矩陣墊片、彩膜基板、彩膜基板的製備方法及顯示設備與流程

2023-04-30 10:30:48

1.本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種矩陣墊片、彩膜基板、彩膜基板的製備方法及顯示設備。


背景技術：

2.tft-lcd(薄膜電晶體液晶顯示器，thin film transistor liquid crystal display)是目前市場上最常用的顯示屏幕類型之一，其基本結構主要由上、下兩層基板和夾在兩層基板之間的液晶所組成，其中在上層玻璃基板(cf彩色濾光片玻璃)集成有兩種物料：黑色矩陣(black matrix)和墊片(spacer)，目前黑色矩陣和墊片這兩種部件所用的材料不同，製程分開，需兩段製程來完成，導致效率較低且成本較高。


技術實現要素：

3.本發明的主要目的在於提供一種矩陣墊片、彩膜基板、彩膜基板的製備方法及顯示設備，旨在解決現有技術中黑色矩陣和墊片分開製程成本較高的技術問題。
4.為實現上述目的，本發明提出一種矩陣墊片，應用於彩膜基板，所述矩陣墊片包括矩陣層與墊片層，所述矩陣層與所述墊片層結合設置，所述矩陣層位於所述墊片層下方，所述矩陣層的寬度大於所述墊片層的寬度。
5.可選的，所述矩陣墊片採用預設材料單次製備得到，所述預設材料的成分包括炭黑、分散劑、聚合物、單體、光引發解劑、溶劑以及添加劑，所述預設材料可使所述矩陣墊片滿足預設遮蔽性與預設支撐性。
6.為實現上述目的，本發明還提出一種彩膜基板，所述彩膜基板包括玻璃基板以及位於所述玻璃基板上的彩色光阻層，所述彩色光阻層包括陣列設置的若干彩色光阻，相鄰的彩色光阻之間設置有如上述的矩陣墊片；
7.所述彩色光阻層外圍設置有矩陣區，所述矩陣區與矩陣層的厚度相等，所述矩陣區與矩陣墊片的材料相同。
8.可選的，所述矩陣墊片的厚度大於所述彩色光阻層的厚度。
9.可選的，所述彩膜基板還包括氧化銦錫層，所述氧化銦錫層覆蓋於所述彩色光阻層、矩陣墊片以及矩陣區上方。
10.為實現上述目的，本發明還提出一種彩膜基板的製備方法，包括：
11.提供一襯底玻璃基板；
12.在所述襯底玻璃基板上塗布預設材料形成初始結構層；
13.在所述初始結構層上塗布光阻，並進行曝光、顯影、蝕刻、去光阻以及烘烤，在所述襯底玻璃基板的第一預設區域與第二預設區域內形成目標結構層；
14.根據預設蝕刻參數對所述目標結構層進行蝕刻，在第一預設區域內形成第一預設厚度的矩陣墊片，在第二預設區域內形成第二預設厚度的矩陣區，所述矩陣墊片包括矩陣層與墊片層，所述第一預設厚度大於第二預設厚度。
15.可選的，所述在所述襯底玻璃基板上塗布預設材料形成初始結構層之前，還包括：
16.根據預設比例對炭黑、分散劑、聚合物、單體、光引發解劑、溶劑以及添加劑進行搭配，得到預設材料。
17.可選地，所述預設蝕刻參數至少包括蝕刻時間與蝕刻深度，所述根據預設蝕刻參數對所述目標結構層進行蝕刻之前，還包括：
18.根據所述矩陣墊片的尺寸與矩陣區的尺寸，確定蝕刻時間與蝕刻深度。
19.可選的，根據預設蝕刻參數對所述目標結構層進行蝕刻，在所述第一預設區域內形成第一預設厚度的矩陣墊片，在所述第二預設區域內形成第二預設厚度的矩陣區之後，還包括：
20.在所述襯底玻璃基板上設置彩色光阻，形成彩色光阻層，所述彩色光阻與所述矩陣墊片間隔設置；
21.在所述彩色光阻層、矩陣墊片以及矩陣區上形成氧化銦錫層。
22.為實現上述目的，本發明還提出一種顯示設備，顯示設備包括如上述的彩膜基板。
23.在本發明中，彩膜基板包括玻璃基板以及位於所述玻璃基板上的彩色光阻層，所述彩色光阻層包括陣列設置的若干彩色光阻，相鄰的彩色光阻之間設置有矩陣墊片，所述矩陣墊片包括矩陣層與墊片層，所述矩陣層與所述墊片層結合設置，所述矩陣層位於所述墊片層下方，所述矩陣層的寬度大於所述墊片層的寬度，所述彩色光阻層外圍設置有矩陣區，所述矩陣區的厚度與所述矩陣層的厚度相等，所述矩陣區與矩陣墊片的材料相同。相較於將黑色矩陣和墊片分開製程，本發明將黑色矩陣與墊片結合，使其成為整體的矩陣墊片，不需要分開製程，能夠有效優化製程步驟，提高製程效率，降低製備成本。
附圖說明
24.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。
25.圖1為本發明矩陣墊片第一實施例的截面結構示意圖；
26.圖2為本發明彩膜基板第一實施例的截面結構示意圖；
27.圖3為本發明彩膜基板一實施例的截面結構示意圖；
28.圖4為本發明彩膜基板的製備方法第一實施例的流程示意圖；
29.圖5為本發明彩膜基板的製備方法一實施例的塗布材料製程截面結構示意圖；
30.圖6為本發明彩膜基板的製備方法一實施例的預設區域結構示意圖；
31.圖7為本發明彩膜基板的製備方法一實施例的曝光製程截面結構示意圖；
32.圖8為本發明彩膜基板的製備方法一實施例的顯影製程截面結構示意圖；
33.圖9為本發明彩膜基板的製備方法一實施例的蝕刻製程截面結構示意圖；
34.圖10為本發明彩膜基板的製備方法一實施例的去光阻製程截面結構示意圖；
35.圖11為本發明彩膜基板的製備方法一實施例的目標結構截面示意圖。
36.附圖標號說明：
37.標號名稱標號名稱
100矩陣墊片102a紅色光阻100a矩陣層102b綠色光阻100b墊片層102c藍色光阻101玻璃基板103矩陣區102彩色光阻層104氧化銦錫層
38.本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
39.應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
40.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
41.需要說明，本發明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、後
……
)僅用於解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關係、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。
42.另外，在本發明中涉及「第一」、「第二」等的描述僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護範圍之內。
43.本發明實施例提供了一種矩陣墊片，參照圖1，圖1為本發明一種矩陣墊片第一實施例的截面結構示意圖。
44.如圖1所示，在本實施例中，所述矩陣墊片100應用於彩膜基板，所述矩陣墊片100包括矩陣層100a與墊片層100b，矩陣層100a與墊片層100b結合設置，矩陣層100a位於墊片層100b下方，矩陣層100a的寬度大於墊片層100b的寬度。
45.需要說明的是，tft-lcd(薄膜電晶體液晶顯示器，thin film transistor liquid crystal display)通常由上、下兩層玻璃基板(彩膜基板與陣列基板)和夾在兩層基板之間的液晶所組成，其中，上層彩膜基板集成有黑色矩陣(black matrix，用於遮光和防止混色)與墊片(spacer，用於支撐，防止按壓後基板變形太大導致顯示效果ng)，目前黑色矩陣和墊片這兩種部件所用的材料不同，且製程是分開的，導致成本會很高，spacer位置各家設計都不同，影響製程效率。
46.應當理解的是，本實施例中的矩陣層100a具有黑色矩陣的功能與結構，相當於普通的黑色矩陣，可作為普通黑色矩陣使用，本實施例中的墊片層100b具有墊片的功能與結構，相當於普通的墊片，可作為普通墊片使用，本實施例將矩陣層100a與墊片層100b結合設置，得到矩陣墊片100，使其既具有黑色矩陣的功能，也具有墊片的功能。
47.可以理解的是，本實施例中的矩陣墊片100採用預設材料單次製備得到，所述預設材料指的是預先確定的材料，可使矩陣墊片100滿足預設遮蔽性與預設支撐性，所述滿足預
設遮蔽性與預設支撐性指的是矩陣墊片100能夠達到普通黑色矩陣相似的遮蔽程度、達到普通墊片相似的支撐程度。如表1所示，預設材料的主要成分包括炭黑(carbon black，cb)、分散劑(dispersant)、聚合物(polymer)、單體(monomer)、光引發解劑(photo initiator)、溶劑(solvent)以及添加劑(additives)，通常炭黑與分散劑佔比較大，在實際生產過程中可以調整各成分比例以使效果滿足要求。
48.需要說明的是，圖1中矩陣墊片100的樣式僅為示例，實際生產得到的樣式只是與圖示類似，不會是完美的筆直、傾斜，但對製程和使用不影響。
49.在本實施例中，矩陣墊片100包括矩陣層100a與墊片層100b，所述矩陣層100a與所述墊片層100b結合設置，所述矩陣層100a位於所述墊片層100b下方，所述矩陣層100a的寬度大於所述墊片層100b的寬度。本實施例將黑色矩陣與墊片結合，使其成為整體的矩陣墊片100，不需要分開製程，能夠有效優化製程步驟，提高製程效率，降低製備成本。
50.表1
[0051][0052]
參照圖2，圖2為本發明彩膜基板第一實施例的截面結構示意圖。基於上述第一實施例，本發明提出彩膜基板的第一實施例。
[0053]
如圖2所示，在本實施例中，所述彩膜基板包括玻璃基板101以及位於所述玻璃基板上的彩色光阻層102，所述彩色光阻層102包括陣列設置的若干彩色光阻，相鄰的彩色光阻之間設置如上述的矩陣墊片100，矩陣墊片100的結構可參考圖1。
[0054]
需要說明的是，彩色光阻包括紅色光阻102a、綠色光阻102b以及藍色光阻102c，紅色光阻102a、綠色光阻102b以及藍色光阻102c間隔設置。在這些相鄰的彩色光阻之間設置矩陣墊片100，矩陣墊片100具有黑色矩陣的遮蔽性，可以實現遮光與防止混色的功能。彩色光阻與矩陣墊片100的數量可根據實際情況進行調整，本實施例對此不做限制。
[0055]
進一步地，所述彩色光阻層102外圍設置有矩陣區103，所述矩陣區103與矩陣層
100a的厚度相等，所述矩陣區103與矩陣墊片100的材料相同。
[0056]
可以理解的是，本實施例僅將可視區中的黑色矩陣與墊片合二為一，製成矩陣墊片100，彩色光阻層102周圍的矩陣區103仍然保持原來的樣式，僅將製備材料更換為預設材料，仍然具有遮光與防止混色的功能。本實施例中的矩陣墊片100與矩陣區103均採用預設材料製成。
[0057]
應當理解的是，由於矩陣墊片100具有支撐性，起到墊片的支撐作用，其厚度需要大於彩色光阻層102的厚度。
[0058]
進一步地，如圖3所示，彩膜基板還包括氧化銦錫層104，所述氧化銦錫層104覆蓋於所述彩色光阻層102、矩陣墊片100以及矩陣區103上方。
[0059]
在本實施例中，彩膜基板包括玻璃基板以及位於所述玻璃基板上的彩色光阻層102，所述彩色光阻層102包括陣列設置的若干彩色光阻，相鄰的彩色光阻之間設置有矩陣墊片100，矩陣墊片100包括矩陣層100a與墊片層100b，矩陣層100a與墊片層100b結合設置，矩陣層100a位於墊片層100b下方，矩陣層100a的寬度大於墊片層100b的寬度，彩色光阻層102外圍設置有矩陣區103，矩陣區103與矩陣層100a的厚度相等，矩陣區103與矩陣墊片100的材料相同。本實施例將彩膜基板上可視區的黑色矩陣與墊片合二為一，製成結合矩陣層100a與墊片層100b的矩陣墊片100，彩色光阻層102外圍仍然設置與矩陣層100a厚度相同的矩陣區103，使得黑色矩陣與墊片可以一次製程，不需要分開製程，能夠有效優化製程步驟，提高製程效率，降低製備成本。
[0060]
本發明實施例提供了一種彩膜基板的製備方法，參照圖4，圖4為本發明一種彩膜基板的製備方法第一實施例的流程示意圖。
[0061]
基於上述實施例，本實施例彩膜基板的製備方法包括以下步驟：
[0062]
步驟s10：提供一襯底玻璃基板。
[0063]
需要說明的是，本實施例所涉及的彩膜基板的製備方法為彩膜基板的製備過程中的一部分。所述襯底玻璃基板指的是彩膜基板中的襯底，可為任一實現本實施例彩膜基板的製備方法的玻璃基板。
[0064]
步驟s20：在所述襯底玻璃基板上塗布預設材料形成初始結構層。
[0065]
可以理解的是，所述預設材料指的是預先確定的材料，具有遮蔽性與支撐性，用於製備黑色矩陣與墊片，根據預設比例對炭黑、分散劑、聚合物、單體、光引發解劑、溶劑以及添加劑進行搭配得到，所述預設比例為能夠使預設材料同時具有遮蔽性與支撐性的比例，可根據實際生產情況進行調整，本實施例對此不做限制。
[0066]
在具體實現中，如圖5所示，先將所需的預設材料塗布在整個襯底玻璃基板表面，形成初始結構層。
[0067]
步驟s30：在所述初始結構層上塗布光阻，並進行曝光、顯影、蝕刻、去光阻以及烘烤，在所述襯底玻璃基板的第一預設區域與第二預設區域內形成目標結構層。
[0068]
進一步地，所述步驟s30包括：
[0069]
在所述初始結構層上塗布光阻形成第一光阻層，在所述第一光阻層上覆蓋曝光掩膜版，通過曝光設備進行黃光照射曝光，所述曝光掩膜版上設置有第一預設區域與第二預設區域，所述第二預設區域位於第一預設區域外圍，所述第一預設區域包括若干子區域，所述子區域陣列設置。
[0070]
應當理解的是，如圖6所示，所述第一預設區域指的是可視區內黑色矩陣需要設置的範圍，由於黑色矩陣是與彩色光阻間隔設置的，因此，第一預設區域由若干個陣列設置的子區域構成，每個子區域都對應一個黑色矩陣結構的位置，其數量可根據實際情況進行調整，本實施例對此不做限制。所述第二預設區域是彩色光阻外圍一圈黑色矩陣所在的範圍，相應地，第二預設區域位於第一預設區域外圍。
[0071]
需要說明的是，曝光掩膜版上第一預設區域和第二預設區域的特性與其他區域不同，在曝光後，可以將第一預設區域和第二預設區域內的光阻部分保留下來，其他區域的光阻可以被清洗掉。
[0072]
在具體實現中，如圖7所示，在初始結構層上再塗布整面的光阻，形成第一光阻層，在第一光阻層基礎上覆蓋曝光掩膜版，然後通過曝光設備對整個表面進行黃光照射曝光。
[0073]
使用顯影液清洗處理，保留第一預設區域與第二預設區域內的第一光阻層，形成第二光阻層，對所述覆蓋第二光阻層的初始結構層進行蝕刻，清除第一預設區域與第二預設區域外的初始結構層。
[0074]
在具體實現中，如圖8所示，使用顯影液清洗處理，使第一預設區域與第二預設區域外的光阻被清洗掉，第一預設區域與第二預設區域內的部分保留，形成第二光阻層，接著，如圖9所示，通過蝕刻工藝將未被第二光阻層覆蓋的部分清除掉，第一預設區域與第二預設區域內的初始結構層會被保留。
[0075]
通過蝕刻去除所述第二光阻層，並進行烘烤，在所述第一預設區域與第二預設區域內形成目標結構層。
[0076]
可以理解的是，所述目標結構層指的是需要的結構部分，後續可通過蝕刻調整樣式與尺寸。
[0077]
在具體實現中，如圖10所示，通過蝕刻工藝將表面的第二光阻層清除掉，並通過烘烤使整體穩定，得到需要的目標結構層。
[0078]
步驟s40：根據預設蝕刻參數對所述目標結構層進行蝕刻，在所述第一預設區域內形成第一預設厚度的矩陣墊片，在所述第二預設區域內形成第二預設厚度的矩陣區，所述矩陣墊片包括矩陣層與墊片層，所述第一預設厚度大於第二預設厚度。
[0079]
應當理解的是，所述目標結構層需要在第一預設區域內蝕刻形成矩陣墊片，該矩陣墊片包括矩陣層與墊片層，矩陣層與墊片層結合設置，使其既有黑色矩陣的功能又有墊片的功能，只需要一次製程就能得到。所述目標結構層需要在第二預設區域內蝕刻形成矩陣區，該矩陣區僅由黑色矩陣構成，其厚度與矩陣墊片中矩陣層的厚度相同。所述第一預設厚度與第二預設厚度分別為設定的矩陣墊片厚度與矩陣區厚度，由於第二預設厚度等於矩陣墊片中矩陣層的厚度，因此第一預設厚度大於第二預設厚度。
[0080]
需要說明的是，所述預設蝕刻參數指的是對目標結構層進行蝕刻時使用的相關參數，至少包括蝕刻時間與蝕刻深度，預先根據矩陣墊片的尺寸與矩陣區的尺寸確定，矩陣墊片的尺寸與矩陣區的尺寸可在實際生產過程中進行調整，本實施例對此不做限制。
[0081]
在具體實現中，如圖11所示，通過控制製程中蝕刻的深度、蝕刻的時間等參數，可以在第一預設區域內得到所需尺寸/樣式的矩陣墊片，在第二預設區域內得到所需尺寸/樣式的矩陣區。
[0082]
所述步驟s40之後，還包括：在所述襯底玻璃基板上設置彩色光阻，形成彩色光阻
層，所述彩色光阻與所述矩陣墊片間隔設置，在所述彩色光阻層、矩陣墊片以及矩陣區上形成氧化銦錫層。
[0083]
可以理解的是，普通製程順序為黑色矩陣、彩色光阻、ito(氧化銦錫層)、墊片，本實施例將黑色矩陣與墊片合二為一，使其成為整體的矩陣墊片，有效優化製程步驟，優化後新的製程順序為矩陣墊片、彩色光阻、ito(氧化銦錫層)。
[0084]
在具體實現中，在第一預設區域與第二預設區域之間的其他區域設置彩色光阻，使其與矩陣墊片間隔排列，形成彩色光阻層，並在彩色光阻層、矩陣墊片以及矩陣區上覆蓋氧化銦錫層。
[0085]
在本實施例中，在襯底玻璃基板上塗布預設材料形成初始結構層，在初始結構層上塗布光阻，並進行曝光、顯影、蝕刻、去光阻以及烘烤，在襯底玻璃基板的第一預設區域與第二預設區域內形成目標結構層，根據預設蝕刻參數對目標結構層進行蝕刻，在第一預設區域內形成包括矩陣層與墊片層的矩陣墊片，在第二預設區域內形成矩陣區，使用預設材料製成的矩陣墊片既有黑色矩陣的功能，又有墊片的功能，僅需一次製程就能得到，使得黑色矩陣與墊片可以一次製程，不需要分開製程，能夠有效優化製程步驟，提高製程效率，降低製備成本。
[0086]
為實現上述目的，本發明還提出一種顯示設備，顯示設備包括如上述的彩膜基板。該彩膜基板的具體結構參照上述實施例，由於本顯示設備可以採用上述所有實施例的技術方案，因此至少具有上述實施例的技術方案所帶來的有益效果，在此不再一一贅述。
[0087]
應當理解的是，以上僅為舉例說明，對本發明的技術方案並不構成任何限定，在具體應用中，本領域的技術人員可以根據需要進行設置，本發明對此不做限制。
[0088]
需要說明的是，以上所描述的工作流程僅僅是示意性的，並不對本發明的保護範圍構成限定，在實際應用中，本領域的技術人員可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部來實現本實施例方案的目的，此處不做限制。
[0089]
此外，需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者系統不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者系統所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個
……」
限定的要素，並不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者系統中還存在另外的相同要素。
[0090]
上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
[0091]
以上僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。