彩色滤光基板及其制备方法、液晶显示面板与流程

本发明涉及显示器技术领域,尤其涉及一种彩色滤光基板及其制备方法，还涉及包含该彩色滤光基板的显示装置。

背景技术：

液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有市场上的液晶显示器大部分为背光型液晶显示器，其包括液晶显示面板及背光模组。通常液晶显示面板由彩色滤光基板(CF，ColorFilter)、薄膜晶体管阵列基板(Array)、夹于彩色滤光基板与薄膜晶体管基板之间的液晶层及密封胶框组成。其中，液晶层厚度即盒厚(Cell Gap)主要通过设置在阵列基板和彩色滤光基板之间的隔垫物(Post Spacer，PS)的高度来进行控制，液晶层厚度对液晶显示器的结构参数和显示质量有重要的影响。

目前，在液晶显示面板中，通常会使用两种类型以上的隔垫物，例如在彩色滤光基板上设置主隔垫物(Main PS)和辅隔垫物(Sub PS)，起到多级缓冲的作用，以防止各种Mura或者不良的发生。其中，主隔垫物的高度大于辅助隔垫物的高度，辅隔垫物的数量大于主隔垫物的数量，两者需要通过不同工艺形成。当液晶面板成盒后，主隔垫物会有一定的压缩量，支撑盒厚，处于压缩状态，而辅助隔垫物没有压缩量。当液晶面板受到过大外力的时候，辅助隔垫物才被压缩，起到辅助支撑作用。

现有技术中，彩色滤光基板的制备工艺主要包括：首先通过一次构图工艺在衬底基板上形成黑矩阵；在黑矩阵之上，依次进行三次构图工艺，分别形成红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻；之后在红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻上形成平坦化保护层(Over Coat)；最后在平坦化保护层上通过一至两次构图工艺形成主隔垫物和辅隔垫物。

彩色滤光基板是通过多次构图工艺(光罩工艺)和若干个覆膜工艺制备获得，每一次构图工艺中又分别包括掩膜、曝光、显影、刻蚀和剥离等工艺，其中刻蚀工艺包括干法刻蚀和湿法刻蚀。对生产工艺中的工序步骤进行精简处理，是降低彩色滤光基板的工艺难度以及节省成本的重要手段。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种彩色滤光基板及其制备方法，通过对彩色滤光基板的结构的改进，降低了其制备方法的工艺难度，节省生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种彩色滤光基板，包括衬底基板以及形成在所述衬底基板上的黑色矩阵，所述黑色矩阵间隔出多个子像素区域，每一子像素区域中形成有彩色光阻；其中，所述彩色光阻上设置有平坦化保护层，所述平坦化保护层上凸起地设置有主隔垫物和辅隔垫物，所述主隔垫物和辅隔垫物相对位于所述黑色矩阵的正上方；所述主隔垫物和辅隔垫物与所述平坦化保护层的材料均为透明光阻材料，所述主隔垫物和辅隔垫物与所述平坦化保护层是一体成型的结构。

其中，所述主隔垫物从所述平坦化保护层上凸起的高度为5～8μm，所述辅隔垫物从所述平坦化保护层上凸起的高度为3～6μm，所述平坦化保护层的厚度为2～5μm，所述主隔垫物的高度大于所述辅隔垫物的高度。

其中，所述主隔垫物和辅隔垫物的横截面为圆形，纵截面为梯形。

其中，所述子像素区域被设置为红色子像素、绿色子像素或蓝色子像素，所述红色子像素中的彩色光阻为红色光阻，所述绿色子像素中的彩色光阻为绿色光阻，所述蓝色子像素中的彩色光阻为蓝色光阻。

本发明还提供了一种彩色滤光基板的制备方法，该方法包括：在具有彩色光阻的衬底基板上，应用一次曝光工艺制备获得一体成型的平坦化保护层、主隔垫物和辅隔垫物；该步骤具体包括：

在具有彩色光阻的衬底基板上形成透明光阻材料层；

提供一光罩，利用所述光罩对所述透明光阻材料层进行曝光；其中，所述光罩包括第一透光区、第二透光区和第三透光区，所述第一透光区的光线透过率大于所述第二透光区的光线透过率，所述第二透光区的光线透过率大于所述第三透光区的光线透过率；

对曝光后的透明光阻材料层进行显影，在对应于所述第三透光区的位置获得所述平坦化保护层，在对应于所述第一透光区的位置获得所述主隔垫物，在对应于所述第二透光区的位置获得所述辅隔垫物。

具体地，该方法包括步骤：S1、提供一衬底基板并清洗所述衬底基板；S2、在衬底基板上应用一次构图工艺制备获得黑色矩阵；S3、在所述黑色矩阵上应用多次构图工艺制备获得彩色光阻；S4、在具有彩色光阻的衬底基板上，应用一次曝光工艺制备获得一体成型的平坦化保护层、主隔垫物和辅隔垫物；其中，所述主隔垫物和辅隔垫物分别相对位于所述黑色矩阵的正上方。

其中，所述主隔垫物从所述平坦化保护层上凸起的高度为5～8μm，所述辅隔垫物从所述平坦化保护层上凸起的高度为3～6μm，所述平坦化保护层的厚度为2～5μm，所述主隔垫物的高度大于所述辅隔垫物的高度。

其中，步骤S3具体包括：应用三次构图工艺依次制备获得红色光阻、绿色光阻和蓝色光阻。

其中，所述主隔垫物和辅隔垫物的横截面为圆形，纵截面为梯形。

本发明的另一方面是提供一种液晶显示面板，其包括相对设置的彩色滤光基板和薄膜晶体管阵列基板，所述彩色滤光基板和薄膜晶体管阵列基板之间设置有液晶分子，其中，所述彩色滤光基板采用如上所述的彩色滤光基板。

本发明其中一个实施例中提供的彩色滤光基板，其中的平坦化保护层、主隔垫物和辅隔垫物采用透明光阻材料制备形成并且是一体成型的结构，平坦化保护层、主隔垫物和辅隔垫物通过一次曝光工艺制备获得，简化了彩色滤光基板的工艺步骤，降低了工艺难度，节省了生产成本。另外，所述主隔垫物和辅隔垫物与所述平坦化保护层是一体成型的结构，主隔垫物和辅隔垫物与平坦化保护层之间的连接更加稳固，在彩色滤光基板与膜晶体管阵列基板对盒形成液晶盒之后，主隔垫物和辅隔垫物具有更大的支撑强度和更高的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的彩色滤光基板的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例提供的彩色滤光基板的俯视结构示意图；

图3a-图3h本发明实施例中的彩色滤光基板的制备方法中，各个步骤得到的器件结构的示例性图示；

图4是本发明实施例提供的液晶显示面板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

本实施例首先提供了一种彩色滤光基板，参阅图1和图2，所述彩色滤光基板包括衬底基板1以及形成在所述衬底基板1上的黑色矩阵2，所述黑色矩阵2间隔出多个子像素区域，每一子像素区域中形成有彩色光阻3。所述彩色光阻3上设置有平坦化保护层4，所述平坦化保护层4上凸起地设置有主隔垫物5和辅隔垫物6，所述主隔垫物5和辅隔垫物6相对位于所述黑色矩阵2的正上方。所述主隔垫物5和辅隔垫物6与所述平坦化保护层4的材料均为透明光阻材料，所述主隔垫物5和辅隔垫物6与所述平坦化保护层4是一体成型的结构。

具体地，所述衬底基板1可以是刚性的玻璃基板，也可以是柔性基板，例如是由PC(聚碳酸脂，Polycarbonate)材料制成的柔性基板。所述黑色矩阵2的材料可为树脂、铬、氧化铬或氮氧铬化和物。所述彩色光阻3设置在黑色矩阵2间隔出的子像素区域中并且部分覆盖黑色矩阵2，相邻的两个彩色光阻3邻接的位置位于黑色矩阵2上。

显示装置通常是由R、G、B三原色的混合来实现不同色彩的显示效果，因此，如图1和图2所示，所述黑色矩阵2间隔出的子像素区域被设置为红色子像素、绿色子像素或蓝色子像素，所述红色子像素中的彩色光阻3R为红色光阻，所述绿色子像素中的彩色光阻3G为绿色光阻，所述蓝色子像素中的彩色光阻3B为蓝色光阻。

本实施例提供的彩色滤光基板与传统的彩色滤光基板不同的是，本实施例中，所述主隔垫物5和辅隔垫物6与所述平坦化保护层4是一体成型的结构，即，在制备平坦化保护层4同时制备获得主隔垫物5和辅隔垫物6，简化了彩色滤光基板的工艺步骤，降低了工艺难度，节省了生产成本。并且所述主隔垫物5和辅隔垫物6与所述平坦化保护层4是一体成型的结构，主隔垫物5和辅隔垫物6与平坦化保护层4之间的连接更加稳固，提高了稳定性。

其中，所述平坦化保护层的厚度可以选择为2～5μm，所述主隔垫物5从所述平坦化保护层4上凸起的高度可以选择为5～8μm，所述辅隔垫物6从所述平坦化保护层4上凸起的高度可以选择为3～6μm。并且所述主隔垫物5的高度大于所述辅隔垫物6的高度。进一步地，本实施例中，如图1和图2所示，所述主隔垫物5和辅隔垫物6的横截面分别为圆形，纵截面分别为梯形。需要说明的是，图1和图2中仅示例性地示出了若干个主隔垫物5和辅隔垫物6。

本实施例还提供了如上所述的彩色滤光基板的制备方法，参阅图3a-图3h，该方法包括步骤：

S1、如图3a所示，首先提供一衬底基板1并使用洗涤剂将所述衬底基板1清洗干净。

S2、如图3b所示，在所述衬底基板1上应用一次构图工艺制备获得黑色矩阵2，所述黑色矩阵2间隔出多个子像素区域2a。

S3、参阅图3c-3e，在所述黑色矩阵2上应用多次构图工艺制备获得彩色光阻3。该步骤具体包括：

S31、如图3c所示，应用一次构图工艺在黑色矩阵2上制备获得红色光阻3R，红色光阻3R形成在对应的子像素区域2a中；

S32、如图3d所示，再应用一次构图工艺在黑色矩阵2上制备获得绿色光阻3G，绿色光阻3G形成在对应的子像素区域2a中；

S33、如图3e所示，再应用一次构图工艺在黑色矩阵2上制备获得蓝色光阻3B，蓝色光阻3B形成在对应的子像素区域2a中。

S4、参阅图3f-3h，在具有彩色光阻3的衬底基板1上，应用一次曝光工艺制备获得一体成型的平坦化保护层4、主隔垫物5和辅隔垫物6。该步骤具体包括：

S41、如图3f所示，在具有彩色光阻3的衬底基板1上形成透明光阻材料层7。所述透明光阻材料层7覆盖所述彩色光阻3对应红色光阻3R、绿色光阻3G和蓝色光阻3B。

S42、如图3g所示，提供一光罩8，利用所述光罩8从所述透明光阻材料层7的上方对所述透明光阻材料层7进行曝光，附图3g中虚线箭头表示曝光光线。其中，所述光罩8包括第一透光区81、第二透光区82和第三透光区83，所述第一透光区81的光线透过率大于所述第二透光区82的光线透过率，所述第二透光区82的光线透过率大于所述第三透光区83的光线透过率。其中，所述第一透光区81和第二透光区82相对位于所述黑色矩阵2的正上方。

S43、如图3h所示，对曝光后的透明光阻材料层7进行显影，在对应于所述第三透光区83的位置获得所述平坦化保护层4，在对应于所述第一透光区81的位置获得所述主隔垫物5，在对应于所述第二透光区82的位置获得所述辅隔垫物6。其中，所述主隔垫物5和辅隔垫物6分别相对位于所述黑色矩阵2的正上方。

以上的制备方法中，平坦化保护层、主隔垫物和辅隔垫物通过一次曝光工艺制备获得，相比较于现有技术，该方法简化了彩色滤光基板的工艺步骤，降低了工艺难度，节省了生产成本。

需要说明的是，以上的制备方法中，每一次构图工艺中又分别包括掩膜、曝光、显影、刻蚀和剥离等工艺，其中刻蚀工艺包括干法刻蚀和湿法刻蚀。构图工艺已经是现有的比较成熟的工艺技术，在此不再展开详细说明。

另外，本实施例还提供了一种液晶显示面板，如图4所示，所述液晶显示面板包括相对设置的薄膜晶体管阵列基板100和彩色滤光基板200，所述薄膜晶体管阵列基板100和所述彩色滤光基板200之间设置有液晶分子300。其中，所述彩色滤光基板200采用本实施例前述所提供的彩色滤光基板。

综上所述，本发明实施例中提供的彩色滤光基板及其制备方法，其中的平坦化保护层、主隔垫物和辅隔垫物采用透明光阻材料制备形成并且是一体成型的结构，平坦化保护层、主隔垫物和辅隔垫物通过一次曝光工艺制备获得，简化了彩色滤光基板的工艺步骤，降低了工艺难度，节省了生产成本。另外，所述主隔垫物和辅隔垫物与所述平坦化保护层是一体成型的结构，主隔垫物和辅隔垫物与平坦化保护层之间的连接更加稳固，在彩色滤光基板与膜晶体管阵列基板对盒形成液晶盒之后，主隔垫物和辅隔垫物具有更大的支撑强度和更高的稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。