CN103901658A

CN103901658A - 用于ips模式液晶显示面板的滤光板、液晶显示装置

Info

Publication number: CN103901658A
Application number: CN201210581677.XA
Authority: CN
Inventors: 张莉; 金子若彦; 刘磊; 陈瑶
Original assignee: INESA DISPLAY MATERIALS Co Ltd
Current assignee: INESA DISPLAY MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-02

Abstract

一种用于IPS模式液晶显示面板的滤光板、液晶显示装置，滤光板包括：基板；位于所述基板上的遮光图案和滤光层，所述遮光图案和所述滤光层具有重叠区域；平坦层，覆盖所述遮光图案和滤光层，所述平坦层的段差大于等于0.1μm，小于等于0.3μm；位于所述平坦层上的间隔柱，且所述间隔柱位于滤光层和遮光图案的重叠区域上方。本技术方案既可以使整个滤光板上的间隔柱高度的均匀性比较好，又可以兼顾保证间隔柱附着性。利用本技术方案的滤光板形成的液晶显示装置中，液晶盒厚均匀稳定，从而使液晶显示装置具备良好的显示均匀性。

Description

用于IPS模式液晶显示面板的滤光板、液晶显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及用于IPS模式液晶显示面板的滤光板、液晶显示装置。

背景技术

近年来，随着信息通讯领域的迅速发展，对各种类型的显示设备的需求越来越大。目前主流的显示装置主要有：液晶显示器（LCD），等离子体显示器（PDP），电致发光显示器（ELD）和真空荧光显示器（VFD）等。由于液晶显示装置具有：轻、薄、体积小、耗电小、辐射低等优点，被广泛应用于各种数据处理设备中，例如电视、笔记本电脑、移动电话、个人数字助理等。液晶显示器主要包括：TFT阵列基板、彩色滤光板、TFT阵列基板和彩色滤光板之间的液晶层。

图1为现有技术的TN模式液晶显示器中彩色滤光板的剖面结构示意图，参考图1，目前用于液晶显示器中的彩色滤光板10主要包括：透明玻璃基板11、遮光图案层（BM层）12、彩色滤光层（RBG层）13、公共电极层（ITO层）14、间隔柱（Photo Spacer，PS）15。其中彩色滤光层覆盖在遮光图案层12的开口区域内，并且与遮光图案层12有一定重叠量。遮光图案层12、彩色滤光层13常采用光阻涂布的颜料分散法制造，具体工艺为：首先将液态光阻涂布在基板表面，然后通过带有指定图案的曝光掩膜板，使用近接式（Proximity）曝光机进行曝光，再经过显影及烘烤过程形成预想图案。

随着液晶显示器生产行业的发展，消费者对液晶显示器品质要求日益提高，推动液晶显示器朝高清晰，高分辨率，广视角等高精细方向发展，即从TN技术向IPS（In-Plane Switching，平面切换）技术发展。

图2为现有技术的IPS模式液晶显示器中彩色滤光板的剖面结构示意图，参考图2，IPS模式液晶显示器的滤光板20包括：透明玻璃基板21、位于基板21上的遮光图案层（BM层）22、位于遮光图案层22和基板21上的彩色滤光层（RBG层）23、位于彩色滤光层23上的平坦层（OC层）26、位于平坦层26上的间隔柱（Photo Spacer，简称PS）25、位于基板21背面的ITO电屏蔽层24。其彩色滤光层23中的RBG像素覆盖在遮光图案层22的开口区域内，并且与遮光图案层22有一定重叠量。IPS显示模式中用到的滤光板中，由于遮光图案细线化的要求，RBG像素不可避免的在遮光图案上产生重叠，为了减小此重叠造成的画素牛角偏高，在遮光图案层22及彩色滤光层23上设置了平坦层26。间隔柱25设置在平坦层26上，且只能位于遮光图案与RBG像素重叠区的上方。

然而，现有技术中，当将彩色滤光板和TFT阵列基板进行贴合后制成液晶显示器后，经常出现液晶显示装置显示不良。

发明内容

本发明解决的问题是IPS显示模式的液晶显示装置显示不均匀。

为解决上述问题，本发明提供一种用于IPS模式液晶显示面板的滤光板，包括：

基板；

位于所述基板上的遮光图案和滤光层，所述遮光图案和所述滤光层具有重叠区域；

平坦层，覆盖所述遮光图案和滤光层，所述平坦层的段差大于等于0.1μm，小于等于0.3μm；

位于所述平坦层上的间隔柱，且所述间隔柱位于滤光层和遮光图案的重叠区域上方。

可选的，所述滤光层位于所述遮光图案和所述基板上；

或者，所述遮光图案位于所述滤光层上。

可选的，所述滤光层至少包括R颜色滤光层、G颜色滤光层和B颜色滤光层，且相邻两种颜色的滤光层在滤光层和遮光图案的重叠区域具有重叠部分，所述间隔柱位于所述重叠部分上方。

可选的，所述平坦层的厚度大于等于1.5μm，小于等于3μm。

可选的，所述间隔柱的高度大于等于2μm，小于等于4μm。

可选的，还包括：位于所述基板背面的电屏蔽层。

可选的，所述电屏蔽层的材料为ITO。

可选的，所述间隔柱包括主间隔柱、副间隔柱，所述主间隔柱的高度大于所述副间隔柱的高度。

本发明还提供一种液晶显示装置，包括所述的滤光板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本技术方案的滤光板，平坦层的段差小于等于0.3μm，大于等于0.1μm，在该段差范围内，整个基板上间隔柱顶部的高度受遮光图案与滤光层重叠造成的凸起的影响比较小，在间隔柱位于滤光层和遮光图案的重叠区域上方时，整个滤光板上的间隔柱顶部高度的均匀性比较好，而间隔柱的高度决定了液晶显示装置中液晶盒厚（Cell Gap）。另一方面，在该段差范围内，间隔柱与其下方的平坦层附着性好，使得液晶显示装置成盒后间隔柱不易脱落。因此，利用本技术方案的滤光板形成的液晶显示装置中，液晶盒厚均匀稳定，可以使液晶显示装置显示均匀。

附图说明

图1为现有技术的TN模式液晶显示器中彩色滤光板的剖面结构示意图；

图2为现有技术的IPS模式液晶显示器中彩色滤光板的剖面结构示意图；

图3为本发明具体实施例的IPS模式液晶显示面板中彩色滤光板的剖面结构示意图。

具体实施方式

发明人经过研究发现，造成现有技术中IPS显示模式的液晶显示装置显示不良原因为：

IPS模式液晶显示装置中，滤光板上的遮光图案的线宽呈现不断减小的趋势。参考图2，随着遮光图案的线宽不断减小，滤光层中的R颜色滤光层、G颜色滤光层、B颜色滤光层在遮光图案上方出现重叠。为了减小滤光层在遮光图案上重叠带来的凸起影响，常常在整个滤光板表面设置平坦层26。但平坦层26只能减小此凸起，并不能消除凸起。这样，与传统显示器不同，IPS显示模式的显示装置中，间隔柱往往只能设置在滤光层23与遮光图案22的重叠区域之上的平坦层26上。

而，间隔柱的高度决定了液晶显示装置中液晶盒厚（Cell Gap），而均一稳定的盒厚又是液晶显示装置获得稳定均匀显示效果的基础。现有技术中，由于间隔柱设置在平坦层上、遮光图案与滤光层重叠区域上方，该重叠区域上方的平坦层由于重叠具有凸起，凸起的高度并不均匀，有些重叠区域的凸起高，有些重叠区域的凸起低。相应的在间隔柱高度相同的情况下，有些间隔柱顶部高于其他间隔柱顶部，这样会造成液晶盒厚不均匀，造成液晶填充的不均匀，从而会影响液晶显示装置显示的均匀性。另一方面，在间隔柱尺寸相同的情况下，间隔柱设置在凸起高的区域时，其与下方保护层的附着性较好，间隔柱设置在凸起低的区域中，其与下方保护层的附着性差易产生间隔柱脱落的现象，造成液晶盒在使用过程中局部区域液晶盒厚不稳定，也会影响液晶显示装置显示的均匀性。

本发明通过精确控制平坦层的段差，既实现对间隔柱顶部高度均匀性的控制，又兼顾间隔柱与下方保护层的附着性，从而同时实现液晶显示装置显示的均匀性和稳定性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

图3为本发明具体实施例的IPS模式液晶显示器中彩色滤光板的剖面结构示意图，参考图3，本发明用于IPS模式液晶显示面板的滤光板30，包括：

基板31；基板31为透明基板，通常选用透明的玻璃基板。但基板31的材料不限于玻璃基板，也可以选用其他材料的透明基板。

位于所述基板31上的遮光图案32和滤光层33，所述遮光图案32和所述滤光层33具有重叠区域。其中，在图3示出的具体实施例中，滤光层33位于遮光图案32和基板31上，也就是说，先在基板31上形成遮光图案32，然后将滤光层33形成在遮光图案和基板31上。但本发明中，遮光图案和滤光层的上下位置关系可以互换，即遮光图案可以位于滤光层上，也就是说，可以先在基板31上形成滤光层，然后将遮光图案形成在滤光层上。

平坦层36，覆盖所述遮光图案32和滤光层33。该平坦层36起到对遮光图案和滤光层形成的表面进行平坦化的目的，防止滤光层和遮光图案重叠造成画素牛角偏高。平坦层36的表面并不是理想的平面，在遮光图案和滤光层重叠区域上方仍有凸起存在，平坦层的存在只是相对减少了滤光层和遮光图案重叠造成的凸起的高度。

位于所述平坦层36上的间隔柱35，且所述间隔柱位于滤光层33和遮光图案32的重叠区域上方。

在本发明中，平坦层36的段差△t大于等于0.1μm，小于等于0.3μm。平坦层的段差指平坦层凸起的最高点至最低点的距离。在该段差范围内，间隔柱顶部的高度受遮光图案与滤光层重叠造成的凸起的影响比较小，在间隔柱位于滤光层和遮光图案的重叠区域上方时，整个滤光板上的间隔柱顶部高度的均匀性比较好，而间隔柱的高度决定了液晶显示装置中液晶盒厚（CellGap），因此，利用本技术方案的滤光板形成的液晶显示装置中，液晶盒厚均匀，可以使液晶显示装置显示均匀。另一方面，在该段差范围内，间隔柱与其下方的平坦层附着性好，使得液晶显示装置成盒后间隔柱不易脱落。

在该具体实施例中，平坦层36的厚度m大于等于1.5μm，小于等于3μm，在该厚度范围内，可以很好的实现平坦层的段差在0.1μm至0.3μm之间。

在具体实施例中，滤光板30还包括：位于基板31背面的电屏蔽层34。该电屏蔽层34的材料优选为ITO（氧化铟锡）。

本发明中，滤光层至少包括R颜色滤光层、G颜色滤光层和B颜色滤光层，相邻两种颜色的滤光层在与遮光图案的重叠区域具有重叠部分，所述间隔柱位于所述重叠部分上方。在该具体实施例中，滤光层33包括R颜色滤光层、G颜色滤光层和B颜色滤光层，同一遮光图案上具有两种颜色的滤光层，且相邻两种颜色的滤光层在遮光图案与滤光层的重叠区域上具有重叠部分，间隔柱35位于该重叠部分上方。三种颜色的滤光层按RGB的方式排列。但本发明中，滤光层的颜色不限于R、G、B三种颜色，可以根据显示装置显示色彩的需要设置滤光层的颜色。

在具体实施例中，滤光板上的所有间隔柱可以高度相同，不分主间隔柱和副间隔柱。也可是滤光板上的间隔柱包括主间隔柱、副间隔柱，主间隔柱的高度大于副间隔柱的高度。也就是说，间隔柱35可以是主间隔柱，也可以是副间隔柱，也可以是不分主副的间隔柱。间隔柱35的高度h大于等于2μm，小于等于4μm。本发明中，可以很好的控制在该高度范围内间隔柱的脱落现象。

下面以遮光图案线宽为20μm的滤光板为例说明本发明滤光板的制造方法：

步骤一：首先将透明玻璃基板通过紫外光洗净机和水清洗机除去表面有机物，然后将透明玻璃基板在脱水热盘中烘干，之后在冷盘中冷却至室温。接着，用狭缝涂布机将BM感光性组成物涂布在玻璃基板上，使用热盘在90℃温度下进行预热处理，预热时间为115s。然后，使用装有高压水银灯的近接式曝光机，在曝光能量为50mJ/cm²、曝光间距（GAP）为180μm的条件下对BM感光性组成物进行曝光。曝光完成后用搬送型显影设备实施显影，利用氢氧化钾系显影液以1.0％浓度的显影液将液压设定在0.2Mpa，显影48s（秒），接着用纯水清洗，得到了显影后的遮光图案。然后，用烤炉在230℃的温度下烘烤30min（分钟），之后进行5分钟的冷却处理，最终形成带有遮光图案。通过测试设备进行测试，确认遮光图案线宽为20μm。

步骤二，形成遮光图案后，将带有遮光图案的基板通过紫外洗净机和水清洗机进行清洗，然后，在脱水盘中烘干和冷却；接着，在狭缝涂布机上将红色感光性光阻涂布液涂布到基板上，可以通过调整狭缝吐出量来调整红色感光涂布层的厚度。接着在85℃下对红色感光性光阻预热烘烤115s，之后，使用高压水银灯的近接式曝光机在曝光能量为45mJ/cm²、曝光间距（GAP）为180μm条件下对红色感光性光阻进行曝光，得到预定的图形。之后，在显影设备中用氢氧化钾系显影液以1.0％浓度的显影液将液压设定在0.2ＭPa、显影时间为45s的条件下进行显影。接着用烤炉在230℃的温度下烘烤30min。最终得到R颜色滤光层。

重复步骤二，在滤光板上形成G颜色滤光层、B颜色滤光层。通过调整曝光机的工艺参数使得在遮光图案的两种颜色的滤光层重叠区域宽度为4μm。

步骤三，在完成RBG三种颜色的滤光层的成型以后，像素之间产生重叠区域的牛角高度较高，将会对间隔柱的高度以及液晶配向产生影响，从而影响液晶显示设备的表现性能。。因此用狭缝涂布机在滤光层表面涂布一层平坦像素表面的热硬化平坦材料(OC，over coat)，在90℃/115秒的条件下进行预烘烤，预烘烤后，在230℃/20min条件下进行烘烤，最终形成平坦层。此时，R&B重叠区域上方的OC层仍比其他区域的OC层高，此高度为Δt。同时，OC层的厚度为2um。

然后通过磁控溅镀设备基板背面溅镀一层透明导电薄膜(ITO)，厚度为200μm。

步骤四，IPS显示技术中不仅需要遮光图案细线化技术，也对间隔柱小型化、二段化提出了要求。通过狭缝涂布机将无色透明的感光性光阻涂布在彩色滤光基板表面，在90℃/120s条件下进行预热处理，然后在近接式曝光机中在曝光能量为44mJ/cm²、曝光间距为170μm条件下使用上述曝光光照并通过灰阶掩模（Gray-tone mask，简称GTM）技术得到小型化间隔柱，并在主间隔柱和副间隔柱之间形成0.5μm的段差。通过调整曝光工艺参数的调整，实现主间隔柱、副间隔柱的底部尺寸为8μm，将其配置在滤光层和遮光图案的重叠区域，间隔柱的高度为2.8μm，这里的间隔柱为高度均匀的间隔柱，没有主副之分。

通过上述步骤，得到了间隔柱下方平坦层凸起的最高点与最低点之间的段差Δｔ小于等于0.3μm，大于等于0.1μm时，间隔柱的高度和附着性可以得到有效控制。

本发明还提供一种液晶显示装置，包括所述的滤光板。

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

1.一种用于IPS模式液晶显示面板的滤光板，其特征在于，包括：

基板；

2.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，所述滤光层位于所述遮光图案和所述基板上；

或者，所述遮光图案位于所述滤光层上。

3.如权利要求2所述的滤光板，其特征在于，所述滤光层至少包括R颜色滤光层、G颜色滤光层和B颜色滤光层，且相邻两种颜色的滤光层在滤光层和遮光图案的重叠区域具有重叠部分，所述间隔柱位于所述重叠部分上方。

4.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，所述平坦层的厚度大于等于1.5μm，小于等于3μm。

5.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，所述间隔柱的高度大于等于2μm，小于等于4μm。

6.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，还包括：位于所述基板背面的电屏蔽层。

7.如权利要求6所述的滤光板，其特征在于，所述电屏蔽层的材料为ITO。

8.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，所述间隔柱包括主间隔柱、副间隔柱，所述主间隔柱的高度大于所述副间隔柱的高度。

9.一种液晶显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的滤光板。