CN105353553A - 一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏，包括两玻璃基板，两玻璃基板的内表面上均设一层黑色掩膜;在位于两玻璃基板上的两黑色掩膜上分设ITO导电层,该ITO导电层为用于显示像素图案的氧化锢锡电极,且ITO导电层包覆黑色掩膜;在两ITO导电层之间设有一液晶层，在该液晶层的上端面及下端面还设有匹配的配向膜,其中上玻璃基板的上端面及下玻璃基板的下端面上还分别设有上偏光片和下偏光片。该液晶显示屏解决两ITO电极之间易短路的问题，阻挡非显示像素处即ITO电极间隙出的光的透射,降低非显示像素的透光率,提高显示像素与非显示像素的对比度,增加液晶显示屏的可视角度，且生产时良品率高，使用寿命长。本发明还公布一种制备该液晶显示屏的方法。

Description

一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏及其制备方法
技术领域
本发明涉及液晶显示领域,具体涉及一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏及其制备方法。
背景技术
在现有技术中，液晶显示屏包括常黑模式和常白模式两种模式。对于常黑模式的液晶显示屏,在显示过程中,由于液晶分子在液晶盒内呈倾斜排列,在不同方向看时,会出现灰阶反转的问题，这样会导致非选择像素并非完全呈暗态状态，非选择像素点也能有部分光透过,如此会影响液晶显示屏的显示对比度,特别是在户外环境光线较强时,对比度更低。为解决上述存在的出现灰阶反转,影响对比度的问题,常采用的方式是降低非显示像素处的透光度,提高显示像素与非显示像素的对比度及增加液晶显示屏的可视角度,从而适用于户外显示。
如附图1所示，解决上述问题的通常方案是在与配向膜接触的上下两片玻璃基板1内表面上分别刻蚀用于显示像素图案的氧化锢锡电极2,同时在氧化锢锡电极2的间隙出分别填充有由黑色材料组成的黑矩阵3,阻挡非显示像素处即氧化锢锡电极间隙出的光的透射,从而降低了非显示像素的透光率,提高了显示像素与非显示像素的对比度,增加了液晶显示屏的可视角度。
如附图1所示，但是在上述技术方案的制程中,由于制作工艺及设备的限制,导致黑色材料（黑矩阵）涂布不均匀以及黑色材料的细微残留，在烘烤时高温而发生碳化,黑色材料的碳化会在氧化锢锡电极上形成凸起或毛刺4,上下两基板玻璃1内表面上的氧化锢锡电极2因凸起或毛刺4的彼此接触,电性导通,从而使上下两基板玻璃1内表面上的两氧化锢锡电极2短路，造成生产制备过程中液晶屏大批次不良，产品的可靠性得不到保证;同时使用液晶显示屏时，按压或是触碰，也会使上下两基板玻璃1内表面上的两氧化锢锡2电极短路，从而造成用户端的产品不良。
因此，如何解决上述两氧化锢锡电极之间有毛刺及易短路的问题，又同时保证能阻挡非显示像素处即氧化锢锡电极间隙出的光的透射,降低非显示像素的透光率,提高显示像素与非显示像素的对比度,增加了液晶显示屏的可视角度，乃本申请人研究之重点亦行业之企盼。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺陷提供一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏，该液晶显示屏的可靠性好，不良品率低，使用寿命长。与之同时，本发明还提供一种制备上述液晶显示屏的制备方法。
为克服上述技术问题中的缺陷，本发明技术方案如下：一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏,包括彼此相对设置的上玻璃基板和下玻璃基板，所述上玻璃基板及下玻璃基板的内表面上均设置一层黑色掩膜;在位于所述上玻璃基板及下玻璃基板上的两所述黑色掩膜上设有ITO导电层,该ITO导电层为用于显示像素图案的氧化锢锡电极,且所述ITO导电层包覆所述黑色掩膜;在两所述ITO导电层之间设有一液晶层，在该液晶层的上端面及下端面还设有匹配的配向膜,所述上玻璃基板的上端面及所述下玻璃基板的下端面上还分别设置有相对应的上偏光片和下偏光片。
作为对上述技术方案的进一步阐述：
在上述技术方案中,所述黑色掩膜的电阻率为106Ω.cm～108Ω.cm。
在上述技术方案中，所述黑色掩膜中含有黑色金属氧化物颗粒。
在上述技术方案中，所述黑色金属氧化物颗粒为氧化钴、氧化铬、氧化锰及氧化镍中至少一种的颗粒。
在上述技术方案中，所述液晶层为包含具有介电各向异性的液晶合成物质的液晶层。
本发明的还提供的一种制备上述液晶显示屏的技术方案如下：
一种制备上述技术方案中的液晶显示屏的制备方法，其包括如下具体步骤：
步骤A,上玻璃基板和下玻璃基板制备:
选用玻璃基板，对玻璃基板表面做清洗处理；
步骤B,黑色掩膜制备:
选用包含氧化钴、氧化铬、氧化锰及氧化镍中至少一种的颗粒的黑色材料涂布于清洗后的玻璃基板上,再依次对涂布均匀的黑色材料进行曝光、显影和固化；
步骤C,ITO导电层制备:
将包含氧化锢锡的电极材料均匀镀于已制备好黑色掩膜的上玻璃基板及下玻璃基板上，镀膜完成后对异物予以清洗；
步骤D,感光胶层制备及清除：
在ITO导电层上涂布一层感光胶，并依次进行曝光、显影、腐蚀处理，完成后再进行去胶及清洗处理，将所述感光胶层去除掉；
步骤E,配向膜制备:
在完成步骤D的上玻璃基板及下玻璃基板的内侧面印刷配向膜并进行打磨，打磨完成后，再进行丝印、对版以及固化，完成配向膜制备;
步骤F,液晶层制备;
步骤G,安装偏光片；
步骤H,检测：检测黑色掩膜是否残留过剩，高温碳化使两层ITO导电层电性连通，并检测感光胶层、ITO导电层是否涂布及制备均匀和偏光片是否安装到位。
在上述制备方法中，步骤C中ITO导电层制备包括如下步骤：
步骤一：镀前准备，包括清洁和处理玻璃基板、制作蒸发源、清洗真空室和玻璃基板夹具及安装蒸发源和安放玻璃基板；
步骤二：抽真空、离子轰击，
将用于烘烤、预熔及蒸发的真空室抽气至真空状态，辉光放电，使真空室内产生高速的离子，利用离子粒子清洁玻璃基板;离子轰击的条件为：真空室内压力0.13Pa~13Pa，辉光放电电压1.5kV~10kV，轰击时间5min~60min;
步骤三：烘烤、预熔及蒸发，将玻璃基板放置于真空室内进行烘烤、预熔及蒸发处理，去除玻璃基板、ITO导电层内残留气体；
步骤四：导电层表面处理。
在上述制备方法中，步骤F中的液晶层的制备包括界破片和灌液晶分子。
本发明的有益效果是:
一是，通过将黑色掩膜设置于ITO导电层下端，避免因制成原因而造成的于ITO导电层上形成毛刺或凸起，从而减少生产过程中不良品，提高生产效率；
二是，因黑色掩膜位于ITO导电层下端，避免使用过程中因碰触或按压而形成的使用端的不良，保证产品稳定性；
三是，黑色掩膜位于ITO导电层下端，液晶显示屏的可靠性好，减少不必要的返修，节省生产成本，且使用寿命长。
四是，解决ITO电极之间有毛刺及易短路的问题，又同时保证能阻挡非显示像素处即ITO电极间隙出的光的透射,降低非显示像素的透光率,提高显示像素与非显示像素的对比度,增加了液晶显示屏的可视角度。
附图说明
图1为现有液晶显示器的结构层次分别图；
图2是本发明的结构层次分布图；
图3是本发明液晶显示器制备的流程图；
图4使本发明的镀ITO导电层的基本工艺流程。
图中,11.上玻璃基板，12.下玻璃基板，21.上黑色掩膜，22.下黑色掩膜，31.上ITO导电层，32.下ITO导电层，41.上配向膜，42.下配向，51.上偏光片，52.下偏光片，6.液晶层。
具体实施方式
下面结合附图2-4进一步说明本发明。
如图2显示本发明所述的具体实施例,一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏,包括彼此相对设置的上玻璃基板11和下玻璃基板12，所述上玻璃基板11及下玻璃基板12的内表面上均设置一层黑色掩膜，其分别为上黑色掩膜21和下黑色掩膜22;在位于所述上玻璃基板11及下玻璃基板12上的所述上黑色掩膜21和下黑色掩膜22上分别设有上ITO导电层31和下ITO导电层32,该两ITO导电层为用于显示像素图案的氧化锢锡电极,且两所述ITO导电层对应包覆相应的所述上黑色掩膜21和下黑色掩膜22;在两所述ITO导电层之间设有一液晶层6，在该液晶层6的上端面及下端面还设有匹配的上配向膜41和下配向42膜,所述上玻璃基板11的上端面及所述下玻璃基板12的下端面上还分别设置有相对应的上偏光片51和下偏光片52；而在实际生产中，先在所述上ITO导电层31和下ITO导电层32上均设有一感光胶层（图中未标示），然后在成品完成时，该感光胶层会被剔除掉。
其中，所述上、下黑色掩膜的电阻率为106Ω.cm～108Ω.cm;所述上、下黑色掩膜中含有黑色金属氧化物颗粒;所述黑色金属氧化物颗粒为氧化钴、氧化铬、氧化锰及氧化镍中至少一种的颗粒;所述液晶层6为包含具有介电各向异性的液晶合成物质的液晶层6。
本实施例的液晶显示屏通过将黑色掩膜设置于ITO导电层下端，避免因制成原因而造成的于ITO导电层上形成毛刺或凸起，从而减少生产过程中不良品，提高生产效率;因黑色掩膜位于ITO导电层下端，避免使用过程中因碰触或按压而形成的使用端的不良，保证产品稳定性；
黑色掩膜位于ITO导电层下端，液晶显示屏的可靠性好，减少不必要的返修，节省生产成本，且使用寿命长。
参考附图3-4，制作本实施例中的黑色矩阵结构液晶显示屏的制备方法包括如下具体步骤：
步骤A,上玻璃基板11和下玻璃基板12制备:选用玻璃基板，对玻璃基板表面做清洗处理；
步骤B,上黑色掩膜21及下黑色掩膜22制备:选用包含氧化钴、氧化铬、氧化锰及氧化镍中至少一种的颗粒的黑色材料涂布于清洗后的玻璃基板上,再依次对涂布均匀的黑色材料进行曝光、显影和固化；
步骤C,ITO导电层制备:将包含氧化锢锡的电极材料均匀镀于已制备好黑色掩膜的上玻璃基板11及下玻璃基板12上，镀膜完成后对异物予以清洗；
步骤D,感光胶层（图中未示）制备及清除：在ITO导电层上涂布一层感光胶，并依次进行曝光、显影、腐蚀处理，完成后再进行去胶及清洗处理，将所述感光胶层去除掉；
步骤E,上配向膜41及下配向42膜制备:在完成步骤D的上玻璃基板11及下玻璃基板12的内侧面印刷配向膜并进行打磨，打磨完成后，再进行丝印、对版以及固化，完成配向膜制备;
步骤F,液晶层6制备，液晶层6的制备包括界破片和灌液晶分子,其中，所述界破片是指在制备中，前述的黑色掩膜、ITO导电层、感光胶层及配向膜是以大尺寸基板完成的，在灌液晶之前，需将器破片成小片尺寸，已满足产品的制备；
步骤G,安装上偏光片51和下偏光片52；
步骤H,检测：检测黑色掩膜是否残留过剩，高温碳化使两层ITO导电层电性连通，并检测感光胶层、ITO导电层是否涂布及制备均匀和偏光片是否安装到位。
在本实施例的制备方法中，步骤C中ITO导电层制备包括如下步骤：
步骤一：镀前准备，包括清洁和处理玻璃基板、制作蒸发源、清洗真空室和玻璃基板夹具及安装蒸发源和安放玻璃基板。需要说明的是，ITO导电层层与待镀玻璃基板表面结合力的大小是显示屏质量重要的指标；其包含居多因素，而镀膜前的表面处理是最基本的因素之一；待镀玻璃基板表面若有油脂、吸附水、灰尘等会降低膜层的结合力，影响表面粗糙度。而选择适当的蒸发材料是获得优质膜层的基本条件。并且需要注意的是，实际生产中，若真空室具有内罩且也有污染时，需清洗内罩或更换内罩；若真空室无内罩可用碳酸钙擦拭，再水擦，最后用无水乙醇擦净。而对于夹具而言，常用的铝夹具可先用20%NaOH液浸泡至表面呈褐色，再用流水冲洗净，用HNO3浸至褐色消失，再水洗烘干。对于蒸发源安装时，需戴脱脂手套，工具要事前脱脂,并保证蒸发源与电极良好接触
步骤二：抽真空、离子轰击，将用于烘烤、预熔及蒸发的真空室抽气至真空状态，辉光放电，使真空室内产生高速的离子，利用离子粒子清洁玻璃基板;离子轰击的条件为：真空室内压力0.13Pa~13Pa，辉光放电电压1.5kV~10kV，轰击时间5min~60min;实际生产中，抽真空步骤为：打开冷却水阀，调节到所需水压，接通总电源，关闭通往真空室的大气阀门，关好管道阀门，启动机械泵电源，打开预真空阀。此时机械泵对真空室抽气,后进行离子轰击，接通扩散泵加热电源，关闭预真空阀门，待扩散泵达到工作要求时，关闭真空阀门，打开管道阀门，打开高真空阀门，此时，扩散泵、机械泵对真空室进行抽气，当真空度达到一定数值后进行烘烤、预熔和蒸发。需要说明的是，离子轰击的基本原理为：辉光放电时，离子轰击电子获得很高的速度，在玻璃基板周围因电子较大的迁移率而迅速带有负电荷，在负电荷吸引力的作用下，正离子轰击玻璃基板表面，玻璃基板表面有能量交换，在玻璃基板吸附层和活性气体之间发生化学反应，从而达到清洁表面的效果。
步骤三：烘烤、预熔及蒸发，将玻璃基板放置于真空室内进行烘烤、预熔及蒸发处理，去除玻璃基板、ITO导电层内残留气体；需要说明的是，烘烤可加速镀玻璃基板或夹具吸附的气体迅速逸出，有利于提高真空度和膜层结合力，烘烤时需注意，对于非金属烘烤温度要低于玻带烘烤物件的热变形温度20~30℃，对金属烘烤一般不超过200℃；预熔可除去蒸发材料中低熔点杂质和蒸发源及蒸发材料中吸附的气体，有利于蒸发的顺利进行，预熔的真空度常选用为6.6×103Pa，时间以完全熔化为止，对吸湿性大的物质应反复预熔，总的要求是在蒸发材料升温到蒸发温度时，真空度不再下降。
步骤四：导电层表面处理。
以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (8)

1.一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏，其特征在于：包括彼此相对设置的上玻璃基板和下玻璃基板，所述上玻璃基板及下玻璃基板的内表面上均设置一层黑色掩膜;在位于所述上玻璃基板及下玻璃基板上的两所述黑色掩膜上设有ITO导电层,该ITO导电层为用于显示像素图案的氧化锢锡电极,且所述ITO导电层包覆所述黑色掩膜;在两所述ITO导电层之间设有一液晶层，在该液晶层的上端面及下端面还设有匹配的配向膜,所述上玻璃基板的上端面及所述下玻璃基板的下端面上还分别设置有相对应的上偏光片和下偏光片。
2.根据权利要求1所述的一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏，其特征在于：所述黑色掩膜的电阻率为106Ω.cm～108Ω.cm。
3.根据权利要求1所述的一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏，其特征在于：所述黑色掩膜中含有黑色金属氧化物颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏，其特征在于：所述黑色金属氧化物颗粒为氧化钴、氧化铬、氧化锰及氧化镍中至少一种的颗粒。
5.根据权利要求1所述的一种新型的黑色矩阵结构液晶显示屏，其特征在于：所述液晶层为包含具有介电各向异性的液晶合成物质的液晶层。
6.一种制备权利要求1-5所述的新型的黑色矩阵结构液晶显示屏的制备方法，其特征在于，其包括如下具体步骤：
步骤A,上玻璃基板和下玻璃基板制备:
选用玻璃基板，对玻璃基板表面做清洗处理；
步骤B,黑色掩膜制备:
选用包含氧化钴、氧化铬、氧化锰及氧化镍中至少一种的颗粒的黑色材料涂布于清洗后的玻璃基板上,再依次对涂布均匀的黑色材料进行曝光、显影和固化；
步骤C,ITO导电层制备:
将包含氧化锢锡的电极材料均匀镀于已制备好黑色掩膜的上玻璃基板及下玻璃基板上，镀膜完成后对异物予以清洗；
步骤D,感光胶层制备及清除：
在ITO导电层上涂布一层感光胶，并依次进行曝光、显影、腐蚀处理，完成后再进行去胶及清洗处理，将所述感光胶层去除掉；
步骤E,配向膜制备:
在完成步骤D的上玻璃基板及下玻璃基板的内侧面印刷配向膜并进行打磨，打磨完成后，再进行丝印、对版以及固化，完成配向膜制备;
步骤F,液晶层制备;
步骤G,安装偏光片；
步骤H,检测：检测黑色掩膜是否残留过剩，高温碳化使两层ITO导电层电性连通，并检测感光胶层、ITO导电层是否涂布及制备均匀和偏光片是否安装到位。
7.根据权利要求6所述的新型的黑色矩阵结构液晶显示屏的制备方法，其特征在于：步骤C中ITO导电层制备包括如下步骤：
步骤一：镀前准备，包括清洁和处理玻璃基板、制作蒸发源、清洗真空室和玻璃基板夹具及安装蒸发源和安放玻璃基板；
步骤二：抽真空、离子轰击，
将用于烘烤、预熔及蒸发的真空室抽气至真空状态，辉光放电，使真空室内产生高速的离子，利用离子粒子清洁玻璃基板;离子轰击的条件为：真空室内压力0.13Pa~13Pa，辉光放电电压1.5kV~10kV，轰击时间5min~60min;
步骤三：烘烤、预熔及蒸发，将玻璃基板放置于真空室内进行烘烤、预熔及蒸发处理，去除玻璃基板、ITO导电层内残留气体；
步骤四：导电层表面处理。
8.根据权利要求6所述的新型的黑色矩阵结构液晶显示屏的制备方法，其特征在于：步骤F中的液晶层的制备包括界破片和灌液晶分子。
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