CN104749674A - 滤光片的制作方法及曝光掩膜板 - Google Patents

Abstract

一种滤光片的制作方法及曝光掩膜板。所述滤光片的制作方法包括：提供基板；在基板上形成网状结构的黑色矩阵，黑色矩阵存在开口且露出基板表面；在基板和黑色矩阵表面形成负性的光阻材料；采用曝光掩膜板对光阻材料进行曝光处理，使光阻材料与黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量；对曝光后的光阻材料进行显影处理，以形成光阻层。所述曝光掩膜板用于上述滤光片的制作方法，包括：遮光区和曝光区，所述遮光区中与所述曝光区接触的边缘位置设置有多个凸起结构。本发明可以减小或消除光阻层中的牛角，防止由于牛角过厚造成液晶偏转不良，影响滤光片以及液晶显示器的显示性能，进一步的还可以降低滤光片的成本。

Description

滤光片的制作方法及曝光掩膜板

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种滤光片的制作方法及曝光掩膜板。

背景技术

目前，液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）技术有了飞速的发展，从屏幕的尺寸到显示的质量都取得了极大的进步，LCD具有体积小、功耗低、无辐射等特点，现已占据了平面显示领域的主导地位。液晶显示面板是液晶显示器的主要组件，其可以由一片薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）基板与另一片滤光片（Color Filter，CF）基板贴合而成，液晶层位于两片基板之间。

参考图1所示，现有技术中液晶显示器用的一种滤光片可以包括：

玻璃基板10；

黑色矩阵（Black Matrix，BM）20，位于玻璃基板10上并呈网状结构，所述黑色矩阵20存在开口且露出玻璃基板10表面；

光阻层30，包括多个光阻单元，每个光阻单元包括红色光阻R、绿色光阻G和蓝色光阻B，所述红色光阻R、所述绿色光阻G和所述蓝色光阻B位于所述玻璃基板10表面的开口中；

透明导电层60，位于玻璃基板10的背面；

平坦层（OverCoat，OC）40，位于光阻层30上，其厚度H的范围为1微米～3微米，其主要材料为感光树脂；

间隔柱（Photo Spacer，PS）50，位于平坦层40上。

上述光阻层30可以采用光阻涂布的颜料分散法制造。以红色光阻R为例，即首先将液态的负性红色光阻材料涂布在玻璃基板10和黑色矩阵20表面，然后通过图2所示的带有指定开口图案90的掩膜板80对所述负性红色光阻材料进行曝光，再经过显影处理使负性红色光阻材料中未照到光的部分溶于显影液，最后经过烘烤之后就形成所述红色光阻R。

为了防止漏光，在制作光阻层30时需要使光阻单元与黑色矩阵交叠。但是在实际制作过程中，由于工厂的制程能力以及光阻材料的缩水率等的限制，光阻单元与黑色矩阵接触的边缘容易产生牛角70（即突起），从而牛角70导致光阻层30的上表面不平整，最终影响了液晶显示器的显示性能。尤其是随着TFT-LCD技术的发展，IPS（In-Plane Switching，平面转换）、FFS（FringeField Switching，边缘场开关技术）等横向电场模式的滤光片，其将电极设定在Array（阵列）上，液晶分子旋转的平板由原来的竖直平面变化为水平平面，此时突出的牛角70就更容易阻挡液晶分子的旋转。

现有技术中需要在光阻层30上设置平坦层40以使得其上表面较为平整，从而减小牛角70对显示性能的影响，但增加了工序及成本，且使得滤光片厚度和成本大幅增加，透光率降低。

进一步的，为了实现同样的平整度，所述牛角70的高度h越大，后续需要形成的所述平坦层40的厚度H应该越大，且对所述平坦层40材料的平整性要求越高，从而平坦层40的材料成本越大，光线的透过率损失更大，最终进一步提高了滤光片的厚度和成本，降低了显示性能。

因此，如何减小或消除光阻层40中的牛角70就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种滤光片的制作方法及曝光掩膜板，可以减小或消除光阻层中的牛角，防止由于牛角过厚造成液晶偏转不良，影响滤光片以及液晶显示器的显示性能，进一步的还可以降低滤光片的成本。

为解决上述问题，本发明提供一种滤光片的制作方法，包括：

提供基板；

在所述基板上形成网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在开口且露出所述基板表面；

在所述基板和所述黑色矩阵表面形成负性的光阻材料；

采用曝光掩膜板对所述光阻材料进行曝光处理，使所述光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量；

对曝光后的所述光阻材料进行显影处理，以形成光阻层。

可选的，所述光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量是其余开口区域接收到的曝光量的0.2倍～0.6倍。

可选的，所述滤光片的制作方法还包括：在所述光阻层上形成平坦层。

可选的，所述平坦层的厚度范围包括0.5微米～2微米。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种用于上述滤光片的制作方法的曝光掩膜板，包括：遮光区和曝光区，所述遮光区中与所述曝光区接触的边缘位置设置有多个凸起结构。

可选的，所述凸起结构呈周期性重复排布。

可选的，所述凸起结构为三角形、矩形、梯形或半圆形。

可选的，所述凸起结构的宽度范围包括0.5微米～6微米。

可选的，位于所述遮光区同一个侧边上的所述凸起结构的面积之和占标准面积的40%～80%，所述标准面积等于所述侧边的长度与所述凸起结构的宽度之积。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的滤光片的制作方法中，在对基板和黑色矩阵表面的负性的光阻材料进行曝光处理时，通过使所述光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量，从而使得显影处理后所述光阻材料与所述黑色矩阵交叠区域形成的光阻层的厚度小于其余开口区域形成的光阻层的厚度，而光阻层厚度较薄的区域正好是原来的牛角区，因此也就意味着减小或消除了牛角的厚度，增加了光阻层的平坦性，后续既可以省略平坦层的形成步骤，也可以减薄平坦层的厚度且改用平坦性差的材料作为平坦层，最终都可以降低滤光片的成本，提高滤光片的显示性能。

本发明提供的曝光掩膜板可以用于上述的滤光片的制作方法中，其仅需在现有的遮光区和曝光区接触的边缘位置设置多个凸起结构即可，所述凸起结构就可以减小牛角区位置接收到的曝光量，从而结构简单，不增加工艺步骤，成本低。

进一步，所述凸起结构呈周期性重复排布，从而可以保证牛角区接收到的曝光量是均匀的，牛角区的厚度也是均匀的，最终可以进一步提高光阻层的平坦度。

附图说明

图1是现有技术中一种滤光片的结构示意图；

图2是现有技术中的一种曝光掩膜板的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的滤光片的制作方法的流程示意图；

图4至图6是图3所示制作方法各步骤对应的滤光片的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的曝光掩膜板的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术光阻单元与黑色矩阵接触的边缘会产生牛角，该牛角所在的区域会使得光阻层的上表面不平整，最终影响了液晶显示器的显示性能。虽然通过在光阻层上形成平坦层可以解决这个技术问题，但是考虑到牛角的高度越大，光阻层的平整性越差，从而平坦层的厚度越大，且平坦层材料的平整性要求越高，最终导致滤光片成本上升，光线的透过率更低，彩色显示效果变差。

针对上述技术问题，本发明提供了一种滤光片的制作方法，由于光阻层是负性光阻材料，其在曝光过程中，接收到的曝光量越少，显影处理后对应的光阻层的厚度越小，因此为了减薄或去除牛角，可以减少牛角区对应的光阻材料接收到的曝光量，即使光阻材料与黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量，从而使得显影处理后所述光阻材料与所述黑色矩阵交叠区域形成的光阻层的厚度小于其余开口区域形成的光阻层的厚度，最终提高了光阻层的平整度。

针对上述技术问题，本发明还提供了一种曝光掩膜板，其遮光区与曝光区接触的边缘位置设置有多个凸起结构，所述凸起结构与牛角区相对应，从而就可以减少牛角区对应的光阻材料接收到的曝光量，最终提高了光阻层的平整度。

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例做详细的说明。

参考图3所示，本发明实施例提供了一种滤光片的制作方法，可以包括以下步骤：

步骤S1，提供基板；

步骤S2，在所述基板上形成网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在开口且露出所述基板表面；

步骤S3，在所述基板和所述黑色矩阵表面形成负性的光阻材料；

步骤S4，采用曝光掩膜板对所述光阻材料进行曝光处理，使所述光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量；

步骤S5，对曝光后的所述光阻材料进行显影处理，以形成光阻层；

步骤S6，在所述光阻层上形成平坦层。

本实施例通过使光阻材料与黑色矩阵交叠的区域（即牛角区）接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量，从而使得显影处理后光阻材料与黑色矩阵交叠的区域的厚度小于光阻层其余位置的厚度，因此可以抵消工厂的制程能力以及光阻材料的缩水率等因素导致的该区域的厚度增大现象，最终提高了光阻层的平整度，减小了后续形成在光阻层上的平坦层厚度，且降低了对所述平坦层材料的平整性要求，最终可以降低滤光片的成本，提高滤光片的显示性能。

本实施例制作方法尤其适用于IPS、FFS等横向电场模式的滤光片。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，还可以省略形成平坦层的步骤，从而可以进一步降低滤光片的成本，提高滤光片的显示性能，其不限制本发明的保护范围。

首先，参考图4所示，提供基板100。

所述基板100可以是任一透明材料，本实施例中基板100为玻璃基板。

接着，继续参考图4所示，形成黑色矩阵200。

本实施例先在基板100上表面涂布一层黑色材料，所述黑色材料可以为黑色感光树脂材料，其光密度值比较大，形成的显示器对比度高。所述黑色材料的厚度范围可以为1μm～3μm，从而后续形成的黑色矩阵200的厚度范围可以为0.5μm～1.5μm；然后通过曝光、显影、烘烤等工艺在黑色材料中形成多个露出基板100上表面的开口，最终得到网状结构的黑色矩阵200。

接着，参考图5所述，在所述基板100和黑色矩阵200上形成光阻层300。

本实施例中光阻层300包括多个光阻单元，每个光阻单元包括红色光阻R、绿色光阻G和蓝色光阻B，即光阻单元为三色光阻，红色光阻R、绿色光阻G和蓝色光阻B的排布方式均为岛状（island）。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，所述光阻单元还可以包括黄色光阻或透明光阻等，即光阻单元为四色以上光阻，所述黄色光阻或透明光阻能够增加显示屏的色域饱和度或亮度。

此外，在本发明的其它实施例中，同一光阻的排布方式还可以为条状（stripe）、马赛克型、三角型、四边型或P排列型（Pentile）等，其同样不限制本发明的保护范围。

本实施例中为了形成所述光阻层300，需要分别采用颜料分散法形成红色光阻R、绿色光阻G和蓝色光阻B。以下以形成红色光阻R为例进行详细说明，所述绿色光阻G和蓝色光阻B的形成方法类似，后续不作详细说明。

形成所述红色光阻R可以包括以下三个步骤：

第一，在所述基板和所述黑色矩阵表面形成红色光阻材料。

所述红色光阻材料为负性材料，因此在曝光处理中照到光的部分不会溶于显影液，而未照到光的部分则会溶于显影液。

本实施例中可以通过旋涂工艺形成厚度为1μm～4μm的所述红色光阻材料。

第二，采用曝光掩膜板对所述红色光阻材料进行曝光处理，使所述红色光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量。

在保证所述红色光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量的前提下，当所述红色光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量太小时，则会使得显影后该区域的光阻层厚度太薄，从而该区域的光阻层厚度会小于其余开口区域中光阻层的厚度，即原来容易形成突起的牛角的区域会形成凹陷，最终同样导致光阻层的上表面不齐平；当所述红色光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量太大时，则会使得显影后该区域的光阻层厚度相对于其余开口区域的光阻层厚度变化比较小，而该变化无法与突起的牛角相抵消，从而原来容易形成突起的牛角的区域仍然存在较厚的牛角。

为了有效减小或消除牛角，本实施例中所述红色光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量可以是其余开口区域接收到的曝光量的0.2倍～0.6倍，如：0.2倍、0.3倍、0.4倍、0.5倍或0.6倍等。

第三，对曝光后的所述红色光阻材料进行显影处理和烘烤处理，以形成所述红色光阻R。

本实施例在形成红色光阻R之后，虽然没有完全去除所述牛角700，但此时牛角700的高度h'相较于图1中牛角70的高度h已大大减小，从而光阻层300的平整性有了很大改善。

在一个具体例子中，当图1中牛角70的高度h为0.75微米时，通过采用本实施例的方法，在所述红色光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量是其余开口区域接收到的曝光量0.2倍时，图5中的牛角700的高度h'可以减小到0.66微米；在所述红色光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量是其余开口区域接收到的曝光量0.4倍时，图5中的牛角700的高度h'可以减小到0.51微米；在所述红色光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量是其余开口区域接收到的曝光量0.6倍时，图5中的牛角700的高度h'可以减小到0.37微米。

本实施例中所述红色光阻R的长度范围可以为20微米～200微米，宽度范围也可以为20微米～200微米。

接着，参考图6所示，在光阻层300上形成平坦层400。

由于光阻层300上牛角700的厚度大幅减小，因此为了达到同样的平坦度，本实施例可以减小平坦层400的厚度，且可以降低对平坦层400材料的平整性要求。

具体地，所述平坦层400的厚度H'范围可以为0.5微米～2微米，如：0.5微米、1微米、1.5微米或2微米，其相对于图1中的平坦层40的厚度H范围（1微米～3微米）有了显著下降，从而可以提高光线透过率，提高了显示性能，同时也减少了成本。

所述平坦层400可以采用染色法、颜料分散法、印刷法、电沉积法或喷墨法等任一方式形成，在此不再赘述。

本实施例后续还可以在平坦层400上形成间隔柱，在基板100的背面形成透明导电层等，其对于本领域的技术人员是熟知的，在此不再赘述。

本实施例增加了光阻层300的平坦性，可以减小平坦层400的厚度和成本，最终减小降低滤光片的成本，提高滤光片的显示性能。

需要说明的是，上述技术方案还可以用于其它结构的滤光片的制作方法中，只要在对负性的光阻材料进行曝光处理时，使光阻材料与黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量就都在本发明的保护范围之内，在此不再赘述。

相应的，本发明实施例还提供了一种曝光掩膜板，其可以用于上述滤光片的制作方法中，参考图7所示，包括：

曝光区900，即开口区域，曝光区900与待形成的光阻层的位置相对应；

遮光区800，其材料可以为金属铬，遮光区800与基板和黑色矩阵上后续需要去除的负性光阻材料的位置相对应，所述遮光区800中与所述曝光区900接触的边缘位置（即容易产生牛角的区域）设置有多个凸起结构910。

本实施例中所述凸起结构910为矩形，且呈周期性重复排布在遮光区800的各个侧边，从而可以保证牛角区接收到的曝光量是均匀的，牛角区的厚度也是均匀的，最终可以进一步提高光阻层的平坦度。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，所述凸起结构910还可以为三角形或梯形等多边形图案，也可以为半圆形等图案，还可以是其它任意图案，其不限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，所述凸起结构910也可以随意排布，且各个凸起结构可以采用不同的图案，其同样可以减小牛角区接收到的曝光量。

需要说明的是，在本发明的其它实施例中，所述凸起结构910还可以仅排布在遮光区800的部分侧边上，其同样不限制本发明的保护范围。

所述曝光区900的排布方式与待形成的光阻的排布方式相对应。

经过大量的研究分析发现，牛角的宽度范围大致为0.5微米～6微米，因此当凸起结构910的宽度D也为0.5微米～6微米时，如：0.5微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米或6微米等，可以更好的减小或消除牛角的厚度。

为了使光阻材料与黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量是其余开口区域接收到的曝光量的0.2倍～0.6倍，则位于所述遮光区同一个侧边上的所述凸起结构的面积之和占标准面积的40%～80%，所述标准面积等于所述侧边的长度与所述凸起结构的宽度D之积。

以图7为例，所有所述凸起结构910的面积之和为16*C*D，对应所有凸起结构910的标准面积之和为2*W*D+2*L*D，因此（16*C*D）/（2*W*D+2*L*D）的比值为0.4～0.8，其中L为曝光区的长度，W为曝光区的宽度。

本实施例中不限制相邻凸起结构910之间的距离，也不限制每个凸起结构910的长度C。

本实施例中的曝光掩膜板尤其适用于大型近接式曝光机。

本实施例仅需在现有的遮光区800和曝光区900接触的边缘位置设置多个凸起结构910即可，所述凸起结构910就可以减小牛角区位置接收到的曝光量，从而结构简单，不增加工艺步骤，成本低。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种滤光片的制作方法，其特征在于，包括：

提供基板；

在所述基板上形成网状结构的黑色矩阵，所述黑色矩阵存在开口且露出所述基板表面；

在所述基板和所述黑色矩阵表面形成负性的光阻材料；

采用曝光掩膜板对所述光阻材料进行曝光处理，使所述光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量小于其余开口区域接收到的曝光量；

对曝光后的所述光阻材料进行显影处理，以形成光阻层。

2.如权利要求1所述的滤光片的制作方法，其特征在于，所述光阻材料与所述黑色矩阵交叠的区域接收到的曝光量是其余开口区域接收到的曝光量的0.2倍～0.6倍。

3.如权利要求1所述的滤光片的制作方法，其特征在于，还包括：在所述光阻层上形成平坦层。

4.如权利要求3所述的滤光片的制作方法，其特征在于，所述平坦层的厚度范围包括0.5微米～2微米。

5.一种用于权利要求1所述的滤光片的制作方法的曝光掩膜板，其特征在于，包括：遮光区和曝光区，所述遮光区中与所述曝光区接触的边缘位置设置有多个凸起结构。

6.如权利要求5所述的曝光掩膜板，其特征在于，所述凸起结构呈周期性重复排布。

7.如权利要求5或6所述的曝光掩膜板，其特征在于，所述凸起结构为三角形、矩形、梯形或半圆形。

8.如权利要求5所述的曝光掩膜板，其特征在于，所述凸起结构的宽度范围包括0.5微米～6微米。

9.如权利要求5或8所述的曝光掩膜板，其特征在于，位于所述遮光区同一个侧边上的所述凸起结构的面积之和占标准面积的40%～80%，所述标准面积等于所述侧边的长度与所述凸起结构的宽度之积。