WO2013152602A1 - 彩膜基板及其制造方法、以及液晶显示器 - Google Patents

彩膜基板及其制造方法、以及液晶显示器 Download PDF

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WO2013152602A1
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black matrix
substrate
groove
color
pixel film
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PCT/CN2012/086992
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陆金波
薛建设
赵吉生
李琳
舒适
赵明
齐永莲
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京东方科技集团股份有限公司
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
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    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix

Definitions

  • the present invention relates to a color filter substrate, a method of manufacturing the same, and a liquid crystal display including the color filter substrate. Background technique
  • TFT-LCD thin film transistor liquid crystal display
  • the TFT-LCD is mainly formed by pairing a color film substrate and an array substrate, and the color film substrate is mainly used for providing color to the TFT-LCD.
  • 1 is a cross-sectional view of a prior art color film substrate (portion).
  • the color filter substrate includes a substrate 1, a black matrix, a red pixel film layer 3, a green pixel film layer 4, and a blue pixel film. Layer 5.
  • the black matrix includes a plurality of black matrix array elements 2, the plurality of black matrix array elements 2 are disposed on the substrate 1 at a certain distance, and a spacer is formed between adjacent two black matrix array elements 2, the red pixel film
  • the layer 3, the green pixel film layer 4 and the blue pixel film layer 5 are sequentially disposed in the interval formed by the adjacent two black matrix elements 2, and extend to the black matrix elements 2 on both sides thereof and the black matrix
  • the array elements 2 overlap (Overlap); the overlap region 6 is formed and then cut off, and the boundaries of adjacent two color pixel film layers on the same black matrix array element 2 are separated by a certain distance (ie, between two adjacent color pixel film layers) Overlap), the overlap of each color pixel film layer and the black matrix array element can effectively avoid light leakage at the sub-pixel edge.
  • a color filter substrate includes: a substrate, a black matrix and a plurality of color pixel film layers, the black matrix includes a plurality of black matrix array elements, and the plurality of black matrix array elements are spaced apart from the plurality of color pixel film layers On the substrate, wherein the black matrix elements are respectively formed with grooves; the color pixel film layers on both sides of any black matrix array element overlap with the black matrix array elements, respectively, and the two color pixel film layers respectively extend to In the groove of the black matrix element, the two color pixel film layers overlap or do not overlap in the groove.
  • a pit is opened at a certain distance on the substrate, and each black matrix element in the black matrix is respectively disposed in each of the pit regions, and each black matrix array is formed.
  • the pit width is 1/3 to 3/4 of the width of the black matrix element.
  • a groove is provided in the middle of the black matrix element.
  • the width of the mouth of the groove is 1/4 3/4 of the width of a single black matrix element, and for example, the width of the mouth of the groove is a single
  • the width of the black matrix element is 1/3 1/2
  • the thickness of the groove portion of the black matrix element is 1 ⁇ 5 ⁇
  • the depth of the groove is 0.5 ⁇ 4.5 ⁇ .
  • the cross-sectional shape of the groove may be various shapes such as a trapezoidal shape or a rectangular shape or an inverted convex shape.
  • the technical solution of the present invention further provides a method for manufacturing a color film substrate, comprising the steps of: forming a black matrix on a substrate, the formed black matrix comprising a plurality of black matrix array elements, each adjacent two black matrix array elements A distance is set at a distance, each black matrix array element has a groove; a color pixel film layer is formed on each of the substrate portions between the black matrix array elements arranged at intervals, so that the sides of any black matrix array element are formed.
  • the two color pixel film layers respectively overlap with the black matrix array element, and the two color pixel film layers respectively extend into the grooves of the black matrix array element, and the two color pixel film layers overlap in the groove or Do not overlap; form an insulating protective layer or a transparent electrode layer on the substrate, and then form a columnar spacer.
  • forming a black matrix on a substrate includes: coating a black matrix positive photoresist on the substrate; and performing the black matrix positive photoresist with a gray tone or halftone mask The mask is exposed to obtain a plurality of black matrix elements having IHJ grooves.
  • the groove is disposed in the middle of the black matrix element.
  • the cross-sectional shape of the groove is trapezoidal or rectangular or inverted.
  • a liquid crystal display comprising a color filter substrate and an array substrate, wherein the color filter substrate uses the color filter substrate described above.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of a prior art color film substrate
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a color film substrate in the prior art (the color pixel film layers overlap on the black matrix elements);
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a process of forming a black matrix in Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 4 is a plan view of the black matrix formed in Figure 3;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a color pixel film layer formed on a substrate according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 6 is a flowchart of a method for manufacturing a color film substrate according to Embodiment 1 of the present invention
  • Figure 7 is a cross-sectional view of a substrate in Embodiment 2 of the present invention.
  • Figure 8 is a cross-sectional view showing a black matrix formed on the substrate of Figure 7;
  • Figure 9 is a cross-sectional view showing a color pixel film layer formed on the substrate of Figure 8.
  • a color filter substrate includes: a substrate 1, a black matrix, and a plurality of color pixel film layers, the black matrix includes a plurality of black matrix elements 2, a plurality of black matrix elements 2 and the plurality of colors
  • the pixel film layers are disposed on the substrate 1 , wherein the black matrix elements 2 are respectively formed with grooves 7 , and the color pixel film layers on both sides of any of the black matrix elements 2 overlap with the black matrix elements 2 respectively
  • the two color pixel film layers respectively extend into the grooves 7 of the black matrix array elements, and the two color pixel film layers overlap or do not overlap in the grooves 7.
  • the cross-sectional shape of the groove 7 may be trapezoidal or rectangular or inverted.
  • the color pixel film layer includes a red pixel film layer 3, a green pixel film layer 4, and a blue pixel film layer 5. That is, the black matrix array elements 2 are spaced apart on the substrate 1, and spacers are formed between adjacent black matrix array elements 2, and red pixel film layers 3, green pixel film layers 4, and blue pixel films are sequentially disposed in the respective spacer regions. Layer 5.
  • the color filter substrate comprises: a substrate 1 and a black matrix disposed on the substrate 1, a plurality of color pixel film layers, an insulating protective layer or a transparent electrode layer (not shown).
  • the black matrix includes a plurality of black matrix elements 2, and the plurality of color pixel film layers are a red pixel film layer 3, a green pixel film layer 4, and a blue pixel film layer 5, respectively.
  • the black matrix elements 2, the red pixel film layer 3, the green pixel film layer 4, and the blue pixel film layer 5 are sequentially spaced apart.
  • Each of the black matrix elements 2 has a groove 7 formed thereon, and the color pixel film layers on both sides of any one of the black matrix elements 2 overlap with the black matrix element 2, respectively, and the two color pixel film layers respectively extend to In the recess 7 of the black matrix element 2, the two color pixel film layers overlap or do not overlap in the groove 7.
  • the grooves 7 extend in the direction in which the individual color pixel film layers are arranged. It should be noted that, in FIG. 4, the horizontal arrangement of the color pixel film layers of three colors of RGB is taken as an example, in which case the IHJ groove 7 is longitudinally extended; for the case where the three color pixel film layers of RGB are vertically arranged, the groove 7 It is laterally extended.
  • the IHJ slot 7 is disposed in the middle of the black matrix array element 2, and the black matrix array element 2 is cut.
  • the surface shape is a rectangle, and the cross-sectional shape of the groove 7 is also a rectangle.
  • the width of the groove 7 is 1/4 3/4 of the width of the single black matrix element 2, for example, 1/2, and the thickness of the groove portion of the black matrix element 2 is between 1 and 5 ⁇ m
  • the depth of the groove 7 is a value between 0.5 and 4.5 ⁇ m.
  • the red pixel film layer 3, the green pixel film layer 4, and the blue pixel film layer 5 have a thickness of between 1 and 5 ⁇ m.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a method of manufacturing the color filter substrate of the embodiment.
  • the method for manufacturing the color filter substrate in the embodiment includes the following steps:
  • a black matrix is formed on the substrate 1.
  • the substrate 1 is made of a flat glass substrate
  • the black matrix 2 is made of a positive photoresist.
  • the substrate 1 is coated with a positive photoresist for the black matrix, and the gray matrix or the halftone mask is used to obtain a black matrix by exposure and development processes; the specific process steps are shown in FIG. 3 .
  • the portion corresponding to the pixel region is the full exposure region 12
  • the portion corresponding to the IHJ slot in the black matrix is the half exposure region 11
  • the rest of the corresponding black matrix is the unexposed region 10
  • the half exposure region 11 occupies the width of the black matrix.
  • /4 ⁇ 3/4 In the obtained black matrix, two adjacent black matrix elements 2 are spaced apart by a certain distance, and each black matrix element 2 has a groove 7 in the middle thereof; the obtained black matrix element 2 has no groove portion.
  • the thickness is a value between 1 and 5 ⁇ m
  • the width of the groove 7 is 1/4 to 3/4 of the width of a single black matrix element, for example, 1/2
  • the depth is a value between 0.5 and 4.5 ⁇ m.
  • the photoresist is mainly composed of a pigment, a dispersant, a solvent and a resin, and other auxiliary additives
  • the resin is a polymer matrix for polymerizing other components in the photoresist.
  • the black matrix 2 uses a positive photoresist. After exposure of the resin in the positive photoresist, a photocuring reaction occurs in the exposed region, so that the positive photoresist in the exposed region becomes a soluble substance, thereby obtaining the same pattern as the light-shielding region of the mask.
  • a red pixel film layer 3, a green pixel film layer 4, and a blue pixel film layer 5 are formed on the substrate 1.
  • a red pixel resin is coated on the substrate 1, and a red pixel film layer 3 is obtained by performing a photolithography process by patterning a mask, and the red pixel film layer 3 is extended to a black matrix element adjacent thereto.
  • the green pixel film layer 4 and the blue pixel film layer 5 are sequentially obtained according to the above method, and the color pixel film layers on both sides of any one of the black matrix elements 2 are overlapped or not overlapped in the IHJ groove 7;
  • the red pixel film layer 3, the green pixel film layer 4, and the blue pixel film layer 5 have a thickness of between 1 and 5 ⁇ m.
  • the photolithography process mentioned in this embodiment includes at least a process such as photoresist coating, exposure, development, etching, and photoresist glass.
  • an insulating protective layer for FFS type liquid crystal display
  • a transparent electrode layer for TN type liquid crystal display
  • the thickness of the overlap region is equal to: the color pixel film layers disposed on both sides of the black matrix array element overlap the black The difference between the thickness of the film layer on the matrix element and the depth of the groove, so that the film thickness of the overlap region is effectively reduced, and the step difference is prevented from being excessive.
  • the technology of the embodiments of the present invention further provides a liquid crystal display comprising a color film substrate and an array substrate, wherein the color film substrate uses the color film substrate described in Embodiment 1.
  • the color filter substrate includes a substrate 1 and a black matrix, a plurality of color pixel film layers, an insulating protective layer or a transparent electrode layer (not shown) disposed on the substrate 1.
  • the black matrix includes a plurality of black matrix elements 2, and the plurality of color pixel film layers are a red pixel film layer 3, a green pixel film layer 4, and a blue pixel film layer 5, respectively.
  • the black matrix elements 2 are sequentially spaced apart from the red pixel film layer 3, the green pixel film layer 4, and the blue pixel film layer 5.
  • each of the substrates 1 has a pit at a certain distance, and each of the black matrix elements 2 in the black matrix is formed in each of the pit regions, and the two sides of the black matrix array element 2 are respectively concave.
  • the pit extends out to the non-pit portion on the substrate 1.
  • Each of the black matrix elements 2 has a groove 7 formed thereon, and the color pixel film layers on both sides of any one of the black matrix elements 2 overlap with the black matrix element 2, respectively, and the two color pixel film layers respectively extend to In the recess 7 of the black matrix element 2, the two color pixel film layers overlap or do not overlap in the groove 7.
  • the groove 7 is disposed in the middle of the black matrix element 2, the cross-sectional shape of the black matrix element 2 is inverted convex, and the cross-sectional shape of the groove 7 is trapezoidal.
  • the width of the pit is 1/3 3/4 of the width of the single black matrix element 2
  • the depth is between 5 and 10 ⁇ m, that is, a part of the black matrix element 2 falls within the pit, and the other part is from the pit. Extending to a non-pit portion on the substrate 1.
  • the width of the mouth of the groove 7 (the upper base of the inverted trapezoid, also the maximum width) is 1/4 ⁇ 3/4 of the width of the single black matrix element 2, and the bottom width of the groove 7 (the lower bottom of the inverted trapezoid) is smaller than the concave The width of the pit.
  • the thickness of the non-pit portion of the black matrix element 2 on the substrate 1 is between 1 and 5 ⁇ m, concave
  • the depth of the groove is a value between 0.5 and 4.5 ⁇ m.
  • the thickness of the red pixel film layer 3, the green pixel film layer 4, and the blue pixel film layer 5 is a value between 1 and 5 ⁇ m.
  • the method for manufacturing a color filter substrate in this embodiment differs from the first embodiment in that before the black matrix is formed on the substrate 1, the method further includes: forming a pit corresponding to the position of the black matrix element on the substrate 1; The regions form a black matrix element 2, and each of the formed black matrix elements 2 has a groove 7. Specific steps are as follows:
  • IHJ pits are formed along the arrangement direction of the single color pixel film layer at the position where the black matrix of the substrate 1 is to be formed.
  • a layer of photoresist is coated on the substrate 1, and a photoresist is removed by a exposure and development process to remove the photoresist at a position where the black matrix is to be formed, and an etchant is used at a position where the black matrix is to be formed.
  • the pits are etched on the substrate 1 at a position along the direction in which the single color pixel film layer is arranged.
  • the width of the pits is 1/3 3/4 of the width of the single black matrix element 2, and the depth is between 5 and 10 ⁇ m.
  • a layer of black matrix photoresist is coated on the substrate 1, and a plurality of black matrix elements 2 respectively filled in the respective IHJ pits are obtained through a mask and an exposure process, and the formed black is formed.
  • the middle of the matrix array element 2 has an IHJ slot 7 , and the mouth width of the IHJ slot 7 is 1/4 ⁇ 3/4 of the width of a single black matrix array element 2, and its depth is a value between 0.5 and 4.5 ⁇ , black matrix.
  • the thickness of the non-pit portion of the array element 2 on the substrate 1 is a value between 1 and 5 ⁇ m, as shown in FIG.
  • the photoresist may be either a positive photoresist or a negative photoresist.
  • a red pixel film layer 3, a green pixel film layer 4, and a blue pixel film layer 5 are formed on the substrate 1 on which the previous step is completed.
  • a red pixel resin is coated on the substrate 1, and a red pixel film layer 3 is obtained by a photolithography process by patterning a mask; the red pixel film layer 3 is extended to the adjacent black matrix element 2 In the groove 7; the green pixel film layer 4 and the blue pixel film layer 5 are sequentially obtained according to the above method, and the color pixel film layers on both sides of any one of the black matrix elements 2 are overlapped in the groove 7 or not The overlap is as shown in FIG. 9; the thickness of the red pixel film layer 3, the green pixel film layer 4, and the blue pixel film layer 5 formed is a value between 1 and 5 ⁇ m.
  • an insulating protective layer for FFS type liquid crystal display
  • transparent electricity is formed on the substrate 1.
  • the pole layer (used in a TN type liquid crystal display) is formed into a column spacer.
  • the thickness of the overlap region is equal to: the color pixel film layers disposed on both sides of the black matrix array element overlap the black The difference between the thickness of the film layer on the matrix element and the depth of the groove, so that the film thickness of the overlap region is effectively reduced, and the step difference is prevented from being excessive.
  • a liquid crystal display comprising a color filter substrate and an array substrate, wherein the color filter substrate uses the color filter substrate of Embodiment 2.
  • Embodiment 1 and Embodiment 2 provide a groove in the middle of the black matrix array element, because the color pixel film layers on both sides of the black matrix array element extend into the groove, and the same black matrix array element Even if the color pixel film layer on the side overlaps, the thickness of the overlap region is equal to the difference between the film thickness and the groove depth of the color pixel film layer disposed on both sides of the black matrix array element overlapping the black matrix array element.
  • the groove Since the groove has a certain depth, so that the film thickness of the overlapping region is effectively reduced, no matter whether the two pixel film layers overlap or overlap in the groove, the segment difference of the overlapping portion is not excessively large. Therefore, the display quality of the liquid crystal display can be effectively improved.
  • the groove depth provides a margin for the overlapping film thickness of the pixel film layers on both sides of the black matrix element, it is not necessary to pay too much attention to the color pixel film layer and the black matrix array when manufacturing the color film substrate.
  • the thickness of the overlap region between the elements that is, allows the thickness of the overlap region between the color pixel film layer and the black matrix array element to be appropriately increased, thereby reducing the process difficulty of manufacturing the color filter substrate.
  • the overlap area between the black matrix element and the color pixel film layer in the FFS type liquid crystal display is small due to the small width dimension of the black matrix array element. It becomes smaller, and in order to avoid overlapping between the color pixel film layers on both sides of each black matrix element, it is necessary to reduce the overlap area between the color pixel film layer and the black matrix element as much as possible, sometimes even There will be light leakage phenomenon in the black matrix array element and the color pixel film layer due to no overlap; however, if the area of the overlapping area of the color pixel film layer and the black matrix array element is increased, it is easy to appear on both sides of the same black matrix array element. The boundary of the color pixel film layer is even connected and even overlaps. When the two color pixel film layers overlap, the influence of the step difference is particularly obvious.
  • the shape of the black matrix element is not limited to the rectangular and inverted convex shapes in the above embodiment, any other shape of the black matrix elements and the grooves.

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Abstract

一种彩膜基板，包括：基板（1）、黑矩阵和多个彩色像素膜层（3，4，5），所述黑矩阵包括多个黑矩阵阵元（2），所述多个黑矩阵阵元（2）与所述多个彩色像素膜层（3，4，5）间隔设置在所述基板（1）上，其中，在所述黑矩阵阵元（2）上形成有凹槽（7），任一黑矩阵阵元（2）两侧的彩色像素膜层（3，4，5）分别与该黑矩阵阵元（2）发生重叠，且该两彩色像素膜层（3，4，5）分别延伸至所述黑矩阵阵元的凹槽（7）内，两彩色像素膜层（3，4，5）在凹槽（7）内发生交叠或者不交叠。通过在黑矩阵阵元（2）中部形成凹槽，避免了彩色像素膜层（3，4，5）与该黑矩阵阵元（2）上发生交叠时造成重叠区段差过大的现象，同时还降低了工艺难度。

Description

彩膜基板及其制造方法、 以及液晶显示器 技术领域
本发明涉及一种彩膜基板及其制造方法、 以及包含该彩膜基板的液晶显 示器。 背景技术
随着薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD )技术的进一步发展， 其制造工 艺在不断地完善而其成本不断地降低， 目前， TFT-LCD已经逐渐成为平板显 示领域的主流技术。
TFT-LCD 主要由彩膜基板和阵列基板对盒而成， 彩膜基板主要用于为 TFT-LCD提供色彩。 图 1所示为现有技术中彩膜基板（部分） 的截面视图， 从图中可见， 彩膜基板包括基板 1、 黑矩阵、 红色像素膜层 3、 绿色像素膜层 4和蓝色像素膜层 5。 其中， 黑矩阵包括多个黑矩阵阵元 2, 所述多个黑矩阵 阵元 2间隔一定距离设置在基板 1上，相邻两黑矩阵阵元 2之间形成间隔区， 所述红色像素膜层 3、 绿色像素膜层 4和蓝色像素膜层 5依次设置在相邻两 黑矩阵阵元 2所形成的间隔区内， 并延伸至其两侧的黑矩阵阵元 2上而与黑 矩阵阵元 2重叠（Overlap )； 形成重叠区 6后截止， 截止于同一黑矩阵阵元 2 上的相邻两彩色像素膜层的边界相隔一定的距离 （即两相邻彩色像素膜层 之间不交叠） ， 各彩色像素膜层与黑矩阵阵元的重叠能有效避免亚像素边缘 漏光。 但在实际生产过程中， 如果黑矩阵阵元和彩色像素膜层之间的重叠区 6 的尺寸控制不好就容易造成同一黑矩阵阵元两侧的彩色像素膜层的截止边 界出现相接甚至交叠的情况（如图 2所示） ， 此时由于与同一黑矩阵阵元重 叠的两彩色像素膜层发生交叠,使得重叠区 6处的彩色像素膜层的厚度增大， 造成段差增大， 最终会影响显示器的显示品质。 发明内容
本发明的技术方案针对现有技术存在的上述不足，提供了一种彩膜基板 及其制造方法以及液晶显示器， 可以有效改善液晶显示器的显示品质。 根据本发明实施例的彩膜基板， 包括： 基板、 黑矩阵和多个彩色像素 膜层，黑矩阵包括多个黑矩阵阵元，多个黑矩阵阵元与多个彩色像素膜层间 隔设置在基板上， 其中， 各黑矩阵阵元上分别形成有凹槽； 任一黑矩阵阵元 两侧的彩色像素膜层分别与该黑矩阵阵元发生重叠，且该两彩色像素膜层分 别延伸至黑矩阵阵元的凹槽内，两彩色像素膜层在凹槽内发生交叠或者不交 叠。
在该彩膜基板中， 例如， 基板上每间隔一定距离开有一个凹坑， 所述 黑矩阵中的各个黑矩阵阵元分别设于所述各个凹坑区域，所形成的每个黑矩 阵阵元上具有 IHJ槽。
在该彩膜基板中， 例如， 凹坑宽度是黑矩阵阵元宽度的 1/3~3/4。
在该彩膜基板中， 例如， 凹槽设置在黑矩阵阵元的中部。
在根据本发明实施例的彩膜基板中， 例如， 所述凹槽的口部宽度是单 个黑矩阵阵元宽度的 1/4 3/4, 还例如， 所述凹槽的口部宽度是单个黑矩阵 阵元宽度的 1/3 1/2, 黑矩阵阵元上未设凹槽部分的厚度为 1~5μπι, 凹槽的 深度为 0.5~4.5μπι。
在根据本发明实施例的彩膜基板中， 凹槽的截面形状可以为各种形状， 例如， 梯形或矩形或倒凸字形。
本发明的技术方案还提供了一种彩膜基板的制造方法， 其包括以下步 骤： 在基板上形成黑矩阵， 所形成的黑矩阵包括多个黑矩阵阵元， 每相邻两 黑矩阵阵元之间间隔一定距离设置，每个黑矩阵阵元上具有凹槽；在各个间 隔设置的黑矩阵阵元之间的基板部分分别形成彩色像素膜层，使任一黑矩阵 阵元两侧所形成的两彩色像素膜层分别与该黑矩阵阵元发生重叠，且两彩色 像素膜层分别延伸至该黑矩阵阵元的凹槽内，所述两彩色像素膜层在凹槽内 发生交叠或者不交叠；在基板上形成绝缘保护层或透明电极层，再形成柱状 隔垫物。
在上述制造方法中， 例如， 在基板上形成黑矩阵之前， 在所述基板上 形成与黑矩阵阵元位置对应的凹坑， 其中， 在该凹坑区域形成黑矩阵阵元。
在上述制造方法中， 例如， 在基板上形成黑矩阵包括： 在基板上涂覆 一层黑矩阵正性光刻胶；利用灰色调或半色调掩模板对所述黑矩阵正性光刻 胶进行掩模曝光， 得到具有 IHJ槽的多个黑矩阵阵元。 在上述制造方法中， 例如， 凹槽设置在黑矩阵阵元的中部。 在上述制造方法中， 例如， 凹槽的截面形状为梯形或矩形或倒凸字形。 根据本发明的实施例， 还提供了一种液晶显示器， 包括彩膜基板和阵 列基板， 其中， 所述彩膜基板釆用上述的彩膜基板。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例的附图 作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施 例， 而非对本发明的限制。
图 1为现有技术中彩膜基板的一部分的截面视图；
图 2 为现有技术中彩膜基板的截面视图 （彩色像素膜层在黑矩阵阵元 上发生交叠）；
图 3为本发明实施例 1中形成黑矩阵的过程的示意图；
图 4为图 3中所形成的黑矩阵的俯视图；
图 5为本发明实施例 1中基板上形成彩色像素膜层后的截面视图； 图 6为本发明实施例 1中彩膜基板制造方法的流程图；
图 7为本发明实施例 2中基板的截面视图；
图 8为在图 7的基板上形成黑矩阵后的截面视图；
图 9为在图 8的基板上形成彩色像素膜层后的截面视图。
图中： 1 -基板； 2 -黑矩阵阵元； 3 -红色像素膜层； 4 -绿色像素膜 层； 5 -蓝色像素膜层； 6 -重叠区； 7-凹槽； 10 -不曝光区； 11-半曝光区； 12-完全曝光区。 具体实施方式
为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本 发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、 完整地描述。显 然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下 所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
除非另作定义， 此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属 领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及 权利要求书中使用的"第一"、 "第二 "以及类似的词语并不表示任何顺序、 数 量或者重要性， 而只是用来区分不同的组成部分。 同样， "一个 "或者 "一" 等类似词语也不表示数量限制， 而是表示存在至少一个。
根据本发明的实施例的彩膜基板， 包括： 基板 1、 黑矩阵和多个彩色像 素膜层， 黑矩阵包括多个黑矩阵阵元 2, 多个黑矩阵阵元 2与所述多个彩色 像素膜层间隔设置在基板 1上，其中，各黑矩阵阵元 2上分别形成有凹槽 7 , 任一黑矩阵阵元 2两侧的彩色像素膜层分别与该黑矩阵阵元 2发生重叠，且 两彩色像素膜层分别延伸至黑矩阵阵元的凹槽 7内，两彩色像素膜层在凹槽 7内发生交叠或者不交叠。
其中， 凹槽 7的截面形状可以为梯形或矩形或倒凸字形。
彩色像素膜层包括红色像素膜层 3、绿色像素膜层 4和蓝色像素膜层 5。 即，黑矩阵阵元 2间隔设置在基板 1上，相邻黑矩阵阵元 2之间形成间隔区， 在各个间隔区内依次设置红色像素膜层 3、绿色像素膜层 4和蓝色像素膜层 5。
实施例 1 :
如图 5所示， 本实施例中， 彩膜基板包括： 基板 1和设置在基板 1上 的黑矩阵、 多个彩色像素膜层、 绝缘保护层或透明电极层（图中未示出）。 其中， 黑矩阵包括多个黑矩阵阵元 2, 多个彩色像素膜层分别为红色像素膜 层 3、 绿色像素膜层 4和蓝色像素膜层 5。 其中， 各个黑矩阵阵元 2与红色 像素膜层 3、 绿色像素膜层 4以及蓝色像素膜层 5依次间隔设置。
其中， 各黑矩阵阵元 2上分别开有凹槽 7, 任意一个黑矩阵阵元 2两侧 的彩色像素膜层分别与该黑矩阵阵元 2发生重叠，且两彩色像素膜层分别延 伸至黑矩阵阵元 2的凹槽 7内，两彩色像素膜层在凹槽 7内发生交叠或者不 交叠。
如图 4所示， 凹槽 7沿单个彩色像素膜层的排列方向延伸。 需要说明 的是， 在图 4中是以 RGB三种颜色的彩色像素膜层横向排列为例， 此时 IHJ 槽 7是纵向延伸； 对于 RGB三种彩色像素膜层纵向排列的情形， 凹槽 7则 为横向延伸。
本实施例中， IHJ槽 7设置在黑矩阵阵元 2的中部， 黑矩阵阵元 2的截 面形状为矩形， 凹槽 7的截面形状也为矩形。 其中， 凹槽 7的宽度为单个黑 矩阵阵元 2宽度的 1/4 3/4, 例如， 1/2, 黑矩阵阵元 2上未设凹槽部分的厚 度为 1~5μπι之间的数值， 凹槽 7的深度为 0.5~4.5μπι之间的数值。 红色像 素膜层 3、 绿色像素膜层 4和蓝色像素膜层 5厚度为 1~5μπι之间的数值。
图 6 示出了本实施例的彩膜基板的制造方法的流程图， 本实施例中彩 膜基板的制造方法包括如下步骤：
在基板 1上形成黑矩阵。 其中， 基板 1釆用平面玻璃基板， 黑矩阵 2 釆用正性光刻胶。
具体为： 在基板 1 上涂覆一层黑矩阵用的正性光刻胶， 釆用灰色调或 半色调掩模板，通过曝光、显影工艺得到黑矩阵；具体工艺步骤如图 3所示。 其中， 对应像素区域的部分为完全曝光区 12, 对应黑矩阵中 IHJ槽的部分为 半曝光区 11 ,对应黑矩阵中的其余部分为不曝光区 10,半曝光区 11占黑矩 阵宽度的 1/4~3/4。 在所得到的黑矩阵中， 相邻两黑矩阵阵元 2之间间隔一 定距离， 各个黑矩阵阵元 2的中部均具有凹槽 7; 所得到的黑矩阵阵元 2上 未设凹槽部分的厚度为 1~5μπι之间的数值， 凹槽 7宽度为单个黑矩阵阵元 宽度的 1/4~3/4, 例如， 1/2, 其深度为 0.5~4.5μπι之间的数值。
其中， 光刻胶主要由颜料、 分散剂、 溶剂和树脂以及其他辅助添加剂 组成， 树脂是一种聚合物基质， 用来将光刻胶中其他组份聚合在一起。根据 光刻胶的化学反应机理和显影原理，可分为负性光刻胶和正性光刻胶。在该 实施方式中， 黑矩阵 2釆用正性光刻胶。正性光刻胶中的树脂经曝光后， 在 曝光区发生光固化反应，使得曝光区的正性光刻胶变成可溶性物质，从而得 到与掩模板遮光区相同的图形。
然后， 在基板 1上形成红色像素膜层 3、 绿色像素膜层 4和蓝色像素膜 层 5。
具体为： 在基板 1 上涂覆红色像素树脂， 并通过刻画有图形的掩模板 进行光刻工艺而得到红色像素膜层 3 ,使该红色像素膜层 3延伸至与其相邻 的黑矩阵阵元 2的凹槽 7内，如图 5所示。按照上述方法依次得到绿色像素 膜层 4和蓝色像素膜层 5, 并且使任一个黑矩阵阵元 2两侧的彩色像素膜层 在 IHJ槽 7内发生交叠或者不交叠； 所形成的红色像素膜层 3、 绿色像素膜层 4和蓝色像素膜层 5厚度为 1~5μπι之间的数值。 本实施例中所提及的光刻工艺， 至少包括光刻胶涂覆、 曝光、 显影、 刻蚀和光刻胶玻璃等工艺过程。
最后， 在基板 1上形成绝缘保护层（用于 FFS型液晶显示器）或透明 电极层（用于 TN型液晶显示器）， 再形成柱状隔垫物。
本实施例中， 由于在同一黑矩阵阵元 2 两侧的彩色像素膜层发生交叠 时其重叠区的厚度等于：设置于该黑矩阵阵元两侧的彩色像素膜层交叠于该 黑矩阵阵元上的膜层厚度与凹槽深度之差，从而使得重叠区的膜厚得到有效 降低， 避免了段差过大。
本发明实施例的技术还提供了一种液晶显示器， 包括彩膜基板和阵列 基板， 其中彩膜基板釆用了实施例 1中所述的彩膜基板。
实施例 2:
如图 9所示， 本实施例中， 彩膜基板包括基板 1和设置在基板 1上的 黑矩阵、 多个彩色像素膜层、 绝缘保护层或透明电极层（图中未示出）。 其 中， 黑矩阵包括多个黑矩阵阵元 2, 多个彩色像素膜层分别为红色像素膜层 3、 绿色像素膜层 4和蓝色像素膜层 5。 其中， 各个黑矩阵阵元 2与红色像 素膜层 3、 绿色像素膜层 4以及蓝色像素膜层 5依次间隔设置。
在本实施例中， 基板 1 上每间隔一定距离开有一个凹坑， 黑矩阵中的 各个黑矩阵阵元 2分别形成在各个凹坑区域，且黑矩阵阵元 2的两侧边分别 从凹坑中延伸出来直至基板 1上的非凹坑部分。
其中， 各黑矩阵阵元 2上分别开有凹槽 7, 任意一个黑矩阵阵元 2两侧 的彩色像素膜层分别与该黑矩阵阵元 2发生重叠，且两彩色像素膜层分别延 伸至该黑矩阵阵元 2的凹槽 7内，两彩色像素膜层在凹槽 7内发生交叠或者 不交叠。
本实施例中， 如图 8所示， 凹槽 7设置在黑矩阵阵元 2的中部， 黑矩 阵阵元 2的截面形状为倒凸字形， 凹槽 7的截面形状为梯形。 其中， 凹坑的 宽度为单个黑矩阵阵元 2宽度的 1/3 3/4, 深度为 5~10μπι之间的数值， 即 黑矩阵阵元 2一部分落在凹坑内，另一部分从凹坑中延伸至基板 1上的非凹 坑部分。 凹槽 7的口部宽度（倒梯形的上底， 也是最大宽度）为单个黑矩阵 阵元 2宽度的 1/4~3/4, 凹槽 7的底部宽度（倒梯形的下底） 小于凹坑的宽 度。 黑矩阵阵元 2在基板 1上非凹坑部分的厚度为 1~5μπι之间的数值， 凹 槽 Ί的深度为 0.5~4.5μπι之间的数值。 红色像素膜层 3、 绿色像素膜层 4和 蓝色像素膜层 5的厚度为 1~5μπι之间的数值。
本实施例中彩膜基板的制造方法， 与实施例 1 的区别在于， 在基板 1 上形成黑矩阵之前，进一步包括： 在基板 1上形成与黑矩阵阵元位置对应的 凹坑； 在凹坑区域形成黑矩阵阵元 2, 所形成的每个黑矩阵阵元 2上具有凹 槽 7。 具体步骤如下：
在基板 1 待形成黑矩阵的位置处沿单个彩色像素膜层排列方向形成 IHJ 坑。
具体为： 在基板 1 上涂覆一层光刻胶， 釆用掩模板， 通过曝光、 显影 工艺，去除待形成黑矩阵位置处的光刻胶，釆用蚀刻剂在待形成黑矩阵的位 置处沿单个彩色像素膜层排列方向的位置处的基板 1上蚀刻出凹坑，凹坑的 宽度为单个黑矩阵阵元 2宽度的 1/3 3/4, 深度为 5~10μπι之间的数值， 去 除剩余的光刻胶后， 即形成如图 7所示的基板。
然后， 在基板 1上形成黑矩阵。
具体为： 在基板 1 上涂覆一层黑矩阵用光刻胶， 并通过掩模板， 通过 曝光、 显影工艺， 得到分别填充于各个 IHJ坑中的多个黑矩阵阵元 2, 所形成 的黑矩阵阵元 2的中部开有 IHJ槽 7 , IHJ槽 7的口部宽度为单个黑矩阵阵元 2 宽度的 1/4~3/4 , 其深度为 0.5~4.5μπι之间的数值， 黑矩阵阵元 2在基板 1 上非凹坑部分的厚度为 1~5μπι之间的数值， 如图 8所示。
在形成黑矩阵的步骤中， 光刻胶既可以釆用正性光刻胶， 也可以釆用 负性光刻胶。
再后， 在完成上一步骤的基板 1上形成红色像素膜层 3、 绿色像素膜层 4和蓝色像素膜层 5。
具体为： 在基板 1 上涂覆红色像素树脂， 并通过刻画有图形的掩模板 进行光刻工艺而得到红色像素膜层 3;使红色像素膜层 3延伸至与其相邻的 黑矩阵阵元 2的凹槽 7内；按照上述方法依次得到绿色像素膜层 4和蓝色像 素膜层 5 ,并且使任一个黑矩阵阵元 2两侧的彩色像素膜层在凹槽 7内发生 交叠或者不交叠， 如图 9所示； 所形成的红色像素膜层 3、 绿色像素膜层 4 和蓝色像素膜层 5厚度为 1~5μπι之间的数值。
最后， 在基板 1上形成绝缘保护层（ FFS型液晶显示器釆用）或透明电 极层（TN型液晶显示器采用 ), 再形成柱状隔垫物。
本实施例中， 由于在同一黑矩阵阵元 2 两侧的彩色像素膜层发生交叠 时其重叠区的厚度等于：设置于该黑矩阵阵元两侧的彩色像素膜层交叠于该 黑矩阵阵元上的膜层厚度与凹槽深度之差，从而使得重叠区的膜厚得到有效 降低， 避免了段差过大。
根据本发明的实施例， 还提供了一种液晶显示器， 包括彩膜基板和阵 列基板， 该彩膜基板釆用了实施例 2中的彩膜基板。 可见， 实施例 1和实施 例 2通过在黑矩阵阵元的中部设置凹槽，由于黑矩阵阵元两侧的彩色像素膜 层均延伸至该凹槽内，而在同一个黑矩阵阵元两侧的彩色像素膜层即使发生 交叠，此时重叠区的厚度等于设置于黑矩阵阵元两侧的彩色像素膜层交叠于 该黑矩阵阵元上的膜层厚度与凹槽深度之差， 由于凹槽具有一定深度，从而 使得重叠区的膜厚得到有效降低，因而无论该两像素膜层在所述凹槽内发生 交叠或者不交叠，都不会造成重叠部分的段差过大，从而可以有效改善液晶 显示器的显示品质。
同时， 由于凹槽深度为黑矩阵阵元两侧的像素膜层发生交叠的重叠区 膜层厚度提供了一个裕量，使得在制造彩膜基板时不必过于关注彩色像素膜 层和黑矩阵阵元之间的重叠区厚度，即允许适当增大彩色像素膜层和黑矩阵 阵元之间的重叠区厚度， 从而降低了制造彩膜基板的工艺难度。
特别是在 FFS ( Fringe Field Switching: 边缘场开关技术）型液晶显 示器中， 由于黑矩阵阵元的宽度尺寸较小， 使得 FFS型液晶显示器中黑矩 阵阵元和彩色像素膜层之间的重叠区变得更小，而为了使各黑矩阵阵元两侧 的彩色像素膜层之间不发生交叠，需要尽可能地减小彩色像素膜层与黑矩阵 阵元之间的重叠区，有时甚至会出现黑矩阵阵元和彩色像素膜层因没有重叠 而出现漏光现象；但若增大彩色像素膜层与黑矩阵阵元的重叠区的面积，又 很容易出现同一黑矩阵阵元两侧的彩色像素膜层边界相接甚至出现相交叠 的情况，一旦出现两彩色像素膜层相交叠的情况，其段差增大的影响表现尤 其明显。
在 FFS型液晶显示器中釆用上述实施例 1、 2中提供的彩膜基板后， 不 仅可以避免彩色像素膜层因未能搭载（重叠）到黑矩阵阵元上而造成的漏光 现象，同时又能避免因黑矩阵阵元与彩色像素膜层之间重叠区厚度增大而造 成的段差增大， 而且降低工艺难度。
此外， 黑矩阵阵元的形状并不限于上述实施例中的矩形和倒凸字型， 任何其他形状的黑矩阵阵元和凹槽。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式， 而非用于限制本发明的保护 范围， 本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims

杈利要氷书
1. 一种彩膜基板， 包括： 基板（1)、 黑矩阵和多个彩色像素膜层， 所 述黑矩阵包括多个黑矩阵阵元（2), 所述多个黑矩阵阵元（2)与所述多个 彩色像素膜层间隔设置在所述基板（ 1 )上，
其中， 在所述黑矩阵阵元（2)上形成有凹槽（7),
任一黑矩阵阵元（2) 两侧的彩色像素膜层分别与该黑矩阵阵元（2) 发生重叠， 且该两彩色像素膜层分别延伸至所述黑矩阵阵元的凹槽（7)内， 两彩色像素膜层在凹槽（7) 内发生交叠或者不交叠。
2. 根据权利要求 1所述的彩膜基板， 其中， 所述凹槽 ( 7 )设置在所述 黑矩阵阵元（2) 的中部。
3. 根据权利要求 2所述的彩膜基板， 其中， 所述凹槽（7)的最大宽度 为单个黑矩阵阵元（2) 宽度的 1/4 3/4; 所述黑矩阵阵元（2)上未设凹槽 部分的厚度为 1~5μπι, 所述凹槽（7) 的深度为 0.5~4.5μπι。
4. 根据权利要求 1所述的彩膜基板， 其中， 所述基板 ( 1 )上每间隔一 定距离开有一个凹坑， 所述黑矩阵中的各个黑矩阵阵元（2)分别设于所述 各个 IHJ坑。
5. 根据权利要求 4所述的彩膜基板， 其中， 所述凹坑宽度是所述黑矩 阵阵元 (2) 宽度的 1/3 3/4。
6. 根据权利要求 5所述的彩膜基板， 其中， 所述凹槽 ( 7 )设置在所述 黑矩阵阵元（2) 的中部。
7. 根据权利要求 6所述的彩膜基板， 其中， 所述凹槽（ 7 )的口部宽度 为单个黑矩阵阵元（2) 宽度的 1/4 3/4; 所述黑矩阵阵元（2)上未设凹槽 部分的厚度为 1~5μπι, 所述凹槽（7) 的深度为 0.5~4.5μπι。
8. 根据权利要求 1-7中任一项所述的彩膜基板， 其中， 所述凹槽（7) 的截面形状为梯形或矩形或倒凸字形。
9. 一种液晶显示器， 包括彩膜基板和阵列基板， 其中， 所述彩膜基板 釆用权利要求 1-8中任一项所述的彩膜基板。
10. 一种彩膜基板的制造方法， 其中， 包括以下步骤：
在基板（1)上形成黑矩阵， 所形成的黑矩阵包括多个黑矩阵阵元（2), 每相邻两黑矩阵阵元（2)之间间隔一定距离， 每个黑矩阵阵元（2)上具有 凹槽 ( 7 );
在所述基板（1 )上， 在各个间隔设置的所述黑矩阵阵元（2)之间分 别形成彩色像素膜层， 使任一黑矩阵阵元（2) 两侧所形成的两彩色像素膜 层分别与该黑矩阵阵元（2)发生重叠， 且该两彩色像素膜层分别延伸至该 黑矩阵阵元的凹槽（7)内， 所述两彩色像素膜层在凹槽（7)内发生交叠或 者不交叠；
在所述基板上形成绝缘保护层或透明电极层， 再形成柱状隔垫物。
11. 根据权利要求 10所述的制造方法， 其中， 在所述基板（1 )上形成 黑矩阵之前， 进一步包括： 在所述基板（1 )上形成与黑矩阵阵元位置对应 的凹坑；
所述在基板 ( 1 )上形成黑矩阵为： 在所述凹坑区域形成所述黑矩阵阵 元（2)。
12. 根据权利要求 10所述的制造方法， 其中， 所述在基板（1)上形成 黑矩阵包括：
在所述基板 ( 1 )上涂覆一层黑矩阵正性光刻胶；
利用灰色调或半色调掩模板对所述黑矩阵正性光刻胶进行掩模曝光， 得到所述具有 IHJ槽（7) 的多个黑矩阵阵元（2)。
13. 根据权利要求 10-12中任一项所述的制造方法，其中，所述凹槽（ 7 ) 设置在所述黑矩阵阵元（2)的中部， 所述凹槽（7)的截面形状为梯形或矩 形或倒凸字形。
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