一种彩膜基板和显示装置的制作方法

本发明属于液晶显示领域，具体涉及一种彩膜基板及应用其形成TFT液晶显示装置。

背景技术：

液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display)为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方，以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。液晶显示器是以玻璃为基材制作而成，在玻璃基板上先制作ITO图形，再经过定向处理、丝网印刷、喷粉、成盒、玻璃切割、灌注液晶、封口、偏光片贴附、检验等过程完成液晶显示器的制作。主要制作设备有：清洗设备、曝光设备、显影刻蚀设备、涂覆设备、定向摩擦设备、丝印成盒设备、灌注液晶设备、玻璃切割设备等等。玻璃基板的液晶显示器制作工艺和技术已经比较成熟，由于其具有体积小、厚度薄、能耗少、工作电压低和无辐射等特点，而得到了广泛的应用。

现有应用广泛的背光型液晶显示装置主要包括液晶显示面板和背光模组，其中液晶显示面板由彩膜基板(CF，Color Filter)、薄膜晶体管基板(TFT，Thin Film Transistor)、填充在彩膜基板和薄膜晶体管基板之间的液晶(Liquid Crystal)和封框胶(Sealant)组成，封框胶涂覆在彩膜基板和薄膜晶体管基板，并靠近彩膜基板和薄膜晶体管基板的四周边缘，通过封框胶对液晶盒连接，封框胶能够保持彩膜基板和薄膜晶体管基板之间的盒厚，实现液晶盒的密封以切断液晶分子与外界的接触。

在当前的LCD应用中，出于对观赏性和玻璃基板利用率等方面的考虑，窄边框(Narrow frame)已经得到的非常广泛的应用。窄边框设计需要更窄的框胶，框胶越窄，与CF和TFT的附着力会越差，容易导致气体进入液晶盒，或者液晶流出液晶盒。

另外实现窄边框常用的方法是将封框胶涂布在CF基板的黑色矩阵上面，封框胶中添加有间隙子以起到支撑盒厚的作用。由于黑色矩阵会对固化封框胶的紫外线(UV)光具有90％以上的遮挡效应，因此通常会选择从TFT基板侧照射UV光。这样虽然会保证UV光对封框胶的照射效用，但涂布于TFT基板周边的金属线下方的封框胶是无法照射到UV光的。在进行光照固化封框胶时，无金属线遮挡的封框胶完全固化，而对应于金属线下方的封框胶由于无法照射到UV光，从而不能进行完全固化，未完全固化的封框胶对液晶具有潜在的污染风险，而且还会导致屏幕抗压能力下降。因此，封框胶的阴影部硬化能力和程度显得尤为重要。

公开号为：CN105116627A，发明名称为《封框胶及窄边框显示装置》的专利中公开了一种封框胶以及窄边框显示装置，其中的封框胶包括胶本体、以及均匀分布于胶本体内的玻璃微球。所述的窄边框显示装置是在CF基板和TFT基板之间周边位置上夹设有包含玻璃微球的封框胶，当该封框胶在进行UV固化时，封框胶内的玻璃微球可以改变进入封框胶内的光线路径，使得UV光能够传导进入封框胶内被金属线遮挡的区域，提升该区域内封框胶的固化效果，解决了传统窄边框显示装置中金属线影响导致的阴影部硬化不足的问题，同时在一定程度上可以取代现有封框胶中间隙子支撑液晶盒厚的作用，并使得相应的LCD面板中TFT基板上金属布线设计的可操作性加大。但该发明势必会增加封框胶的制备工艺难度，增加生产成本。

公开号为：CN202693959U，专利名称为《一种液晶面板和液晶显示装置》，其中公开了一种液晶面板，包括：通过封框胶对盒的阵列基板和彩膜基板，以及填充在所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶，其特征在于，在所述阵列基板和/或彩膜基板与所述封框胶接触的区域上，具有凹凸结构，凹凸结构包括数个凸起。通过在阵列基板和/或彩膜基板与封框胶接触的区域上设置凹凸结构，增加了封框胶与阵列基板和彩膜基板的接触面积，提高了液晶面板中封框胶与阵列基板和彩膜基板之间的粘附力，但是其仍然会存在UV固化效果不佳的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有彩膜基板与封框胶的附着力不足，TFT基板上的金属线对下方封框胶的遮挡，UV固化效果不足的问题，而提供一种彩膜基板和显示装置。

本发明所述的彩膜基板，包括多个间隔(Photo Spacer)凸起，多个间隔(Photo Spacer)凸起形成在所述彩膜基板表面边框区黑色矩阵上，UV光路垂直于边框区黑色矩阵上的封框胶的远离间隔凸起的表面，其中间隔(Photo Spacer)凸起具有相对UV光路倾斜的表面。

本发明所述彩膜基板的边框区黑色矩阵位于彩膜基板的四周边缘，CF基板和TFT基板对盒组装成液晶盒之后，在边框区黑色矩阵区域上方涂覆封框胶，即间隔凸起形成在涂覆封框胶的区域内部。

本发明所述的显示装置包括CF基板、TFT基板和封框胶，在CF基板中含有黑色矩阵(BM，black matrix)，黑色矩阵由显示区黑色矩阵和边框区黑色矩阵组成，其中封框胶夹设在CF基板和TFT基板之间的周边位置上并位于边框区黑色矩阵上，在TFT基板的周边位置上设有多条金属线，在CF基板表面边框区黑色矩阵上设置有间隔(Photo Spacer)凸起，间隔(Photo Spacer)凸起具有相对UV光路倾斜的表面。

本发明在CF基板的表面(显示区黑色矩阵)还设置有多个间隔支撑柱，各间隔支撑柱的高度可以不同，可以相同。

本发明在CF基板的表面设置有高度不同的间隔支撑柱，长度较高的间隔支撑柱作为主支撑柱，长度较低的间隔支撑柱作为副支撑柱，主支撑柱一般设置在CF基板的中间区域或外围周边，副支撑柱位于主支撑柱所围成的区域内部。

其中，所述的封框胶中包括环氧树脂、丙烯酸酯、光起始剂和热硬化剂。

本发明所述的间隔凸起具有能够反射和散射UV光(紫外光UV光)的表面，CF基板表面上的间隔凸起优选的形状为锯齿形或圆弧形，但不只限于这两种形状。间隔凸起位于边框区黑色矩阵表面并包覆在封框胶中，由于间隔凸起与CF基板表面的金属电极层(ITO)的附着力较封框胶与金属电极层的附着力大，因此间隔凸起能够起到增大框胶与CF基板的接触面积，增大附着力的作用。当通过封框胶将CF基板和TFT基板连接形成密闭的空腔，间隔凸起位于TFT基板上的金属线相对侧，进入UV固化制程后，由于间隔凸起的形状特点，对UV光具有一定的散射和反射作用，从而提高了TFT金属线下方被遮挡部位的UV固化效果。

综上，本发明能够在现有CF基板形成间隔支撑柱的工艺过程中同时形成间隔凸起结构，利用间隔凸起的结构特点改善框胶与CF基板侧的附着力，改善TFT金属位置处UV固化效果，提高液晶盒的可靠性，无需增加工序。

附图说明

图1是实施例一CF基板中黑色矩阵的结构示意图；

图2是实施例一CF基板中带有色阻层的结构示意图，其中B代表蓝色色阻层、G代表绿色色阻层、R代表红色色阻层；

图3是实施例一的CF基板的结构示意图；

图4是实施例一形成间隔凸起和支撑柱的CF基板的结构示意图；

图5是实施例一中窄边框液晶显示装置的整体结构示意图；

图6是实施例二的CF基板的结构示意图；

图7是UV固化制程中间隔凸起反射UV光的原理图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

实施例一：本实施例显示装置包括CF基板1、TFT基板2和封框胶3，在CF基板1中设有黑色矩阵，黑色矩阵由显示区黑色矩阵1-2和边框区黑色矩阵1-1组成，其中封框胶夹3设在CF基板1和TFT基板2之间的周边位置上并位于CF基板1表面边框区黑色矩阵1-1上，CF基板1和TFT基板2通过封框胶3贴合密封形成密闭内腔，液晶填充到密闭内腔中，在TFT基板2的周边位置上设有多条金属线2-1，在CF基板1表面边框区黑色矩阵1-1上设置有间隔凸起4，间隔凸起4的形状为锯齿形，在CF基板1表面显示区黑色矩阵1-2上设置有间隔支撑柱。

本实施例所述的TFT-LCD显示装置主要包含了CF基板1和TFT基板2，TFT基板中设有薄膜晶体管与像素电极。CF基板1包含彩色光阻及黑色矩阵(Black Matrix)。彩色光阻的位置对应像素电极。黑色矩阵则是形成于彩色光阻之间。目前，黑色矩阵通常需经过涂布、曝光、显影的步骤以形成于玻璃基板的表面。

本实施例所述的TFT基板(薄膜晶体管阵列基板)包括：基板，形成在所述基板上的栅极线、栅极、栅绝缘层、半导体有源层、数据线、源极、漏极，及形成于所述数据线、源极、漏极上的保护层，和形成于所述保护层上的像素电极，其中，所述栅极、源极、漏极和半导体有源层构成薄膜晶体管(TFT)。其中的薄膜晶体管是由在绝缘基板上形成的硅膜构成，作为液晶显示元件的像素中设置的开关元件或外围电路部分中形成的驱动元件来使用。

在一个实施例中，封框胶中包括环氧树脂、丙烯酸酯、光起始剂和热硬化剂。

所述的封框胶的制备方法如下：将各原料混合均匀，在熔炼温度下进行混炼，最后去除混炼后原料中的气泡，从而制备得到封框胶。

在一个实施例中，在CF基板的表面，即显示区黑色矩阵上还设置有多个间隔支撑柱，间隔支撑柱的高度不同，长度较高的间隔支撑柱作为主支撑柱，长度较低的间隔支撑柱作为副支撑柱，副支撑柱位于主支撑柱所围成的区域内部。

本实施例中通过CF基板表面间隔支撑柱的设置，能够进一步提高液晶显示设备的抗压强度。同时由于液晶显示装置中的液晶流动状态为层流状态时，液晶的流速受阻力的影响较大，且液晶的流速与雷诺数正相关，与水波纹的强度负相关，由于间隔支撑柱的设置能够形成液晶流动过程中的阻力，从而使得液晶的流速减小，雷诺数相应减小，进而减弱了水波纹的强度，提高了液晶显示屏的质量。

优选的，所述间隔主支撑柱的高度一般为3～4μm，间隔副支撑柱较主支撑柱低0.3～0.5μm，更优选的各支撑柱的高度可以通过测试透光率来确定。

具体的，所述间隔凸起的高度为0.5～1μm。

在一个实施例中，所述间隔凸起4采用散光或反光材质。

其中，所述间隔凸起4和间隔支撑柱均可采用树脂材料，间隔凸起还可采用氧化硅或氮化硅。

进一步优选的，间隔凸起4和间隔支撑柱均采用环氧树脂。

所述的间隔凸起4和间隔支撑柱由环氧树脂液固化形成。

在另一个实施例中，所述间隔凸起4的表面具有反光层，反光层能够反射紫外光，从而使得入射到反光层表面的紫外光向不同方向反射。

所述的反光层可以通过沉积的方式附着在间隔凸起的表面，所述反光层的材料可以是金属材料或氧化硅。

在一个实施例中，所述的彩膜基板1包括衬底基板、位于所述衬底基板上的黑色矩阵、彩色滤光层和金属电极层。

优选的，所述衬底基板为玻璃基板，所述彩色滤光层包括红色色阻层、绿色色阻层和蓝色色阻层。

该滤光层提供了彩色显示所需的红、绿、蓝三原色，实现了彩色显示。在彩色色阻层上还沉积有透明金属电极层。

所述彩膜基板1的制备方法包括以下步骤：

一、对玻璃基板进行清洗和烘干，得到清洗后的基板；

二、在清洗后的基板表面沉积黑色光阻材料层，并进行刻蚀，形成具有一定图形的黑色矩阵层；

三、将电致变色材料沉积或涂覆于黑色矩阵层中形成彩色滤光层；

四、在彩色滤光层的表面再沉积一层透明金属电极层。

该制备过程的步骤三中所述电致变色材料为紫罗碱类材料、聚噻吩类材料或聚苯胺类材料。

所述黑色矩阵层的厚度为5～25μm。

优选的，所述彩色滤光层的厚度与所述黑色矩阵的厚度相同。

以下根据附图1～4来说明彩膜基板的制备过程，图1是在玻璃基板上涂布黑色光阻，经过黄光制程，形成黑色矩阵，黑色矩阵由显示区黑色矩阵1-2和边框区黑色矩阵1-1组成，图2是通过黄光制程依次形成红色色阻层、绿色色阻层和蓝色色阻层，即R/G/B彩色色阻层，图3表示在真空制程中，可以通过沉积的方法在色阻层的表面形成全面的透明金属电极层1-3，图4表示采用半色调掩膜板的方法(half-tone)形成间隔凸起4和支撑柱，后续经过曝光、显影和蚀刻等工艺使间隔凸起图形化，使间隔凸起和支撑柱在同一工序中完成。

该实施例中所述显示区黑色矩阵上主支撑柱5的高度大于副支撑柱6的高度，位于外围的主间隔支撑柱5的密度小于内部副支撑柱6的密度，外围主间隔支撑柱区的透光率为x，内部副支撑柱处区的透光率为y，间隔凸起区的透光率为z，保证x>y>z。然后将CF基板1和TFT基板2进行对盒，形成液晶盒，此时间隔支撑柱位于该液晶盒之中，再向液晶盒中注入液晶，形成液晶层。

后续可以对液晶盒进行切割，采用剪切或冲切方式将液晶盒切割为单元盒，然后灌注，将单元盒抽真空，从单元盒的灌注口灌注液晶封口，最后将灌注口用紫外线固化胶封住，通过光台和电测机对产品的外观及显示图形进行检查。

在一个优选的实施例中，间隔凸起4的高度小于副支撑柱6的高度。

在本实施例中所述的间隔凸起4为三角形，多个间隔凸起4连续排列，整体形成锯齿形间隔凸起，间隔凸起包覆在封框胶3内，增加了封框胶与电极层的接触面积，提高了封框胶与CF基板的附着力。如附图5所述，间隔凸起4位于TFT基板2多条金属线2-1的正下方，在UV固化制程中，当UV光从TFT基板一侧照射封框胶时，UV光路垂直于边框区黑色矩阵1-1上的封框胶3的远离间隔凸起4的表面，其中间隔凸起4具有相对UV光路倾斜的表面。封框胶3内的间隔凸起4通过相对光路倾斜的斜面对UV光产生散射和发射作用，从而改变进入封框胶3的光路，使UV光能够进入被TFT基板2金属线2-1遮挡的区域，改善此区域的固化效果。

实施例二：本实施例与实施例一不同的是间隔凸起4的形状为半圆形。

该实施例中的半圆凸起的直径优选为3至20μm，半圆凸起之间的间隔优选地为1至40μm，间隔凸起可以规则排列或者也可以不规则排列。

结合图6和图7来说明通过本实施例增强封框胶固化效果的过程。图6显示出间隔凸起的形状示意图。如图7所示，紫外光从TFT基板侧照射，透过TFT基板上的金属线层缝隙，并通过封框胶到达彩膜基板的表面，被形成在彩膜基板表面上的间隔凸起反射，由于间隔凸起的半圆弧面结构使入射到间隔凸起表面的紫外光向不同方向反射，使得被金属线遮挡住的封框胶也能被照射，因而被金属线遮挡部分的封框胶的紫外反应成分也能进行充分反应，因此增强了封框胶的固化效果

本实施例中所述的显示装置，尤其是CF基板表面上的间隔凸起结构能够使封框胶在紫外光固化反应中充分反应，提高封框胶的固化效率，从而改善固化强度和屏幕抗压能力，提高整体液晶盒的密封可靠性。

以上实施例中所述的显示装置可以为：液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。