CN105093668B - 一种彩色滤光片基板及其制造方法、液晶显示面板 - Google Patents

一种彩色滤光片基板及其制造方法、液晶显示面板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种彩色滤光片基板、彩色滤光片基板的制造方法和液晶显示面板。所述彩色滤光片基板包括衬底基板；黑矩阵层，其包括形成在衬底基板的第一表面上的边框；金属网格层，其包括形成在与衬底基板的第一表面相对的第二表面上的网格线；其中，金属网格层的网格线与黑矩阵层的边框对应设置，且金属网格层的网格线在衬底基板上的投影区域位于黑矩阵层的边框在衬底基板上的投影区域的内部。本申请采用金属网格作为静电传导层，能够同时保证高较高的穿透率和较低的面电阻，提高静电传导能力。

Description

一种彩色滤光片基板及其制造方法、液晶显示面板
技术领域
本发明涉及液晶显示器技术领域，具体地说，涉及一种彩色滤光片基板、彩色滤光片基板的制造方法和液晶显示面板。
背景技术
近年来，随着液晶显示技术的不断发展，已出现多种提供大视角显示效果的显示技术，例如共面转换(In-Plate Swiching，IPS)技术和边缘电场开关(Fringe FieldSwitching，FFS)技术。FFS和IPS显示技术在实现宽视角的前提下，同时实现了高透光率、高对比度、高亮度和低色差等优良特性。
FFS和IPS同属于水平电场控制模式。图1为现有技术中IPS模式的液晶显示面板的结构示意图。液晶显示面板具有彼此相对设置的彩色滤光片基板110和阵列基板120，以及位于彩色滤光片基板110和阵列基板120之间的液晶层130。在彩色滤光基板的内表面形成有黑矩阵113和彩色滤光层115，通常，还在黑矩阵和彩色滤光层上形成保护层117。在阵列基板120的内表面上形成有公共电极123和像素电极125，使得液晶层中的液晶分子在水平电场的控制下发生偏转。
液晶显示器制造过程中或者在使用过程中，会产生静电积聚在彩色滤光片基板上。当静电积累到一定程度后会形成静电场，对液晶层内部的液晶分子产生干扰，导致显示画面异常。
为了防止静电对液晶层的影响，通常利用真空溅射工艺在彩色滤光基板110的上表面形成透明导电的氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)层119。并且，需要增大ITO层的厚度来降低其面电阻，以获得较好的导电效果。然而，ITO层厚度增大导致其透光率明显降低。如图2所示，当ITO层的厚度为200埃时，其面电阻为2000Ω，波长为400nm光的穿透率为98％；当ITO层的厚度增加为400埃时，其面电阻降低为500Ω，但是波长为400nm光的穿透率降低至80％，这使得液晶显示面板整体的亮度显著降低。
因此，亟需一种彩色滤光片基板，其表面形成的静电传导层同时具有较低面电阻和较高穿透率。
发明内容
本发明的目的之一在于解决现有的彩色滤光片基板在静电传导层面电阻减小时，导致穿透率过度降低的技术缺陷。
本发明的实施例首先提供一种彩色滤光片基板，包括：
衬底基板；
黑矩阵层，其包括形成在衬底基板的第一表面上的边框；
金属网格层，其包括形成在与衬底基板的第一表面相对的第二表面上的网格线；
其中，金属网格层的网格线与黑矩阵层的边框对应设置，且金属网格层的网格线在衬底基板上的投影区域位于黑矩阵层的边框在衬底基板上的投影区域的内部。
在一个实施例中，所述金属网格层的网格线围成多个网格单元，每一网格单元设置为与黑矩阵层的矩形单元一一对应。
在一个实施例中，所述金属网格层的网格线围成多个网格单元，每一网格单元设置为与黑矩阵层的至少一个矩形单元对应。
在一个实施例中，所述金属网格层的网格线的宽度小于黑矩阵层的边框的宽度。
本发明的实施例还提供一种彩色滤光片基板的制造方法，包括以下步骤：
提供一衬底基板；
在衬底基板的第一表面上形成黑矩阵层的边框；
在与衬底基板的第一表面相对的第二表面上形成金属网格层的网格线，并使金属网格层的网格线与黑矩阵层的边框对应设置，且金属网格层的网格线在衬底基板上的投影区域位于黑矩阵层的边框在衬底基板上的投影区域的内部。
在一个实施例中，在与衬底基板的第一表面相对的第二表面上形成金属网格层的网格线的步骤包括：
在衬底基板的第二表面上涂布光刻胶；
利用掩模板对光刻胶进行曝光并显影，形成缺口区域和残留区域；
在缺口区域和残留区域上沉积金属膜；
采用显影工艺去掉残留区域以及残留区域上沉积的金属膜，保留由缺口区域上沉积的金属膜，获得金属网格层。
在一个实施例中，所述金属网格层包括多个网格单元，每一网格单元设置为与黑矩阵层的矩形单元一一对应。
在一个实施例中，所述缺口区域的宽度小于黑矩阵层的边框的宽度。
本发明的实施例还提供一种液晶显示面板，包括：
如上文所述的彩色滤光片基板；
阵列基板，与彩色滤光片基板相对设置；
其中，所述金属网格层与阵列基板上的接地端连接。
本发明实施例提供的彩色滤光片基板采用金属网格作为静电传导层，能够同时保证高较高的穿透率和较低的面电阻。进一步的，金属网格的可挠性较好，更适于用在曲面衬底上。另外，传统ITO层中的铟元素为稀有金属，面临原料短缺的危险。本实施例中提供的金属网格能够利用钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)或者铜(Cu)等常见金属原料制造，更具有实用性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术中IPS模式的液晶显示面板的结构示意图；
图2为现有技术中ITO层的膜厚、面电阻与穿透率的相关关系示意图；
图3为本发明实施例一的彩色滤光片基板的剖面示意图；
图4为本发明实施例一的黑矩阵和金属网格结构示意图；
图5为本发明实施例一的黑矩阵和金属网格的另一种结构的示意图；
图6为本发明实施例一的黑矩阵和金属网格的另一种结构的示意图；
图7为本发明实施例二的彩色滤光片基板的制造方法的步骤流程图；
图8a为本发明实施例二的涂布光刻胶后的彩色滤光片基板的结构示意图；
图8b为本发明实施例二的曝光显影后的彩色滤光片基板的结构示意图；
图8c为本发明实施例二的沉积金属膜后的彩色滤光片基板的结构示意图；
图8d为本发明实施例二的再次显影后的彩色滤光片基板的结构示意图；
图9为本发明实施例三的液晶显示面板的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
以下结合说明书附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不相冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
实施例一
本实施例提供一种彩色滤光片基板。如图3所示，彩色滤光片基板300包括衬底基板310，以及分别设置在衬底基板310两侧的黑矩阵层320和金属网格层330。具体而言，黑矩阵层320包括形成在衬底基板310的第一表面上的边框321。而金属网格层330包括形成在与衬底基板的第一表面相对的第二表面上的网格线331。相对于传统的ITO层而言，金属网格层330的阻抗更低，当彩色滤光片基板300上积聚静电时，金属网格层330能够更迅速地传导静电。
图4为彩色滤光片基板上的金属网格和黑矩阵的结构示意图。在图4的示例中，黑矩阵层包括由边框321交错形成的多个矩形单元B11至B23，金属网格层包括由网格线331围成的多个网格单元M11至M23。
由于网格线331为不透明的金属线，将网格线331与黑矩阵的边框321尽量重合设置以保证彩色滤光片基板的透光率。也就是说，通过合理设置网格单元M11至M23的位置，使金属网格层的网格线在衬底基板上的投影区域位于黑矩阵层的边框在衬底基板上的投影区域的内部，以保证网格线331不会遮挡矩阵单元B11至B23中的透光区域。在图4的示例中，网格单元M11至M23优选设置为与矩阵单元B11至B23一一对应。
然而，液晶显示器的背光模组发出的光线经过重合设置金属网格和黑矩阵后，会产生波纹状的摩尔条纹(moire fringe)，导致显示画面质量降低。为了消除摩尔条纹，网格线331的宽度设定为小于黑矩阵的边框321的宽度。通常，黑矩阵的边框宽度为大于5μm，本实施例中网格线331的宽度优选设定为150nm-5μm。
不限于此，每一网格单元还可设置为与黑矩阵层的至少一个矩形单元对应。在图5的示例中，网格单元M11与矩形单元B11和B12组合构成的矩形对应设置；类似的，在图6中，网格单元M11与矩形单元B11、B12、B21和B22组合构成的矩形对应设置。图5和图6所示的金属网格层结构能够省略部分网格线，使金属网格的制造难度下降，并能节省金属原料，降低制造成本。
应当了解，上述的网格单元的形状仅为示例，并非用以限制本发明。本领域技术人员可根据实际需要，选择设计网格单元的形状。
综上所述，本实施例提供的彩色滤光片基板采用金属网格作为静电传导层，能够同时保证较高的穿透率和较低的面电阻。进一步的，金属网格的可挠性较好，更适于用在曲面衬底上。另外，传统ITO层中的铟元素为稀有金属，面临原料短缺的危险。本实施例中提供的金属网格能够利用钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)或者铜(Cu)等常见金属原料制造，更具有实用性。
实施例二
本实施例提供一种彩色滤光片基板的制造方法，主要用于在衬底基板上形成金属网格层。以下结合图7、图8a至图8d对该制造方法的详细过程进行说明。
提供一衬底基板(步骤S701)，对衬底基板进行清洗和洗后烘烤。然后在衬底基板801的第一表面上形成黑矩阵层的边框802(步骤S702)。如图8a所示，在衬底基板的第二表面上涂布光刻胶803(步骤S703)，并进行低压干燥以使光刻胶充分固定。其中，光刻胶803优选采用正光阻(Positive optical resist)，例如日本合成橡胶有限公司JSR(JapanSynthetic Rubber Co)的PFA(Polymmer film on array)系列。涂布精度达到150nm即可，厚度在1.5μm至5μm范围内。
随后，利用掩模板对光刻胶803进行曝光并显影，形成如图8b所示的缺口区域803a和残留区域803b(步骤S704)。其中，掩模板的图案与黑矩阵的矩阵单元相对应。
接下来，采用物理气相沉积工艺在缺口区域803a和残留区域803b上蒸镀金属膜(步骤S705)，金属膜的厚度大约为10nm至100nm。由于金属膜与光刻胶残留区域的段差较大，蒸镀完成后得到的缺口区域上的金属膜804a与残留区域上的金属膜804b并不连续(如图8c所示)。其中，“段差”为缺口区域上的金属膜804a的顶部与残留区域上的金属膜804b顶部之间的高度差。
最后，再次采用显影工艺去掉残留区域803b以及残留区域上蒸镀的金属膜804b，保留由缺口区域上沉积的金属膜804a(如图8d所示)，获得金属网格层的网格线(步骤S706)。其中，金属膜的材质可以为钨(W)、钛(Ti)、钼(Mo)或者铜(Cu)等金属原料。
上述步骤S703至S706是用于在衬底基板的第二表面上形成金属网格层的网格线。需要说明的是，在步骤S704中掩模板的图案与黑矩阵的矩阵单元相对应是指，利用掩模板形成的缺口区域803a与黑矩阵的边框321相对应，使缺口区域803a在衬底基板上的投影区域位于黑矩阵层的边框在衬底基板上的投影区域的内部。进而在步骤S706中获得的金属网格层中构成多个网格单元，每一网格单元设置为与黑矩阵层的矩形单元一一对应(如图4所示)，或者设置为与黑矩阵层的至少一个矩形单元对应(如图5或者图6所示)，使金属网格层能够同时具有较高的穿透率和较低的面电阻。其中，缺口区域803a的宽度小于黑矩阵层的边框的宽度。优选地，缺口区域803a的宽度设定为150nm-5μm。
由此可见，本实施例的制备过程的工艺简单，而不必采用现有技术中沉积ITO层所必须使用的昂贵的高温溅射设备，因此具有较好的实用性。
实施例三
本实施例提供一种液晶显示面板。优选的，该液晶显示面板为FFS或者IPS显示模式。如图9所示，该液晶显示面板包括相对设置的彩色滤光片基板910和阵列基板920，在彩色滤光片基板910和阵列基板920之间填充有液晶层930。其中，彩色滤光片基板910采用如上文所述的工艺流程制备而得到。
具体而言，彩色滤光片基板910的内表面形成有黑矩阵层913和彩色滤光层915，彩色滤光片基板910的外表面形成有金属网格层904。金属网格层904中的网格线与黑矩阵的边框对应设置，具体设置方式如实施例一所述，此处不再赘述。其中，彩色滤光片基板910的“内表面”是指与阵列基板920相对的表面，彩色滤光片基板910的“外表面”是指远离阵列基板920的表面。
阵列基板920的内表面上形成有公共电极923和像素电极925，使得液晶层中的液晶分子在水平电场的控制下发生偏转。阵列基板920的“内表面”是指与彩色滤光片基板910相对的表面。
阵列基板920还设置有接地端921，金属网格层904通过连接部件940与接地端921连接。当彩色滤光片基板910上积聚静电时，金属网格层904能通过接地端921迅速将静电荷释放，从而保证液晶层中的液晶分子不会受到静电场的干扰。
此外，由于金属网格层904具有较高的穿透率，本实施例的液晶显示面板的显示亮度更高，具有更好的显示效果。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种彩色滤光片基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一衬底基板；
在衬底基板的第一表面上形成黑矩阵层的边框；
在与衬底基板的第一表面相对的第二表面上形成金属网格层的网格线，并使金属网格层的网格线与黑矩阵层的边框对应设置，且金属网格层的网格线在衬底基板上的投影区域位于黑矩阵层的边框在衬底基板上的投影区域的内部；
其中，在与衬底基板的第一表面相对的第二表面上形成金属网格层的网格线的步骤包括：
在衬底基板的第二表面上涂布光刻胶；
利用掩模板对光刻胶进行曝光并显影，形成缺口区域和残留区域；
在缺口区域和残留区域上沉积金属膜；
采用显影工艺去掉残留区域以及残留区域上沉积的金属膜，保留由缺口区域上沉积的金属膜，获得金属网格层；
其中，所述光刻胶的厚度为1.5μm至5μm，所述金属膜的厚度为10nm至100nm，沉积在所述缺口区域的金属膜与沉积在所述残留区域上的金属膜之间不连续。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属网格层包括多个网格单元，每一网格单元设置为与黑矩阵层的矩形单元一一对应。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属网格层包括多个网格单元，每一网格单元设置为与黑矩阵层的至少一个矩形单元对应。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述缺口区域的宽度小于黑矩阵层的边框的宽度。
5.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：
根据权利要求1-4任一项中的方法制得的彩色滤光片基板；
阵列基板，与彩色滤光片基板相对设置；
其中，所述金属网格层与阵列基板上的接地端连接。
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