CN111708209A - 彩膜基板及其制备方法与显示面板 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种彩膜基板及其制备方法与显示面板，所述彩膜基板包括：基板；色阻层，包括形成第一色阻，第二色阻以及第三色阻，所述第一色阻包括第一色阻像素部以及第一色阻垫高部，所述第二色阻包括第二色阻像素部以及第二色阻遮光部，所述第三色阻包括第三色阻像素部，其中，所述第二色阻遮光部设于所述第一色阻垫高部的上侧，且，位于所述第一色阻垫高部上侧的部分所述第二色阻遮光部的厚度小于所述第二色阻遮光部其他部分的厚度；透明电极层；以及黑色间隔柱层。通过将所述第二色阻遮光部形成于所述第一色阻垫高部的上侧，使得第一色阻垫高部的上方区域的第二色阻遮光部减薄，即可增大黑色间隔柱层的膜厚以提升遮光能力，从而提升对比度。

Description

彩膜基板及其制备方法与显示面板
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种彩膜基板及其制备方法与显示面板。
背景技术
BPS(Black Photo Spacer，黑色间隔柱)技术是将BM(Black Matrix，黑色矩阵)与PS(Photo Spacer，间隔柱)使用一种材料，经一道工序形成于阵列基板与彩膜基板之间，同时起到遮光与支撑的作用，有利于缩短面板生产流程，提升产量和运营效率，降低成本等。
目前，BPS技术的开发主要集中在COA(Color Filter On Array，彩色滤光层制作在阵列基板上)+POA(PS On Array:间隔柱制作在阵列基板上)类型的面板上。而在大尺寸面板(如电视面板)中，大多还采用的Non COA(Non Color Filter On Array，彩色滤光层制作在彩膜基板上)，故，将BPS技术导入Non COA显示面板有极大的产业价值，同时，在导入过程中还需进行大量的工艺优化。
发明内容
为解决上述问题，
第一方面，本发明提供了一种彩膜基板，所述彩膜基板包括像素区及非像素区，所述彩膜基板包括：
基板；
色阻层，设于所述基板上，所述形成色阻层包括形成第一色阻，第二色阻以及第三色阻，所述第一色阻包括形成于所述像素区的第一色阻像素部以及形成于所述非像素区的第一色阻垫高部，所述第二色阻包括形成于所述像素区的第二色阻像素部以及形成于所述非像素区的第二色阻遮光部，所述第三色阻包括形成于所述像素区的第三色阻像素部，
其中，所述第二色阻遮光部设于所述第一色阻垫高部的上侧，且，位于所述第一色阻垫高部上侧的部分所述第二色阻遮光部的厚度小于所述第二色阻遮光部其他部分的厚度；
透明电极层，设于所述色阻层上；以及
黑色间隔柱层，设于所述透明电极层上。
进一步地，所述第一色阻垫高部的关键尺寸为10-20微米。
进一步地，所述第一色阻垫高部在所述基板上的正投影的形状为正方形，长方形或L字型。
进一步地，所述第二色阻遮光部的厚度小于所述第二色阻像素部的厚度。
进一步地，所述第二色阻遮光部的厚度为所述第二色阻像素部厚度的50-70％。
进一步地，所述黑色间隔柱层包括黑色矩阵区，主间隔柱区以及次间隔柱区，所述第一色阻垫高部设于所述主间隔柱区以及次间隔柱区对应区域之下，使得所述主间隔柱区以及次间隔柱区与黑色矩阵区形成高度差。
进一步地，所述第二色阻遮光部与所述黑色间隔柱层对应设置，以实现所述非像素区的堆叠遮光。
进一步地，所述透明电极层设于所述像素区与非像素区，完全覆盖所述色阻层。
另一方面，本发明还提供了一种显示面板，所述显示面板包括前述的彩膜基板。
另一方面，本发明提供还一种彩膜基板的制备方法，所述彩膜基板包括像素区及非像素区，所述制作方法包括：
S10:提供一基板，在所述基板上形成色阻层，包括形成第一色阻，第二色阻以及第三色阻，其中，所述第一色阻包括形成于所述像素区的第一色阻像素部以及形成于所述非像素区的第一色阻垫高部，所述第二色阻包括形成于所述像素区的第二色阻像素部以及形成于所述非像素区的第二色阻遮光部，所述第三色阻包括形成于所述像素区的第三色阻像素部，且，所述第二色阻形成于所述第一色阻及所述基板上，使所述第二色阻的遮光部对应于所述第一色阻垫高部上；
S20:在所述色阻层上形成透明电极层；以及
S30:在所述透明电极层上的非像素区域形成黑色间隔柱层。
有益效果：本发明提供了一种彩膜基板及其制备方法与显示面板，所述彩膜基板上设有BPS层，即相当于将BPS技术导入了Non COA架构的显示面板，使得原有的BM层和PS层，仅通过一道工艺制程形成，有效提高生产产能，另外，通过将所述第二色阻遮光部形成于所述第一色阻垫高部的上侧，使得所述第二色阻遮光部在形成时，由于液体的流平性，光阻固化前发生一定的流动，使得所述第一色阻垫高部的上方区域的第二色阻遮光部减薄，即降低了非像素区的色阻总厚度，即可以此增大BPS层的膜厚以提升遮光能力，从而可增加显示面板的OD(Optical Density，光学致密性)值，提升对比度，优化显示效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种彩膜基板平面结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种彩膜基板截面结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种彩膜基板的制备方法的文字流程示意图；
图4A-4C是本发明实施例提供的一种彩膜基板的制备方法的截面结构流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种彩膜基板的制备方法中的曝光原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗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，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所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本发明的一实施例中，提供了一种彩膜基板，其结构请参阅图1与图2，所述彩膜基板包括像素区A1与非像素区A2，其中，所述图2所示的结构为沿图1中切割线L1切割形成的截面结构，即非像素区域的截面结构，具体地，包括下述结构：
基板10；
色阻层，设于所述基板10上，
所述色阻层包括第一色阻，第二色阻以及第三色阻，其中，所述第一色阻包括设于像素区A1的第一色阻像素部2011以及设于所述非像素区A2的第一色阻垫高部2012(仅设于主间隔柱区以及次间隔柱区，详见后述)，所述第二色阻包括设于像素区A1的第二色阻像素部2021以及设于所述非像素区A2的第二色阻遮光部2022，所述第三色阻包括设于像素区的第三色阻像素部2031,可以理解的是图1仅示出了部分的像素区和非像素区，且像素的排列方式也并非限定于图示，可根据实际需求进行调整，其中，所述第二色阻遮光部2022设于所述第一色阻垫高部2012的上侧，且，位于所述第一色阻垫高部2012上侧的部分所述第二色阻遮光部2022的厚度小于所述第二色阻遮光部2022其他部分的厚度；
透明电极层30，设于所述色阻层上；以及
黑色间隔柱层40，设于所述透明电极层30上。
在本实施例中，通过将所述第二色阻遮光部形成于所述第一色阻垫高部2012的上侧，且，位于所述第一色阻垫高部2012上侧的部分所述第二色阻遮光部2022的厚度小于所述第二色阻遮光部2022其他部分的厚度，即降低了非像素区的色阻总厚度，即可以及增大BPS层的膜厚以提升遮光能力，从而可增加显示面板的OD(Optical Density，光学致密性)值，提升对比度，优化显示效果。
在一些实施例中，所述第一色阻垫高部2012的关键尺寸为10-20微米。
在一些实施例中，所述第一色阻垫高部2012在所述基板上的正投影的形状为正方形，长方形或L字型。因需将所述第一色阻垫高部2012的关键尺寸(宽度)保持较小，当所述第一色阻垫高部2012的面积需较大时，可设计为长条的形状，例如，可为长方形或L字型。
在一些实施例中，所述第二色阻遮光部的厚度小于所述第二色阻像素部的厚度，通过使得第二色阻遮光部的厚度进一步减薄，即可更大程度地增大BPS层的膜厚，从而进一步提升对比度以优化显示效果。具体地，根据实际的工艺需求，所述第一色阻遮光部的厚度为第一色阻像素部的厚度的50-70％。
在一些实施例中，所述黑色间隔柱层40包括黑色矩阵区401，主间隔柱区401以及次间隔柱区402，所述主间隔柱区401以及次间隔柱区402对应地设于所述第一色阻垫高部2012上侧，通过第一色阻垫高部2012的设置，使得所述主间隔柱区401以及次间隔柱区402与黑色矩阵区形401成高度差。
进一步地，所述第二色阻遮光部2022与所述黑色间隔柱层40对应设置，以实现所述非像素区的堆叠遮光。
此处，通常采用的黑色间隔柱层40的材料很难实现全波段的遮光效果，在部分波段仍会发生漏光，为进一步提升遮光效果，所形成的第二色阻遮光部2022与所述黑色间隔柱层40叠加遮光，根据所选用的黑色间隔柱层材料的实际漏光波段，选择弥补漏光效果最佳的色阻颜色，即，所选用的第一色阻的能最大程度的补偿黑色间隔柱层材料的漏光，所述第一色阻根据实际工艺选自蓝色色阻，绿色色阻或红色色阻。
进一步地，所述透明电极层30设于所述像素区A1与非像素区A2，完全覆盖所述色阻层。在该结构下，由于不需在形成一层有机膜做段差调整及平坦地形，因此可进一步节省一道制程(相当于COA面板中的PFA制程，Polymer Film on Array，有机平坦层，通常形成于色阻层上)。
本发明的另一实施例中，还提供了一种显示面板，包括阵列基板，彩膜基板，以及配置于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，所述阵列基板包括常规的薄膜晶体管层以及像素电极，所述彩膜基板采用前述实施例所提供的彩膜基板，由此，形成了non COA+nonPOA架构的显示面板，由于引入了BPS技术，较常规的non COA面板，可节省一道制程，优化制作工序。
本发明另一实施例提供一种彩膜基板的制备方法，结合图3与图4A-4C提供的流程示意图进行详细说明，具体地，所述制备方法包括下述步骤：
S10:提供一基板10，在所述基板上形成色阻层，即形成如图4A所示的结构，需要补充的是，因本实施例主要是针对非像素区的色阻以及BPS层(黑色间隔柱)的制备进行改进，故图4A-4C示出的截面结构为非像素区域的截面结构，图4A也只示出了非像素区域的色阻层的结构(即图中的2012与2022层)，
具体地，包括形成第一色阻，第二色阻以及第三色阻，其中，所述第一色阻包括形成于像素区的第一色阻像素部以及形成于所述非像素区的第一色阻垫高部2012(仅设于主间隔柱区以及次间隔柱区，详见后述)，所述第二色阻包括形成于像素区的第二色阻像素部以及形成于所述非像素区的第二色阻遮光部2022，所述第三色阻包括设形成于像素区的第三色阻像素部，形成于像素区的第一色阻像素部，第二色阻像素部以及第三色阻像素部并未在图中示出，但本领域技术人员应当很容易理解，其中，所述第二色阻晚于所述第一色阻形成，所述第二色阻形成于所述第一色阻及所述基板上，使得所述第一色阻遮光部2022形成于所述第二色阻垫高部2012的上侧；
S20:在所述色阻层上形成透明电极层30，即形成如图4B所示的结构，所述透明电极层30通常由物理气相沉积工艺形成整面的ITO薄膜，用于与阵列基板上的像素电极协同作用，以控制其间的液晶分子；以及
S30:在所述透明电极层30上的非像素区域形成黑色间隔柱层40，即形成如图4C所示的结构。
在本实施例中，通过将所述第二色阻遮光部形成于所述第一色阻垫高部的上侧，使得所述第二色阻遮光部在形成时，由于液体的流平性，光阻固化前发生一定的流动，使得所述第一色阻垫高部的上方区域的第二色阻遮光部减薄，即降低了非像素区的色阻总厚度，即可以及增大BPS层的膜厚以提升遮光能力，从而可增加显示面板的OD(OpticalDensity，光学致密性)值，提升对比度，优化显示效果。
在一些实施例中，所述黑色间隔柱层40包括黑色矩阵区403，主间隔柱区401以及次间隔柱区402，所述主间隔柱区401以及次间隔柱区401对应地设于所述第一色阻垫高部2012上侧，即所述主间隔柱区401以及次间隔柱区401通过第一色阻垫高部2012的高度实现与黑色矩阵区403的高度差。
在一些实施例中，所述第一色阻垫高部2012的CD(Critical Dimension，关键尺寸)为10-20微米，所述第一色阻垫高部2012的CD越小，即其宽度越窄时，根据液体的流平性，其上方对应区域的第二色阻遮光部2022的厚度越小，但其CD值也不能过小，以免对色阻制作精度要求过高，且不利于黑色间隔柱层40形成合适的高度差。
在一些实施例中，所述第二色阻由掩膜版曝光形成，所述掩膜版包括第一透光区以及第二透光区，所述第二色阻像素部经所述第一透光区曝光形成，所述第二色阻遮光部经所述第二透光区曝光形成，所述第一透光区的透光率大于所述第二透光区，使得所述第二色阻遮光部的厚度小于所述第二色阻像素部的厚度，通常情况下，根据实际的工艺需求，所述第一色阻遮光部的厚度为第一色阻像素部的厚度的50-70％，其中所述掩膜版为灰度掩膜版(GTM，Gray Tone Mask)，所述第二透光区通过设置间隔的遮光部，从而降低透光率，具体原理结合图5进行如下解释说明：
使用灰度掩膜版70，在衬底50上形成薄膜60，其中，所述灰度掩膜版70包括第一透光区701以及第二透光区702，两区域的透光性能相同，通过在第二透光区701的透光面上设置等距间隔排布的遮光部7021，使得第二透光区702的透光率小于第一透光区701，而薄膜材料的固化程度与光照强度成正相关性，故，第二透光区702对应地第二区薄膜602的固化程度小于第一透光区701对应地第一区薄膜601，经除去未固化膜层后，实现第二区薄膜602的厚度小于第一区薄膜601。
在本实施例中，通过曝光工艺，使得第二色阻遮光部2022的厚度进一步减薄，即可更大程度地增大BPS层的膜厚，从而进一步提升对比度以优化显示效果。
当然，在本实施例中，若有更高的精度要求，可将灰度掩膜版替换为半色调掩膜版，具体本发明不做限定。
在一些实施例中，根据工艺需求，所述第一色阻垫高部2012也可一定程度的减薄，来进一步增加BPS层的膜厚，其减薄方法同前一实施例中第二色阻遮光部2022的减薄方法，具体不再赘述。
需要说明的是，通常采用的黑色间隔柱层40的材料很难实现全波段的的遮光效果，在部分波段仍会发生漏光，为进一步提升遮光效果，所形成的第二色阻遮光部2022与所述黑色间隔柱层40叠加遮光，根据所选用的黑色间隔柱层材料的实际漏光波段，选择弥补漏光效果最佳的色阻颜色，即，所选用的第一色阻的能最大程度的补偿黑色间隔柱层材料的漏光，所述第一色阻根据实际工艺选自蓝色色阻，绿色色阻或红色色组。
另外，色阻层上为整面的透明电极层，由于不需在形成一层有机膜做段差调整及平坦地形，因此可进一步节省一道制程(相当于COA面板中的PFA制程，Polymer Film onArray，有机平坦层，通常形成于色阻层上)。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。
以上对本发明实施例所提供的一种彩膜基板及其制备方法与显示面板进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种彩膜基板，所述彩膜基板包括像素区及非像素区，其特征在于，所述彩膜基板包括：
基板；
色阻层，设于所述基板上，所述形成色阻层包括形成第一色阻，第二色阻以及第三色阻，所述第一色阻包括形成于所述像素区的第一色阻像素部以及形成于所述非像素区的第一色阻垫高部，所述第二色阻包括形成于所述像素区的第二色阻像素部以及形成于所述非像素区的第二色阻遮光部，所述第三色阻包括形成于所述像素区的第三色阻像素部，
其中，所述第二色阻遮光部设于所述第一色阻垫高部的上侧，且，位于所述第一色阻垫高部上侧的部分所述第二色阻遮光部的厚度小于所述第二色阻遮光部其他部分的厚度；
透明电极层，设于所述色阻层上；以及
黑色间隔柱层，设于所述透明电极层上。
2.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述第一色阻垫高部的关键尺寸为10-20微米。
3.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述第一色阻垫高部在所述基板上的正投影的形状为正方形，长方形或L字型。
4.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述第二色阻遮光部的厚度小于所述第二色阻像素部的厚度。
5.如权利要求4所述的彩膜基板，其特征在于，所述第二色阻遮光部的厚度为所述第二色阻像素部厚度的50-70％。
6.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述黑色间隔柱层包括黑色矩阵区，主间隔柱区以及次间隔柱区，所述第一色阻垫高部设于所述主间隔柱区以及次间隔柱区对应区域之下，使得所述主间隔柱区以及次间隔柱区与黑色矩阵区形成高度差。
7.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述第二色阻遮光部与所述黑色间隔柱层对应设置，以实现所述非像素区的堆叠遮光。
8.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述透明电极层设于所述像素区与非像素区，完全覆盖所述色阻层。
9.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括权利要求1-8任意一项所述的彩膜基板。
10.一种彩膜基板的制备方法，所述彩膜基板包括像素区及非像素区，其特征在于，所述制作方法包括：
S10:提供一基板，在所述基板上形成色阻层，包括形成第一色阻，第二色阻以及第三色阻，其中，所述第一色阻包括形成于所述像素区的第一色阻像素部以及形成于所述非像素区的第一色阻垫高部，所述第二色阻包括形成于所述像素区的第二色阻像素部以及形成于所述非像素区的第二色阻遮光部，所述第三色阻包括形成于所述像素区的第三色阻像素部，且，所述第二色阻形成于所述第一色阻及所述基板上，使所述第二色阻的遮光部对应于所述第一色阻垫高部上；
S20:在所述色阻层上形成透明电极层；以及
S30:在所述透明电极层上的所述非像素区域形成黑色间隔柱层。
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