CN105093640A - 彩色滤光片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种彩色滤光片，包括基板、形成于基板上的黑矩阵层和滤光层，以及平坦层和隔垫物，所述滤光层分布于所述黑矩阵层所限定的区域，所述平坦层设置于所述黑矩阵层和所述滤光层上，所述隔垫物设置于所述平坦层上，并且所述隔垫物与所述平坦层为在同一蚀刻工序中采用同种材料制成的不可分离的一体式结构，所述彩色滤光片可使制作工艺简化。本发明还公开一种制备所述彩色滤光片的方法。

Description

彩色滤光片及其制备方法
技术领域
本发明液晶显示领域，尤其涉及一种液晶显示器用的彩色滤光片及其制备方法。
背景技术
液晶显示面板通常包括彩色滤光片、阵列基板以及填充于彩色滤光片和阵列基板之间的液晶，形成液晶盒，其中彩色滤光片用于实现彩色画面的显示。彩色滤光片一般包括基板、黑矩阵以及滤光层，滤光层包括多个子像素(通常为红、绿和蓝色感光树脂)，黑矩阵层用以限定各子像素的界线，为了防止漏光，通常将子像素的边缘重叠于黑矩阵上，但这样容易导致整个滤光层不平坦，因此，通常再设置一平坦层，再在平坦层上设置隔垫物，用以保持液晶盒的厚度与形状。然而，增加一平坦层，就多出了一道制作工序，使工艺变得更繁琐。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种彩色滤光片及其制备方法，所述彩色滤光片及其制备方法可使制作工艺简化，并且能增大液晶填入量的裕度。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种彩色滤光片，包括：基板、形成于基板上的黑矩阵层和滤光层，以及平坦层和隔垫物，所述滤光层分布于所述黑矩阵层所限定的区域，所述平坦层设置于所述黑矩阵层和所述滤光层上，所述隔垫物设置于所述平坦层上，并且所述隔垫物与所述平坦层为在同一蚀刻工序中采用同种材料制成的不可分离的一体式结构。
其中，所述隔垫物包括主要隔垫物和辅助隔垫物，所述辅助隔垫物比所述主要隔垫物低。
其中，所述辅助隔垫物比主要隔垫物低0.1～0.3μm。
其中，所述平坦层和所述隔垫物中含有热膨胀系数小于零的物质。
其中，所述热膨胀系数小于零的物质为钨酸盐、铋、锑、ZrV2O7或ThV2O7。
其中，所述钨酸盐为ZrW2O8或HfW2O8。
其中，所述平坦层和隔垫物主要成分为感光树脂。
另一方面，本发明还提供一种制备所述彩色滤光片的方法，其特征在于，包括：
在基板上设置黑矩阵层和滤光层；
在黑矩阵层和滤光层上涂布一层感光树脂；
通过半色调掩膜板对所述感光树脂进行曝光，曝光时，所述半色调掩膜板对应于预先设置要形成平坦层的区域的透光率为30～40％，对应于预先设置要形成辅助隔垫物的区域的透光率为80～90％，对应于预先设置要形成主要隔垫物的区域的透光率为100％；
对曝光后的所述感光树脂进行显影，形成所述平坦层、所述主要隔垫物和所述辅助隔垫物。
其中，所述感光树脂含有热膨胀系数小于零的物质。
其中，所述热膨胀系数小于零的物质为钨酸盐、铋、锑、ZrV2O7或ThV2O7。
其中，所述热膨胀系数小于零的物质为铋、锑、ZrV2O7或ThV2O7。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：(1)本发明的主要隔垫物、辅助隔垫物和平坦层是不可分离的一体式结构，可在同一道工序中完成制作，比现有技术少一道工序，简化了工艺；(2)本发明设置了主要隔垫物和辅助隔垫物，辅助隔垫物比主要隔垫物低，增加了液晶填入量的裕度；(3)本发明的平坦层和隔垫物含有热膨胀系数小于零的物质，其具有热缩冷涨的特性，可以弥补液晶由于热胀冷缩引起的体积变化，减少真空气泡、重力缺陷和挤压缺陷，从而增大液晶填入量的裕度。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明彩色滤光片的一个实施方式的截面示意图；
图2是本发明彩色滤光片在挤压状态下的截面示意图，以表明主要隔垫物在挤压状态下变形时辅助隔垫物所起作用；
图3是本发明制备彩色滤光片的方法中一种实施方式的步骤。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1和图2，本发明提供一种彩色滤光片，包括基板10、黑矩阵层20、滤光层30、平坦层41、隔垫物40，所述黑矩阵层20和滤光层30设置于基板10上，并且滤光层30布置在黑矩阵层20所界定的区域内，子像素的边缘部分与黑矩阵10边缘重叠，形成凹凸不平的表面，平坦层41覆盖在滤光层30和黑矩阵10的表面，以填平所述凹凸，平坦层41和隔垫物40是不可拆分的一体式结构，即平坦层41和隔垫物40是同一种材质在同一道工序中完成制作，两者不可拆分，这样有利于简化工艺且减少设备成本，其中，隔垫物40设置于平坦层41上，用以保持液晶盒(未在图中示出)的厚度。
在一个实施方式中，隔垫物40包括主要隔垫物42和辅助隔垫物43，平坦层41和主要隔垫物42、辅助隔垫物43是同一种材质在同一道工序中完成制作，三者不可拆分，这样有利于简化工艺且减少设备成本，其中，主要隔垫物42和辅助隔垫物43设置于平坦层41上，用以保持液晶盒(未在图中示出)的厚度，主要隔垫物42比辅助隔垫物43高，即主要隔垫物42在垂直于基板的方向上比辅助隔垫物43长，之所以设置辅助隔垫物43比主要隔垫物42矮，是为了在加大隔垫物支撑作用的同时留出更多空间容纳液晶量，增大液晶填入量的裕度。当彩色滤光片与阵列基板(此处未示出)之间填充液晶(此处未示出)并组装成盒之后，主要隔垫物42顶端与阵列基板接触，辅助隔垫物43与阵列基板不接触，此时主要隔垫物42起主要支撑作用；请参阅图2，当液晶盒受到外界较强挤压时，主要隔垫物42变形，此时，辅助隔垫物43与主要隔垫物42同时起支撑作用，加强支撑力度。在本发明的一个实施方式中，平坦层41的厚度为1-3μm，主要隔垫物42的高度为3-4μm，辅助隔垫物43的高度比主要隔垫物42的高度小0.1-0.3μm。
另外，在制作显示面板的工艺中，通常存在一个瓶颈，即液晶填入量的裕度不足，也就是在满足面板显示品质的范围内，液晶量的允许偏差范围太小，液晶量的下限是在低温测试中不出现真空气泡，上限是在高温测试中不出现重力缺陷。由于液晶的膨胀特性，温度变化时液晶体积会有所变化，在低温环境下容易出现真空气泡缺陷，而在高温环境中容易出现重力缺陷；同时，在大尺寸液晶面板中，容易出现挤压缺陷。这些缺陷都会导致画面品质不良。真空气泡缺陷是指，当液晶显示面板处于低温状态时，液晶收缩，而液晶盒厚度不变，液晶不能充满整个液晶盒而出现真空气泡。重力缺陷是指，液晶显示面板直立时，由于重力，液晶聚集在面板底部，底部液晶量过多，盒厚超出标准，而在高温下，液晶膨胀，这种缺陷更明显。挤压缺陷是指，液晶显示面板受外来挤压力时，彩色滤光片和阵列基板间发生错位或盒厚变小而不能及时恢复，导致漏光、画面不均等缺陷。因此，本发明的一个实施方式中，平坦层41、主要隔垫物42和辅助隔垫物43含有热膨胀系数小于零的物质。通常，液晶在高温下体积会膨胀，在低温下体积会收缩，即热胀冷缩，而热膨胀系数小于零的物质具有热缩冷涨的特性，即在低温下体积会膨胀，在高温下体积会收缩。当液晶盒处于低温环境时，液晶收缩，而液晶盒厚度不变，液晶不能充满整个液晶盒而容易出现真空气泡，而本发明彩色滤光片的实施方式中，平坦层41、主要隔垫物42和辅助隔垫物43含有热膨胀系数小于零的物质，其在低温下体积有所膨胀，弥补了液晶在低温下收缩的体积，使液晶仍然充满整个液晶盒的空间，从而避免真空气泡缺陷；当液晶盒处于高温环境时，液晶体积膨胀，而彩色滤光片中平坦层41、主要隔垫物42和辅助隔垫物43体积收缩，液晶盒整体体积(盒厚)保持不变，减少重力缺陷。当液晶盒受到挤压时，主要隔垫物42变形，此时，辅助隔垫物43与主要隔垫物42同时起支撑作用，加强支撑力度，减轻液晶盒盒厚变化。这样，可以大大增加液晶填入量的裕度。
在本发明的一个实施方式中，平坦层41、主要隔垫物42和辅助隔垫物43所含的热膨胀系数小于零的物质为钨酸盐，优选纳米钨酸盐。
优选地，在本发明的一个实施方式中，平坦层41、主要隔垫物42和辅助隔垫物43所含的热膨胀系数小于零的物质为ZrW2O8或HfW2O8。
在本发明的一个实施方式中，平坦层41、主要隔垫物42和辅助隔垫物43所含的热膨胀系数小于零的物质为铋、锑、ZrV2O7或ThV2O7，优选为纳米铋、纳米锑、纳米ZrV2O7或纳米ThV2O7。
在本发明的一个实施方式中，所述平坦层41、主要隔垫物42和辅助隔垫物43的主要成分为感光树脂。
参见图1，在本发明的一个实施方式中，主要隔垫物42和辅助隔垫物43的形状为圆柱体与半球体的组合，其中，与平坦层41相连的一端为圆柱体。当然，在本发明的其他实施方式中，主要隔垫物42和辅助隔垫物43可以设置为其它形状。
在本发明的一个实施方式中，主要隔垫物42和辅助隔垫物43的形状为椭圆体，椭圆体的长轴设置为沿着黑矩阵层所形成的遮光条的长边方向，可以使主要隔垫物42和辅助隔垫物43与彩色滤光片基板及阵列基板的接触面积增大。随着对液晶显示面板像素的要求越来越高，像素单元边缘的黑矩阵层所形成的遮光条越来越窄，甚至窄达5μm，传统的圆形隔垫物的大小受到限制，因此，本实施方式将隔垫物做成椭圆体，既可以解决上述问题，又能够保证隔垫物的可利用面积。
在本发明的一个实施方式中，主要隔垫物42和辅助隔垫物43的形状还可以设置为与黑矩阵层所形成的遮光条的形状一致，这样可以增大主要隔垫物42和辅助隔垫物43与彩色滤光片基板及阵列基板的接触面积。
在本发明的一个实施方式中，主要隔垫物42和辅助隔垫物43的形状可以设置为圆柱体、长方体或其它多边体。
在本发明的一个实施方式中，主要隔垫物42设置于黑矩阵层20所形成的遮光条对应的正上方，也就是说，主要隔垫物42和黑矩阵层20所形成的遮光条之间间隔着平坦层41，且主要隔垫物42在黑矩阵层20所形成的遮光条的正上方位置。
请参阅图3，图3是本发明制备彩色滤光片的方法的一个实施方式，包括：
在基板上设置黑矩阵层，在黑矩阵层所形成的界定区域布置滤光层；
在黑矩阵层和滤光层上涂布一层含有热膨胀系数小于零的物质的感光树脂；
通过半色调掩膜板对所述感光树脂进行曝光，曝光时，所述半色调掩膜板对应于预先设置要形成平坦层的区域的透光率为30～40％，对应于预先设置要形成辅助隔垫物的区域的透光率为80～90％，对应于预先设置要形成主要隔垫物的区域的透光率为100％；
对曝光后的所述感光树脂进行显影，形成平坦层、主要隔垫物和辅助隔垫物。
在一个实施方式中，在涂布所述感光树脂前，将所述热膨胀系数小于零的物质混合到所述感光树脂中，搅拌均匀。
在一个实施方式中，所述热膨胀系数小于零的物质为钨酸盐，优选为纳米钨酸盐。
在一个实施方式中，所述热膨胀系数小于零的物质为ZrW2O8或HfW2O8，优选纳米ZrW2O8或纳米HfW2O8。
在一个实施方式中，所述热膨胀系数小于零的物质为铋、锑、ZrV2O7或ThV2O7，优选为纳米铋、纳米锑、纳米ZrV2O7或纳米ThV2O7。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种彩色滤光片，其特征在于，包括基板、形成于基板上的黑矩阵层和滤光层，以及平坦层和隔垫物，所述滤光层分布于所述黑矩阵层所限定的区域，所述平坦层设置于所述黑矩阵层和所述滤光层上，所述隔垫物设置于所述平坦层上，并且所述隔垫物与所述平坦层为在同一蚀刻工序中采用同种材料制成的不可分离的一体式结构。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述隔垫物包括主要隔垫物和辅助隔垫物，所述辅助隔垫物比所述主要隔垫物低。
3.根据权利要求2所述的彩色滤光片，其特征在于，所述辅助隔垫物比主要隔垫物低0.1～0.3μm。
4.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述平坦层和所述隔垫物中含有热膨胀系数小于零的物质。
5.根据权利要求4所述的彩色滤光片，其特征在于，所述热膨胀系数小于零的物质为钨酸盐、铋、锑、ZrV2O7或ThV2O7。
6.根据权利要求5所述的彩色滤光片，其特征在于，所述钨酸盐为ZrW2O8或HfW2O8。
7.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述平坦层和隔垫物主要成分为感光树脂。
8.一种制备彩色滤光片的方法，其特征在于，包括：
在基板上设置黑矩阵层和滤光层；
在黑矩阵层和滤光层上涂布一层感光树脂；
通过半色调掩膜板对所述感光树脂进行曝光，曝光时，所述半色调掩膜板对应于预先设置要形成平坦层的区域的透光率为30～40％，对应于预先设置要形成辅助隔垫物的区域的透光率为80～90％，对应于预先设置要形成主要隔垫物的区域的透光率为100％；
对曝光后的所述感光树脂进行显影，形成所述平坦层、所述主要隔垫物和所述辅助隔垫物，使隔垫物与所述平坦层为采用同种材料制成的不可分离的一体式结构。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述感光树脂含有热膨胀系数小于零的物质。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述热膨胀系数小于零的物质为钨酸盐、铋、锑、ZrV2O7或ThV2O7。
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