CN101393347A - 颜色滤光片基板和利用该颜色滤光片基板的lcd装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及颜色滤光片基板和利用该颜色滤光片基板的液晶显示器(LCD)装置，具体地，涉及没有涂覆层的颜色滤光片基板和具有该颜色滤光片基板的LCD装置。在没有涂覆层的颜色滤光片基板中，平面化图案层还设置成以便至少覆盖框架形状的树脂黑矩阵的外侧台阶部分。

Description

颜色滤光片基板和利用该颜色滤光片基板的LCD装置

参考引用

本申请基于2007年9月13日提交的日本专利申请No.2007-238378并要求其优先权的利益，其公开的内容完全结合于此供参考。

技术领域

本发明涉及颜色滤光片基板和利用该颜色滤光片基板的液晶显示器(LCD)装置，具体地，涉及没有涂覆层的颜色滤光片基板和具有该颜色滤光片基板的LCD装置。

背景技术

近年来，诸如LCD装置的平板显示器装置由于其厚度薄、重量轻和低功率消耗的特性而被广泛地利用。传统上，这种平板显示器装置主要用作台式计算机和膝上型计算机的监控显示器。现在，平板显示器装置用于TV，因此需要更加色彩鲜明的显示器，也就是，非常需要具有高颜色再现性的显示器。为了实现颜色显示器，许多平板显示器装置通常装备有颜色滤光片，其中颜色层图案被布置以便对应于像素。通过调节平板显示器装置的光源的光谱和颜色滤光片的光谱能够提高上面提到的颜色再现性。在LCD装置中，对诸如三波长型冷阴极荧光灯(CCFL)背光源和发光二极管(LED)背光源的光源进行光谱调节，并且对用于LCD面板的颜色滤光片基板的颜色层进行光谱调节。

对于颜色滤光片基板的生产，一般而言，利用印刷法、光刻胶法或蚀刻法。然而，在这些方法中，当考虑到光谱属性的高分辨可控制性和还原性时，光刻胶法是最理想的。光刻胶法是通过重复颜色形成步骤制作颜色滤光片的方法，其中颜色层形成步骤通过在透明基板上涂覆着色组成物膜之后进行图案曝光和显影形成每种颜色层。着色组成物通过将颜料与具有光引发剂和聚合单体的合适的溶剂一起分散到透明树脂内而产生。为了质量评估，通过检查在涂覆时的膜厚度不均匀性、由于颜色光刻胶的聚集引起的不规则颜色以及图案的缺陷来检查颜色滤光片。

在电视应用中还努力降低平板的成本。因此，考虑到构成平板的各个部件的成本降低，重新考虑其基本结构。在LCD装置中，例如，正如在专利文献1(日本专利申请特许公开No.1994-337308)中所公开的，通过重新考虑颜色滤光片基板的结构，减少工艺数目并降低材料成本。专利文献2(日本专利申请特许公开No.1997-211441)公开了一种用黑树脂材料代替传统的铬金属作为黑矩阵(在下文中，称为BM)层的材料。

在这里，将参考附图描述颜色滤光片基板的传统结构和制造方法。图15示出用涂覆层涂覆的一般的颜色滤光片基板(下文中称为涂覆的颜色滤光片基板)的例子。图16和图17每个分别示出沿着图15的I-I线和II-II线的剖视图。图18示出利用树脂材料的BM层而没有涂覆层的颜色滤光片基板(下文中称为无涂覆的颜色滤光片基板)的例子。图19和图20每个分别示出沿着图18的I-I线和II-II线的剖视图。图21是示出专利文献2中公开的颜色滤光片基板的剖视图。

下面将描述图18至图20所示的利用树脂BM层的无涂覆的颜色滤光片基板11的制造工艺。首先，树脂BM光刻胶施加在玻璃基板12上，然后被曝光、显影以及烘干，在显示区域150中的第一BM图案(用于定义像素的诸如网状图案或格栅图案的树脂BM图案13)被形成，并且第二BM图案(树脂BM框架14)被形成以便位于显示区域的周边区域上。其次，颜色光刻胶被施加、曝光、显影并烘干，并且形成颜色层图案(红色层151、绿色层152和蓝色层153)。此后，如果需要的话，进行表面抛光，并且形成配向膜17，然后提供圆柱形间隔器以形成晶胞间隔，以便填充液晶。

在利用图15至图17所示的树脂BM层的涂覆的颜色滤光片基板的情况下，诸如用于IPS(在平面转换中)模式的颜色滤光片基板，例如，包括如以下公开的附加工艺。在上面提到的涂覆的颜色滤光片基板的制造方法中，在颜色层图案形成工艺之后，涂覆层形成工艺是不可避免的，其中丙烯酸树脂或环氧树脂涂覆在BM图案和颜色层图案上，并进行烘干加工。

然后在颜色滤光片基板11和诸如薄膜晶体管(TFT)基板的相对的基板进行配向加工，薄膜晶体管基板被提供有用矩阵图案排列的TFT的转换元件等。此后，通过液晶滴下法(liquid crystal dropping method)或液晶注入法形成液晶(LC)面板。此后，一对极化板被提供在LCD面板上。上面提到的圆柱形间隔器将被球形间隔器替换，以形成LC面板的晶胞间隔。

在不用涂覆层实现降低成本的颜色滤光片基板中，由于基板表面的平面度不足往往产生各种显示缺陷。具体说，因为涂覆层包括主要防止来自颜色层的杂质溶解于液晶的功能和减少颜色滤光片基板的表面的台阶(step)的功能，所以当取消涂覆层之后，产生与平面度变差相关的缺陷。例如，往往发生由于不均匀的摩擦过程引起的半调色显示模糊或由于在黑色显示(black display)期间光泄露引起的对比度下降。当树脂材料用作BM层时，在树脂BM层的台阶部分观察到从配向膜产生的那些碎屑，例如，在摩擦该配向膜时该配向膜的剥落部分以及该配向膜的固定的(fixed)废屑。在振动试验中这些碎屑在显示区域中移动，产生叫做“振动斑点”的缺陷，并且降低显示质量。

为了使基板表面平整，还提出一种逐渐减小颜色层图案的方法。但是，当围绕树脂BM框架14的外周边部分114没有形成涂覆层时，由于颜色层图案通常不提供在树脂BM框架14上，或者虚拟图案仅仅设置在若干个像素线上，树脂BM框架14的陡峭的台阶将被露出。虽然在显示区域具有冗余颜色层图案和BM图案的局部凸出能够通过颜色滤光片基板的表面抛光而变平，但是在树脂BM框架14的外周边部分114的陡峭的台阶不能被形成为逐渐减小的斜面。因此，只要利用诸如使颜色层图案部分逐渐减小的传统方法和抛光颜色滤光片基板的表面的方法，基板表面的平面化的效果仅仅被限制在显示区域。因此，关于从树脂BM框架14的附近产生的振动斑点，上面所述的传统方法不足以提供有效的改进。

在上面提到的专利文献2中，为了避免由树脂BM框架14的外周边部分114的陡峭的台阶引起的问题，如在图21中所示，通过在其表面上层压銦锡氧化物(ITO)膜21，使台阶部分逐渐减小。但是，例如，在用于IPS模式的颜色滤光片基板的情况下，当ITO膜21被提供在颜色滤光片基板的表面上时，为了进行IPS驱动模式干扰水平电场的竖直电场被产生在颜色滤光片基板和TFT基板之间。因此，不能使用具有这种导电性的ITO膜21。在这种结构中，由于ITO膜21新近形成，增加了ITO材料的成本，因此，存在一个问题，即，无涂覆的颜色滤光片基板的降低成本的优点没有了。

在上面提到的专利文献2中，还提出用与配向膜17相同的材料覆盖BM图案。然而，当使用配向膜的材料时，必要的是增加配向膜的厚度以在该台阶部分形成斜度，即，几十纳米(nm)厚的通常的膜需要被形成几微米(μm)的厚度。因此，通常在具有配向膜的LC面板中占有的材料成本进一步增加，其中每单位重量的所述配向膜具有高单价。由于涂覆的不均匀性和残余图像将影响显示质量，所以即便涂覆层被省去，降低成本的优点也没有了。

还提出一种不增加新工艺或材料，用于减小树脂BM层的陡峭台阶的方法。例如，在专利文献3(日本专利申请特许公开No.2003-161826)中公开，将树脂BM层和透明基板之间的角度设置成20-55度。公开了一种颜色滤光片基板，其中将树脂BM层和颜色层之间的角度设置为10-25度。但是，当树脂BM框架通过选择材料或控制调节条件而逐渐减小时，在显示区域的BM图案也同时逐渐减小。因此，如图10所示，当树脂BM层40逐渐减小时，具有宽度为W1的树脂BM层40的图案两端的区域410的膜厚度变小，并且由于缺乏光密度(OD)值和在显影过程中的修正，其线性度下降。因此，为了满足用于高分辨显示器的最新要求，如图10的右侧所示，树脂BM层的宽度进一步减小到W2，并且区域420的膜厚度占据树脂BM层的大部分，并且难以实现具有颜色层图案的高清晰度。

发明内容

本发明示例性的目的是提供一种不用涂覆层而能够改善显示质量的颜色滤光片基板。

根据本发明的示例性方面的颜色滤光片基板包括形成在透明基板上的遮光层的黑矩阵图案，其中所述黑矩阵图案包括设置在显示区域的第一图案和设置在显示区域的周边上以便形成黑矩阵图案的框架图案的第二图案。该颜色滤光片基板还包括形成在透明基板上的树脂材料的颜色层图案，以及形成在该基板上以便至少覆盖框架图案的外台阶部分的平面化图案层，其中黑矩阵图案和颜色层图案至少其中之一不用涂覆层覆盖。

附图说明

结合附图从下面的详细描述，本发明的示例性特征和优点将变得很清楚，其中：

图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的颜色滤光片基板的示例性结构的俯视图。

图2是沿着图1的I-I线的剖视图。

图3是沿着图1到II-II线的剖视图。

图4是示出根据本发明的第二示例性实施例的无涂覆的颜色滤光片基板的示例性结构的剖视图，并且表示对应于沿着图1的I-I线的截面的部分。

图5是示出根据本发明的第二示例性实施例的无涂覆的颜色滤光片基板的示例性结构的剖视图，并且表示对应于沿着图1的II-II线的截面的部分。

图6是示出根据本发明的第三示例性实施例的无涂覆的颜色滤光片基板的示例性结构的剖视图，并且表示对应于沿着图1的I-I线的截面的部分。

图7是示出根据本发明的第三示例性实施例的无涂覆的颜色滤光片基板的示例性结构的剖视图，并且表示对应于沿着图1的II-II线的截面的部分。

图8是示出根据本发明的第四示例性实施例的无涂覆的颜色滤光片基板的示例性结构的剖视图。

图9是示出根据本发明的第五示例性实施例的无涂覆的颜色滤光片基板的示例性结构的俯视图。

图10是示出当黑矩阵(BM)线宽度减小时的问题的示意图。

图11是示出锥角α和切角θ的定义的说明图。

图12是示出在密封图案(sealing pattern)和平面化图案不重叠的情况下平面化图案层的锥角α(PL)和切角θ(PL)的定义的说明图。

图13是示出在密封图案和平面化图案重叠的情况下平面化图案层的锥角α(PL)和切角θ(PL)的定义的说明图。

图14是示出树脂BM层的锥角α(BM)和树脂BM层的切角θ(BM)的定义的说明图。

图15是典型地示出传统的涂覆的颜色滤光片基板的结构的俯视图。

图16是示意地示出传统的涂覆的颜色滤光片基板的结构的剖视图，并且表示对应于沿着图15的I-I线的截面的部分。

图17是示意地示出传统的涂覆的颜色滤光片基板的结构的剖视图，并且表示对应于沿着图15的II-II线的截面的部分。

图18是示意地示出传统的无涂覆的颜色滤光片基板的结构的俯视图。

图19是示意地示出传统的无涂覆的颜色滤光片基板的结构的剖视图，并且表示对应于沿着图18的I-I线的截面的部分。

图20是示意地示出传统的无涂覆的颜色滤光片基板的结构的剖视图，并且表示对应于沿着图18的II-II线的截面的部分。

图21是示意地示出传统的颜色滤光片基板的结构的剖视图(专利文献2)。

具体实施例方式

下面将根据附图详细描述本发明的示例性实施例。

虽然为了表面平面化需要涂覆层，但是利用树脂BM层的传统的颜色滤光片基板通过省去涂覆层能够减少颜色滤光片基板的生产步骤和涂覆层材料成本。但是，在没有涂覆层的颜色滤光片基板中，由于在颜色滤光片基板的表面上的陡峭的台阶产生各种显示缺陷。

为了减少在显示区域的陡峭的台阶，作为使颜色滤光片基板的表面平坦的方法，有一种方法，调节颜色光刻胶材料，并且使颜色层图案边缘的锥角变小。但是，由于颜色层的图案通常不形成树脂BM框架的外周边部分上，这部分陡峭的台阶不能减小。尽管考虑到使树脂BM图案逐渐减小的方法，但是，当树脂BM框架逐渐减小时，在显示区域的BM图案同时也逐渐减小。因此，BM图案的线性度变差，并且难以使BM图案变薄，并且再也不能实现高清晰度颜色滤光片基板。

具体说，例如，在用于IPS模式的颜色滤光片基板中，与OCB(光学补偿弯曲)模式、TN(扭转向列)模式和VA(垂直对准)模式的其它LCD板相比，作为显示质量，晶胞间隔均匀性是很重要的，并且难以减少透明树脂的涂覆层，其中涂敷层的目的消除颜色滤光片基板的表面的不平整性。

因此，在本发明中，在无涂覆的颜色滤光片基板中，为了使颜色滤光片基板的表面平面化和在树脂BM框架的外周边部分处的陡峭台阶变缓和，特别是能与树脂BM层的高清晰度相一致，平面化图案层布置成以便它可以用不同于形成在颜色滤光片基板上的树脂BM的材料覆盖，例如，颜色层、柱状物间隔器材料以及为了表示白色显示所用的透明树脂。结果，颜色滤光片基板的表面能够被平坦到这样的程度，即，例如，在用于IPS模式的颜色滤光片基板上不用添加新工艺和新材料而不影响显示质量。

作为由没有涂覆层的颜色滤光片基板表面的陡峭的台阶产生的各种显示缺陷的例子，提到由摩擦过程缺陷引起的表示(indication)缺陷。当在摩擦配向过程的情况下，在颜色滤光片基板的表面存在陡峭台阶时，摩擦布的毛端不能足够地接触颜色滤光片基板的表面的区域出现了，并且引起液晶分子配向状态的无序。由摩擦过程引起的配向处理的均匀性通过由上面提到的平面化图案层平坦化无涂覆的颜色滤光片基板的表面而改善，并且减少在黑色显示期间由于摩擦过程引起的光泄露和中间色调的不均匀显示，并且能够改进对比度的显示质量和显示均匀性。

在无涂覆的颜色滤光片基板中，在树脂BM框架的外周边处的陡峭的台阶处能够观察到配向膜剥落部分的或者由对配向膜的摩擦过程引起的固定的碎屑。这些固定的碎屑在颜色滤光片基板摩擦之后的清洁步骤中难以除去，并且当这些碎屑在用于LC面板的振动试验中脱离时，在显示区域的液晶中浮动并移动，并且产生“振动斑点缺陷”。因为通过用上面提到的平面化图案层平坦化无涂覆的颜色滤光片基板的表面层，树脂BM框架的外侧台阶变平缓并且这些碎屑变得难以固定，因此能够减少振动斑点的产生。

虽然也可能使树脂BM图案逐渐减小而不需要提供平面化图案层，但是，因为如上面所提到的在显示区域的树脂BM图案同时也逐渐减小，不可避免使线性度变差并且难以获得精细的图案。由于BM线的侧边缘变细，在显影期间变得容易破坏，并且不能得到所需要的OD值。如图10所示，BM线的宽度越窄，问题变得越明显。通过利用平面化图案层通过使树脂BM框架的最外周边台阶部分逐渐减小，该树脂BM本身不需要被逐渐减小，因此满足减小树脂BM框架的陡峭的台阶和树脂BM图案的高清晰度。

在形成上面提到的平面化图案层期间，BM层的锥角和平面化图案层的锥角之间的关系是很重要的，因此进行下面的讨论。讨论内容将参考图11至图14进行描述。

图11是定义形成在玻璃基板2上的树脂层100的锥形表面的角度(下文中称为锥角)并且还定义切线103的角度(下文中称为切角)的图。图12是当平面化图案层8与密封件10不重叠时在玻璃基板2和平面化图案层8的接触位置定义该平面化图案层8的锥角以及切角的图。图13是当平面化图案层8与密封件10重叠时在平面化图案层8与密封层10接触位置定义平面化图案层8的锥角和在密封件10的接触位置106定义切角的图。图14是在与玻璃基板2的接触位置定义树脂BM框架4的锥角和BM图案(例如，树脂BM框架4)的切角的图。在这些情况下，平面化图案层8的锥角在与树脂BM框架部分不重叠的区域被定义。

如图11所示，当树脂层100的膜厚度设置为h时(h定义为位于BM框架4的外侧的树脂层的膜厚度)，锥角α定义为两条线之间的角度，其中一条线是平行于诸如玻璃基板2的基础件的表面的线，而另一条是在树脂层外边缘处该树脂层与该基础件的接触位置104和位于其膜厚度的90％(0.9h)处的树脂层表面的斜面上的点102之间的直线(在图11中，锥角α被形成在点线105和基础件表面之间)。另一方面，树脂层100的切角θ是形成在该基础件表面和切线103之间的角度，所述切线103位于该树脂层100在其外侧边缘与基础件2的接触点104处。

首先，将针对当平面化图案层8形成为以便与密封件10不接触时的情形，描述平面化图案层8和树脂BM框架4各自的锥角α和切角θ，(参考图12和图14)。在这里，平面化图案层8和树脂BM框架4的锥角分别表示为α(PL)和α(BM)，而在与各自的玻璃基板2的接触位置中的切线的角度分别表示为θ(PL)和θ(BM)。由于对于平面化图案层8和树脂BM框架4两者，反向的锥形都是不希望的，因此上面所提到的角度设置为不大于90度。在图12中用附图标记108表示的箭头表示膜厚度h从树脂BM框架4的末端开始测量。

树脂BM和颜色层的接触角或切角的每一个通过根据截面扫描电子显微镜(SEM)摄影观测的切线法得到。当树脂BM的膜厚度h为1.25μm时，它的锥角α(BM)为45.0度，而它的切角θ(BM)为55.4度。在蓝色的颜色层(蓝色颜色层53)用作平面化图案层8的情况下，并且当平面化图案层8(即，蓝色颜色层53)的膜厚度为2.0μm时，它的锥角α(PL)为20.0度，而它的切角θ(PL)为28.7度。这些角度的优选范围可以通过下面提到的相关方面来考虑。在使这些角度变小的情况下，这些角度取决于各个材料特性，因为负型光刻胶用于树脂BM层和颜色层两者。另一方面，在使这些角度接近90度的情况下，这些角度可以通过调节其曝光和显影的条件来控制。更特别优选的范围可以规定如下。

[当密封图案与平面化图案层不重叠时]

分别考虑树脂BM框架和平面化图案层的锥角α(BM)和α(PL)，锥角α(BM)的范围为从45度到90度，而锥角α(PL)的范围为从0度到不大于45度，可以用下面的不等式描述：

45度≤α(BM)≤90度；并且

0度≤α(PL)<45度。

分别考虑树脂BM框架和平面化图案层的切角θ(BM)和θ(PL)，切角θ(BM)的范围为从55度到90度，而切角θ(PL)的范围为从28度到不大于55度，可以用下面的不等式描述：

55度≤θ(BM)≤90度；并且

28度≤θ(PL)<55度。

当密封件10和平面化图案层8彼此重叠时(参考图13和图14)，根据其接触点106，能够将锥角α在其横截面中定义为形成在玻璃基板2的主表面的平行线和平面化图案层8的逐渐减小的表面之间。锥角α可以以下面的形式规定。当平面化图案层8延伸到颜色滤光片基板1的端面时，得到锥角α的最小值。

[当密封图案与平面化图案层重叠时]

分别考虑树脂BM框架和平面化图案层的锥角α(BM)和α(PL)，锥角α(BM)的范围为从45度到90度，而锥角α(PL)的范围为从0度到不大于45度，可以用下面的不等式描述：

45度≤α(BM)≤90度；并且

0度≤α(PL)<45度。

作为一个例子，虽然锥角α取决于密封件10和树脂BM框架4之间的设计距离，但是当将平面化图案层8延伸到颜色滤光片基板1的端面时，锥角α的最小值非常小，例如小于1.0度，当上面提到的距离为3-4mm并且围绕树脂BM框架4的平面化图案层8由颜色层构成时，由于树脂BM的膜厚度为1.3μm并且颜色层的膜厚度为2.0μm，因此重叠部分的膜厚度为3.3μm。

诸如配向标记的各种标记设置在树脂BM框架4和玻璃基板2的边缘之间的周边区域上。在颜色滤光片基板1的这种周边区域中，平面化图案层8不能被涂覆在树脂BM框架4的周边区域的整个区域上以避免与这些标记干扰。在这种情况下，通过按如下设置平面化图案层8能够减少的振动斑点的缺陷，即，该平面化图案层8仅仅设置在围绕树脂BM框架4部分的有限区域，使得平面化图案膜仅仅形成在框架图案上，通过该框架图案，配向膜的摩擦方向和围绕该BM框架图案以直角穿过的方向之间的β角以便满足下面的不等式：

0度≤β≤45度

但是，与当平面化图案层8设置在树脂BM框架4的整个周边区域上的情况相比，本发明的改进效果下降。

在下文中，将参考附图描述颜色滤光片基板的更具体的结构和具有上面提到的颜色滤光片基板的LCD装置及其制造方法。

[示例性实施例1]

首先将参考图1至图3描述根据本发明的第一示例性实施例的颜色滤光片基板和LCD装置。图1是示出根据这个示例性实施例的无涂覆的颜色滤光片基板的示例性结构的俯视图。图2和图3是剖视图。

如图1至图3所示，在用于IPS模式的颜色滤光片基板的表面上没有透明的电极，并且这个示例性实施例的颜色滤光片基板1省去涂覆层以提供无涂覆的结构。在这种无涂覆的颜色滤光片基板1中，BM图案被提供在玻璃基板2等的透明基板上。例如，树脂BM光刻胶施加在玻璃基板2上，然后曝光、显影并烘干，以形成包括设置在显示区域上的树脂BM图案3和设置在该显示区域的周边区域上的树脂BM框架4的BM图案。一般而言，树脂BM图案3具有网状图案或栅格图案的形状，但是在附图中仅仅示出这种图案的一部分。

玻璃基板2还具有红色、绿色和蓝色的颜色层(红色层51、绿色层52和蓝色层53)。每个颜色层形成为以便每个颜色光刻胶施加在该基板上，然后曝光、显影并烘干，以形成用于颜色显示的每个像素的每个颜色层。而且，平面化图案层8形成为以便覆盖该树脂BM框架4的外侧台阶部分，并且配向膜7至少形成在显示区域上。

一般而言，颜色层图案往往设置为围绕树脂BM框架4的虚拟像素。但是，在这个示例性的实施例中，平面化图案层8用不同于形成在颜色滤光片基板1上的树脂BM的材料形成，以便使树脂BM框架4的外侧台阶或其截面是平缓的，即，锥角变小。作为其材料的例子，能够用颜色层、柱形间隔器材料以及用于显示白色的透明树脂，代替在半透射反射型LCD装置中的某种颜色层。在这个示例性的实施例中，其特征在于平面化图案层8设置成以便至少覆盖设置在显示区域外侧的树脂BM图案。当存在树脂BM框架4和虚拟像素时，平面化图案层8设置成以便覆盖它们两者。

这个平面化图案层8可以是单一层或者可以由多种材料制造成层叠结构。在这个示例性实施例中，逐渐减小工艺通过用颜色层(红色层51、绿色层52和蓝色层53至少其中之一)覆盖在树脂BM框架4的外周边部分48处的台阶来进行。因此，为了同时在显示区域形成颜色层图案和平面化图案层8，既不需要新的附加步骤也不需要新的附加材料。

为了使它成为与涂覆的结构的情况类似的布局，最好将平面化图案层8朝着颜色滤光片基板1的边缘部分延伸。但是，当平面化图案层8的树脂层设置在密封件和玻璃基板之间时，与在其之间没有平面化图案层的情况相比，密封层的粘接将有可能下降。因此，这个示例性实施例的平面化图案层8形成为以便不到达用于密封液晶的密封图案，如图12所示。平面化图案层8和密封件10之间的设置关系，以及平面化图案层8的锥角的定义示于图12中。

作为用于本发明的颜色滤光片基板的BM层的树脂的例子，可以用环氧基树脂、丙烯酸树脂、尿烷基树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺系树脂和聚烯烃系树脂的或者光敏材料或者非光敏材料。在这个示例性实施例中，利用光敏丙烯酸树脂。作为BM层的遮光材料的例子，可以用各种材料，例如炭黑、诸如氧化钛和铁的四氧化物的金属氧化物、金属硫化物和金属。此外，红、蓝和绿颜料的混合物也可以用作BM层的遮光材料。考虑到遮光功能，优选利用炭黑。

作为颜色层树脂的例子，可以用环氧基树脂、丙烯酸树脂、尿烷基树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺系树脂和聚烯烃系树脂的光敏材料或者非光敏材料。在这个示例性实施例中，利用光敏丙烯酸树脂。作为有机颜料、无机颜料和染料等的例子可以用作颜色层的颜料。

至于红色颜料，主要可以用蒽醌原颜料C.I.颜料No.R-177，吡咯并吡咯二酮颜料C.I.颜料No.R-254，喹吖啶酮原颜料C.I.颜料No.R-207，以及二萘嵌苯原颜料C.I.颜料No.R-224，并且异吲哚啉颜料C.I.颜料NO.Y-139等可以用作补充颜色颜料。

至于绿色颜料，主要可以用卤化铜酞菁颜料C.I.颜料No.G-36，C.I.颜料No.G-7，并且镍偶氮复合颜料C.I.颜料No.Y-150和喹喏酞酮颜料C.I.颜料No.Y-138可以用作补充颜色颜料。

至于蓝色颜料，主要可以用酞菁颜料C.I.颜料NO.B-15:6，并且可以用二恶嗪系颜料C.I.颜料NO.V-23作为补充颜色颜料。

作为分散剂的例子，可以用表面活化剂或者颜料和染料的中间物。也可以添加聚合引发剂的添加剂和紫外吸收剂。在这个示例性实施例中负型光刻胶用作红色、绿色和蓝色的颜色光刻胶。

如果需要，在颜色滤光片基板上设置间隔器以形成用于LC面板的晶胞间隔。在这个示例性实施例中，间隔器设置在开口部分的外侧，并且优选固定在BM层上。即，每个间隔器设置成以支撑在BM层上的液晶晶胞间隔，并且不进入像素的开口部分中。更优选使用柱形间隔器。作为这种间隔器材料的例子，利用具有光敏丙烯酸树脂的负型光刻胶。

在颜色滤光片基板1和IPS型TFT基板两者上进行配向工艺，此后通过利用或者液晶滴下法或者液晶注入法形成LC面板。其后，将一对极化板设置在LC面板上，并且可以通过将驱动电路基板连接于与背面光模块结合的LC面板制成LCD装置。

以这种方式，通过利用除形成在颜色滤光片基板1上的BM层之外的材料设置平面化图案层8以至少覆盖树脂BM框架4的外侧，而不添加新步骤和额外的时间，基板表面能够被有效地平坦化而不妨碍BM图案和颜色层的高清晰度。而且，由于配向膜的碎屑不附着在树脂BM框架4的台阶部分，因此能够改进显示质量。

[示例性实施例2]

下面，将参考图4和图5描述根据本发明的第二示例性实施例的颜色滤光片基板和LCD装置，图4和图5是示出这个示例性实施例的颜色滤光片基板的示例性结构的剖视图。

如图4和图5所示，如在用于IPS模式的情况中一样，在颜色滤光片基板的表面上没有透明的电极，并且这个示例性实施例的颜色滤光片基板1是无涂覆的结构。与第一示例性实施例的不同点之一是平面化图案层8与树脂BM框架4上颜色层(虚拟像素)不接触。另一个不同点是配向膜7不形成在平面化图案层8上。在这样的结构中，能够抑制由台阶引起的显示质量下降，这是因为树脂BM框架4的外侧台阶用不同于形成在颜色滤光片基板1上的BM层的材料形成的平面化图案层8覆盖。

平面化图案层8可以像第一示例性实施例一样，用不同于BM层的一种材料做成单层结构，但是具有多种材料的层压结构也是可用的。优选的是，将平面化图案层8设置成以便不延伸到用于密封液晶的密封图案，如在图12中所示，图12示出在这个示例性实施例中的平面化图案层8和密封件10之间的设置关系以及锥角α(PL)的定义。

[示例性实施例3]

下面，将参考图6和图7描述根据本发明的第三示例性实施例的颜色滤光片基板和LCD装置，图6和图7是示出这个示例性实施例的颜色滤光片基板的示例性结构的剖视图。

如图6和图7所示，如在用于IPS模式的情况中一样，在颜色滤光片基板的表面上没有透明的电极，并且这个示例性实施例的颜色滤光片基板1是无涂覆的结构。与第一示例性实施例的不同在于平面化图案层8从树脂BM框架4上延伸到颜色滤光片基板1的边缘。即，为了使它像涂覆的结构一样，平面化图案层8延伸到颜色滤光片基板1的边缘。在这种结构中，密封图案设置在平面化图案层8上。在这样的结构中，能够抑制由台阶引起的显示质量的下降，这是因为树脂BM框架4的外侧台阶用平面化图案层8覆盖，该平面化图案层8由不同于形成在颜色滤光片基板1上的BM层的材料形成。

平面化图案层8可以像第一示例性实施例一样，用不同于BM层的一种材料做成单层结构，但是具有多种材料的层压结构也是可用的。平面化图案层8可以形成为以便刚好位于用于密封液晶的密封图案的下面，如在图13所示，图13示出在这个示例性实施例中的平面化图案层8和密封件10之间的设置关系以及锥角α(PL)的定义。

[示例性实施例4]

下面，将参考图8描述根据本发明的第四示例性实施例的颜色滤光片基板和LCD装置，图8是示出这个示例性实施例的颜色滤光片基板的示例性结构的剖视图。

如图8所示，如在用于AV(垂直配向)模式、TN(扭转向列)模式和FFS(边缘场切换)模式的情况中一样，在颜色滤光片基板的表面上有透明的电极，并且这个示例性实施例的颜色滤光片基板1是无涂覆的结构。此外，诸如ITO电极的透明电极9设置在颜色层图案和配向膜7之间。平面化图案层8的材料结构和设置与第一至第三示例性实施例是相同的。在这样的结构中，能够抑制由台阶引起的显示质量的下降，这是因为树脂BM框架4的外侧台阶用平面化图案层8覆盖，该平面化图案层8由不同于形成在颜色滤光片基板1上的BM层的材料形成。

[示例性实施例5]

下面，将参考图9描述根据本发明的第五示例性实施例的颜色滤光片基板和LCD装置，图9是示出这个示例性实施例的颜色滤光片基板的示例性结构的俯视图。

如图9所示，如在用于IPS模式的情况中一样，在颜色滤光片基板的表面上没有透明的电极，并且这个示例性实施例的颜色滤光片基板1是无涂覆的结构。与第一至第四示例性实施例的不同在于平面化图案层8只设置在树脂BM框架4外周部分的一部分上。例如，平面化图案层8沿着满足这样条件的侧面区域设置，该条件是形成在如粗箭头所示的配向膜的摩擦方向和树脂BM框架的宽度方向之间的角度β在0度≤β≤45度的范围内。

当由传统树脂BM层形成的配向标记设置在基板上时，平面化图案层8可以设置为以便与配向标记不重叠。当平面化图案层8形成在颜色层外侧时，该标记可以形成在颜色层外侧。平面化图案层8的材料结构和设置与第一至第四示例性实施例是相同的。在这样的结构中，能够在一定程度上抑制由台阶引起的显示质量的下降，这是因为树脂BM框架4的外侧台阶被平面化图案层8覆盖，该平面化图案层8由不同于形成在颜色滤光片基板1上的BM层的材料形成。

在上面提到的每个示例性实施例中，虽然平面化图案层8设置成以便覆盖树脂BM框架4的台阶，但是本发明不限于上面提到的示例性实施例，并且能够同样地应用于当任意的台阶被形成在颜色滤光片基板上时的情形。虽然本发明的颜色滤光片基板应用于LCD装置，但是它能够应用于使用需要被平坦化的颜色滤光片基板的任意的装置。

作为本发明应用的例子的颜色滤光片，通过它多色图案设置在同一表面上，该颜色滤光片适用于像用于LCD装置的颜色滤光片、用于平板显示器面板的颜色滤光片和用于CCD(电荷耦合装置)的颜色滤光片这一类的颜色滤光片。除了用于LCD装置的颜色滤光片之外，本发明还适用于利用颜色滤光片的其它装置，例如场致发射型显示装置、荧光显示器装置、等离子体显示器装置以及图像拾取装置。

在本发明的示例性实施例中，平面化图案层可以由单层来制造，所述单层由包括用于形成每种颜色的颜色层图案的颜料的树脂材料、用于形成间隔器的树脂材料以及用于显示白色的透明树脂材料中任何一种树脂材料做成的。平面化图案层也可以用层压膜来制造，所述层压膜层压选自上面提到的那些材料的多种材料。

在本发明的示例性实施例中，平面化图案层可以同时形成在颜色层图案、间隔器和白色图案其中任何一种的相同的层级(layer level)上。

在本发明的示例性实施例中，颜色层图案延伸到位于黑矩阵的框架图案上的区域，而平面化图案层设置成以便与该框架图案上的颜色层图案接触。而且，配向膜设置成以便覆盖该平面化图案层部分和颜色层图案部分。

根据本发明的颜色滤光片基板，其中颜色层图案延伸到位于黑矩阵的框架图案上的区域，而平面化图案层形成在该框架图案上，使得该平面化图案层位于颜色层图案的外侧。在这种情况下，配向膜形成为以便在与该平面化图案层不重叠的情况下覆盖颜色层图案。根据本发明，透明电极膜能够形成在该配向膜下面。

在本发明的示例性实施例中，密封件还形成在黑矩阵的框架图案的外侧，并且平面化图案层形成为以便不到达密封件，其中黑矩阵图案的切角θ(BM)满足下面的不等式：

55度≤θ(BM)≤90度；

平面化图案层的切角θ(PL)满足下面的不等式：

28度≤θ(PL)<55度；

黑矩阵图案的锥角α(BM)满足下面的不等式：

45度≤α(BM)≤90度；并且

平面化图案层的锥角α(PL)满足下面的不等式：

0度≤α(PL)<45度，

其中切角θ(BM)定义为黑矩阵图案的切线相对于透明基板的角度；

切角θ(PL)定义为平面化图案层的切线相对于透明基板的角度；

锥角α(BM)定义为形成在两条线之间的角度，其中一条线是平行于透明基板的线，而另一条是在黑矩阵的框架图案与透明基板在该框架图案外边缘处的接触点和位于其膜厚度的90％处的框架图案的斜面上的点之间的直线；以及

锥角α(PL)定义为形成在两条线之间的角度，其中一条线是平行于透明基板的线，而另一条是平面化图案层与透明基板在该平面化图案层外边缘的接触点和位于其膜厚度的90％处的平面化图案层的斜面上的点之间的直线。

在本发明的示例性实施例中，密封件还形成在框架图案的外侧，而平面化图案层形成为以便到达在密封件下面的区域，其中黑矩阵的框架图案的锥角α(BM)满足下面的不等式：

45度≤α(BM)≤90度；

同时平面化图案层的锥角α(PL)满足下面的不等式：

0度≤α(PL)<45度，

其中锥角α(BM)定义为两条线之间的角度，其中一条线是平行于透明基板的线，而另一条是在黑矩阵图案与透明基板在该黑矩阵图案外边缘处的接触点和位于其膜厚度的90％处的框架图案的斜面上的点之间的直线；而锥角α(PL)定义为形成在两条线之间的角度，其中一条线是平行于透明基板的线，而另一条是平面化图案层与透明基板在该平面化图案层外边缘的接触点和位于其膜厚度的90％处的平面化图案层的斜面上的点之间的直线。

在本发明的示例性实施例中，平面化图案层通过从形成在透明基板上除了黑矩阵图案之外的部件选择的部件形成，以致选定的部件与黑矩阵的框架图案相比趋向于形成平缓的斜面。

在本发明的示例性实施例中，标记通过黑矩阵图案形成，而平面化图案层形成为以便不覆盖该标记。

在本发明的示例性实施例中，平面化图案膜仅仅形成在框架图案上，通过该框架图案，配向膜的摩擦方向和围绕该BM框架图案以直角穿过的方向之间的β角指定满足下面的不等式：

0度≤β≤45度

根据本发明，液晶显示器装置、场致发射显示器装置、荧光显示器装置、等离子体显示器装置以及图像拾取装置都装备有上面描述的颜色滤光片基板。

本发明包括水平电场驱动***或IPS模式的液晶显示器装置，其特征在于具有颜色滤光片基板。

根据本发明的示例性优点在于，通过利用除了形成在颜色滤光片基板上的BM之外的材料设置平面化图案层以至少覆盖树脂BM框架的外侧台阶，而不添加新步骤和额外的时间，基板表面被有效地平坦化而不妨碍BM图案和颜色层图案的高清晰度。

通过平坦化基板表面，在树脂BM的外侧部分看不到由配向膜产生的碎屑，例如看不到在摩擦配向膜时的配向膜的剥落部分和配向膜的固定废屑。因此在振动试验期间由碎屑在显示区域的移动引起的称作“振动斑点”的这种缺陷没有发生并且不降低显示质量。

在没有覆盖层的颜色滤光片基板中，通过围绕树脂BM框架的外周部分设置平面化图案层，颜色滤光片基板的表面能够被平坦化到这样的程度，即在不添加新工艺和新材料的情况下不影响显示。

当在用于配向膜的摩擦过程中陡峭的台阶存在于颜色滤光片基板的表面上时，产生了摩擦布没有接触的区域，即，摩擦布的毛端不能足够地接触颜色滤光片基板的表面的区域出现了，并且引起液晶分子配向无序的状态。但是，根据本发明，通过用上面提到的平面化图案层平坦化无涂覆的颜色滤光片基板的表面，由摩擦过程引起的配向处理的均匀性被改善，并且减少在黑色显示期间由于摩擦过程引起的光泄露和中间色调的不均匀显示，并且能够改进对比度的显示质量和显示均匀性。

在无涂覆层的颜色滤光片基板中，配向膜的剥落部分的碎屑或由对配向膜的摩擦过程引起的固定的碎屑在树脂BM框架的最外侧周边中的陡峭的台阶处观察到。这些固定的碎屑在颜色滤光片基板摩擦之后的清洁步骤中难以除去，并且当这些碎屑在用于面板的振动试验中脱离时，在显示区域的液晶中浮动和移动并且产生“振动斑点缺陷”。因为通过用上面提到的平面化图案层平坦化无涂覆的颜色滤光片基板的表面，树脂BM框架的最外侧周边的台阶变缓和并且这些碎屑变得难以固定，因此能够减少“振动斑点”的缺陷。

通过利用平面化图案层使树脂BM框架的最外侧周边台阶部分逐渐减小，该树脂BM本身不需要被逐渐减小，因此满足减少树脂BM框架的陡峭的台阶和树脂BM图案的高清晰度两者。

虽然参考其示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神实质和范围的情况下，在形式上和细节上可以进行各种变化。

此外，即便在审查期间权利要求被修改时，保留主张本发明的等同物是本发明人的意向。

Claims (20)

1.一种颜色滤光片基板，包括：

遮光层的黑矩阵图案，形成在透明基板上，所述黑矩阵图案包括设置在显示区域的第一图案和设置在所述显示区域的周边上以便形成所述黑矩阵图案的框架图案的第二图案；

树脂材料的颜色层图案，形成在所述透明基板上；以及

平面化图案层，形成在所述基板上以便至少覆盖所述框架图案的外侧台阶部分；

其中所述黑矩阵图案和所述颜色层图案至少其中之一不用涂覆层覆盖。

2.根据权利要求1所述的颜色滤光片基板，其中所述黑矩阵图案是包含遮光材料的树脂材料的单层膜。

3.根据权利要求1所述的颜色滤光片基板，其中所述平面化图案层是单层和层压层之一，所述单层用包括用于形成每种颜色的所述颜色层图案的颜料的树脂材料、用于形成间隔器的树脂材料以及用于显示白色的透明树脂材料其中任何一种树脂材料制造，而所述层压层通过层压多种材料制造，所述多种材料选自包括用于形成每种颜色的所述颜色层图案的所述颜料的所述树脂材料、用于形成所述间隔器的所述树脂材料以及用于显示白色的所述透明树脂材料。

4.根据权利要求3所述的颜色滤光片基板，其中所述平面化图案层同时形成在所述颜色层图案、所述间隔器或所述白色图案其中任何一个的相同层级上。

5.根据权利要求1所述的颜色滤光片基板，其中所述颜色层图案延伸到位于所述框架图案上的区域；

所述平面化图案层设置成以便与所述框架图案上的所述颜色层图案接触；并且

还包括配向膜，所述配向膜形成为以便覆盖所述平面化图案层部分和所述颜色层图案部分。

6.根据权利要求1所述的颜色滤光片基板，其中所述颜色层图案延伸到位于所述框架图案上的区域；

所述平面化图案层形成在所述框架图案上以致所述平面化图案层位于所述颜色层图案的外侧；并且

还包括配向膜，所述配向膜形成为以便在没有与所述平面化图案层重叠的情况下覆盖所述颜色层图案。

7.根据权利要求5所述的颜色滤光片基板，还包括形成在所述配向膜下面的透明电极膜。

8.根据权利要求6所述的颜色滤光片基板，还包括形成在所述配向膜下面的透明电极膜。

9.根据权利要求1所述的颜色滤光片基板，还包括形成在所述框架图案的外侧的密封件，其中所述平面化图案层形成为以便不到达所述密封件。

10.根据权利要求1所述的颜色滤光片基板，还包括形成在所述框架图案的外侧的密封件，其中所述平面化图案层形成为以便到达所述透明基板的边缘部分或在所述密封件下面的区域。

11.根据权利要求9所述的颜色滤光片基板，其中所述平面化图案层通过从形成在所述透明基板上除了所述黑矩阵图案之外的那些部件选择的部件而形成，以致所述选择的部件的侧表面与所述黑矩阵图案的侧表面相比具有缓和的斜面。

12.根据权利要求9所述的颜色滤光片基板，其中所述黑矩阵图案的切角θ(BM)满足下面的不等式：

55度≤θ(BM)≤90度；

而所述平面化图案层的切角θ(PL)满足下面的不等式：

28度≤θ(PL)<55度；

其中所述切角θ(BM)定义为所述黑矩阵图案的切线相对于所述透明基板的角度，而所述切角θ(PL)定义为所述平面化图案层的切线相对于所述透明基板的角度。

13.根据权利要求9所述的颜色滤光片基板，其中所述框架图案的锥角α(BM)满足下面的不等式：

45度≤α(BM)≤90度；

而所述平面化图案层的锥角α(PL)满足下面的不等式：

0度≤α(PL)<45度，

其中所述锥角α(BM)定义为两条线之间的角度，其中一条线是平行于所述透明基板的线，而另一条是在所述框架图案与所述透明基板在该框架图案外边缘处的接触点和位于其膜厚度的90％处的所述框架图案的斜面上的点之间的直线；而所述锥角α(PL)定义为形成在两条线之间的角度，其中一条线是平行于所述透明基板的线，而另一条是在所述平面化图案层与所述透明基板在该平面化图案层外边缘处的接触点和位于其膜厚度的90％处的所述平面化图案层的斜面上的点之间的直线。

14.根据权利要求9所述的颜色滤光片基板，其中所述黑矩阵图案的切角θ(BM)满足下面的不等式：

55度≤θ(BM)≤90度；

所述平面化图案层的切角θ(PL)满足下面的不等式：

28度≤θ(PL)<55度；

所述框架图案的锥角α(BM)满足下面的不等式：

45度≤α(BM)≤90度；并且

所述平面化图案层的锥角α(PL)满足下面的不等式：

0度≤α(PL)<45度，

其中所述切角θ(BM)定义为所述框架图案的切线相对于所述透明基板的角度；

所述切角θ(PL)定义为所述平面化图案层的切线相对于所述透明基板的角度；

所述锥角α(BM)定义为形成在两条线之间的角度，其中一条线是平行于所述透明基板的线，而另一条是在所述框架图案与所述透明基板在该框架图案外边缘处的接触点和位于其膜厚度的90％处的所述框架图案的斜面上的点之间的直线；

所述锥角α(PL)定义为形成在两条线之间的角度，其中一条线是平行于所述透明基板的线，而另一条是在所述平面化图案层与所述透明基板在该平面化图案层外边缘处的接触点和位于其膜厚度的90％处的所述平面化图案层的斜面上的点之间的直线。

15.根据权利要求10所述的颜色滤光片基板，其中所述平面化图案层通过从形成在所述透明基板上除了所述黑矩阵图案之外的那些部件选择的部件而形成，以致所述选择的部件的侧表面与所述框架图案的侧表面相比具有缓和的斜面。

16.根据权利要求10所述的颜色滤光片基板，其中所述框架图案的锥角α(BM)满足下面的不等式：

45度≤α(BM)≤90度；

而所述平面化图案层的锥角α(PL)满足下面的不等式：

0度≤α(PL)<45度，

其中所述锥角α(BM)定义为形成在两条线之间的角度，其中一条线是平行于所述透明基板的线，而另一条是在所述框架图案与所述透明基板在该框架图案外边缘处的接触点和位于其膜厚度的90％处的所述框架图案的斜面上的点之间的直线；而所述锥角α(PL)定义为形成在两条线之间的角度，其中一条线是平行于所述透明基板的线，而另一条是在所述平面化图案层与所述透明基板在该平面化图案层外边缘的接触点和位于其膜厚度的90％处的所述平面化图案层的斜面上的点之间的直线。

17.根据权利要求1所述的颜色滤光片基板，还包括由所述黑矩阵图案形成的标记，并且所述平面化图案层形成为以便不覆盖所述标记。

18.根据权利要求1所述的颜色滤光片基板，其中所述平面化图案膜仅仅形成在满足下述不等式的所述框架图案的有限区域上：

0度≤β≤45度

其中所述β是形成在摩擦方向和围绕所述框架图案以直角穿过的方向之间的角度。

19.一种装置，其特征在于具有根据权利要求1所述的颜色滤光片基板，其中所述装置包括液晶显示器装置、场致发射型显示器装置，荧光显示器装置、等离子体显示器装置以及图像拾取装置。

20.一种水平电场驱动***的液晶显示器装置，其特征在于具有根据权利要求1所述的颜色滤光片基板。

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