CN106773250A - 一种彩膜基板及其制备方法以及显示面板和显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示器的加工领域，具体地，涉及一种彩膜基板及其制备方法以及显示面板和显示器。该彩膜基板包括衬底基板、黑矩阵、像素单元和导电层；其中所述黑矩阵覆盖在所述衬底基板上形成黑矩阵图案，且所述衬底基板上对应于所述黑矩阵图案的开口处形成有像素凹槽；所述像素单元与所述像素凹槽一一对应的填充在相应的像素凹槽和所述黑矩阵图案的开口中，且所述像素单元的上表面与所述黑矩阵的上表面平齐；所述导电层覆盖在所述黑矩阵和所述像素单元的表面上。该彩膜基板能避免因黑矩阵与像素单元之间存在高度差所引起的漏光现象，并能避免因形成重叠区域产生的角段差，进而有利于优化包括这种彩膜基板的显示面板的显示效果。

Description

一种彩膜基板及其制备方法以及显示面板和显示器
技术领域
本发明涉及显示器的加工领域，具体地，涉及一种彩膜基板及其制备方法以及显示面板和显示器。
背景技术
许多电子产品例如电视、行动电话、冰箱都可见与平板显示器的搭配应用，甚至在现有的汽车行业也不乏有将平板显示器作为车载内饰的应用。液晶显示面板由于具有良好的显示质量以及相对较低的成本，已成为平板显示器的主流产品。一般来说，液晶显示面板可由阵列基板、彩膜基板以及设置在两者之间的液晶层组合而成。阵列基板具有多个阵列像素单元，用以驱动液晶层中的液晶分子。彩膜基板则具有多个像素单元，用以显示不同的颜色。
目前的彩膜基板一般包括衬底基板、导电层、黑矩阵和呈矩阵分布的像素单元，像素单元一般包括红绿蓝三种颜色的像素单元，相邻像素单元之间设置黑矩阵。由于彩膜基板对于像素单元(在一定范围之内)和黑矩阵(越薄越好)的厚度要求不同，这就使得在彩膜基板制备过程中，位于衬底基板上的像素单元和黑矩阵的高度不同，而这一高度差的存在可能会造成漏光的问题，进而影响显示效果。
为了避免因漏光问题造成的显示效果不佳，现有技术在制备像素单元时，往往使得像素单元的边缘覆盖在黑矩阵的边缘形成重叠区域。然而，这种设置重叠区域的方式虽然能够避免漏光现象的发生，但是，由于重叠区域的下层包括黑矩阵的关系，使其高度比必不可免的要高于像素单元自身的高度，进而产生角段差(即重叠区域的高度与像素单元自身的高度的差值)。而角段差的存在容易导致所制备的显示面板的液晶盒厚度不均，进而影响显示效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种彩膜基板及其制备方法以及显示面板和显示器，以避免彩膜基板中角段差的产生，进而改善显示面板的显示效果。
为了实现上述目的，本发明提供了一种彩膜基板，该彩膜基板包括衬底基板、黑矩阵、像素单元和导电层；其中所述黑矩阵覆盖在所述衬底基板上形成黑矩阵图案，且所述衬底基板上对应于所述黑矩阵图案的开口处形成有像素凹槽；所述像素单元与所述像素凹槽一一对应的填充在相应的像素凹槽和所述黑矩阵图案的开口中，且所述像素单元的上表面与所述黑矩阵的上表面平齐；所述导电层覆盖在所述黑矩阵和所述像素单元的表面上。
同时，在本发明中还提供了一种彩膜基板的制备方法，该方法包括以下步骤：S1、在衬底基板上形成所需图案的黑矩阵；S2、以所述黑矩阵为掩膜刻蚀所述衬底基板，在所述衬底基板对应于黑矩阵图案的开口处形成相应的像素凹槽；S3、填充所述像素凹槽和所述黑矩阵图案的开口，形成上表面与所述黑矩阵的上表面平齐的像素单元；以及S4、在所述黑矩阵和所述像素单元表面上形成导电层。
另外，在本发明中还提供了一种显示面板，所述显示面板包括阵列基板、彩膜基板以及设置在两者之间的液晶层，其特征在于，所述彩膜基板为根据本发明所述的彩膜基板。
此外，在本发明中还提供了一种显示器，所述显示器包括显示面板，其特征在于，所述显示面板为根据本发明所述的显示面板。
应用本发明上述技术方案，通过在衬底基板上形成与像素单元相对应的像素凹槽，使像素单元填充在像素凹槽和所述黑矩阵图案的开口中，进而使得像素单元的上表面能够与黑矩阵齐平，以避免两者之间存在高度差，这样不但避免了漏光现象的产生，也无需再使得像素单元的边缘覆盖在黑矩阵的边缘形成重叠区域，避免了角段差的产生，进而有利于优化包括这种彩膜基板的显示器的显示效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是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，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了根据本发明一种实施方式中的彩膜基板的结构示意图。
附图标记说明
1为衬底基板、2为黑矩阵、3为像素单元、31为红色像素单元、32为绿色像素单元、33为蓝色像素单元、4为导电层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，所提到的方向用语，例如，“上”和“下”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本发明，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术部分所提及的，现有技术在制备彩膜基板时，可能会因为像素单元和黑矩阵的高度不同，而造成漏光的问题；可能会因为形成重叠区域而产生角段差，进而影响显示面板的显示效果。
为了改善上述问题，在本发明的一个方面，提供了一种彩膜基板，如图1所示，该彩膜基板包括衬底基板1、黑矩阵2、像素单元3和导电层4；其中所述黑矩阵2覆盖在所述衬底基板1上形成黑矩阵图案，且所述衬底基板1上对应于所述黑矩阵图案的开口处形成有像素凹槽；所述像素单元3与所述像素凹槽一一对应的填充在相应的像素凹槽和所述黑矩阵图案的开口中，且所述像素单元3的上表面与所述黑矩阵2的上表面平齐；所述导电层4覆盖在所述黑矩阵2和所述像素单元3的表面上。
上述彩膜基板通过在衬底基板上形成与像素单元相对应的像素凹槽，使像素单元填充在像素凹槽和所述黑矩阵图案的开口中，进而使得像素单元的上表面能够与黑矩阵齐平，以避免两者之间存在高度差，这样不但避免了漏光现象的产生，也无需再使得像素单元的边缘覆盖在黑矩阵的边缘形成重叠区域，避免了角段差的产生，进而有利于优化包括这种彩膜基板的显示器的显示效果。
根据本发明的彩膜基板，其重点在于对该彩膜基板中衬底基板1、黑矩阵2和像素单元3的相对结构的变化，对于这些材料层所采用的具体材料并没有特殊要求，参照本领域所熟知的常规材料即可，例如所述衬底基板1可以为透明基板，其具体可以是采用玻璃、石英、透明树脂等具有一定坚固性的导光且非金属材料制成的基板。
根据本发明的彩膜基板，对于黑矩阵2和像素单元3的厚度并没有特殊要求，可以参照本领域的常规厚度要求，优选情况下，所述黑矩阵2的厚度为1.2-1.5μm，所述像素单元3的厚度为1.5-2.0μm。
根据本发明的彩膜基板，其中对于所述像素单元3的选择并没有特殊要求，可以参照本领域的常规选择；该像素单元可以包括多种不同颜色的像素单元，只要这多种不同颜色的像素单元组合形成白色光即可。优选情况下，所述像素单元3包括两两相邻的红色像素单元31、绿色像素单元32和蓝色像素单元33。
同时，根据本发明的第二个方面，还提供了一种彩膜基板的制备方法，该方法包括以下步骤：S1、在衬底基板上形成所需图案的黑矩阵；S2、以所述黑矩阵为掩膜刻蚀所述衬底基板，在所述衬底基板对应于黑矩阵图案的开口处形成相应的像素凹槽；S3、填充所述像素凹槽和所述黑矩阵图案的开口，形成上表面与所述黑矩阵的上表面平齐的像素单元；以及S4、在所述黑矩阵和所述像素单元表面上形成导电层。
本发明所提供的上述彩膜基板的制备方法，工艺方法简单，易于实施，适用于大规模的生产。该方法通过以黑矩阵为掩膜对衬底基板进行刻蚀形成像素凹槽，不但增加了黑矩阵的利用率，减少原料的浪费；而且省却了掩膜的制备工序，简化了工艺流程，提高了生产效率。
根据本发明上述方法，在S1形成黑矩阵的方法中，对于黑矩阵的形成方法可以没有特殊要求，参照本领域的常规方案即可。优选情况下，所述步骤S1包括：S11、在所述衬底基板涂覆黑矩阵光刻胶，形成黑矩阵光刻胶层；S12、对所述黑矩阵光刻胶层进行曝光显影，形成具有黑矩阵图案的黑矩阵前体；S13、干燥所述黑矩阵前体形成所述黑矩阵。
在上述形成黑矩阵的方法中，预先配制固含量为10-20wt％光刻胶，并根据所欲形成的黑矩阵的厚度以及光刻胶的固含量，形成所需厚度的光刻胶层，其中光刻胶层的厚度等于黑矩阵的厚度与光刻胶固含量的比值。
在上述形成黑矩阵的方法中，所采用的曝光显影的方法也可以为形成黑矩阵的常规方法，例如可以采用日本DNK公司RZ-1300IXF/C曝光设备，操作条件包括，在22-24℃、30-50MJ/cm2强度下，曝光10-20s。
在上述形成黑矩阵的方法中，干燥所述黑矩阵前体形成所述黑矩阵的步骤中，干燥的条件包括：在温度为200-250℃条件下，干燥25min以上，优选25-50min。
根据本发明上述方法，在S2形成像素凹槽的步骤中，可以采用本领域常规使用的形成凹槽的方法，例如刻蚀法。在本发明中优选采用浓度为3-8wt％氢氟酸溶液作为刻蚀液对所述衬底基板进行刻蚀处理以形成所需的像素凹槽，该3-8wt％氢氟酸溶液是指HF含量为3-8％的溶液。在该3-8wt％氢氟酸溶液中还可以根据需要添加适量的添加剂，例如氟化铵(作为缓冲剂使用)。在本发明中对于这些添加剂的选择并没有特殊要求，根据实际应用合理配制即可。在刻蚀处理的步骤中，优选刻蚀温度为30-40℃，刻蚀时间为30-60s。
根据本发明上述方法，在S3形成像素单元的步骤中，所形成像素单元可以没有特殊要求，参照本领域的常规方法即可。其中所述像素单元可以包括多种不同颜色的像素单元，只要这多种不同颜色的像素单元组合形成白色光即可。优选情况下，所述像素单元包括两两相邻的红色像素单元、绿色像素单元和蓝色像素单元。
根据本发明上述方法，在S3形成像素单元的步骤中，包括按顺序依次在相应的所述像素凹槽中形成各种不同颜色的像素单元。以像素单元包括两两相邻的红色像素单元、绿色像素单元和蓝色像素单元的情况为例，形成所述像素单元的步骤包括，先在与红色像素单元相应的像素单元中形成红色像素单元、之后再在与绿色像素单元相应的像素单元中形成绿色像素单元，之后再在与蓝色像素单元相应的像素单元中形成蓝色像素单元。
根据本发明上述方法，在S3中分别形成红色像素单元31、绿色像素单元32或蓝色像素单元33时，均包括以下步骤：S31、在衬底基材形成有像素凹槽一侧的表面上涂覆相应颜色的像素单元光刻胶，形成相应的像素单元光刻胶层；S32、对所形成的像素单元光刻胶层进行曝光显影，以在相应的像素凹槽中形成相应的像素单元前体；S33、干燥所述像素单元前体形成所述像素单元。
在上述形成像素单元的步骤中，对于所采用的光刻胶可以没有特殊要求，可以采用本领域常规使用的原料。在形成光刻胶层的步骤中，预先配制固含量为10-20wt％光刻胶，并根据所欲形成的像素单元的厚度以及光刻胶的固含量，形成所需厚度的光刻胶层，其中光刻胶层的厚度等于像素单元的厚度与光刻胶固含量的比值。该方法通过预先计算光刻胶层的厚度，以使得干燥后形成的像素单元的上表面能够与黑矩阵的上表面平齐。
在上述形成像素单元的步骤中，所采用的曝光显影的方法也可以为形成像素单元的常规方法，例如可以采用日本DNK公司RZ-1300IXF/C设备，操作条件包括，在22-24℃、30-50MJ/cm2强度下，曝光10-20s。
在上述形成像素单元的方法中，干燥所述像素单元前体形成所述像素单元的步骤中，干燥的条件包括：在温度为200-250℃条件下，干燥25min以上，优选25-50min。
根据本发明上述方法，在S4形成导电层的步骤中，对于导电层的形成方法并没有特殊要求，参照本领域的常规方法即可，例如使用氧化铟锡的靶材，并通过物理溅镀沉积的方式形成所需导电层。优选情况下，该导电层的厚度为1000-2000埃
另外，根据本发明的第三个方面，还提供了一种显示面板，该显示面板包括阵列基板、彩膜基板以及设置在两者之间的液晶层，其中彩膜基板为根据本发明所述的彩膜基板。
此外，根据本发明的第四方面，还提供了一种显示装置，该显示装置包括根据本发明的所述显示面板。该显示装置可以为：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。
以下将结合具体实施例以具体说明本发明的有益效果。
实施例1
彩膜基板的制备：
S1、以厚度为0.5mm的玻璃(商购自AGC公司的AN100型号的产品)作为衬底基板；
S2、配制固含量为15wt％的黑矩阵光刻胶(商购自TOK公司的BK-6180SL型号的产品)；将所述黑矩阵光刻胶涂覆在所述衬底基板上形成厚度为10μm的黑矩阵光刻胶层，将涂覆有黑矩阵光刻胶层的衬底基板置于曝光设备(商购自日本DNK公司的RZ-1300IXF/C型号)中，在23℃、40MJ/cm2强度下，曝光15s，形成具有黑矩阵图案的黑矩阵前体，在230℃下干燥30分钟，形成黑矩阵(厚度为1.5μm)；
S3、配制HF含量为5wt％的氢氟酸溶液，以所述黑矩阵为掩膜，采用前述氢氟酸溶液，在35℃条件下刻蚀所述衬底基板45s，然后用去离子水清洗衬底基板，在所述衬底基板上对应于黑矩阵图案的开口处形成相应的像素凹槽(像素凹槽的深度可以预先设定，其深度为像素单元的厚度与黑矩阵厚度之差，本实施例中为0.5μm)；
S4、分别配制固含量为15wt％的红色像素单元光刻胶(商购自DFC公司的IT-GR335SC-49A牌号的产品)、绿色像素单元光刻胶(商购自DFC公司的IT-GG746SC-2牌号的产品)和蓝色像素单元光刻胶(商购自DFC公司的TDN-SC7002B牌号的产品)；
在衬底基板形成有像素凹槽一侧的表面上，涂覆红色像素单元光刻胶，填充像素凹槽和黑矩阵图案开口、并覆盖黑矩阵，形成厚度为13.3μm的红色像素单元光刻胶层，将形成有红色像素单元光刻胶层的衬底基板放入到曝光设备(商购自日本DNK公司的RZ-1300IXF/C型号的产品)中，在23℃、40MJ/cm2强度下，曝光15s，在相应的像素凹槽中形成红色像素单元前体，在230℃下干燥30分钟，形成上表面与黑矩阵平齐的红色像素单元(厚度为2μm)；
在衬底基板形成有像素凹槽一侧的表面上，涂覆绿色像素单元光刻胶，填充剩余的像素凹槽和黑矩阵图案开口、并覆盖黑矩阵和红色像素单元，形成厚度为13.3μm的绿色像素单元光刻胶层，将形成有绿色像素单元光刻胶层的衬底基板放入到曝光设备(商购自DNK公司的RZ-1300IXF/C型号的产品)中，在23℃、40MJ/cm2强度下，曝光15s，在相应的像素凹槽中形成绿色像素单元前体，在230℃下干燥30分钟，形成上表面与黑矩阵平齐的绿色像素单元(厚度为2μm)；
在衬底基板形成有像素凹槽一侧的表面上，涂覆蓝色像素单元光刻胶，填充剩余的像素凹槽和黑矩阵图案开口、并覆盖黑矩阵、红色像素单元和绿色像素单元，形成厚度为13.3μm的蓝色像素单元光刻胶层，将形成有蓝色像素单元光刻胶层的衬底基板放入到曝光设备(商购自DNK公司的RZ-1300IXF/C型号的产品)中，在23℃、40MJ/cm2强度下，曝光15s，在相应的像素凹槽中形成蓝色像素单元前体，在230℃下干燥30分钟，形成上表面与黑矩阵平齐的蓝色像素单元(厚度为2μm)；
S5、使用氧化铟锡靶材(商购自三井公司的300*1580*8T型号的产品)，并通过物理溅镀沉积的方式形成所需导电层(厚度1500埃)。
实施例2
显示面板的制备：所述显示面板包括阵列基板、彩膜基板以及设置在两者之间的液晶层，其中彩膜基板采用实施例1所制备的彩膜基板。
实施例3
显示器的制备：所述显示器中包括显示面板，所述显示面板采用实施例2中所制备的显示面板。
应用本发明技术方案的彩膜基板及其制备方法以及显示面板，通过在衬底基板上形成与像素单元相对应的像素凹槽，使得填充在像素凹槽中的像素单元的上表面能够与黑矩阵齐平，以避免两者之间存在高度差，这样不但避免了漏光现象的产生，也无需再使得像素单元的边缘覆盖在黑矩阵的边缘形成重叠区域，避免了角段差的产生，进而有利于优化包括这种彩膜基板的显示器的显示效果。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板包括衬底基板(1)、黑矩阵(2)、像素单元(3)和导电层(4)；其中所述黑矩阵(2)覆盖在所述衬底基板(1)上形成黑矩阵图案，且所述衬底基板(1)上对应于所述黑矩阵图案的开口处形成有像素凹槽；所述像素单元(3)与所述像素凹槽一一对应的填充在相应的像素凹槽和所述黑矩阵图案的开口中，且所述像素单元(3)的上表面与所述黑矩阵(2)的上表面平齐；所述导电层(4)覆盖在所述黑矩阵(2)和所述像素单元(3)的表面上。
2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述黑矩阵(2)的厚度为1.2-1.5μm，所述像素单元(3)的厚度为1.5-2.0μm。
3.根据权利要求1或2所述的彩膜基板，其特征在于，所述像素单元包括两两相邻的红色像素单元(31)、绿色像素单元(32)和蓝色像素单元(33)。
4.一种彩膜基板的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、在衬底基板上形成所需图案的黑矩阵；
S2、以所述黑矩阵为掩膜刻蚀所述衬底基板，在所述衬底基板对应于黑矩阵图案的开口处形成相应的像素凹槽；
S3、填充所述像素凹槽和所述黑矩阵图案的开口，形成上表面与所述黑矩阵的上表面平齐的像素单元；以及
S4、在所述黑矩阵和所述像素单元表面上形成导电层。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述S1包括：
S11、在所述衬底基板上涂覆黑矩阵光刻胶，形成黑矩阵光刻胶层；
S12、对所述黑矩阵光刻胶进行曝光显影，形成具有黑矩阵图案的黑矩阵前体；
S13、干燥所述黑矩阵前体形成所述黑矩阵。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述S2中采用浓度为3-8wt％氢氟酸溶液作为刻蚀液对所述衬底基板进行刻蚀处理以形成所需的像素凹槽。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述像素单元包括两两相邻的红色像素单元(31)、绿色像素单元(32)和蓝色像素单元(33)；所述S3包括按顺序依次在相应的所述像素凹槽中形成红色像素单元(31)、绿色像素单元(32)和蓝色像素单元(33)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述S3分别形成红色像素单元(31)、绿色像素单元(32)或蓝色像素单元(33)时，均包括以下步骤：
S31、在衬底基材形成有像素凹槽一侧的表面上涂覆相应颜色的像素单元光刻胶，形成相应的像素单元光刻胶层；
S32、对所形成的像素单元光刻胶层进行曝光显影，以在相应的像素凹槽中形成相应的像素单元前体；
S33、干燥所述像素单元前体形成所述像素单元。
9.一种显示面板，所述显示面板包括阵列基板、彩膜基板以及设置在两者之间的液晶层，其特征在于，所述彩膜基板为权利要求1至3中任意一项所述的彩膜基板。
10.一种显示器，所述显示器包括显示面板，其特征在于，所述显示面板为权利要求9所述的显示面板。
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