CN106569361A - 彩膜基板及其制备方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种彩膜基板、阵列基板的制备方法和显示装置。该彩膜基板，划分为多个像素区，相邻所述像素区之间的间隙设置有黑矩阵，所述像素区设置有彩色滤光层，所述彩色滤光层与所述黑矩阵至少部分交叠，所述彩色滤光层的上方设置有高度补偿部，所述高度补偿部的底部形状与所述彩色滤光层的上表面形状相适，所述高度补偿部的顶部为平面，所述高度补偿部的上表面高度不高于所述彩色滤光层的最大高度。该彩膜基板通过高度补偿部，能有效补偿因彩色滤光层下陷造成的段差；而且，该高度补偿部在制作柱状隔垫物的图案时同时形成，不需增加额外的构图工艺。

Description

彩膜基板及其制备方法和显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种彩膜基板、阵列基板的制备方法和显示装置。
背景技术
彩膜基板、阵列基板以及二者之间的液晶层是液晶显示装置的重要组成部分，阵列基板为液晶偏转提供稳定的电场，彩膜基板为经液晶偏转而透过的光提供彩色化处理。
通常情况下，彩膜基板包括基板、黑矩阵(Black Matrix，简称BM)、彩色滤光层(Color Filter，简称CF，包括红色R、绿色G和蓝色B)、平坦层(Over Coat，简称OC)以及隔垫物(Post Spacer，简称PS)。其制备过程如下：
首先，在基板上方形成黑矩阵的图案；
然后，采用三次构图工艺依次形成三色彩色滤光层的图形；
接着，在黑矩阵和彩色滤光层的上方形成一层平坦层；
最后，在平坦层的上方形成柱状隔垫物。
为防止漏光，彩色滤光层与黑矩阵有一定的重叠，同时受彩色滤光层流动性的影响，彩色滤光层填充在黑矩阵形成的网格框内后，彩色滤光层表面实际为弧形结构，如图1所示。重叠部分产生的段差以及彩色滤光层的膜面弧形结构会对画面品质产生影响；并且，随着液晶显示面板尺寸的日益增大，彩色滤光层填充在黑矩阵网格框内的部分，随着距黑矩阵边框的距离增大而下陷程度增大，段差及弧面弧形有增大趋势，导致彩色滤光层中心膜面下凹最为明显。而下凹严重会导致该处对应的液晶偏转出现偏差，进而影响显示产品的画质。
可见，设计一种平坦度好，具有优质画质的彩膜基板成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种彩膜基板、阵列基板的制备方法和显示装置，至少部分解决彩膜基板平坦度差、与彩色滤光层下陷形成段差的问题。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该彩膜基板，划分为多个像素区，相邻所述像素区之间的间隙设置有黑矩阵，所述像素区设置有彩色滤光层，所述彩色滤光层与所述黑矩阵至少部分交叠，所述彩色滤光层的上方设置有高度补偿部，所述高度补偿部的底部形状与所述彩色滤光层的上表面形状相适，所述高度补偿部的顶部为平面，所述高度补偿部的上表面高度不高于所述彩色滤光层的最大高度。
优选的是，所述高度补偿部在正投影方向上的面积小于等于像素区的面积。
优选的是，所述彩色滤光层的形状与所述像素区的边界形状相似，所述高度补偿部在所述像素区的中心线区域的厚度最大，沿所述像素区的中心线平行向两侧的厚度逐渐减小。
优选的是，所述像素区的边界形状为矩形，所述高度补偿部的厚度在所述像素区的长边中心线区域的厚度最大，且以所述像素区的长边中心线为对称线沿短边方向向两侧的厚度逐渐减小。
优选的是，还包括厚度均匀的保护层，所述保护层设置于所述彩色滤光层的上方，所述高度补偿部设置于所述保护层的上方。
优选的是，还包括隔垫物，所述隔垫物对应设置于相邻所述像素区之间的间隙的上方，所述高度补偿部的高度大于所述隔垫物的高度，且所述高度补偿部与所述隔垫物采用相同的材料形成。
一种彩膜基板的制备方法，包括在相邻所述像素区之间的间隙形成黑矩阵以及在所述像素区形成彩色滤光层的步骤，还包括在所述彩色滤光层的上方形成高度补偿部的步骤，所述高度补偿部的底部形状与所述彩色滤光层的上表面形状相适，所述高度补偿部的顶部为平面，所述高度补偿部的上表面高度不高于所述彩色滤光层的最大高度。
优选的是，还包括形成隔垫物的步骤，所述高度补偿部与所述隔垫物采用同一掩模板、在同一构图工艺中形成；其中，所述掩模板中，对应着用于形成所述隔垫物部分的透过率为A％(其中：0＜A＜100)，对应着用于形成所述高度补偿部部分的透过率小于B％(其中：0＜B＜A)，其他区域为不透光区域。
优选的是，所述掩模板中，对应着用于形成所述高度补偿部部分，在所述像素区的长边中心线区域的透过率为B％，且以所述像素区的长边中心线为对称线沿短边方向向两侧的透过率逐渐减小。
优选的是，所述掩模板中，对应着用于形成所述高度补偿部部分的透过率为：
B(x)％＝B％×kx/d×(1-2x/d)n
其中，d为透光区域的宽度，x为距透光区域中心线的直线距离(0≤x＜d)；n和k为与产线特性及光刻胶特性相关的影响因子。
一种显示装置，包括上述的彩膜基板。
本发明的有益效果是：该彩膜基板通过高度补偿部，能有效补偿因彩色滤光层下陷造成的段差；而且，该高度补偿部在制作柱状隔垫物的图案时同时形成，不需增加额外的构图工艺。
附图说明
图1为现有技术中彩膜基板的结构示意图；
图2为现有技术中形成包括隔垫物图案的掩模板结构示意图；
图3为本发明实施例1中彩膜基板的结构示意图；
图4为本发明实施例1中形成包括隔垫物图案的掩模板的结构示意图；
图5为本发明实施例2中彩膜基板的结构示意图；
图中：
1－衬底；2－黑矩阵；3－彩色滤光层；4－保护层；5－隔垫物；6－高度补偿部；
11－不透光区域；12－透光区域；13－半透光区域。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明彩膜基板、阵列基板的制备方法和显示装置作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种彩膜基板，该彩膜基板中彩色滤光层和黑矩阵具有更小段差及膜面平坦性，进而提高显示装置的显示品质。
该彩膜基板划分为多个像素区，相邻像素区的间隙以黑色遮光材料形成黑矩阵，黑矩阵的网格内的中间部分设为像素透光区，像素透光区设置有彩色滤光层，彩色滤光层与黑矩阵至少部分交叠。如图3所示，衬底1上方设置有黑矩阵2，黑矩阵2围成的网格形成像素区，像素区内填充有彩色滤光层3，彩色滤光层3的上方设置有高度补偿部6，高度补偿部6的底部形状与彩色滤光层3的上表面形状相适，高度补偿部6的顶部为平面，高度补偿部6的上表面高度不高于彩色滤光层3的最大高度。
优选的是，高度补偿部6在正投影方向上的面积小于等于像素透光区的面积，即高度补偿区的尺寸略小于像素区的尺寸。并且，在高度补偿部6进行高度补偿的同时厚度不宜太大，以保证像素透光区的透光性。
现有的彩膜基板中，彩色滤光层3与黑矩阵2有一定的重叠，同时受制备彩色滤光层3的材料流动性的影响，彩色滤光层3填充在黑矩阵2形成的网格框内后，彩色滤光层3的表面实际为弧形结构，因此高度补偿部6的厚度在像素区中心处最高，沿两侧厚度依次减小，从而有效改善彩色滤光层3的段差及膜面平坦性，进而提高显示基板的显示品质。
其中，彩色滤光层3的形状与像素区的边界形状相似，高度补偿部6在像素区的中心线区域的厚度最大，沿像素区的中心线平行向两侧的厚度逐渐减小。
优选的是，像素区的边界形状为矩形，高度补偿部6的厚度在像素区的长边中心线区域的厚度最大，且以像素区的长边中心线为对称线沿短边方向向两侧的厚度逐渐减小。高度补偿部6的最大厚度约为0.1μm，然后沿短边方向逐渐减小。
其中，高度补偿部6采用透明的材料(例如树脂材料)形成，保证彩膜基板的正常性能。
采用彩膜基板形成显示装置时，彩膜基板与阵列基板之间需要保持稳定距离的间隙，因此通常还会在彩膜基板与阵列基板相对的一侧形成隔垫物5，以在彩膜基板和阵列基板之间获得稳定的支撑。如图1所示，本实施例的彩膜基板中，还包括隔垫物5，高度补偿部6的高度大于隔垫物5的高度，且高度补偿部6与隔垫物5采用相同的材料形成。图2为彩膜基板的剖视图，其中的隔垫物5以一个主隔垫物和副隔垫物(主隔垫物大，副隔垫物小)为代表示出，二者均位于彩色滤光层3所在列的像素区的后方。
为实现上述彩色滤光层3段差及表面结构优化设计，本实施例还相应提供一种彩膜基板的制备方法。在该制备方法中，包括在相邻像素区的间隙形成黑矩阵2以及在黑矩阵2的网格内的像素透光区形成彩色滤光层3的步骤，还包括在彩色滤光层3的上方形成高度补偿部6的步骤，高度补偿部6的底部形状与彩色滤光层3的上表面形状相适，高度补偿部6的顶部为平面，高度补偿部6的上表面高度不高于彩色滤光层3的最大高度。
在本实施例的阵列基板的制备工艺中，还包括形成隔垫物5的步骤，高度补偿部6与隔垫物5采用同一掩模板、在同一构图工艺中形成。此时，需要调整用于制备隔垫物5的掩模板(Mask)的设计版图。该掩模板中，对应着用于形成隔垫物5部分为透光区域12，该区域的透过率为A％(0＜A＜100)，例如：主隔垫物部分的透过率为A1＝100％，副隔垫物部分的透过率为A2＝20％；对应着用于形成高度补偿部6部分为半透光区域13，该区域的透过率小于B％(0＜B＜A)，例如：高度补偿部6的透过率为B＝8％，其他区域为不透光区域11。其中，对应着用于形成高度补偿部6部分，在像素区的长边中心线区域的透过率为B％，且以像素区的长边中心线为对称线沿短边方向向两侧的透过率逐渐减小。根据彩膜基板中像素尺寸、隔垫物尺寸与数量、形成彩色滤光层的材料的具体情况，可以灵活设置A、B的值，只要使得二者满足B＜A即可，这里不做限定。
一种通用的计算方式为，对应着用于形成高度补偿部6部分的透过率为：
B(x)％＝B％×kx/d×(1-2x/d)n
其中，d为透光区域的宽度，x为距透光区域中心线的直线距离(0≤x＜d)；n和k为与产线特性及光刻胶特性相关的影响因子，例如，曝光机的照度、曝光量、曝光间隙、光刻胶的粘度等。
图2所示为现有技术中用于制备包括隔垫物图案的掩模板版图示意图，图4所示为本实施例中用于制备包括隔垫物图案的掩模板版图示意图，其中圆形版图结构用于形成隔垫物5(大圆形形成主隔垫物，小圆形形成副隔垫物)，以阵列排布的多个矩形版图结构即用于形成高度补偿部6的半透光区域13。其中的圆形版图结构的透过率为A％(0＜A＜100)，矩形版图结构的透过率小于B％(0＜B＜A)，其在中心线区域处的透过率最大，且沿设定宽度方向两边延伸透过率依次减小。此处不同透过率根据相应的显示产品特性而决定。
为了获得更好的稳定性，本实施例中的彩膜基板还包括厚度均匀的保护层4，保护层4设置于彩色滤光层3的上方，高度补偿部6设置于保护层4的上方，高度补偿部6仍然与隔垫物5采用相同的材料、在同一构图工艺中形成。
本实施例中的彩膜基板，可用于与阵列基板对合并在其中滴注液晶，从而形成液晶显示面板。其中的彩膜基板由于具有较佳的平坦度，隔垫物5能提供更均匀和稳定的支撑，因此该液晶显示面板具有较好的显示效果。
本实施例提出了一种新的彩膜基板的结构及其相应的制备方法，针对彩色滤光层与黑矩阵之间的段差及彩色滤光层的弧面结构，在像素透光区内增加一条透明的高度补偿部，该高度补偿部能有效补偿因彩色滤光层下陷造成的段差，有益于液晶的扩散与偏转，同时能获得均一性更好的隔垫物，进一步有效提高显示装置的画面显示效果；而且，该高度补偿部在制作柱状隔垫物图案时同时形成，不需增加额外的构图工艺。
实施例2：
本实施例提供一种彩膜基板，该彩膜基板中彩色滤光层和黑矩阵具有更小段差及膜面平坦性，进而提高显示装置的显示品质。本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中的彩膜基板未设置保护层，从而更进一步优化高度补偿部的结构，获得更加优质的平坦性，并且可节省形成保护层的构图工序，降低生产成本和运行成本。
如图5所示，像素区内填充有彩色滤光层3，彩色滤光层3的上方设置有高度补偿部6，高度补偿部6的底部形状与彩色滤光层3的上表面形状相适，高度补偿部6的顶部为平面，高度补偿部6的上方直接设置隔垫物5。其中，高度补偿部6的上表面高度不高于彩色滤光层3的最大高度。在省略保护层的彩膜基板的结构中，高度补偿部6的最大厚度约为0.5μm。
本实施例中高度补偿部的结构与实施例1中高度补偿部的结构类似，且同样适用实施例1中用于在同一构图工艺中同时形成高度补偿部和隔垫物的公式，这里不再详述。
同时，这里应该理解的是，实施例1和实施例2中彩膜基板中，在制备隔垫物的同时通过设置不同透过率、不同排列方式在RGB像素区内增加高度补偿部来降低段差和保证膜面表面性质的制备方法，也同样适用于存在膜面弧形缺陷以及弧形段差的其他结构中，这里不做限定。
实施例1和实施例2提出了一种新的彩膜基板的结构及其相应的制备方法，针对彩色滤光层与黑矩阵之间的段差及彩色滤光层的弧面结构，在像素透光区内增加一条透明的高度补偿部，提高像素表面的平坦性，透明的高度补偿部限定在每个单一的像素区，尺寸小于该像素区的尺寸，高度小于等于该像素两侧凸起的最高点。该高度补偿部能有效补偿因彩色滤光层下陷造成的段差；而且，该高度补偿部在制作柱状隔垫物图案时同时形成，不需增加额外的构图工艺。
实施例3：
本实施例提供一种显示装置，该显示装置包括实施例1或实施例2中的彩膜基板。
显示装置可以为：液晶面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
该显示装置由于采用了上述的彩膜基板，因此具有更佳的显示效果。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种彩膜基板，划分为多个像素区，相邻所述像素区之间的间隙设置有黑矩阵，所述像素区设置有彩色滤光层，所述彩色滤光层与所述黑矩阵至少部分交叠，其特征在于，所述彩色滤光层的上方设置有高度补偿部，所述高度补偿部的底部形状与所述彩色滤光层的上表面形状相适，所述高度补偿部的顶部为平面，所述高度补偿部的上表面高度不高于所述彩色滤光层的最大高度。
2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述高度补偿部在正投影方向上的面积小于等于像素区的面积。
3.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩色滤光层的形状与所述像素区的边界形状相似，所述高度补偿部在所述像素区的中心线区域的厚度最大，沿所述像素区的中心线平行向两侧的厚度逐渐减小。
4.根据权利要求3所述的彩膜基板，其特征在于，所述像素区的边界形状为矩形，所述高度补偿部的厚度在所述像素区的长边中心线区域的厚度最大，且以所述像素区的长边中心线为对称线沿短边方向向两侧的厚度逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，还包括厚度均匀的保护层，所述保护层设置于所述彩色滤光层的上方，所述高度补偿部设置于所述保护层的上方。
6.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，还包括隔垫物，所述隔垫物对应设置于相邻所述像素区之间的间隙的上方，所述高度补偿部的高度大于所述隔垫物的高度，且所述高度补偿 部与所述隔垫物采用相同的材料形成。
7.一种彩膜基板的制备方法，包括在相邻所述像素区之间的间隙形成黑矩阵以及在所述像素区形成彩色滤光层的步骤，其特征在于，还包括在所述彩色滤光层的上方形成高度补偿部的步骤，所述高度补偿部的底部形状与所述彩色滤光层的上表面形状相适，所述高度补偿部的顶部为平面，所述高度补偿部的上表面高度不高于所述彩色滤光层的最大高度。
8.根据权利要求7所述的彩膜基板的制备方法，其特征在于，还包括形成隔垫物的步骤，所述高度补偿部与所述隔垫物采用同一掩模板、在同一构图工艺中形成；其中，所述掩模板中，对应着用于形成所述隔垫物部分的透过率为A％(其中：0＜A＜100)，对应着用于形成所述高度补偿部部分的透过率小于B％(其中：0＜B＜A)，其他区域为不透光区域。
9.根据权利要求8所述的彩膜基板的制备方法，其特征在于，所述掩模板中，对应着用于形成所述高度补偿部部分，在所述像素区的长边中心线区域的透过率为B％，且以所述像素区的长边中心线为对称线沿短边方向向两侧的透过率逐渐减小。
10.根据权利要求8所述的彩膜基板的制备方法，其特征在于，所述掩模板中，对应着用于形成所述高度补偿部部分的透过率为：
B(x)％＝B％×kx/d×(1-2x/d)n
其中，d为透光区域的宽度，x为距透光区域中心线的直线距离(0≤x＜d)；n和k为与产线特性及光刻胶特性相关的影响因子。
11.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所 述的彩膜基板。
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