CN203337948U - 一种彩膜基板以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于显示技术领域，涉及一种彩膜基板以及显示装置。该彩膜基板，包括基板、黑矩阵、彩膜层以及隔垫物，所述黑矩阵呈网格状设置在所述基板上，所述基板上未被所述黑矩阵覆盖的区域形成亚像素区，所述隔垫物设置在对应着所述黑矩阵的上方，所述隔垫物包括主隔垫物与副隔垫物，其中，对应着设置有所述主隔垫物的所述黑矩阵的区域开设有开口区。该彩膜基板中主隔垫物形状具有较好的稳定性，改善了隔垫物对对盒后形成的液晶面板的受力均衡度和支撑效果，提高了显示装置的显示效果。

Description

一种彩膜基板以及显示装置

技术领域

本实用新型属于显示技术领域，涉及一种彩膜基板以及显示装置。

背景技术

液晶显示装置（LCD：Liquid Crystal Display）因其体积小、功耗低、无辐射等特点已成为目前平板显示器中的主流产品。随着显示技术的发展，高分辨率、大尺寸、高品质画面显示的显示装置成为未来的发展方向。

现有的液晶面板包括彩膜（Color Filter）基板和阵列（Array）基板，液晶设置在上述两基板之间。为了维持盒厚（cellgap），防止液晶因受挤压变形而无法正常显示，通常在彩膜基板和阵列基板之间设置有隔垫物。

其中，彩膜基板是显示装置进行彩色化的主要部件，如图1-3所示，现有技术中彩膜基板包括：基板1、黑矩阵3（BM）、彩膜层4、保护层5（OC），以及设置在保护层5上方的隔垫物6。具体的，黑矩阵3设置在基板1上，黑矩阵3将基板1划分为多个亚像素区，彩膜层4包括不同颜色的彩色光阻图案，不同颜色的彩色光阻图案设置在不同的行（即图中的左右方向或水平方向）/列（即图中的上下方向或垂直方向）的亚像素区内。隔垫物一般设置在保护层5对应着黑矩阵3的上方。为提高显示品质，隔垫物6一般设计为包括起主要支撑作用的主隔垫物61（Main PS）和起次要支撑作用的副隔垫物62（Sub PS）的结构。通常情况下，主隔垫物61的高度和横截面尺寸大于副隔垫物62的高度和横截面尺寸，主隔垫物61与副隔垫物62之间的高度差可以调节液晶面板受挤压而产生的变形。随着显示装置尺寸的增大，隔垫物6的尺寸也相应增大。

如图1-3所示，彩膜层4中不同颜色的彩色光阻图案从亚像素区内延伸至黑矩阵3上方形成连续的条状，在设置隔垫物6的区域，基板1上方依次包括黑矩阵3，彩膜层4和保护层5；或者，如图4所示，彩膜层中不同颜色的彩色光阻图案不连续地设置在同行/列的亚像素区内，在设置隔垫物6的区域，基板1的上方依次包括黑矩阵3、保护层5。

在彩膜基板的制备过程中，彩膜层4采用不同颜色的液态彩色光刻胶（Photo Resist,简称PR），经曝光、固化、显影后形成彩色光阻图案，由于液体的流动性以及黑矩阵与其两侧高度的差异（即段差），即使有能起到一定平坦作用的保护层5存在，隔垫物6底部的整个表面仍不能保证完全平整，如图2中彩膜基板的A-A截面剖视图、图3中彩膜基板的B-B截面剖视图所示，在黑矩阵3较窄的方向，主隔垫物61的不平坦度（平整度）尤其明显，只能将隔垫物6设计于黑矩阵3的中心区域，且尺寸不宜过大，限制了隔垫物6，尤其是主隔垫物61的位置和尺寸设计。同时，隔垫物6支撑基底的不平整，导致隔垫物6制备后顶部的形状容易发生变化，例如：隔垫物的顶部在平行于纸面方向上、从其中心向不同方向上的尺寸不一致，很难保证其设计形状。采用这样的隔垫物6，在彩膜基板与阵列基板对盒后，难以起到预定的支撑效果，导致液晶面板在各方向受力不均，进一步影响显示装置的显示效果，降低显示品质；特别地，随着显示装置分辨率的提高，黑矩阵3变窄的趋势越来越明显，主隔垫物61设置基底平坦度的差异将增大，主隔垫物61的形变问题也将越发显得突出。

为了减小隔垫物的形变，尤其是主隔垫物的形变，保证隔垫物的支撑作用以及显示装置的显示品质，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种彩膜基板以及显示装置，该彩膜基板中主隔垫物形状具有较好的稳定性，改善了隔垫物对对盒后形成的液晶面板的受力均衡度和支撑效果，提高了显示装置的显示效果。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是彩膜基板，包括基板、黑矩阵、彩膜层以及隔垫物，所述黑矩阵呈网格状设置在所述基板上，所述基板上未被所述黑矩阵覆盖的区域形成亚像素区，所述隔垫物设置在对应着所述黑矩阵的上方，所述隔垫物包括主隔垫物与副隔垫物，其中，对应着设置有所述主隔垫物的所述黑矩阵的区域开设有开口区。

一种优选方案是，所述彩膜层包括不同颜色的彩色光阻图案，相同颜色的所述彩色光阻图案设置在同一行/列亚像素区内，并同时延伸至对应相邻亚像素区之间的所述黑矩阵的上方形成连续条形彩色光阻图案，对应着设置有所述主隔垫物的所述黑矩阵的区域开设有开口区，所述主隔垫物设置在所述连续条形彩色光阻图案对应着所述开口区的区域的上方。

一种优选方案是，所述彩膜层包括不同颜色的彩色光阻图案，不同颜色的所述彩色光阻图案循环设置在不同行/列亚像素区内，所述亚像素区内的所述彩色光阻图案与形成该相应的所述亚像素区的所述黑矩阵的格段相接或部分重叠，对应着设置有所述主隔垫物的所述黑矩阵的区域开设有开口区，所述主隔垫物设置在所述开口区的区域内。

优选的是，所述开口区的面积大于所述主隔垫物的底面面积。

优选的是，开设有所述开口区的所述黑矩阵的对应格段，在长度方向上或宽度方向上的尺寸大于所述开口区的最大尺寸。

优选的是，所述开口区的形状与所述主隔垫物的底部形状相同或不同，所述主隔垫物与所述副隔垫物的形状为柱状或台体状。

进一步优选的是，所述彩膜基板还包括保护层，所述保护层完全覆盖所述彩膜层以及所述彩色光阻图案之间的所述黑矩阵，所述隔垫物设置在所述保护层的上方。

其中，所述黑矩阵的厚度范围为0.8-1.3μm，所述彩膜层的厚度范围为1-3μm，所述保护层的厚度范围为1-2μm。

优选的是，所述彩膜基板还包括透明导电层，所述透明导电层设置在所述保护层的上方；或者，所述透明导电层设置在所述基板与所述黑矩阵相背的另一面上。

一种显示装置，包括上述的彩膜基板。

本实用新型的有益效果是：该彩膜基板通过改变黑矩阵结构，使得主隔垫物具有较平坦的底部支撑面，保证了主隔垫物的底部形状的稳定性，进一步保证了主隔垫物的顶部形状的稳定性，改善了隔垫物对对盒后形成的液晶面板的受力均衡度和支撑效果，提高了显示装置的显示效果；同时，使得主隔垫物可获得更灵活的设计，为提高液晶面板的支撑效果提供了更大的设计空间。

附图说明

图1为现有技术中彩膜基板一种结构的平面示意图；

图2为图1中彩膜基板的A-A截面剖视图；

图3为图1中彩膜基板的B-B截面剖视图；

图4为现有技术中彩膜基板一种结构的平面示意图；

图5为本实用新型实施例1中彩膜基板一种结构的平面示意图；

图6为图5中彩膜基板的A-A截面剖视图；

图7为图5中彩膜基板的B-B截面剖视图；

图8为图5中黑矩阵的平面示意图；

图9为本实用新型实施例1中彩膜基板一种结构的平面示意图；

图10为本实用新型实施例2中彩膜基板一种结构的平面示意图；

图中：1－基板；2-透明导电层；3－黑矩阵；31-开口区；4－彩膜层；5-保护层；6-隔垫物；61-主隔垫物；62-副隔垫物。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型彩膜基板以及显示装置作进一步详细描述。

一种彩膜基板，包括基板、黑矩阵、彩膜层以及隔垫物，所述黑矩阵呈网格状设置在所述基板上，所述基板上未被所述黑矩阵覆盖的区域形成亚像素区，所述隔垫物设置在对应着所述黑矩阵的上方，所述隔垫物包括主隔垫物与副隔垫物，其中，对应着设置有所述主隔垫物的所述黑矩阵的区域开设有开口区。

一种显示装置，包括上述的彩膜基板。

实施例1：

如图5-7所示，一种彩膜基板，包括基板1、黑矩阵3、彩膜层4以及隔垫物6，黑矩阵3呈网格状设置在基板1上，基板1上未被黑矩阵3覆盖的区域形成亚像素区，隔垫物6设置在对应着黑矩阵3的上方，隔垫物6包括主隔垫物61与副隔垫物62，其中，对应着设置有主隔垫物62的黑矩阵3的区域开设有开口区31。

这里，为能更突出地示意本实施例中彩膜基板中各层结构以及各层之间的位置关系，图5的平面示意图中的各层设置为具有一定透明度。

其中，基板1为制作彩膜基板起衬底作用的透明基板，可以选用玻璃、石英、透明树脂等材质，在此不做限定。

在本实施例中，彩膜层4包括不同颜色的彩色光阻图案，相同颜色的彩色光阻图案设置在同一行/列亚像素区内，并同时延伸至对应相邻亚像素区之间的黑矩阵3的上方形成连续条形彩色光阻图案，对应着设置有主隔垫物61的黑矩阵3的区域开设有开口区31，主隔垫物61设置在连续条形彩色光阻图案对应着开口区31的区域的上方。

在本实施例中，相同颜色的彩色光阻图案延伸至对应行/列的所有亚像素区之间的黑矩阵上方，不同颜色的彩色光阻图案可以包括红色光阻图案（R）、绿色光阻图案（G）以及蓝色光阻图案（B），在此不做限定。

其中，开口区31的面积大于主隔垫物61的底面面积，以保证对应着该开口区31上方的彩膜层4的平坦度，从而保证主隔垫物61底部的平坦度，进一步保证其顶部形状的稳定性。

如图8所示，开设有开口区31的黑矩阵3的对应格段，在长度方向上或宽度方向上的尺寸大于开口区31的最大尺寸。优选的，在相邻亚像素区之间的行方向或列方向的格段的尺寸比主隔垫物沿相同方向的尺寸大3-5μm。这样，在保证对应着开口区31对应的区域能成为主隔垫物61平坦的支撑基底的同时，又不至于造成漏光，影响显示装置的显示效果。例如：如图5所示，黑矩阵边缘(短边方向)离主隔垫物61的底面边缘距离小于10μm时，开口区31的尺寸在对应着黑矩阵的短边方向的尺寸等于黑矩阵的对应格段的尺寸(即该方向完全开口)，另一方向仍为开口区31的尺寸比主隔垫物61沿相同方向的尺寸大3-5μm，开口区31使得设置有主隔垫物的黑矩阵相邻两侧的亚像素区互相连通（常出现在具有较窄的黑矩阵的结构中）；或者，如图9所示，黑矩阵边缘(短边方向)离主隔垫物61的底面边缘距离大于10μm以上时，开口区31的尺寸比主隔垫物61沿相同方向的尺寸大3-5μm，开口区31使得设置有主隔垫物61的黑矩阵相邻两侧的亚像素区不连通。

开口区31的形状与主隔垫物61的底部形状可以相同也可以不同，在本实施例中，主隔垫物61的底部形状为圆形。图5开口区31的形状为以方形作为示例，图9开口区31的形状为以圆形作为示例。优选主隔垫物61与副隔垫物62的形状为柱状或台体状，当然主隔垫物61和副隔垫物62的形状也可以为其他的规则形状，甚至为不规则形状，在此不做限定。在通常情况下，主隔垫物61的高度范围为2.0-4.0μm，副隔垫物62高度范围为1.7-3.7μm，主隔垫物61与副隔垫物62的高度差为0.3-1.0μm。

如图5所示，彩膜基板还包括保护层5，保护层5完全覆盖彩膜层4以及彩色光阻图案之间的黑矩阵3，主隔垫物61和副隔垫物62均设置在保护层5的上方。

该彩膜基板还包括透明导电层2，透明导电层2设置在保护层5的上方，例如使用在TN（Twisted Nematic,扭曲向列）模式的显示装置中，此时透明导电层作为公共电极用；或者，透明导电层2设置在基板1与黑矩阵3相背的另一面上（如图6所示），例如使用在ADS（ADvanced Super Dimension Switch，高级超维场转换）模式的显示装置中，此时透明导电层作为静电屏蔽用。

相应的，一种彩膜基板的制备方法，包括在基板上形成黑矩阵、彩膜层以及隔垫物的步骤，其中，黑矩阵呈网格状设置在基板上，基板上未被黑矩阵覆盖的区域形成亚像素区，隔垫物设置在对应着黑矩阵的上方，形成隔垫物包括形成主隔垫物和形成副隔垫物的步骤，其中，对应着设置有主隔垫物的黑矩阵的区域开设有开口区。

在本实用新型中，构图工艺，可只包括光刻工艺，或，包括光刻工艺以及刻蚀步骤，同时还可以包括打印、喷墨等其他用于形成预定图形的工艺；光刻工艺，是指包括成膜、曝光、显影等工艺过程的利用光刻胶、掩模板、曝光机等形成图形的工艺。可根据本发明中所形成的结构选择相应的构图工艺。

具体的，本实施例中彩膜基板的制备方法包括：

步骤S1：在基板上制备透明电极层。

在该步骤中，采用氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铟锡、氧化铟镓锡中的至少一种材料，在基板1的其中一面形成透明电极层2。在本实施例中，以透明电极层2设置在基板1与黑矩阵3相背的另一面上作为示例。

步骤S2：在完成步骤S1的基板上形成黑矩阵。

在该步骤中，根据产品需要，比如显示装置的应用环境以及隔垫物密度的设计，在对应着将形成主隔垫物61的黑矩阵3的区域开设开口区31，如图8所示。

开口区31的大小根据主隔垫物61的尺寸及黑矩阵3在相应格段的宽度决定。包括：开口区31的面积大于主隔垫物61的底面面积，以及，开设有开口区31的黑矩阵3的对应格段，在长度方向上或宽度方向上的尺寸大于开口区31的最大尺寸，以保证在制备起主要支撑作用的主隔垫物61时，其下方仅存在彩膜层4和保护层5；起次要支撑作用的副隔垫物62因其尺寸较小而顶部形状受影响较小，且在正常对盒时其不与阵列基板发生直接接触，因此在对应着形成副隔垫物62的黑矩阵3的区域不需进行设计变更，依然按照现有技术中副隔垫物的黑矩阵设计即可。

如图8所示，在对应着形成主隔垫物61的黑矩阵3的格段开设有开口区31，开口区31在列方向上的尺寸大于格段的最大尺寸，即使得将形成主隔垫物61的黑矩阵相邻两侧的亚像素区互相连通。

具体的，黑矩阵3采用构图工艺形成。其中，在用于形成黑矩阵的图形的掩模板中，除了开设有形成亚像素区的图形，还在对应着将形成主隔垫物的区域开设有形成开口区的对应图形。

步骤S3：在完成步骤S2的基板上，形成彩膜层。

在该步骤中，根据产品设计的不同颜色的彩色光阻图案，依次形成各个颜色的彩色光阻图案，一个颜色的彩色光阻图案采用一次构图工艺。用于形成彩色光阻图案的彩色树脂材料中含有感光成分，彩色树脂材料中含有的感光成分可以为负性也可以为正性，该彩色树脂材料通过涂覆方式（例如：旋涂方式、刮涂方式、旋涂加刮涂方式等）形成在基板1上，覆盖住已形成的黑矩阵上，然后通过后续的曝光、固化和显影形成连续条形的彩色光阻图案。

在实施例中，彩膜层中不同颜色的彩色光阻图案包括红色光阻图案、绿色光阻图案和蓝色光阻图案，还可以包括黄色光阻图案，以及透明色、酒红色等其他颜色的彩色光阻图案，可以根据设计要求进行调整，在此不做限定。

步骤S4：在完成步骤S3的基板上，形成保护层。

在该步骤中，保护层5采用构图工艺形成。保护层5能对彩膜层4起到很好的保护作用，同时还能使得彩膜基板的上表面进一步平坦化，以利于隔垫物6（主隔垫物61和副隔垫物62）的制备。

步骤S5：在完成步骤S4的基板上，形成隔垫物。

在本实施例中，采用一次构图工艺同时形成主隔垫物61和副隔垫物62。由于对应着形成主隔垫物61的黑矩阵区域形成有开口区31，从图6、7可以很清楚地看出，相对现有技术的图2、3，设置主隔垫物61的保护层5具有很好的平坦性（基本接近平面），保证主隔垫物61的底部形状不会轻易发生变化，从而使得主隔垫物61能够很稳定地固定在保护层5上，进一步保证了主隔垫物61的顶部形状的稳定性，提高了顶部的均一性。

而主隔垫物61和副隔垫物62的顶部，其大小和形状可以很方便地通过调整掩模板上的对应的完全曝光区的开口大小来进行控制。

当然，如果需要进一步对主隔垫物61和副隔垫物62的高度进行调控，也可以采用灰色调掩模板或半色调掩模板进行曝光，即将灰色调掩模板或半色调掩模板中对应着形成主隔垫物61和副隔垫物62的副隔垫物的区域设置为半曝光区，这里不再详述。

在本实施例中，黑矩阵3的厚度范围为0.8-1.3μm，彩膜层4的厚度范围为1-3μm，保护层5的厚度范围为1-2μm。在这样的设计厚度范围内，能获得较好的整体平坦度，进一步获得主隔垫物61和副隔垫物62较好的支撑基底。具体到产品时，可根据实际需要，灵活调整上述各层的厚度、种类，从而保证彩膜基板完成后的主隔垫物与副隔垫物的高度差满足设计需求。

一种显示装置，包括上述的彩膜基板。显示装置可以为：液晶面板、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。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例彩膜基板中彩膜层中彩色光阻图案的结构与实施例1彩膜层中彩色光阻图案的结构不同。

在本实施例中，如图10所示，彩膜层4包括不同颜色的彩色光阻图案，不同颜色的彩色光阻图案循环设置在不同行/列亚像素区内，亚像素区内的彩色光阻图案与形成该相应的亚像素区的黑矩阵的格段相接或部分重叠，对应着设置有主隔垫物61的黑矩阵3的区域开设有开口区31，主隔垫物61设置在开口区31的区域内。

本实施例中的彩膜基板，对应着设置主隔垫物61的下方仅存在保护层5，主隔垫物61的底部同样能获得较好的平坦支撑面，进而保证主隔垫物61的底部以及顶部的形状的稳定性。

本实施例中彩膜基板的其他结构与实施例1的彩膜结构相同，这里不再赘述。

一种显示装置，包括上述的彩膜基板。

实施例1、2中，通过彩膜基板中黑矩阵结构的改变，即，将对应着形成主隔垫物的区域与形成副隔垫物的区域设计为不同的结构，使得主隔垫物具有较平坦的底部支撑面，避免了主隔垫物的底部形状受保护层（即支撑基底）平坦度影响的问题，消除了主隔垫物尺寸较大时因受段差的影响，保证了主隔垫物的底部形状的稳定性，进一步保证了主隔垫物的顶部形状的稳定性，改善了隔垫物对对盒后形成的液晶面板的受力均衡度和支撑效果，提高了显示装置的显示效果。

同时，在本实施例中，由于在彩膜基板中采用了开设有开口区的黑矩阵的结构，主隔垫物的位置、尺寸和形状受其底部平坦度的限制较小，使得主隔垫物可获得更灵活的设计，为提高液晶面板的支撑效果提供了更大的设计空间。

本实用新型中的彩膜基板可以适用于各种模式的显示装置，例如TN（Twisted Nematic，扭曲向列）模式、VA（VerticalAlignment，垂直取向）模式、ADS（ADvanced Super DimensionSwitch，高级超维场转换技术）模式等其他模式。其中需要说明的是，本实用新型中的彩膜基板以及彩膜基板的制备方法尤其合适用于ADS模式显示装置中。

其中，ADS模式为：通过同一平面内狭缝电极边缘所产生的电场以及狭缝电极层与板状电极层间产生的电场形成多维电场，使液晶盒内狭缝电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转，从而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。高级超维场转换技术可以提高LCD产品的画面品质，具有高分辨率、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率、低色差、无挤压水波纹（pushMura）等优点。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型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实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种彩膜基板，包括基板、黑矩阵、彩膜层以及隔垫物，所述黑矩阵呈网格状设置在所述基板上，所述基板上未被所述黑矩阵覆盖的区域形成亚像素区，所述隔垫物设置在对应着所述黑矩阵的上方，所述隔垫物包括主隔垫物与副隔垫物，其特征在于，对应着设置有所述主隔垫物的所述黑矩阵的区域开设有开口区。

2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜层包括不同颜色的彩色光阻图案，相同颜色的所述彩色光阻图案设置在同一行/列亚像素区内，并同时延伸至对应相邻亚像素区之间的所述黑矩阵的上方形成连续条形彩色光阻图案，对应着设置有所述主隔垫物的所述黑矩阵的区域开设有开口区，所述主隔垫物设置在所述连续条形彩色光阻图案对应着所述开口区的区域的上方。

3.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜层包括不同颜色的彩色光阻图案，不同颜色的所述彩色光阻图案循环设置在不同行/列亚像素区内，所述亚像素区内的所述彩色光阻图案与形成该相应的所述亚像素区的所述黑矩阵的格段相接或部分重叠，对应着设置有所述主隔垫物的所述黑矩阵的区域开设有开口区，所述主隔垫物设置在所述开口区的区域内。

4.根据权利要求2或3所述的彩膜基板，其特征在于，所述开口区的面积大于所述主隔垫物的底面面积。

5.根据权利要求4所述的彩膜基板，其特征在于，开设有所述开口区的所述黑矩阵的对应格段，在长度方向上或宽度方向上的尺寸大于所述开口区的最大尺寸。

6.根据权利要求5所述的彩膜基板，其特征在于，所述开口区的形状与所述主隔垫物的底部形状相同或不同，所述主隔垫物与所述副隔垫物的形状为柱状或台体状。

7.根据权利要求6所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板还包括保护层，所述保护层完全覆盖所述彩膜层以及所述彩色光阻图案之间的所述黑矩阵，所述隔垫物设置在所述保护层的上方。

8.根据权利要求7所述的彩膜基板，其特征在于，所述黑矩阵的厚度范围为0.8-1.3μm，所述彩膜层的厚度范围为1-3μm，所述保护层的厚度范围为1-2μm。

9.根据权利要求8所述的彩膜基板，其特征在于，所述彩膜基板还包括透明导电层，所述透明导电层设置在所述保护层的上方；或者，所述透明导电层设置在所述基板与所述黑矩阵相背的另一面上。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的彩膜基板。

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