步骤S2′后的结构示意图；

图4是本发明一种实施例完成步骤S3′后的结构示意图；

图5是本发明一种实施例的彩色滤光片的结构示意图。

其中，1、衬底基板；2、黑色矩阵；3、红色像素树脂层；4、绿色像素树脂层；5、蓝色像素树脂层；6、隔垫物；7、牛角状区域；8、透明保护层。

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2-5所示，本发明的一种彩色滤光片的制作方法，包括：

步骤S1、在衬底基板1上形成彩色的像素树脂层，在形成彩色的像素树脂层的同时形成对位标记；

具体为：在为玻璃、石英、透明树脂等材质的衬底基板1上形成彩色的像素树脂层，该彩色树脂层至少具有三种颜色，并在形成上一种颜色的像素树脂层的同时形成下一种颜色的对位标记。

具体地，步骤S1中像素树脂层的形成方法为：在衬底基板1上分步形成多种颜色的像素树脂，在每形成一种颜色的像素树脂后通过刻画有图形的掩膜板进行曝光并显影而形成该种颜色的像素树脂层。

其中，掩膜板具有形成像素树脂层的对位标记的图形。

具体地，在形成上一种颜色的像素树脂层的同时形成下一种颜色的对位标记，再形成下一种颜色的像素树脂层，依次形成多种颜色的像素树脂层。

步骤S2、在形成彩色的像素树脂层之后，在完成彩色的像素树脂层的衬底基板1上形成黑色矩阵用光刻胶，并以该像素树脂层作为掩膜板进行背面曝光并显影形成黑色矩阵2；

具体为：在完成步骤S1后，在形成有彩色的像素树脂层的衬底基板1上采用刮涂、旋涂等方法形成黑色矩阵用光刻胶，并以所完成的像素树脂层作为掩膜板进行背面曝光并显影形成黑色矩阵2。

本实施例采用背面曝光的技术手段，实现黑色矩阵2图形的制作，达到了黑色矩阵2与像素树脂层之间的紧密连接，像素树脂层与黑色矩阵之间无重叠，避免了牛角状区域的形成，提高了彩色滤光片的平整度，有利于取向工艺的进行。

其中，黑色矩阵2的材质为黑色负性光刻胶。

黑色矩阵2的厚度可为1-5μm之间的任意值，例如，具体可以为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5和5μm中的一个。其中，像素树脂层的厚度为1-5μm，例如，具体可以为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5和5中的一个。

进一步地，本发明实施例的彩色滤光片的制作方法在完成步骤S2后还包括：步骤S3、在形成黑色矩阵2后形成一透明保护层8，以起到平坦化的作用以及避免该彩色滤光片受到外界环境的破坏。

进一步地，为了避免像素树脂层上残留黑色矩阵用光刻胶，可采用如下A、B、C三种方式：

A、在形成像素树脂层的像素树脂中加入紫外吸收剂；

具体为：在将要用于形成像素树脂层的像素树脂中添加紫外吸收剂，加入到光刻胶中可部分替代引发剂，在制备光刻胶的过程中直接加入，分散均匀即可；

紫外吸收剂可以为：水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类中的一种或几种；受阻胺类是一种光稳定剂，为具有空间位阻效应的哌啶衍生物。

例如：二苯甲酮（苯酮类）、水杨酸苯酯（水杨酸酯类）等是紫外线吸收剂和引发剂、有机颜料、医药、香料、杀虫剂的中间体。

B、彩色的像素树脂层完成后进行亲水性表面处理后形成黑色矩阵；

具体为:由于形成黑色矩阵2的材质黑色负性光刻胶为疏水性材质，因此可在完成步骤S1后对像素树脂层进行亲水性表面处理，则可避免像素树脂层上残留黑色矩阵用光刻胶。

像素树脂层亲水性表面处理过程为：

采用含氮气、氨气、氧气的低温等离子处理，在像素树脂层的表面引入-NH2、-OH等基团，以提高像素树脂层的表面亲水性。

在处理前形成一层只露出像素树脂层的模板，避免黑色矩阵区域的衬底基板和像素树脂层一同进行表面处理。将样品置于等离子体发生器的气室中，进行等离子处理，氩气压力为40Pa，放电功率30W，处理时间3min。再用浓度30%的丙烯酸溶液在80℃下进行接枝。最后在60-90℃下进行烘干。

为避免黑色矩阵区域的衬底基板和像素树脂层一同进行表面处理，在处理前先形成一层只露出像素树脂层的模板；该模板可采用掩膜板，或采用金属板，具体为：在金属板上涂一层光刻胶，对需要露出像素树脂层的区域进行曝光、显影，并刻蚀去除该区域光刻胶和金属层。

C、在形成黑色矩阵2时采用紫外线滤光镜将彩色的像素树脂层覆盖。

具体为：在完成步骤S1后，在形成彩色的像素树脂层上贴覆紫外线滤光镜，该紫外线滤光镜整体形状和衬底基板一致，其制作方法为：在滤光镜上涂一层光刻胶，对相对像素树脂层以外的区域进行曝光、显影，并刻蚀去除该区域的光刻胶和滤光镜，在形成有像素树脂层的位置保留滤光镜。

本实施例的像素树脂层至少具有三种颜色。最传统的为三种颜色的像素树脂层，其分别为：红色像素树脂层3、绿色像素树脂层4和蓝色像素树脂层5。此外，还可以包括透明像素树脂层和/或黄色像素树脂层等。

以最传统的三种颜色的像素树脂层为例，上述具有红、绿、蓝三种颜色像素树脂层的彩色滤光片的制作方法具体为：

步骤S1′、在衬底基板1上形成像素树脂层，包括红色像素树脂层3、绿色像素树脂层4和蓝色像素树脂层5。具体为：在衬底基板1上形成红色像素树脂，并通过刻画有图形的掩模板曝光并显影而得到红色像素树脂层3。重复上述步骤得到绿色像素树脂层4和蓝色像素树脂层5。其中，在形成红色像素树脂层3的同时在衬底基板1上形成绿色像素树脂层4的对位标记；在形成绿色像素树脂层4的同时在衬底基板1上形成蓝色像素树脂层5的对位标记。红色像素树脂层3、绿色像素树脂层4和蓝色像素树脂层5的厚度为1-5μm之间的一个数值，如图2。

步骤S2′、在完成步骤S1′的衬底基板1上形成黑色矩阵2，具体为：在完成步骤S1′的衬底基板1上形成黑色矩阵2用光刻胶，并以形成红色、绿色、蓝色像素树脂层图形作为掩膜板进行背面曝光并显影而得到黑色矩阵2图形，所形成黑色矩阵2的厚度为1-5μm之间的一个数值，如图3。

步骤S3′、在完成步骤S2′的衬底基板1上形成一透明保护层8，如图4。

进一步地，在后续的液晶显示器制作过程中，作为本发明的彩色滤光片的支撑部件，还包括步骤S4′、在完成步骤S3′的衬底基板1上形成柱状的隔垫物6，具体为：完成步骤S3′的衬底基板1上形成隔垫物用光刻胶，通过曝光、显影等工艺，最终形成柱状的隔垫物6。隔垫物6与彩色滤光片相连的横截面直径为15-20μm之间的一个数值，所述柱状隔垫物6悬空一端的横截面直径为5-10μm之间的一个数值；隔垫物6的高度为5-10μm之间的一个数值。当隔垫物6为透明材质时，隔垫物6的位置无特殊限定，可设于彩色像素树脂层的上方，如图5所示；当隔垫物6为非透明材质时，为了避免影响显示效果，必须将该隔垫物6设于黑色矩阵2的上方。

其中，隔垫物6可与透明保护层8一体成型或分开成型。

上述红色、绿色、蓝色像素树脂层3、4、5的形成顺序可互换，但在先形成的像素树脂层的掩模板上需有对位标记图形，在形成上一个像素树脂层的同时形成下一个像素树脂层的对位标记。

本实施例通过首先在衬底基板上形成红色、绿色和蓝色像素树脂层3、4、5，利用红色、绿色、蓝色像素树脂层3、4、5作为掩膜板，采用背面曝光的技术手段，实现黑色矩阵2图形的制作，达到了黑色矩阵2与像素树脂层之间的紧密连接。

上述技术方案所提供的一种彩色滤光片的制作方法，通过首先在衬底基板1上形成彩色像素树脂层，采用背面曝光的技术手段，实现黑色矩阵2图形的制作，达到了黑色矩阵2与像素树脂层之间的紧密连接，不仅解决了现有彩色滤光片生产技术中由于像素树脂无法完全填充黑色矩阵所限定的像素区域所造成的漏光现象，提高了产品的良品率，降低了生产成本，而且采用此种方法形成的像素树脂层与黑色矩阵之间无重叠，避免了牛角状区域的形成，提高了彩色滤光片的平整度，有利于取向工艺的进行。

采用本发明提供的方法制备的彩色滤光片有效地避免了现有技术中黑色矩阵和彩色树脂层重叠部分形成的段差，提高了彩色滤光片的平整度，有利于取向工艺的进行。

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

1.一种彩色滤光片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2、在形成彩色的像素树脂层的衬底基板上形成黑色矩阵用光刻胶，并以所述像素树脂层作为掩膜板进行背面曝光并显影形成黑色矩阵；在形成像素树脂层的像素树脂中加入紫外吸收剂；或者彩色的像素树脂层完成后进行亲水性表面处理后形成黑色矩阵；或者在形成黑色矩阵时采用紫外线滤光镜将彩色的像素树脂层覆盖。

2.如权利要求1所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中像素树脂层的形成方法为：在衬底基板上分步形成多种颜色的像素树脂，在每形成一种颜色的像素树脂后通过刻画有图形的掩膜板进行曝光并显影而形成该种颜色的像素树脂层。

3.如权利要求2所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述刻画有图形的掩膜板具有形成像素树脂层的对位标记的图形。

4.如权利要求3所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，在形成上一种颜色的像素树脂层的同时形成下一种颜色的对位标记，再形成下一种颜色的像素树脂层，依次形成多种颜色的像素树脂层。

5.如权利要求1所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述紫外吸收剂为：水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述黑色矩阵的材质为黑色负性光刻胶。

7.如权利要求1所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述步骤S2之后还包括步骤：

S3、在形成黑色矩阵后形成一透明保护层。