一种彩膜基板及其制备方法以及显示面板和显示器与流程

本发明涉及显示器的加工领域，具体地，涉及一种彩膜基板及其制备方法以及显示面板和显示器。

背景技术：

液晶显示面板主要由彩膜基板、阵列基板和夹在两基板之间的液晶组成，彩膜基板上还设有用以支撑液晶盒的柱隔垫物，为了防止产线波动带来的Bubble(气泡)或重力Mura(指显示器亮度不均匀，出现光斑)现象，需要在彩膜基板上设置两种不同高度的柱状隔垫物，从而降低产线波动时固定液晶量对液晶显示面板造成Bubble或重力Mura的风险。

在现有技术中，一般通过half tone mask(半色调掩膜)在彩膜基板形成两种不同高度的柱状隔垫物，但是在使用half tone mask(半色调掩膜)进行曝光时，两种不同高度的柱状隔垫物对应的曝光强度是不同的，由于曝光衍射，较高的曝光强度会对较低的曝光强度所对应的柱状隔垫物造成影响，使得较低的曝光强度所对应的柱状隔垫物出现火山口状不良，从而导致柱状隔垫物对液晶显示面板的支撑强度变低，当液晶显示面板受到按压时会出现Gap性不良(受压造成的显示不均匀)。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种彩膜基板及其制备方法以及显示面板和显示器，以降低显示面板受到按压时出现Gap性不良的风险。

为了实现上述目的，在本发明中提供了一种彩膜基板，该彩膜基板包括衬底基板、黑矩阵、像素单元、平坦化层、凸块和柱隔垫物；其中所述黑矩阵和像素单元形成在所述衬底基板上，所述黑矩阵填充在相邻的彩色像素单元之间；所述平坦化层形成在所述黑矩阵和像素单元上；所述凸块形成在所述平坦化层上、位于部分黑矩阵的上方；所述柱隔垫物包括第一柱隔垫物和第二柱隔垫物，所述第一柱隔垫物形成在所述凸块上，所述第二柱隔垫物形成在所述平坦化层上、位于未形成凸块的部分黑矩阵上。

同时，在本发明中还提供了一种彩膜基板的制备方法，该制备方法包括：S1、在衬底基板上形成黑矩阵和像素单元，所述黑矩阵填充在相邻的彩色像素单元之间；S2、在所述黑矩阵和像素单元上形成平坦化层、并在所述平坦化层上、位于部分黑矩阵的上方形成凸块；S3、同时在所述凸块的上方形成第一柱隔垫物，在所述平坦化层上、位于未形成凸块的部分黑矩阵的上方形成第二柱隔垫物。

另外，在本发明中还提供了一种显示面板，该显示面板包括阵列基板、彩膜基板以及设置在两者之间的液晶层，该彩膜基板为根据本发明所述的彩膜基板。

此外，在本发明中还提供了一种显示器，该显示器包括显示面板，所述显示面板为根据本发明的显示面板。

应用本发明所提供的上述彩膜基板及其制备方法以及显示面板和显示器，通过在彩膜基板的平坦化层上形成凸块，使得后续形成隔垫物的步骤中，无需采用半色调掩膜就能够在同一步骤中同时形成位于所述凸块的上方形成第一柱隔垫物，以及在所述平坦化层上、位于未形成凸块的部分黑矩阵的上方形成第二柱隔垫物。通过设置所述凸块，使得第一柱隔垫物和第二柱隔垫物顶部的相对高度不同，能够降低产线波动时固定液晶量对液晶显示面板造成Bubble或重力Mura的风险；而通过相同工艺制备，使得第一柱隔垫物和第二柱隔垫物的顶面平整、强度相同，能够降低显示面板受到按压时会出现Gap性不良的风险。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明一种实施例的彩膜基板的结构示意图；

图2-1至图2-4示出了根据本发明一种实施例的制备彩膜基板的流程示意图；

图3-1至图3-6示出了根据本发明另一种实施例的制备彩膜基板的流程示意图。

附图标记说明

1为衬底基板、2为黑矩阵、3为像素单元、31为红色像素单元、32为绿色像素单元、33为蓝色像素单元、4为平坦化层、4′为平坦化层预备体、5为凸块、61为第一柱隔垫物、62为第二柱隔垫物、7为凸块光刻胶层、8为牺牲光刻胶层、8′为掩膜块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下为本领域通常意义下的相对位置关系，例如附图1所示结构下的相对位置关系。

在本发明中提供了一种彩膜基板，如图1所示，该彩膜基板包括衬底基板1、黑矩阵2、像素单元3、平坦化层4、凸块5和柱隔垫物6；其中所述黑矩阵2和像素单元3形成在所述衬底基板1上，所述黑矩阵2填充在相邻的彩色像素单元3之间；所述平坦化层形成在所述黑矩阵2和像素单元3上；所述凸块5形成在所述平坦化层4上、位于部分黑矩阵2的上方；所述柱隔垫物6包括第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62，所述第一柱隔垫物61形成在所述凸块5上，所述第二柱隔垫物62形成在所述平坦化层4上、位于未形成凸块5的部分黑矩阵2上。

根据本发明的彩膜基板，其重点在于在平坦化层上形成凸块，以使得第一柱隔垫物和第二柱隔垫物顶部的相对高度不同，其对于衬底基板、黑矩阵、像素单元、平坦化层、凸块、第一柱隔垫物、第二柱隔垫物所采用的具体材料并没有特殊要求，参照本领域所熟知的常规材料即可，例如所述衬底基板1可以为透明基板，其具体可以是采用玻璃、石英、透明树脂等具有一定坚固性的导光且非金属材料制成的基板。其中对于第一柱隔垫物和第二柱隔垫物的设置位置和设置数量并没有特殊要求，可以参照本领域的常规设置方式。

根据本发明的彩膜基板，对于所述第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62的高度并没有特殊要求，可以参照本领域的常规厚度要求，优选情况下，所述第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62的高度相同，分别为3-4μm。

根据本发明的彩膜基板，对于凸块5的高度并没有特殊要求，参照本领域在制备两种不同高度的柱隔垫物时，两者的高度差即可。优选情况下，所述凸块5的高度为0.3-0.6μm，优选0.4-0.5μm。

根据本发明的彩膜基板，优选情况下，所述凸块5与所述平坦化层4为通过同一材料，同一工序一体成型而得。

根据本发明的彩膜基板，其中对于所述像素单元3的选择并没有特殊要求，可以参照本领域的常规选择；该像素单元可以包括多种不同颜色的像素单元，只要这多种不同颜色的像素单元组合形成白色光即可。优选情况下，所述像素单元3包括两两相邻的红色像素单元31、绿色像素单元32和蓝色像素单元33。

同时，在本发明中还提供了一种彩膜基板的制备方法，该制备方法包括：S1、在衬底基板1上形成黑矩阵2和像素单元3，所述黑矩阵2填充在相邻的彩色像素单元3之间；S2、在所述黑矩阵2和像素单元3上形成平坦化层4、并在所述平坦化层4上、位于部分黑矩阵2的上方形成凸块5；S3、同时在所述凸块5的上方形成第一柱隔垫物61，在所述平坦化层4上、位于未形成凸块5的部分黑矩阵2的上方形成第二柱隔垫物62。

本发明所提供的上述彩膜基板的制备方法，工艺方法简单，易于实施，适用于大规模的生产。该方法通过在平坦化层4上形成凸块5，以使得第一柱隔垫物和第二柱隔垫物顶部的相对高度不同，进而降低产线波动时固定液晶量对液晶显示面板造成Bubble或重力Mura的风险；同时通过采用相同工艺制备第一柱隔垫物和第二柱隔垫物，使得两者的顶部平整、强度相同，进而能够降低显示面板受到按压时会出现Gap性不良的风险。

根据本发明上述方法，在S1中在衬底基板1上形成黑矩阵2和像素单元3的步骤包括：S11在衬底基板上形成所需图案的黑矩阵2；S12、在所述黑矩阵的图案开口处形成所需像素单元3。其中：

在S11形成黑矩阵的步骤中，对于黑矩阵的形成方法可以没有特殊要求，参照本领域的常规方案即可。优选情况下，所述步骤S11包括：(1)、在所述衬底基板涂覆黑矩阵光刻胶，形成黑矩阵光刻胶层；(2)、对所述黑矩阵光刻胶层进行曝光显影，形成具有黑矩阵图案的黑矩阵前体；(3)、干燥所述黑矩阵前体形成所述黑矩阵。

优选情况下，在形成黑矩阵的步骤中，所采用的曝光显影的方法也可以为形成黑矩阵的常规方法，例如可以采用日本DNK公司RZ-1300IXF/C曝光设备，操作条件包括，在22-24℃、30-50MJ/cm²强度下，曝光10-20s。

优选情况下，在形成黑矩阵的步骤中，干燥所述黑矩阵前体形成所述黑矩阵的步骤中，干燥的条件包括：在温度为200-250℃条件下，干燥25min以上，优选25-50min。

在S12形成像素单元的步骤中，所形成像素单元可以没有特殊要求，参照本领域的常规方法即可。其中所述像素单元可以包括多种不同颜色的像素单元，只要这多种不同颜色的像素单元组合形成白色光即可。优选情况下，所述像素单元包括两两相邻的红色像素单元、绿色像素单元和蓝色像素单元。此时在形成所述像素单元的步骤中，分别按顺序依次形成红色像素单元、绿色像素单元和蓝色像素单元。

在一种实施方式中，形成红色像素单元31、绿色像素单元32或蓝色像素单元33时，分别包括以下步骤：(1)在衬底基材形成有黑矩阵一侧的表面上涂覆相应颜色的像素单元光刻胶，形成相应的像素单元光刻胶层；(2)对所形成的像素单元光刻胶层进行曝光显影，以在黑矩阵图案的相应开口处形成相应的像素单元前体；(3)干燥所述像素单元前体形成所述像素单元。

优选情况下，在形成像素单元的步骤中，对于所采用的光刻胶可以没有特殊要求，可以采用本领域常规使用的原料。

优选情况下，在形成像素单元的步骤中，所采用的曝光显影的方法也可以为形成像素单元的常规方法，例如可以采用日本DNK公司RZ-1300IXF/C设备，操作条件包括，在22-24℃、30-50MJ/cm²强度下，曝光10-20s。

优选情况下，在形成像素单元的方法中，干燥所述像素单元前体形成所述像素单元的步骤中，干燥的条件包括：在温度为200-250℃条件下，干燥25min以上，优选25-50min。

根据本发明方法，在一种优选实施方式中，所述S2包括：S21、如图2-1所示，在所述黑矩阵2和像素单元3上形成平坦化层4；S22、如图2-2所示，在所述平坦化层4上涂覆凸块光刻胶，形成凸块光刻胶层7；S23、如图2-3所示，对所述凸块光刻胶层7进行曝光显影，如图2-4所示，在所述平坦化层4上、位于部分黑矩阵2的上方形成凸块前体；S24、干燥所述凸块前体形成所述凸块5。

优选情况下，在形成平坦化层4的步骤中，所采用的材料可以为本领域常规用于形成平坦化层的材料，例如商购自JNC公司的PIG-7414材料，所形成的平坦化层的厚度可以为本领域的常规厚度，例如厚度为2-3μm。

优选情况下，在形成凸块5的步骤中，对于凸块光刻胶的材料并没有特殊要求，可以采用与现有平坦化层相同的材料，例如商购自JNC公司的PIG-7414

优选情况下，在形成凸块5的步骤中，所采用的曝光显影的方法也可以为本领域所公知的常规方法，例如可以采用日本DNK公司RZ-1300IXF/C曝光设备，操作条件包括，在22-24℃、10-20MJ/cm²强度下，曝光10-20s。

优选情况下，在形成凸块5的步骤中，干燥的条件包括：在温度为200-250℃条件下，干燥25min以上，优选25-50min。

根据本发明方法，在另一种优选实施方式中，所述S2包括：S21、如图3-1所示，在所述黑矩阵2和像素单元3上形成平坦化层预备体4′；S22、如图3-2所示，在所述平坦化层预备体4′上涂覆牺牲光刻胶，形成牺牲光刻胶层8；S23、如图3-3和图3-4所示，对所述牺牲光刻胶层8进行曝光显影，在所述平坦化层预备体4′上、位于部分黑矩阵2的上方形成掩膜块8′；S24、如图3-5所示，沿所述掩膜块8′向下干法刻蚀所述平坦化层预备体4′，形成平坦化层4和在所述平坦化层4上、位于部分黑矩阵2的上方形成凸块5；S25、如图3-6所示，去除所述掩膜块8′。

优选情况下，在形成平坦化层预备体4′的步骤中，该平坦化层预备体4′的材料采用本领域常规的平坦化层的材料即可，例如采用商购自JNC公司的PIG-7414材料；该平坦化层预备体4′的厚度比本领域常规所形成的平坦化层的厚度大0.3-0.6μm，优选0.4-0.5μm，以预留出凸块5的厚度。

优选情况下，所采用的牺牲光刻胶并没有特殊要求，只要对平坦化层无副作用，且易于去除即可，例如商购自AZ公司的AZ4620。对所述牺牲光刻胶层8进行曝光显影的步骤中，所采用的曝光显影的方法也可以为本领域所公知的常规方法，例如可以采用日本DNK公司RZ-1300IXF/C曝光设备，操作条件包括，在22-24℃、20-40MJ/cm²强度下，曝光20-30s。

优选情况下，在沿所述掩膜块8′向下干法刻蚀所述平坦化层预备体4′形成平坦化层和凸块5的步骤中，干法刻蚀的方法采用等离子干法刻蚀工艺。

在本发明中，在平坦化层4上形成凸块5的步骤中，对于凸块5所设置的位置并没有特殊要求，只要形成在黑矩阵上方即可，即可以随机排布，也可以按照一定规则排布。

根据本发明的方法，所述S4包括：S31、在所述平坦化层4和所述凸块5上涂覆柱隔垫物光刻胶，形成柱隔垫物光刻胶层；S32、在所述柱隔垫物光刻胶层进行曝光显影，在所述凸块5的上方形成第一柱隔垫物前体，在所述平坦化层4上、位于未形成凸块5的部分黑矩阵的上方形成第二柱隔垫物前体；S33、干燥所述第一柱隔垫物前体和所述第二柱隔垫物前体形成第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62。

优选情况下，在形成第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62的步骤中，所采用的柱隔垫物光刻胶可以为本领域的常规材料，例如采用商购自JSR公司的JNPC-933。形成第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62的高度为3-4μm。

优选情况下，在形成第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62的步骤中，所采用的曝光显影的方法也可以为形成像素单元的常规方法，例如可以采用日本DNK公司RZ-1300IXF/C设备，操作条件包括，在22-24℃、30-50MJ/cm²强度下，曝光10-20s。

优选情况下，在形成第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62的步骤中，干燥所述第一柱隔垫物前体和第二柱隔垫物前体的条件包括：在温度为200-250℃条件下，干燥25min以上，优选25-50min。

另外，根据本发明的第三个方面，还提供了一种显示面板，该显示面板包括阵列基板、彩膜基板以及设置在两者之间的液晶层，其中彩膜基板为根据本发明所述的彩膜基板。

此外，根据本发明的第四方面，还提供了一种显示装置，该显示装置包括根据本发明的所述显示面板。该显示装置可以为：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。

以下将结合具体实施例以具体说明本发明的有益效果。

实施例1

彩膜基板的制备：

S1、以厚度为0.5mm的玻璃(商购自AGC公司的AN100)作为衬底基板，对该衬底基板进行超纯水清洗使其表面无尘无杂质离子；

S2、使用黑矩阵光刻胶(商购自TOK公司的BK-6180SL)；将所述黑矩阵光刻胶涂覆在所述衬底基板上形成黑矩阵光刻胶层，将涂覆有黑矩阵光刻胶层的衬底基板置于曝光设备(商购自日本DNK公司的RZ-1300IXF/C型号)中，在23℃、40MJ/cm²强度下，曝光15s，形成具有黑矩阵图案的黑矩阵前体，在230℃下干燥30分钟，形成黑矩阵(；

S3、配制红色像素单元光刻胶(商购自DFC公司的IT-GR335SC-49A牌号的产品)、绿色像素单元光刻胶(商购自DFC公司的IT-GG746SC-2牌号的产品)和蓝色像素单元光刻胶(商购自DFC公司的TDN-SC7002B牌号的产品)；

在衬底基板形成有黑矩阵图案一侧的表面上，涂覆红色像素单元光刻胶，填充黑矩阵图案开口、并覆盖黑矩阵，形成红色像素单元光刻胶层，将形成有红色像素单元光刻胶层的衬底基板放入到曝光设备(商购自日本DNK公司的RZ-1300IXF/C)中，在23℃、40MJ/cm²强度下，曝光15s，在相应的黑矩阵图案开口处形成红色像素单元前体，在230℃下干燥30分钟，形成红色像素单元；

在衬底基板形成有黑矩阵图案一侧的表面上，涂覆绿色像素单元光刻胶，填充剩余的黑矩阵图案开口中、并覆盖黑矩阵和红色像素单元，形成绿色像素单元光刻胶层，将形成有绿色像素单元光刻胶层的衬底基板放入到曝光设备(商购自DNK公司的RZ-1300IXF/C)中，在23℃、40MJ/cm²强度下，曝光15s，在相应的黑矩阵图案开口处形成绿色像素单元前体，在230℃下干燥30分钟，形成绿色像素单元

在衬底基板形成有黑矩阵图案一侧的表面上，涂覆蓝色像素单元光刻胶，填充剩余的黑矩阵图案开口处、并覆盖黑矩阵、红色像素单元和绿色像素单元，形成蓝色像素单元光刻胶层，将形成有蓝色像素单元光刻胶层的衬底基板放入到曝光设备(商购自DNK公司的RZ-1300IXF/C)中，在23℃、40MJ/cm²强度下，曝光15s，在相应的黑矩阵图案形成蓝色像素单元前体，在230℃下干燥30分钟，形成蓝色像素单元；

S4、在所述黑矩阵2和像素单元3上形成厚度为2μm的平坦化层4(材料为商购自JNC公司的PIG-7414)，形成如2-1所示结构；

S5、在所述平坦化层4上涂覆凸块光刻胶(商购自JNC公司的PIG-7414)形成厚度为10μm的凸块光刻胶层7，得到图2-2所示结构，将形成有凸块光刻胶层7的衬底基板放入到曝光设备(商购自DNK公司的RZ-1300IXF/C)中，如图2-3所示，在23℃、15MJ/cm²强度下，曝光10s，在部分黑矩阵的上方形成凸块前体，在230℃下干燥30分钟，形成凸块(厚度为0.5μm)，得到图2-4所示结构；

S6、在所述平坦化层4上涂覆覆盖所述凸块的柱隔垫物光刻胶(商购自JSR公司的JNPC-933)形成柱隔垫物光刻胶层，将形成有柱隔垫物光刻胶层的衬底基板放入到曝光设备(商购自DNK公司的RZ-1300IXF/C)中，在23℃、40MJ/cm²强度下，曝光15s，在所述凸块5的上方形成第一柱隔垫物前体，在所述平坦化层4上、位于未形成凸块5的部分黑矩阵的上方形成第二柱隔垫物前体，在230℃下干燥30分钟，形成厚度为3μm的第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62，得到图1所示结构的彩膜基板。

实施例2

S1-S3：参照实施例1中相应步骤；

S4、在所述黑矩阵2和像素单元3上形成厚度为2.5μm的平坦化层预备体4′(材料为商购自JNC公司的PIG-7414)，形成如3-1所示结构；

S5、在所述平坦化层预备体4′上涂覆牺牲光刻胶(商购自AZ公司的AZ4620)形成厚度为10μm的牺牲光刻胶层8，得到图3-2所示结构，将形成有牺牲光刻胶层8的衬底基板放入到曝光设备(商购自DNK公司的RZ-1300IXF/C)中，如图3-3所示，在23℃、30MJ/cm²强度下，曝光25s，在部分黑矩阵的上方形成掩膜块8′，得到图3-4所示结构；

S6、沿所述掩膜块8′向下等离子干法刻蚀所述平坦化层预备体4′，形成厚度为2μm平坦化层4和在所述平坦化层4上、位于所述部分黑矩阵2的上方厚度为0.5μm的凸块5，得到如图3-5所示结构，去除所述掩膜块8′，得到如图3-6所示的结构；

S7在所述平坦化层4上涂覆覆盖所述凸块的柱隔垫物光刻胶(商购自JSR公司的JNPC-933)形成柱隔垫物光刻胶层，将形成有柱隔垫物光刻胶层的衬底基板放入到曝光设备(商购自DNK公司的RZ-1300IXF/C)中，在23℃、40MJ/cm²强度下，曝光15s，在所述凸块5的上方形成第一柱隔垫物前体，在所述平坦化层4上、位于未形成凸块5的部分黑矩阵的上方形成第二柱隔垫物前体，在230℃下干燥30分钟，形成厚度为3μm第一柱隔垫物61和第二柱隔垫物62，得到图1所示结构的彩膜基板。

实施例3

显示面板的制备：所述显示面板包括阵列基板、彩膜基板以及设置在两者之间的液晶层，其中彩膜基板采用实施例1或2所制备的彩膜基板。

实施例4

显示器的制备：所述显示器中包括显示面板，所述显示面板采用实施例3中所制备的显示面板。

应用本发明技术方案的彩膜基板及其制备方法以及显示面板，通过在彩膜基板中平坦化层上形成凸块，使得后续形成隔垫物的步骤中，无需采用半色调掩膜就能够在同一步骤中同时形成位于所述凸块的上方形成第一柱隔垫物，以及在所述平坦化层上、位于未形成凸块的部分黑矩阵的上方形成第二柱隔垫物。通过设置所述凸块，使得第一柱隔垫物和第二柱隔垫物顶部的相对高度不同，能够降低产线波动时固定液晶量对液晶显示面板造成Bubble或重力Mura的风险；而通过相同工艺制备，使得第一柱隔垫物和第二柱隔垫物的强度相同，能够降低显示面板受到按压时会出现Gap性不良的风险。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。