CN109445175A - 显示装置、彩色滤光片及彩色滤光片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种彩色滤光片及其制作方法以及包含上述彩色滤光片的显示装置，其中，彩色滤光片包括第一基底、形成于第一基底上的黑矩阵和色阻以及形成于黑矩阵的表面和色阻的表面公共电极，其中，黑矩阵开设有沟槽，且黑矩阵围成网格阵列，色组位于网格内且覆盖部分黑矩阵。由于与数据线相对设置的黑矩阵开设沟槽，增大数据线与公共电极之间的间距，避免数据线与公共电极因颗粒短路的问题，提高产品良率。
Description
技术领域
本申请涉及显示领域，尤其涉及一种显示装置、彩色滤光片及彩色滤光片制备方法。
背景技术
显示面板包括阵列基板和与阵列基板相对的彩色滤光片，阵列基板包括主动阵列开关和与主动阵列开关相连的数据线，彩色滤光片包括色阻和黑矩阵，其中，彩色滤光片上的黑矩阵与阵列基板上的数据线相对设置。在阵列基板或彩色滤光片制备过程中或显示面板组装过程中，颗粒有可能会掉落或游移至数据线对应位置处，如掉落或游移到阵列基板的数据线处，或者掉落或游移到彩色滤光片上与数据线相对的黑矩阵处。当颗粒较小时，在生产过程中通常难以被检测出来，而在按压面板时，阵列基板与彩色滤光片之间的间距减小，有可能出现颗粒的一端与彩色滤光片的公共电极抵接，另一端与阵列基板的数据线抵接，由此造成数据线与公共电极的短接，导致显示画面异常。
发明内容
基于此，有必要针对显示面板中存在颗粒而导致数据线和公共电极短接的问题，提出一种显示装置、彩色滤光片和彩色滤光片制备方法。
一种彩色滤光片，包括：
第一基底；
黑矩阵，形成于所述第一基底上，所述黑矩阵围成网格阵列，所述黑矩阵开设有沟槽；
色阻，形成于所述第一基底上且位于所述网格内，所述色阻覆盖部分所述黑矩阵；以及
公共电极，形成于所述黑矩阵的表面和所述色阻的表面。
上述彩色滤光片，包括色阻和黑矩阵，其中，黑矩阵开设沟槽，即黑矩阵中间部分朝第一基底凹陷。当彩色滤光片与阵列基板组装时，黑矩阵与阵列基板中的数据线相对设置，且数据线正对黑矩阵的沟槽，即使数据线对应位置处存在颗粒，由于黑矩阵中间部分向内凹陷，增加了公共电极与数据线之间的间距，按压面板时，由于公共电极与数据线之间的间距较大，也难以使颗粒分别与公共电极和数据线抵接，从而避免公共电极通过颗粒与数据线短路。
在其中一个实施例中，所述沟槽的底部和所述沟槽的侧壁形成台阶结构。
在其中一个实施例中，所述沟槽的底部与所述沟槽的侧壁垂直，所述沟槽底部的厚度为第一厚度，所述沟槽侧壁的厚度为第二厚度，所述第二厚度大于所述第一厚度，所述色阻覆盖于所述沟槽侧壁的顶面。
在其中一个实施例中，所述第一厚度大于或等于0.6μm，且小于或等于1.6μm。
在其中一个实施例中，所述第二厚度大于或等于1.6μm，且小于或等于2.0μm。
一种彩色滤光片制备方法，包括：
提供第一基底；
在所述第一基底上形成黑矩阵，并在所述黑矩阵开设沟槽，所述黑矩阵围成网格阵列；
在所述网格内的第一基底上形成色阻，且所述色阻覆盖部分所述黑矩阵；
在所述黑矩阵表面和所述色阻的表面形成公共电极。
在其中一个实施例中，所述在所述第一基底上形成黑矩阵，所述黑矩阵开设有沟槽的步骤具体包括：
在所述第一基底上涂覆一层光阻层；
利用灰色调掩膜版对所述光阻层进行曝光，所述灰色调掩膜版包括完全透光区、不完全透光区和非透光区；
对所述光阻层进行显影，形成所述黑矩阵，所述黑矩阵的厚度与所述灰色调掩膜版的曝光强度成反比，所述光阻层的正对所述完全透光区的区域被完全刻蚀，所述光阻层的正对所述非透光区的区域不被刻蚀以形成所述沟槽的侧壁，所述光阻层的正对所述不完全透光区的区域被不完全刻蚀以形成所述沟槽的底部。
在其中一个实施例中，所述沟槽的底部和所述沟槽的侧壁形成台阶结构。
在其中一个实施例中，所述沟槽的底部与所述沟槽的侧壁垂直，所述沟槽底部的厚度为第一厚度，所述沟槽侧壁的厚度为第二厚度，所述第一厚度大于或等于0.6μm，且小于或等于1.6μm，所述第二厚度大于或等于1.6μm，且小于或等于2.0μm。
一种显示装置，包括：
阵列基板，包括主动阵列开关和与所述主动阵列开关连接的数据线；以及
彩色滤光片，与所述阵列基板相对设置，所述彩色滤光片为上述彩色滤光片，所述数据线正对所述黑矩阵的沟槽。
附图说明
图1为本申请一实施例中彩色滤光片结构示意图；
图2为本申请一实施例中彩色滤光片中黑矩阵与色阻的位置关系图；
图3为与图2对应的阵列基板上数据线分布图；
图4为本申请一实施例中显示装置结构剖视图；
图5为本申请一实施例中彩色滤光片制备流程步骤图；
图6为本申请一实施例中黑矩阵制备时的曝光状态图；
图7为本申请一实施例中黑矩阵制备时的显影状态图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示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申请的限制。
在一实施例中，结合图1和图2所示，彩色滤光片100包括第一基底110和依次叠设在第一基底110上的黑矩阵120、色阻130和公共电极140，其中，黑矩阵120围成网格阵列，色阻130设于网格内的第一基底110上且覆盖部分黑矩阵120，公共电极140覆盖于黑矩阵120的表面和色阻130的表面，其中，黑矩阵120开设有沟槽。
在显示装置中，彩色滤光片100是用于与阵列基板200进行组装。如图3所示，阵列基板200包括第二基底210、形成于第二基底210上的主动阵列开关230和与主动阵列开关230连接的数据线220，数据线220为主动阵列开关230提供驱动信号，使像素电极240产生电位。结合图3和图4所示，彩色滤光片100与阵列基板200进行组装时，黑矩阵120和数据线220相对设置，且数据线220正对黑矩阵120的沟槽。在一实施例中，与数据线220相对设置的黑矩阵120的覆盖面积大于数据线220的覆盖面积。在制备工艺上，一般是通过淀积工艺在黑矩阵120和色阻130表面形成一层公共电极140，公共电极140的厚度均一。在本实施例中，由于黑矩阵120与数据线220相对设置，在黑矩阵120和色阻130表面形成一层公共电极140后，由于黑矩阵120开设有沟槽，数据线220正对沟槽设置时，可增大数据线220与公共电极140之间的间距。当彩色滤光片100与阵列基板200组装后，即使数据线220处存在颗粒300，由于数据线220与公共电极140之间的间距增大，因此，颗粒300难以将公共电极140与数据线220导通，避免了数据线220与公共电极140短接，从而降低产品的不良率。
在一实施例中，结合图1和图7所示，黑矩阵120开设有沟槽，沟槽具有沟槽底部121和沟槽侧壁122，沟槽底部121和沟槽侧壁122形成台阶结构。由于在制备工艺上一般是通过光刻工艺形成黑矩阵120，且为了简化工艺步骤，通常采用灰色调掩膜版进行光刻形成不同形状的结构，结构的厚度与掩膜版的曝光率成反比，形状越复杂的结构，对灰色调掩膜版的要求越高，灰色调掩膜版的制备工艺也相对复杂。在本实施例中，将黑矩阵120设计为简单的台阶结构，可以降低对灰色调掩膜版的要求，从而简化工艺。
在一实施例中，结合图1和图7所示，黑矩阵120开设沟槽，沟槽底部121和沟槽侧壁122垂直，且沟槽底部121的厚度为第一厚度d1，沟槽侧壁的厚度为第二厚度122，第二厚度d2大于第二厚度d1，色阻130覆盖于沟槽侧壁122的顶面。在本实施例中，将黑矩阵120设计为简单的一级台阶结构，且沟槽侧壁与沟槽底部垂直，即黑矩阵120只包括第一厚度和第二厚度，在尽可能增大数据线220与公共电极140之间的间距的同时，形成台阶结构的工艺也相对简单。
在一实施例中，第一厚度d1的范围为0.6μm≤d1≤1.6μm，第二厚度d2大于第一厚度d1，d1的厚度既能保证黑矩阵120的遮光性，又能形成沟槽，增大数据线220与公共电极140之间的间距，使颗粒300难以将公共电极140与数据线220导通，避免了数据线220与公共电极140短接，从而降低产品的不良率；沟槽底部厚度的具体取值与黑矩阵120的材料有关，黑矩阵120材料的遮光性越好，沟槽底部的厚度就可以越小。在一实施例中，黑矩阵120可包含金属，可包括钼、铬、铝、钛或铜中的至少一个，也可包括钼、铬、铝、钛、铜对应的金属氧化物和金属氮化物中的至少一个。在另一实施例中，黑矩阵120也可包含树脂。在一实施例中，第二厚度的范围为1.6μm≤d1≤2.0μm，即第二厚度d2大于第一厚度d1以形成沟槽结构，该沟槽结构可以使颗粒游移并限制于沟槽内。
在一实施例中，色阻130包括红色色阻、蓝色色阻和绿色色阻，同一网格内设置一种色阻，且不同网格内设置不同色阻。通过设置不同颜色的色阻并控制不同色阻的透光率，可以形成不同的画面。
本申请还涉及一种彩色滤光片的制备方法，用于制备与阵列基板进行组装的彩色滤光片，如图3所示，阵列基板200包括主动阵列开关230和与主动阵列开关230相连以提供驱动信号的数据线220。如图5所示，为一实施例中彩色滤光片制备方法的步骤流程图，该制备方法包括：
步骤S100:提供第一基底。
第一基底110是用于支撑彩色滤光片100中功能部件的载体，该第一基底110一般为透明材质或半透明材质制成，在本实施例中，第一基底110为透明玻璃。
步骤S200：在第一基底上形成黑矩阵，在黑矩阵开设沟槽，黑矩阵围成网格阵列。
如图4所示，在第一基底110上形成黑矩阵120，黑矩阵120开设沟槽，黑矩阵120围成网格阵列，当彩色滤光片100与阵列基板200组装时，黑矩阵120与数据线220相对设置，且数据线220正对沟槽。通过在黑矩阵120上开设沟槽，使得数据线220和与数据线220相对设置的公共电极140之间的间距增大，当数据线120位置处有颗粒300时，由于数据线220与公共电极140之间的间距增大，数据线220难以通过颗粒300与公共电极140短接，使得产品的不良率降低。
在一实施例中，形成黑矩阵的步骤具体包括：
步骤S210：在第一基底上涂覆一层光阻层。
步骤S220：利用灰色调掩膜版对光阻层进行曝光，灰色调掩膜版包括完全透光区、不完全透光区和非透光区。
如图6所示，在第一基底110上涂覆一层光阻层120’，利用灰色调掩膜版400对光阻层120’进行曝光，其中，灰色调掩膜版400包括完全透光区410、不完全透光区420和非透光区430，完全透光区410的曝光强度为100％，非透光区430的曝光强度为0，不完全透光区420的曝光强度介于0到100％之间。
步骤S230：对光阻层进行显影，形成黑矩阵，黑矩阵的厚度与灰色调掩膜版的曝光强度成反比，光阻层的正对完全透光区的区域被全完刻蚀，光阻层的正对非透光区的区域不被刻蚀以形成沟槽的侧壁，光阻层的在正对不完全透光区的区域被不完全刻蚀以形成沟槽的底部。
如图7所示，曝光后，对光阻层120’进行显影，形成黑矩阵120，黑矩阵的厚度与曝光强度成反比，受完全曝光的光阻被完全去除，即光阻层120’的正对掩膜版完全透光区410的区域被完全刻蚀，暴露出基板，未接受曝光的光阻被完全保留，即在正对掩膜版非透光区430的区域的形成沟槽侧壁122，接受不完全曝光的光阻被部分显影掉，即正对掩膜版不完全透光区420的区域的光阻只保留下部分光阻，形成沟槽底部121，由此在基板上形成黑矩阵120，且黑矩阵120围成网格阵列，网格对应掩膜版400的完全透光区410。通过使用灰色调掩膜版对光阻进行曝光，可以只经过一次光刻就能形成不同厚度的黑矩阵120，从而简化制备工艺。其中，黑矩阵120的结构已在上文中具体介绍，在此不再赘述。
在一实施例中，在黑矩阵上开设沟槽之前，还包括对待测显示装置进行检测并判断待测显示装置内相对设置的待测数据线和待测公共电极是否出现短路现象。在待测显示装置中，待测彩色滤光片中的黑矩阵不具备沟槽结构，其中，该待测数据线处于阵列基板上，该待测公共电极处于与阵列基板相对设置的待测彩色滤光片上，按压待测显示装置，若待测数据线与待测公共电极之间出现因颗粒短路的现象，则在制备彩色滤光片时，在黑矩阵上开设沟槽，以增大公共电极与数据线之间的间距，避免公共电极与数据线因颗粒出现短路的问题。
步骤S300：在网格内的第一基底上形成色阻，且色阻覆盖部分黑矩阵。
彩色滤光片100包括多种色阻，通过控制不同色阻的透光率显示出不同的画面，色阻形成于网格内的第一基底110上且覆盖部分黑矩阵120，如覆盖于沟槽侧壁122的顶面，如此可以避免漏光。在一实施例中，色阻包括红色色阻、蓝色色阻和绿色色阻，红色色阻、蓝色色阻和绿色色阻位于不同网格内，在通过第一次光刻工艺形成黑矩阵120后，可通过第二次光刻工艺在部分网格内的第一基底110上形成红色色阻，然后通过第三次光刻工艺在部分网格内的第一基底110上形成绿色色阻，然后通过第四次光刻工艺在部分网格内的第一基底110上形成蓝色色阻，从而完成色阻的制备。
步骤S400：在黑矩阵表面和色阻的表面形成一层公共电极。
在形成黑矩阵120和色阻130后，在黑矩阵120和色阻130的上表面淀积一层公共电极140。由于黑矩阵120开设沟槽，在黑矩阵120处淀积形成的公共电极140也向内凹陷，当彩色滤光片100与阵列基板200组装时，数据线220正对黑矩阵120的沟槽，数据线220与公共电极140之间的间距较大，当数据线220处存在颗粒300，由于数据线220与公共电极140之间的间距增大，颗粒300难以抵接于公共电极140与数据线220之间，从而降低产品的不良率。
本申请还涉及一种显示装置，如图3和4所示，显示装置包括阵列基板200和与阵列基板相对设置的彩色滤光片100。其中，阵列基板200包括第二基底210和形成于第二基底210上的主动阵列开关230以及与主动阵列开关230连接的数据线220。彩色滤光片100为上文介绍的彩色滤光片，阵列基板中的数据线220正对彩色滤光片中黑矩阵120上的沟槽。由于彩色滤光片100为上文介绍的彩色滤光片，因而至少具有所述上述彩色滤光片100的上述技术效果，在此不再赘述。
在一实施例中，第二基底为透明玻璃。在一实施例中，请继续参阅图3和图4，主动阵列开关230包括多个薄膜晶体管，各薄膜晶体管的栅极(图中未示出)与扫描线260连接，各薄膜晶体管的栅极通过栅极绝缘层250相互隔离，各薄膜晶体管的源极(图中未示出)与数据线220连接，薄膜晶体管的漏极(图中未示出)与像素电极240连接。薄膜晶体管的源极接收数据线220的驱动信号，当扫描线输入开启信号时，薄膜晶体管导通，像素电极240通过薄膜晶体管的源极获取相应的电位，由于彩色滤光片100中的公共电极140也具有一定的电位，像素电极240与公共电极140之间产生一定的电位差，使得中间的液晶发生偏转，改变显示装置的透光率，从而显示出不同的画面。在一实施例中，数据线220上方设有钝化层260，该钝化层260用于保护阵列基板上的电路结构。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种彩色滤光片，其特征在于，包括：
第一基底；
黑矩阵，形成于所述第一基底上，所述黑矩阵围成网格阵列，所述黑矩阵开设有沟槽；
色阻，形成于所述第一基底上且位于所述网格内，所述色阻覆盖部分所述黑矩阵；以及
公共电极，形成于所述黑矩阵的表面和所述色阻的表面。
2.如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，所述沟槽的底部和所述沟槽的侧壁形成台阶结构。
3.如权利要求2所述的彩色滤光片，其特征在于，所述沟槽的底部与所述沟槽的侧壁垂直，所述沟槽底部的厚度为第一厚度，所述沟槽侧壁的厚度为第二厚度，所述第二厚度大于所述第一厚度，所述色阻覆盖于所述沟槽侧壁的顶面。
4.如权利要求3所述的彩色滤光片，其特征在于，所述第一厚度大于或等于0.6μm，且小于或等于1.6μm。
5.如权利要求3所述的彩色滤光片，其特征在于，所述第二厚度大于或等于1.6μm，且小于或等于2.0μm。
6.一种彩色滤光片制备方法，其特征在于，包括：
提供第一基底；
在所述第一基底上形成黑矩阵，并在所述黑矩阵上开设沟槽，所述黑矩阵围成网格阵列；
在所述网格内的第一基底上形成色阻，且所述色阻覆盖部分所述黑矩阵；
在所述黑矩阵表面和所述色阻的表面形成公共电极。
7.如权利要求6所述的彩色滤光片制备方法，其特征在于，所述在所述第一基底上形成黑矩阵，并在所述黑矩阵上开设沟槽的步骤具体包括：
在所述第一基底上涂覆一层光阻层；
利用灰色调掩膜版对所述光阻层进行曝光，所述灰色调掩膜版包括完全透光区、不完全透光区和非透光区；
对所述光阻层进行显影，形成所述黑矩阵，所述黑矩阵的厚度与所述灰色调掩膜版的曝光强度成反比，所述光阻层的正对所述完全透光区的区域被完全刻蚀，所述光阻层的正对所述非透光区的区域不被刻蚀以形成所述沟槽的侧壁，所述光阻层的正对所述不完全透光区的区域被不完全刻蚀以形成所述沟槽的底部。
8.如权利要求7所述的彩色滤光片制备方法，其特征在于，所述沟槽的底部和所述沟槽的侧壁形成台阶结构。
9.如权利要求8所述的彩色滤光片制备方法，其特征在于，所述沟槽的底部与所述沟槽的侧壁垂直，所述沟槽底部的厚度为第一厚度，所述沟槽侧壁的厚度为第二厚度，所述第一厚度大于或等于0.6μm，且小于或等于1.6μm，所述第二厚度大于或等于1.6μm，且小于或等于2.0μm。
10.一种显示装置，其特征在于，包括：
阵列基板，包括主动阵列开关和与所述主动阵列开关连接的数据线；以及
彩色滤光片，与所述阵列基板相对设置，所述彩色滤光片为权利要求1至5任一项所述的彩色滤光片，所述数据线正对所述黑矩阵的沟槽。
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