CN104076557A - 显示基板及其制作方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域，公开了一种显示基板及其制作方法、显示装置。所述显示基板上形成有隔垫物，所述隔垫物由混合光阻材料制成，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加在所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂，所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布。使用本发明的混合光阻材料制得的隔垫物同时具有更高的弹性恢复率和更精细化的尺寸和高度。

Description

显示基板及其制作方法、显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种显示基板及其制作方法、显示装置。

背景技术

液晶显示器的主体结构为液晶面板，液晶面板包括彩膜基板和阵列基板，在彩膜基板或阵列基板上形成柱状隔垫物，用于支撑面板的盒厚。为了获得更好的显示均一性，需要确保柱状隔垫物具有较高的弹性恢复率。

现有技术中，柱状隔垫物通常为负性光阻材料，由丙烯酸酯或环氧树脂共聚物组成，共聚物中带有丙烯酸酯或环氧树脂交联剂、光引发剂等物质。其中，丙烯酸酯或环氧树脂为光聚合单体，在光引发剂和曝光过程中会发生聚合反应生成聚合物，光引发剂的作用是在紫外光照下发生聚合反应的引发剂。丙烯酸酯或环氧树脂交联剂，通常为与丙烯酸酯或环氧树脂光聚合单体结构相似的物质，但一般都具有多个可聚合官能团，在聚合反应中起到交联的作用，从而获得较高的交联度，保证较高的弹性恢复率。

其中，柱状隔垫物的制备工艺为：

提供一基板，对基板进行清洗，并干燥；

在基板上涂布均一的混合光阻材料；

对混合光阻材料层进行预固化；

利用紫外光线对混合光阻材料层进行曝光，显影，形成柱状隔垫物；

对基板进行烘焙。

通过上述混合光阻材料制备的柱状隔垫物为密度和分子量均一的聚合物体系，具有一定且均一的弹性恢复率，可以保证在液晶面板受外力压迫时具有足够的支撑力，从而保证面板及时恢复以及面板的盒厚均一性。具有较高的弹性恢复率。

但是，随着技术要求的提高，尤其是在新兴的柔性显示制造技术中，对高弹性恢复率和精细化程度提出了更高的要求，而为了获得更高弹性恢复率和更精细化尺寸和高度的柱状隔垫物往往受限于混合光阻材料的粘度、交联度等限制，因为高的交联度会对混合光阻材料的显影和刻蚀工艺产生影响，导致隔垫物尺寸和高度的精度很低。

发明内容

本发明提供一种显示基板及其制作方法、显示装置，用以解决显示基板上形成的隔垫物，受到材料的限制，无法同时获得更高弹性恢复率和更精细化尺寸和高度的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种显示基板，所述显示基板上形成有隔垫物，所述隔垫物由混合光阻材料制成，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加在所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂，所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布。

如上所述的显示基板，优选的是，从隔垫物靠近显示基板的一端到相对的另一端，所述光吸收剂的浓度逐渐增加或减少。

如上所述的显示基板，优选的是，所述混合光阻材料中，所述光吸收剂的质量百分比为0.05﹪～10﹪。

如上所述的显示基板，优选的是，所述光阻材料为负性光阻材料。

如上所述的显示基板，优选的是，所述负性光阻材料包括：

丙烯酸酯共聚物，以及丙烯酸酯交联剂和丙烯酸酯光引发剂，或，

环氧树脂共聚物，以及环氧树脂交联剂和丙烯酸酯光引发剂。

如上所述的显示基板，优选的是，所述光吸收剂为紫外光吸收剂。

如上所述的显示基板，优选的是，所述色素为2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或双{3-[3-(2-H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸}-聚乙二醇300酯。

本发明还提供一种显示装置，包括阵列基板和彩膜基板，其特征在于，所述阵列基板或彩膜基板采用如上所述的显示基板，所述显示基板上形成的隔垫物位于所述阵列基板和彩膜基板之间。

本发明还提供一种显示基板的制作方法，包括形成隔垫物的步骤，所述形成隔垫物的步骤包括：

在所述显示基板上形成混合光阻材料层，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加到所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂；

利用所述特定波长的光线照射所述混合光阻材料层，使得所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布；

对所述混合光阻材料层进行构图工艺，形成隔垫物。

如上所述的制作方法，优选的是，所述光阻材料为负性光阻材料；

利用所述特定波长的光线照射所述混合光阻材料层的步骤具体为：

以一掩膜板作为阻挡，利用所述特定波长的光线照射所述混合光阻材料层，被光线照射的混合光阻材料层形成隔垫物的图案；

对所述混合光阻材料层进行构图工艺，形成隔垫物的步骤具体为：

利用显影工艺去除未被光线照射的混合光阻材料层，形成隔垫物。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述技术方案中，隔垫物由混合光阻材料制成，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加在所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂，所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布。当使用所述特定波长的光线照射所述混合光阻材料时，在光吸收剂浓度较高处的混合光阻材料交联度较高，具有较高的弹性恢复率，保证形成的隔垫物具有较高的弹性恢复率；而在光吸收剂浓度较低处的混合光阻材料的交联度较低，具有较低的弹性恢复率，保证形成的隔垫物具有较精细化的尺寸和高度。因此，使用本发明的混合光阻材料制得的隔垫物同时具有更高的弹性恢复率和更精细化的尺寸和高度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-图4表示本发明实施例中显示基板的制作过程示意图；

图5表示本发明实施例中显示基板上隔垫物的制作流程图。

具体实施方式

在液晶显示装置中，显示面板的盒厚均一性是影响显示品质的重要因素之一。因此，要求支撑显示面板盒厚的隔垫物必须具有足够高的弹性恢复率和足够精细化的尺寸和高度。

现有隔垫物通常为柱状隔垫物，由负性光阻材料(被光线照射的部分不会被显影液去除，而未被光线照射的部分可以被显影液去除掉)制成，例如：所述负性光阻材料可以由丙烯酸酯或环氧树脂共聚物组成，并在丙烯酸酯或环氧树脂共聚物中添加有对应的交联剂和光引发剂。其中，丙烯酸酯和环氧树脂为光聚合单体，被光线照射后会发生聚合反应生成聚合物。光引发剂的作用是在光照下催化丙烯酸酯或环氧树脂发生聚合反应。交联剂通常为与丙烯酸酯或环氧树脂光聚合单体结构相似的物质，但一般都具有多个可聚合官能团，在聚合反应中起到交联的作用，从而获得较高的交联度，以保证较高的弹性恢复率。即，光阻材料的交联度越高，形成的隔垫物的弹性恢复率越高。

但是，当通过提高交联度的方式，如：减小曝光距离，增加辐射剂量，增加交联剂的添加量，来进一步提高弹性恢复率时，会对混合光阻材料的显影和刻蚀工艺产生影响。当利用显影工艺或刻蚀工艺形成隔垫物时，会导致隔垫物尺寸和高度的精度很低。

针对上述技术问题，本发明提供一种显示基板及其制作方法。所述显示基板上形成有隔垫物，所述隔垫物由混合光阻材料制成，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加在所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂，且所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布。当使用所述特定波长的光线照射所述光阻材料时，在光吸收剂浓度较高处的混合光阻材料交联度较高，具有较高的弹性恢复率，保证形成的隔垫物具有较高的弹性恢复率；而在光吸收剂浓度较低处的混合光阻材料的交联度较低，具有较低的弹性恢复率，保证形成的隔垫物具有较精细化的尺寸和高度。因此，使用本发明的混合光阻材料制得的隔垫物同时具有更高的弹性恢复率和更精细化的尺寸和高度。

下面将结合附图和实施例，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。

本发明实施例中提供一种显示基板，所述显示基板上形成有隔垫物，所述隔垫物由混合光阻材料制成，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加在所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂，且所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布。

使用上述混合光阻材料制得的隔垫物同时具有更高的弹性恢复率和更精细化的尺寸和高度。

本发明实施例中还提供一种显示装置，其包括阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板或彩膜基板采用上述的显示基板，所述显示基板上形成的隔垫物位于所述阵列基板和彩膜基板之间。由于所述隔垫物具有更高的弹性恢复率和更精细化的尺寸和高度，可以很好的保证显示装置，尤其是柔性显示装置的显示均一性。

对于光吸收剂，其本身具有趋光性，当使用所述特定波长的光线从一侧照射所述混合光阻材料时，靠近光源一侧的光吸收剂浓度会较高，而远离光线的一侧光吸收剂的浓度较低。

本实施例中就是利用光吸收剂的上述特性，使得光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布，以简化隔垫物的制作工艺。在这里并不限定光吸收剂只能通过上述方法来实现不均匀分布，只是给出一个具体的实现方式。

对应的，所述显示基板的制作方法包括形成隔垫物的步骤，如图5所示，所述形成隔垫物的步骤包括：

步骤S1、在所述显示基板上形成混合光阻材料层，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加到所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂；

步骤S2、利用所述特定波长的光线照射所述混合光阻材料层，使得所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布；

步骤S3、对所述混合光阻材料层进行构图工艺，形成隔垫物。

需要说明的是，本发明中涉及的构图工艺特指显影或刻蚀工艺。

由于利用光吸收剂的趋光性可以实现光吸收剂在混合光阻材料中的不均匀分布。进一步地，本实施例中的光阻材料选择负性光阻材料，从而可以在光线照射的过程中，同时实现光吸收剂在所述光阻材料中的不均匀分布，以及形成隔垫物的图案，进一步简化隔垫物的制作工艺。

则步骤S2具体为：以一掩膜板13作为阻挡，利用所述特定波长的光线13(曝光光线，一般为紫外光)照射混合光阻材料层11，被光线照射的混合光阻材料层发生聚合反应，形成隔垫物的图案20，未被光线照射的混合光阻材料层21未发生聚合反应，结合图2和图3所示；

其中，靠近光线一侧的区域100中，被光线照射的混合光阻材料层中光吸收剂的浓度较高，而远离光线一侧的区域101中，被光线照射的混合光阻材料层中光吸收剂的浓度较低。对于光吸收剂浓度较高的一侧光照强度较高，该侧的混合光阻材料具有较高的交联度，从而具有较高的弹性恢复率，保证了形成的隔垫物具有较高的弹性恢复率；而光吸收剂浓度较低的一侧光照强度较低，该侧的混合光阻材料具有较低的交联度，具有较低的弹性恢复率，保证了形成的隔垫物具有较精细化的尺寸和高度。

当所述特定波长的光线为紫外光时，所述光吸收剂为紫外光吸收剂，如：UV326(2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑)、UV531(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)、Tinuvin1130(双{3-[3-(2-H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸}-聚乙二醇300酯)等具有紫外光吸收功能的化合物中的任一种。

完成步骤S2之后，即可对曝光后的混合光阻材料层(被光线照射的部分发生聚合反应，未被光线照射的部分未发生聚合反应)进行构图工艺，形成隔垫物。该构图工艺具体为：利用显影工艺去除未被光线照射的混合光阻材料层，形成隔垫物20，结合图3和图4所示。

由于未被光线照射的混合光阻材料层未发生聚合反应，能够用显影液洗掉，而被光线照射的混合光阻材料层发生聚合反应，不能够用显影液洗掉。因此，可以仅利用显影工艺，就能够形成隔垫物。

当然，也可以利用特定波长的光线照射整个混合光阻材料层，使得整个混合光阻材料层均发生聚合反应，且靠近光线的一侧光吸收剂的交联度较高，远离光线的一侧光吸收剂的交联度较低。然后，再对聚合后的混合光阻材料层进行刻蚀工艺，形成隔垫物。该刻蚀工艺具体包括：

在聚合后的混合光阻材料层上涂覆光刻胶；

对光刻胶进行曝光，形成光刻胶保留区域和光刻胶不保留区域，其中，光刻胶保留区域至少对应隔垫物所在的区域，光刻胶不保留区域对应其他区域；

采用干法刻蚀去除光刻胶不保留区域的混合光阻材料层；

剥离剩余的光刻胶，形成隔垫物。

优选地，从隔垫物靠近显示基板的一端到相对的另一端，即，隔垫物的高度延伸的方向，所述光吸收剂的浓度逐渐增加或减少，使得形成的隔垫物中光吸收剂的浓度呈现明显的梯度分布。

在实际应用过程中，受到光吸收剂本身溶解度的限制，光阻材料中添加的光吸收剂的质量百分比为0.05﹪～10﹪。而且光吸收剂的添加量过高时，会导致形成的隔垫物的弹性形变量变大，不利于对显示面板盒厚的控制。

在隔垫物制作完成后，还需要对隔垫物的弹性恢复率进行测试，以测试形成的隔垫物是否满足要求。

常用的弹性恢复率的测试方法如下：在固定时间内(如36s)施加固定压力(如5gf)于隔垫物顶端，其发生的最大形变记为hmax，去除压力后隔垫物弹性恢复后的形变记为hp，根据公式：弹性恢复率＝(hmax-hp)/hmax可以求出其弹性恢复率。

下面就对现有技术中未添加光吸收剂的光阻材料形成的隔垫物，和本发明的混合光阻材料形成的隔垫物的弹性恢复率进行测试：

对于未添加光吸收剂的光阻材料，现有技术中通过调整曝光距离或者辐射剂量来调整曝光量的方式，或者，通过调整交联剂的添加量控制交联度的方式，来调整光阻材料的交联度，从而调整形成的隔垫物的弹性恢复率。

以调整辐射剂量来调整光阻材料的交联度为例，来测试其对隔垫物的弹性恢复率的影响，具体见表1。

本发明实施例中，以紫外光吸收剂为例，来测试不同紫外光吸收剂添加量对隔垫物的弹性恢复率的影响，具体见表2。

通过表1和表2的对比可以看出，通过添加紫外光吸收剂对弹性恢复率的改善更大。而且随着紫外光吸收剂添加量的提高，弹性恢复率逐渐增加，同时最大形变量也稍有变大，综合这些数据可以发现，紫外光吸收剂的添加改变了柱状隔垫物的弹性形变量及其分布，出现了梯度分布的弹性形变的趋势，并且能够获得弹性恢复率较高的柱状隔垫物。

表1 表示不同辐射剂量所制备的隔垫物的弹性恢复率

辐射剂量(毫焦耳每平方厘米)	Hmax(微米)	hp(微米)	弹性恢复率
				40	0.365	0.175	52.05％
60	0.375	0.142	62.13％
				80	0.395	0.084	78.73％

表2 表示不同紫外光吸收剂添加量所制备的隔垫物的弹性恢复率

紫外光吸收剂添加量	Hmax(微米)	hp(微米)	弹性恢复率
				0.5％	0.373	0.112	69.97％
2.0％	0.402	0.102	74.63％
				3.0％	0.413	0.084	79.66％

结合图1-图4所示，本发明实施例中显示基板的具体制作过程为：

步骤a.提供一基板10，基板10为透明基板，如：玻璃基板、石英基板或有机树脂基板，对基板10进行清洗并干燥(该操作为常规的清洗和干燥工艺)；

对于薄膜晶体管阵列基板，基板10上形成有薄膜晶体管、像素电极等，具体的形成过程请参加现有技术，在此不再详述。

步骤b.将质量百分比为0.05～10％的紫外光吸收剂2溶入负性光阻溶液1中，并在负性光阻溶液1中添加交联剂3和光引发剂(图中未示出)，混合均匀后得到混合光阻材料，结合图1所示；

步骤c.通过涂布工艺将混合光阻材料涂至基板10的表面，形成混合光阻材料层11，如图1所示。混合光阻材料层11的厚度为2～5微米，涂布速度为10～500毫米每秒；

其中，涂布工艺可以为喷涂法、辊涂法、旋涂法、喷墨法等工艺方法，特别优选使用旋涂法、狭缝式涂布法工艺。

步骤d.结合图2和图3所示，以一掩膜板13作为阻挡，在混合光阻材料层11的上方1～100厘米处，使用紫外光线12对混合光阻材料层11进行紫外辐射交联，紫外辐照时间为1～60分钟，紫外波长为365纳米，辐射剂量为0.001～100毫焦耳每平方厘米。其中，被紫外光照射的混合光阻材料层发生聚合反应，形成隔垫物的图案20，而未被紫外光照射的混合光阻材料层21未发生聚合反应；

步骤e.混合光阻材料层11曝光后，将基板10置于显影液中显影，溶解掉未聚合的混合光阻材料层21，聚合的混合光阻材料层形成柱状隔垫物20，如图4所示。显影的时间一般为10～300s；

步骤f.混合光阻材料层11显影后，将基板10置于烘箱内保温一定时间。烘箱温度为180～250摄氏度，保温时间为10～240分钟。

结合图1-图4所示，在一个具体的实施方式中，显示基板的制作过程为：

步骤a.对基板10进行清洗，并干燥；

步骤b.将质量百分比为5％的紫外光吸收剂(Tinuvin1130)3溶入负性光阻溶液1中，并在负性光阻溶液1中添加交联剂3和光引发剂(图中未示出)，混合均匀后得到混合光阻材料；

步骤c.通过狭缝式涂布工艺将混合光阻材料涂至基板10的表面，形成混合光阻材料层11，膜层的厚度为3.0微米，涂布速度为200毫米每秒；

步骤d.以一掩膜板13作为阻挡，在涂层上方30厘米处，使用紫外光线12对混合光阻材料层11进行紫外辐射交联，紫外辐照时间为30分钟，紫外波长为365纳米，辐射剂量为60毫焦耳每平方厘米。被紫外光照射的混合光阻材料层发生聚合反应，形成隔垫物的图案20，而没有被紫外光照射的混合光阻材料层21未发生聚合反应；

步骤e.混合光阻材料层11曝光后，将基板10置于显影液中显影，溶解掉未聚合的混合光阻材料层21，聚合的混合光阻材料层形成柱状隔垫物20。显影时间为75s；

步骤f.混合光阻材料层11显影后，将基板10置于烘箱内保温一定时间。烘箱温度为230摄氏度，保温时间为25分钟。

本发明的技术方案中，显示基板上的隔垫物由混合光阻材料制成，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加到所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂，所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布。当使用所述特定波长的光线照射所述混合光阻材料时，在光吸收剂浓度较高处的混合光阻材料交联度较高，具有较高的弹性恢复率，保证形成的隔垫物具有较高的弹性恢复率；而在光吸收剂浓度较低处的混合光阻材料的交联度较低，具有较低的弹性恢复率，保证形成的隔垫物具有较精细化的尺寸和高度。因此，使用本发明的混合光阻材料制得的隔垫物同时具有更高的弹性恢复率和更精细化的尺寸和高度。

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 (10)

1.一种显示基板，所述显示基板上形成有隔垫物，其特征在于，所述隔垫物由混合光阻材料制成，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加在所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂，所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布。

2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，从隔垫物靠近显示基板的一端到相对的另一端，所述光吸收剂的浓度逐渐增加或减少。

3.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述混合光阻材料中，所述光吸收剂的质量百分比为0.05﹪～10﹪。

4.根据权利要求1-3任一项所述的显示基板，其特征在于，所述光阻材料为负性光阻材料。

5.根据权利要求4所述的显示基板，其特征在于，所述负性光阻材料包括：

丙烯酸酯共聚物，以及丙烯酸酯交联剂和丙烯酸酯光引发剂，或，

环氧树脂共聚物，以及环氧树脂交联剂和丙烯酸酯光引发剂。

6.根据权利要求1-3任一项所述的显示基板，其特征在于，所述光吸收剂为紫外光吸收剂。

7.根据权利要求6所述的显示基板，其特征在于，所述色素为2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或双{3-[3-(2-H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸}-聚乙二醇300酯。

8.一种显示装置，包括阵列基板和彩膜基板，其特征在于，所述阵列基板或彩膜基板采用权利要求1-7任一项所述的显示基板，所述显示基板上形成的隔垫物位于所述阵列基板和彩膜基板之间。

9.一种显示基板的制作方法，包括形成隔垫物的步骤，其特征在于，所述形成隔垫物的步骤包括：

在所述显示基板上形成混合光阻材料层，所述混合光阻材料包括光阻材料和添加到所述光阻材料中、吸收特定波长光线的光吸收剂；

利用所述特定波长的光线照射所述混合光阻材料层，使得所述光吸收剂在所述混合光阻材料中不均匀分布；

对所述混合光阻材料层进行构图工艺，形成隔垫物。

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述光阻材料为负性光阻材料；

利用所述特定波长的光线照射所述混合光阻材料层的步骤具体为：

以一掩膜板作为阻挡，利用所述特定波长的光线照射所述混合光阻材料层，被光线照射的混合光阻材料层形成隔垫物的图案；

对所述混合光阻材料层进行构图工艺，形成隔垫物的步骤具体为：

利用显影工艺去除未被光线照射的混合光阻材料层，形成隔垫物。