CN113219702A - 一种彩膜基板及其制作方法和显示面板 - Google Patents

一种彩膜基板及其制作方法和显示面板 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种彩膜基板及其制作方法和显示面板，所述彩膜基板包括衬底、黑矩阵层和凹槽，所述凹槽设置在所述第一黑矩阵层中，且环绕所述显示区设置；所述凹槽在所述第一黑矩阵层的厚度方向上贯穿所述第一黑矩阵层，且所述凹槽的宽度在10‑360nm之间。本申请通过在彩膜基板非显示区的第一黑矩阵层中设置环形凹槽，使得凹槽将第一黑矩阵层隔断，防止静电通过黑矩阵层传入到显示区；而且本申请中凹槽的宽度在10‑360nm之间，由于可见光的波长范围在380nm‑780nm之间，因此可见光不能够透过凹槽，因此凹槽本身就具备遮光功能；本申请通过在非显示区中的第一遮光层中设置纳米级别的凹槽，使得凹槽同时具备防静电和防遮光的功能，有利于简化彩膜基板中的结构。

Description

一种彩膜基板及其制作方法和显示面板
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种彩膜基板及其制作方法和显示面板。
背景技术
随着显示技术的发展，人们对显示装置的显示品质的追求原来越高，其中，窄边框甚至于无边框显示屏幕已成为显示屏幕设计的亮点之一。在显示装置的制造过程中，通常是将阵列基板事先独立制造，再将阵列基板和彩膜基板进行对盒，形成液晶盒。其中，彩膜基板上位于显示区中的黑矩阵层与阵列基板上的数据线、扫描线、薄膜晶体管等部件的位置相对应，以遮挡住数据线、扫描线、薄膜晶体管等部件；彩膜基板上位于非显示区中的黑矩阵层与外围金属信号线对应，以遮挡外围金属信号线，并防止漏光。
为了避免非显示区中的黑矩阵层由于暴露在环境中，使静电通过黑矩阵层导入到液晶盒内，造成液晶偏转异常而导致的显示不良。通常会在黑矩阵的周边进行开槽，将黑矩阵的边缘和内部断开，以切断静电的导入路径，防止静电进入液晶盒内。但是，这种黑矩阵的开槽设计容易造成漏光，影响显示效果。
发明内容
本申请的目的是提供一种防静电和防漏光的彩膜基板及其制作方法和显示面板。
本申请公开了一种彩膜基板，包括衬底、黑矩阵层和凹槽，所述衬底包括显示区和非显示区，所述非显示区环绕所述显示区设置；所述黑矩阵层设置在所述衬底上，且至少包括位于所述非显示区内的第一黑矩阵层；所述凹槽设置在所述第一黑矩阵层中，且环绕所述显示区设置；所述凹槽在所述第一黑矩阵层的厚度方向上贯穿所述第一黑矩阵层，且所述凹槽的宽度在10-360nm之间。
可选的，所述凹槽的宽度在300-360nm之间。
可选的，所述凹槽的宽度在10-40nm之间。
可选的，所述凹槽与所述显示区之间的距离在0.01-0.2mm之间。
可选的，所述凹槽的数量有多个，间隔均匀地设置在所述第一黑矩阵层中。
本申请还公开了一种彩膜基板的制作方法，用于制作上述的彩膜基板，包括步骤：
在衬底上的非显示区中形成第一黑矩阵层；以及
在所述第一黑矩阵层中形成环绕显示区设置的凹槽；
其中，所述凹槽在所述第一黑矩阵层的厚度方向上贯穿所述第一黑矩阵层，且所述凹槽的宽度在10-360nm之间。
可选的，所述在所述第一黑矩阵层中形成环绕显示区设置的凹槽的步骤包括：使用纳米级压印技术在所述第一黑矩阵层中形成宽度在10-360nm之间的凹槽。
可选的，使用纳米级压印技术在所述第一黑矩阵层中形成宽度在10-360nm之间的凹槽的步骤包括：
在衬底上涂布未固化的黑矩阵材料；
使用纳米压印模板与涂有未固化黑矩阵材料的衬底表面接触；
在15-25s内将黑矩阵材料温度升温至140-160℃维持15-20s，使黑矩阵材料与纳米压印模板充分接触填充；以及
在25-35s内将黑矩阵材料降温至95-115℃使黑矩阵材料固化55-65s后脱模，形成宽度在10-360nm之间的凹槽。
可选的，所述纳米压印模板包括多个环形凸台，相邻所述环形凸台之间的间距相等，所述环形凸台的宽度在10-360nm之间。
本申请还公开了一种显示面板，包括如上所述的彩膜基板以及与所述彩膜基板相对设置的阵列基板。
本申请通过在彩膜基板非显示区的第一黑矩阵层中设置环形凹槽，使得凹槽将第一黑矩阵层隔断，防止静电通过黑矩阵层传入到显示区，影响显示；而且本申请中凹槽的宽度在10-360nm之间，由于可见光的波长范围在380nm-780nm之间，因此可见光不能够透过凹槽，此结果具有遮光效果；本申请通过在非显示区中的第一遮光层中设置纳米级别的凹槽，使得凹槽同时具备防静电和防遮光的功能，有利于简化彩膜基板中的结构。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请的一种示例性的显示面板的示意图；
图2是本申请的一实施例的一种彩膜基板的平面示意图；
图3是图2中A-A’处的截面示意图；
图4是本申请的另一实施例的一种彩膜基板制作方法的流程图；
图5是本申请的一实施例的一种使用纳米级压印技术在第一黑矩阵层上形成凹槽的流程图；
图6是本申请的一实施例的一种使用纳米压印模板对黑矩阵材料压印的示意图；
图7是本申请的一实施例的黑矩阵材料在受到压印时温度的曲线图。
其中，100、显示面板；200、彩膜基板；210、衬底；211、显示区；212、非显示区；220、黑矩阵层；221、第一黑矩阵层；230、凹槽；300、阵列基板；400、纳米压印模板；410、环形凸台。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指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。
此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明，需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，是一种示例性显示面板100的示意图，所述显示面板100包括相对设置的阵列基板300和彩膜基板200。如图2和图3所示，所述显示面板100中的彩膜基板200包括衬底210、黑矩阵层220和凹槽230，当然，彩膜基板还包括色阻层、支撑柱和公共电极层结构，在此不一一列举；所述衬底210包括显示区211和非显示区212，所述非显示区212环绕所述显示区211设置；所述黑矩阵层220设置在所述衬底210上，且至少包括位于所述非显示区212内的第一黑矩阵层221；所述凹槽230设置在所述第一黑矩阵层221中，且环绕所述显示区211设置；所述凹槽230在所述第一黑矩阵层221的厚度方向上贯穿所述第一黑矩阵层221，且所述凹槽230的宽度在10-360nm之间。
随着对显示屏产品的外观要求提高，市场主流多为采用EBL(Entry Borderless)技术生产产品，即产品的无边框设计，但与此同时也带了边缘的漏光问题。现有的设计是增大彩膜衬底210玻璃的尺寸，使黑矩阵层220与彩膜衬底210的边缘平齐。该设计利用黑矩阵层220来实现边缘的挡光效果，以谋得更好的用户体验。但是该设计会使得黑矩阵层220过于外露(靠近玻璃边沿)，使得彩膜基板200上的黑矩阵与阵列基板上的外围金属信号线相对应，当显示面板工作时，会使得黑矩阵产生感应电压，产生静电，影响液晶偏转，因此使得ESD(Electro-Static discharge，静电释放)的风险大为增高，使产品性能降低。目前，大都通过将非显示区212中的黑矩阵断开，防止静电传递到显示区211中；但是这样会造成漏光的风险，影响产品的显示效果。
本申请通过在彩膜基板200非显示区212的第一黑矩阵层221中设置环形凹槽230，凹槽在所述第一黑矩阵层的厚度方向上贯穿所述第一黑矩阵层，也即凹槽230为通槽，使得凹槽230将第一黑矩阵层221隔断，防止静电通过黑矩阵层220传入到显示区211，影响显示效果；而且本申请中凹槽230的宽度在10-360nm之间，由于可见光的波长范围在380nm-780nm之间，为了防止工艺波动造成380nm波长的光泄露，本申请预留20nm的保证空间，使得最小可见波长的光也不会穿过本申请中的凹槽230，因此凹槽230本身就具备遮光功能，不需要在凹槽230处设计对应的遮光结构；本申请通过在非显示区212中的第一黑矩阵层221中设置纳米级别的凹槽230，使得凹槽230同时具备防静电和防遮光的功能，有利于简化彩膜基板200中的结构。
其中，可以将所述凹槽230的宽度设置在300-360nm之间，此时凹槽230的宽度较大，能够达到较好的抗静电效果，而且该范围的尺寸较大，在工艺制程上容易完成。基于增强遮光效果的目的，可以将凹槽230的宽度设置在10-40nm之间，该范围尺寸远小于可见光的波长，因此可见光更加难以穿过凹槽230，凹槽更难以产生漏光。
本申请中凹槽230与所述显示区211之间的距离在0.01-0.2mm之间。虽然凹槽230与显示区211之间的间距越小越好，但是考虑阵列基板和彩膜基板200之间的实际对位精度为5um左右，尺寸工艺波动在5um左右，还需要考虑当有虚拟像素设计时，需要适当增大距离；因此凹槽230与显示区211之间的间距不可能为0，因此结合需要保留的精度要求和设计要求，将凹槽230与显示区211之间的距离设为0.01-0.2mm，此范围中凹槽230和显示区211之间的距离较小，且凹槽230为通槽，因此能够将绝大部分第一黑矩阵层221中的静电阻挡住。当然，凹槽230还可以设置在框胶涂布区，框胶涂布区是彩膜基板重叠与显示面板中框胶重叠的位置；凹槽也可以设置在框胶涂布区与衬底边缘之间的位置，在此不做限定，只要在彩膜基板的非显示区中的第一黑矩阵层221上设置上述凹槽，就能够达到改善ESD风险和防止漏光的效果。
所述第一黑矩阵层221中还可以同时设置多个凹槽230，通过提高凹槽230数量的方式，增强凹槽230的防静电效果；凹槽230可以都设置在看见显示区211的附近以增强对黑矩阵层220内部静电的阻拦效果，也可以都设置在靠近衬底210边缘的位置以增强对外界导入静电的阻拦效果，当然还可以均匀排列地形成在整个第一黑矩阵层221中，以达到较好的静电阻拦效果。
如图4所示，是一种彩膜基板制作方法的流程。作为本申请的另一实施例，还公开了一种上述彩膜基板的制作方法，包括步骤：
S1：在衬底上的非显示区中形成第一黑矩阵层；
S2：在所述第一黑矩阵层中形成环绕显示区设置的凹槽；
其中，所述凹槽在所述第一黑矩阵层的厚度方向上贯穿所述第一黑矩阵层，且所述凹槽的宽度在10-360nm之间。
通过上述方法所制得的彩膜基板，使得彩膜基板同时具备防静电和防漏光的效果，且防静电和防漏光的功能都是基于第一黑矩阵层中的环形凹槽，因此相较于其它同功能的产品而言，本申请中的彩膜基板结构更加简单，制程更加容易。
如图5到图6所示，本申请通过纳米级压印技术在第一黑矩阵层中形成宽度在10-360nm之间的凹槽，具体步骤为：
S5：在衬底上涂布未固化的黑矩阵材料；
S6：使用纳米压印模板与涂有未固化黑矩阵材料的衬底表面接触；
S7：在15-25s内将黑矩阵材料升温至140-160℃维持15-20s，使黑矩阵材料与压印模板充分接触填充；
S8：在25-35s内将黑矩阵材料降温至95-115℃使黑矩阵材料固化55-65s后脱模，形成宽度在10-360nm之间的凹槽。
相对于利用曝光显影、蚀刻等在黑矩阵层上制作凹槽的方案来说，纳米级压印技术能够精确控制凹槽的宽度，只要事先制备好纳米压印模板，然后将纳米压印模板与基板对准位置，接着压印在未固化的黑矩阵层上，就能在黑矩阵上制作出凹槽，且制作出的凹槽侧面平整度高，不会受到同向异性和各向异性的影响。
如图7所示，是本申请中黑矩阵材料在受到压印时温度的曲线图。本申请首先将黑矩阵材料的温度升至40-80℃之间，防止黑矩阵材料固化，同时也避免由于较高温度使得黑矩阵材料流动，不利于后续压印；然后缓慢地将纳米压印模板印入到黑矩阵材料(由复合丙烯树脂构成的树脂材料)，且保证纳米压印模板与衬底的表面接触，使得凹槽为通槽，这样能够充分将导电粒子隔绝；接着再对黑矩阵材料加热，将黑矩阵材料升温至140-160℃，这一目的是为了让黑矩阵材料与纳米压印模板充分接触填充，使得黑矩阵材料液化并填充到与纳米压印模板之间的间隙中，保证固化后的黑矩阵层和凹槽表面平整，从而提高膜层性能；最后将黑矩阵材料的温度降至95-115℃，使得黑矩阵层初步固化，不会粘连到纳米压印模板上，避免后续取出纳米压印模板时导致黑矩阵层和凹槽变形。
由于本申请中凹槽的尺寸较小，为纳米级，相对于利用压印模板制作大尺寸凹槽的方法而言，本申请中对基板加热的温度和时间的要求更高；若在制作凹槽的过程中，没有控制好对黑矩阵材料加热的时间和温度，当取出纳米压印模板后，很容易导致黑矩阵层和凹槽形变，甚至导致凹槽闭合。发明人通过多次实验发现，采用分段式压印温度，即在15-25S内将黑矩阵材料升温至140-160℃维持15-20s，接着在25-35s内将黑矩阵材料降温至95-115℃使黑矩阵材料固化55-65s后脱模，可以形成宽度在10-360nm之间的凹槽，最后凹槽不会变形，且能使压印图形更加均匀；进一步地，通过20s将黑矩阵材料升温至150℃附近维持20s，30s内将黑矩阵材料降温至105℃使黑矩阵材料固化60s后脱模，可以适用于宽度10-360nm内凹槽任意尺寸的制作，且良率较好。
另外，可以通过事先在纳米压印模板400上形成多个环形凸台410，环形凸台410的宽度在10-360nm之间，环形凸台410与黑矩阵层220中的凹槽230对应，最终制得同步制得含有多个凹槽230的黑矩阵层220，进一步消除静电影响。相邻环形凸台410的间隔设置均匀，可以使得凹槽230可以均等地对各部分黑矩阵中的静电进行阻拦，防止某两个凹槽230之间的部分黑矩阵层中静电过大，导致导电粒子穿过纳米级凹槽。
本申请中环形凸台410的宽度设置在300-360nm之间，使得对应凹槽230的宽度设置在300-360nm之间，此时凹槽230的宽度较大，能够达到较好的抗静电效果，而且该范围的尺寸较大，在工艺制程上容易完成。环形凸台410的宽度也可以在10-40nm之间，使得对应的凹槽230的宽度设置在10-40nm之间，该范围尺寸远小于可见光的波长，因此可见光能加难以穿过凹槽230，更难以造成漏光，从而达到增强遮光的效果。
需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本申请的保护范围。
本申请的技术方案可以广泛用于各种显示面板，如TN(Twisted Nematic，扭曲向列型)显示面板、IPS(In-Plane Switching，平面转换型)显示面板、VA(VerticalAlignment，垂直配向型)显示面板、MVA(Multi-Domain Vertical Alignment，多象限垂直配向型)显示面板，当然，也可以是其他类型的显示面板，均可适用上述方案。
以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种彩膜基板，其特征在于，包括：
衬底，包括显示区和非显示区，所述非显示区环绕所述显示区设置；
黑矩阵层，设置在所述衬底上，且至少包括位于所述非显示区内的第一黑矩阵层；以及
凹槽，设置在所述第一黑矩阵层中，且环绕所述显示区设置；
其中，所述凹槽在所述第一黑矩阵层的厚度方向上贯穿所述第一黑矩阵层，且所述凹槽的宽度在10-360nm之间。
2.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述凹槽的宽度在300-360nm之间。
3.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述凹槽的宽度在10-40nm之间。
4.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述凹槽与所述显示区之间的距离在0.01-0.2mm之间。
5.如权利要求2-3任意一项所述的彩膜基板，其特征在于，所述凹槽的数量有多个，间隔均匀地设置在所述第一黑矩阵层中。
6.一种彩膜基板的制作方法，用于制作如权利要求1-5任意一项所述的彩膜基板，其特征在于，包括步骤：
在衬底上的非显示区中形成第一黑矩阵层；以及
在所述第一黑矩阵层中形成环绕显示区设置的凹槽；
其中，所述凹槽在所述第一黑矩阵层的厚度方向上贯穿所述第一黑矩阵层，且所述凹槽的宽度在10-360nm之间。
7.如权利要求6所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，所述在所述第一黑矩阵层中形成环绕显示区设置的凹槽的步骤包括：使用纳米级压印技术在所述第一黑矩阵层中形成宽度在10-360nm之间的凹槽。
8.如权利要求7所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，使用纳米级压印技术在所述第一黑矩阵层中形成宽度在10-360nm之间的凹槽的步骤包括：
在衬底上涂布未固化的黑矩阵材料；
使用纳米压印模板与涂有未固化黑矩阵材料的衬底表面接触；
在15-25s内将黑矩阵材料升温至140-160℃维持15-20s，使黑矩阵材料与压印模板充分接触填充；以及
在25-35s内将黑矩阵材料降温至95-115℃使黑矩阵材料固化55-65s后脱模，形成宽度在10-360nm之间的凹槽。
9.如权利要求8所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，所述纳米压印模板包括多个环形凸台，相邻所述环形凸台之间的间距相等，所述环形凸台的宽度在10-360nm之间。
10.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-5任意项所述的彩膜基板以及与所述彩膜基板相对设置的阵列基板。
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JP2002090720A (ja) * 2000-09-18 2002-03-27 Toshiba Corp 液晶表示装置
KR20160032751A (ko) * 2014-09-16 2016-03-25 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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