CN105446039B - 显示基板及其制备方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示基板及其制备方法、显示装置。该显示基板包括控制主体以及设置于控制主体上方的彩色主体，所述彩色主体包括彩膜层、黑矩阵，所述控制主体和所述彩色主体对应设有对位区域，所述对位区域设置有对位标记，其中，所述黑矩阵位于所述彩色主体的最上层，所述彩色主体中至少所述彩膜层中的所述对位标记为镂空结构。该显示基板中的对位标记具有较大段差，从而利用标准图形边缘高度差异识别对位标记位置来完成对位，解决了COA技术中黑矩阵无法准确对位的问题，保证了子像素对位的准确性。

Description

显示基板及其制备方法、显示装置

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示基板及其制备方法、显示装置。

背景技术

传统液晶面板制备工艺通常是在阵列基板(TFT)中制备薄膜晶体管阵列，彩膜基板(CF)中制备黑矩阵(Black Matrix)和彩膜层，然后将阵列基板和彩膜基板进行Cell对盒工艺及后段模组组装制程。黑矩阵的作用是分隔相邻彩膜层以形成子像素，防止混色或漏光的发生。但若对盒工艺精度不好，造成TFT和CF对位形成偏差，会导致多种不良发生。

随着液晶显示行业的发展，COA(Color filter On Array)技术日渐趋于成熟，即将原本制备在彩膜基板中的黑矩阵和彩膜层转移到阵列基板中，从根本上解决了对盒精度差导致不良发生的问题，而且还具有提高开口率和改善面板品质等积极效果。

在传统的液晶面板制备工艺中，各子像素间隙之间的黑矩阵直接形成在基板上，为彩膜基板的第一道制程，因此在黑矩阵的制备过程中不存在参考对位标记(mark)的问题。然而，在新的COA技术的液晶面板中，最初COA技术仅是将彩膜基板侧的红、绿、蓝三种彩膜层制备到阵列基板上；随着显示技术的发展，将彩膜基板上所有膜层(包括黑矩阵、彩膜层和柱状隔垫物)都制备在阵列基板上，从而提高面板开口率，并且从根本上解决彩膜基板和阵列基板对盒时对位精度差的问题，避免因对位偏差引起的多种不良发生。

然而，不可回避的一个问题是，将彩膜基板上的黑矩阵制备到阵列基板上，存在曝光工艺时无法准确读取对位标记的问题。这是由于在制备黑矩阵之前，已经进行了其它图形的制程，因此在制备黑矩阵时需要识别前面制程各层层结构中的对位标记。由于黑矩阵具有较高的光密度值(Optical Density，简称OD)，因此在黑矩阵材料涂布后进行曝光工艺时，难以识别或无法识别到前面制程各层层结构中的对位标记，进而影响其与掩模板的对位标记实现对位，导致曝光机难以准确对位甚至无法对位。但是，如果采用较低光密度值的黑矩阵材料，虽然可以增加涂布后对位标记的识别能力，但是黑矩阵的遮光效果会受到严重影响。图1A所示为在阵列基板上方涂布黑色膜层50后的平面示意图，图1B所示为图1A中正方形的对位区域的A-A截面剖视图，从图1A和图1B中可以看出，在阵列基板上涂布黑色膜层50后，黑色膜层50将对位标记2完全覆盖，由于黑色膜层50的厚度的典型值为1μm，其对对位标记2形成覆盖后，降低了对位标记2处与相邻区域的段差，即使使用轮廓探测的方法也难以识别出对位标记的准确位置。

可见，设计一种方便的、能提高对位准确性的COA显示基板结构成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种显示基板及其制备方法、显示装置，该显示基板中的对位标记具有较大段差，从而利用标准图形边缘高度差异识别对位标记位置来完成对位，解决了COA技术中黑矩阵无法准确对位的问题，保证了子像素对位的准确性。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该显示基板，包括控制主体以及设置于控制主体上方的彩色主体，所述彩色主体包括彩膜层、黑矩阵，所述控制主体和所述彩色主体对应设有对位区域，所述对位区域设置有对位标记，其中，所述黑矩阵位于所述彩色主体的最上层，所述彩色主体中至少所述彩膜层中的所述对位标记为镂空结构。

优选的是，所述对位标记为镂空结构的所述彩色主体部分的厚度至少为所述彩色主体整体的厚度的一半。

优选的是，所述对位标记为镂空结构的所述彩色主体部分的厚度大于3μm。

优选的是，还包括附加层，所述附加层包括平坦层，所述平坦层设置于所述彩膜层与所述黑矩阵之间，所述平坦层中的所述对位标记为镂空结构。

优选的是，所述彩膜层的厚度范围为2-3μm，所述黑矩阵的厚度范围为0.8-1.2μm，所述平坦层的厚度大于2.5μm。

优选的是，所述对位标记的镂空结构为十字型形状或T字型形状。

优选的是，所述黑矩阵采用高光密度脂材料形成，光密度范围大于等于4。

优选的是，所述控制主体包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括多层层结构，多层层结构在构图工艺中通过所述对位标记对位逐层对位形成各层图形。

一种显示基板制备方法，包括步骤：

1)在基板上形成基准层，并在所述基准层中形成包括基准对位标记的图形；

2)在形成基准对位标记的所述基板上方形成包括彩膜层的图形，所述彩膜层的图形中包括与所述基准对位标记对应的对位标记，所述彩膜层中的所述对位标记为镂空结构；

3)在形成所述彩膜层的所述基板上方形成包括黑矩阵的图形，形成所述黑矩阵的材料填充入所述对位标记的镂空结构中，在曝光工艺中通过轮廓探测方法识别所述对位标记并对位。

优选的是，在2)与3)之间还包括形成平坦层的步骤，所述平坦层中包括与所述基准对位标记对应的对位标记，所述平坦层中的所述对位标记为镂空结构。

一种显示装置，包括上述的显示基板。

本发明的有益效果是：该显示基板及其制备方法，通过在显示基板中彩膜层(甚至平坦层)上制备标准图形镂空结构的对位标记，再涂布黑色膜层后对位标记会形成较大段差，段差深度累积可大于3μm，从而采用轮廓探测方法(轮廓识别技术)，利用标准图形边缘高度差异识别对位标记位置来完成对位，解决了COA技术中黑矩阵无法准确对位的问题，保证了子像素对位的准确性。

附图说明

图1A为已有技术中显示基板涂布黑矩阵膜层的平面示意图；

图1B为图1A中对位区域的A-A截面剖视图；

图2A为本发明实施例1中显示基板形成对位标记的平面示意图；

图2B为图2A中对位区域的A-A截面剖视图；

图3A为本发明实施例1中显示基板形成彩膜层的平面示意图；

图3B为图3A中对位区域的A-A截面剖视图；

图4A为本发明实施例1中显示基板形成平坦层的平面示意图；

图4B为图4A中对位区域的A-A截面剖视图；

图5A为本发明实施例1中显示基板形成黑矩阵的平面示意图；

图5B为图5A中对位区域的A-A截面剖视图；

图中：

1－阵列基板；

2－基准对位标记；21－对位标记；20－对位区域；

3－彩膜层；30－彩色膜层；

4－平坦层；40－平坦膜层；

5－黑矩阵；50－黑色膜层。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明显示基板及其制备方法、显示装置作进一步详细描述。

实施例1：

COA技术是一种将原彩膜基板中的各层集成在阵列基板上的技术，具有改善金属线上的信号延迟，改善面板显示品质等重要效果。

本实施例针对COA技术中在阵列基板上制备黑矩阵后对位标记无法识别的问题，提供了一种便于识别黑矩阵形成后的对位标记的显示基板及其制备方法，能有效解决COA技术中黑矩阵无法准确对位的问题。该显示基板直接在制备好的阵列基板的上方形成彩膜基板中的各层结构，对于阵列基板中的具体结构在说明书附图中均未具体示出，在具体应用中可参考现行的阵列基板结构进行设计，这里不做限定。

本实施例提供一种显示基板，该显示基板包括控制主体以及设置于控制主体上方的彩色主体，彩色主体包括彩膜层、黑矩阵，控制主体和彩色主体对应设有对位区域(对位区域通常设置在非显示区的角落)，对位区域设置有对位标记。如图5A和图5B所示，黑矩阵5位于彩色主体的最上层，彩色主体中至少彩膜层3中的对位标记21为镂空结构。

优选的是，对位标记21为镂空结构的彩色主体部分的厚度至少为彩色主体整体的厚度的一半。例如，对位标记21为镂空结构的彩色主体部分的厚度大于3μm。

其中，彩膜层3的厚度范围为2-3μm(＞2μm即可)，黑矩阵5的厚度范围为0.8-1.2μm。通常情况下，彩膜层3的厚度相对较大，因此本实施例至少在彩膜层3中形成镂空的十字型形状的对位标记图形，以保证镂空结构的对位标记的段差。

优选的是，该显示基板还包括附加层，附加层包括平坦层4，平坦层4设置于彩膜层3与黑矩阵5之间，平坦层4中的对位标记21为镂空结构。现有技术未考虑制备显示基板时平坦层4对彩膜层3的凸起的抹平效果，可能导致彩膜层3的凸起位置高度的段差降低，无法满足轮廓探测方法识别范围，本实施例中的显示基板优选在平坦层4中增加制备相应的镂空结构的对位标记21，从而提高对位标记段差。其中，平坦层4的厚度大于2.5μm。

上述显示基板，由于对位标记相对其周边层结构具有较大的段差，因此在形成黑矩阵材料膜层以制备黑矩阵图形的过程中，能获得更加准确的对位效果，保证子像素的尺寸和位置。

相应的，本实施例还提供一种显示基板制备方法，包括步骤：

1)在基板上形成基准层，并在基准层中形成包括基准对位标记2的图形。这里的基准层可以为显示基板中彩膜层制备工艺前的任一膜层。

2)在形成基准对位标记2的基板上方形成包括彩膜层3的图形，彩膜层3的图形中包括与基准对位标记2对应的对位标记21，彩膜层3中的对位标记21为镂空结构。

3)在形成彩膜层3的基板上方形成包括黑矩阵5的图形，形成黑矩阵5的材料填充入对位标记21的镂空结构中，在曝光工艺中通过轮廓探测方法识别对位标记21并对位。

对应上述的显示基板的制备方法，在附加层包括平坦层4时，2)与3)之间还包括形成平坦层4的步骤，平坦层4中包括与基准对位标记2对应的对位标记21，平坦层4中的对位标记21为镂空结构。将平坦层4中的对位标记21为镂空结构，能进一步加大镂空结构的厚度，形成较大的段差，保证轮廓识别的对位效果。

其中，平坦层4的厚度大于2.5μm，彩膜层3和平坦层4中镂空结构的对位标记21的形状相同，且尺寸相同。

优选的是，对位标记21的镂空结构为十字型形状或T字型形状。

优选的是，黑矩阵5采用高光密度脂材料形成，光密度范围大于等于4，以不降低黑矩阵的光密度，保证黑矩阵的遮光效果。

更详细的，参考附图2A-5B说明显示基板的制备过程：

1)如图2A和图2B所示，在基板上形成基准膜层(＜0.5μm)，然后通过构图工艺形成基准对位标记2，基准对位标记2以十字型形状作为示例。图2B的显示基板的结构中，对位区域的结构包括阵列基板1+基准对位标记2。这里的基准层的作用只是在成膜后，通过构图工艺形成基准对位标记。其中，图2A-图5B中以阵列基板1作为示例，若不单独制备基准层，则形成阵列基板1中控制主体的薄膜晶体管的各层结构的任一层结构中的对位标记均可理解为基准对位标记2。

2)如图3A和图3B所示，在形成基准对位标记2的阵列基板1上涂布彩色膜层30(＞2μm)，形成包括彩膜层3图形以及对位标记21的图形。其中，彩膜层3中的对位标记21为镂空结构，使其与基准对位标记2精确对位。图3B的显示基板的结构中，包括阵列基板1+基准对位标记2+彩膜层3，形成深度为h1的镂空对位标记21。

3)如图4A和图4B所示，对形成彩膜层3的阵列基板1涂布平坦膜层40(＞2.5μm)，形成平坦层4以对像素区域进行平坦化。其中，平坦层4中的对位标记21为镂空结构，使其也与基准对位标记2精确对位。图4B的显示基板的结构中，对位区域的结构包括阵列基板1+基准对位标记2+彩膜层3的镂空对位标记21+平坦层4的镂空对位标记21，形成深度为h2的镂空对位标记21。

4)如图5A和图5B所示，平坦层4制备完成后，进行黑色膜层50(≈1μm)涂布，设置有基准对位标记2的对位区域20也被黑色膜层50覆盖。图5B的显示基板的结构中，对位区域的结构包括阵列基板1+基准对位标记2+彩膜层3的镂空对位标记21+平坦层4的镂空对位标记21+黑色膜层50，最终形成深度为h(＝h2-1μm)＞3μm的镂空结构的对位标记21。

这里应该理解的是，在厚度较大的彩膜层3在对位区域20形成标准图形镂空标记的基础上，附加层为平坦层4只是作为示例而非限定，即平坦层4可以不形成标注图形镂空标记，也可以将其更换为原彩膜基板中除彩膜层3之外的其他层结构，只要形成标准图形镂空标记的厚度能满足轮廓探测方法可准确识别出来的段差，保证标准图形镂空标记能够被准确识别即可，这里不做限定。

在本实施例的显示基板中，控制主体包括薄膜晶体管，薄膜晶体管包括多层层结构，多层层结构在构图工艺中通过阵列基板中已形成层中的对位标记对位逐层对位形成各层图形。由于薄膜晶体管中的各层通常厚度较小(几百埃)，且层中图形的尺寸均较小，因此可以考虑不在薄膜晶体管中的各层做镂空结构的对位标记(即使做了镂空结构，对加大对位标记的段差的效果也不明显)。

本实施例针对COA技术中在阵列基板上制备黑矩阵后对位标记无法识别的问题，提供了一种COA显示基板上便于识别黑矩阵对位标记的显示基板及其制备方法，其通过在显示基板中彩膜层(甚至平坦层)上制备标准图形镂空结构的对位标记，再涂布黑色膜层后对位标记会形成较大段差，段差深度累积可大于3μm，从而采用轮廓探测方法(轮廓识别技术)，利用标准图形边缘高度差异识别对位标记位置来完成对位，解决了COA技术中黑矩阵无法准确对位的问题，保证了子像素对位的准确性。

实施例2：

本实施例提供一种显示装置，包括实施例1中的显示基板。

该显示装置可以为：液晶面板、电子纸、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。

由于其采用的显示基板，通过制备较大段差的对位标记的方法来保证黑矩阵构图工艺中的准确对位，保证了子像素对位的准确性，保证了显示装置的显示效果。

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

Claims (11)

1.一种显示基板，包括控制主体以及设置于控制主体上方的彩色主体，所述彩色主体包括彩膜层、黑矩阵，所述控制主体和所述彩色主体对应设有对位区域，所述对位区域设置有对位标记，其特征在于，所述黑矩阵位于所述彩色主体的最上层，所述彩色主体中至少所述彩膜层中的所述对位标记为镂空结构。

2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述对位标记为镂空结构的所述彩色主体部分的厚度至少为所述彩色主体整体的厚度的一半。

3.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述对位标记为镂空结构的所述彩色主体部分的厚度大于3μm。

4.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，还包括附加层，所述附加层包括平坦层，所述平坦层设置于所述彩膜层与所述黑矩阵之间，所述平坦层中的所述对位标记为镂空结构。

5.根据权利要求4所述的显示基板，其特征在于，所述彩膜层的厚度范围为2-3μm，所述黑矩阵的厚度范围为0.8-1.2μm，所述平坦层的厚度大于2.5μm。

6.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述对位标记的镂空结构为十字型形状或T字型形状。

7.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述黑矩阵采用高光密度脂材料形成，光密度范围大于等于4。

8.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述控制主体包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括多层层结构，多层层结构在构图工艺中通过所述对位标记对位逐层对位形成各层图形。

9.一种显示基板制备方法，其特征在于，包括步骤：

1)在基板上形成基准层，并在所述基准层中形成包括基准对位标记的图形；

2)在形成基准对位标记的所述基板上方形成包括彩膜层的图形，所述彩膜层的图形中包括与所述基准对位标记对应的对位标记，所述彩膜层中的所述对位标记为镂空结构；

3)在形成所述彩膜层的所述基板上方形成包括黑矩阵的图形，形成所述黑矩阵的材料填充入所述对位标记的镂空结构中，在曝光工艺中通过轮廓探测方法识别所述对位标记并对位。

10.根据权利要求9所述的显示基板制备方法，其特征在于，在2)与3)之间还包括形成平坦层的步骤，所述平坦层中包括与所述基准对位标记对应的对位标记，所述平坦层中的所述对位标记为镂空结构。

11.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的显示基板。