黑色矩阵与间隔物的制作方法与流程

本发明涉及显示设备技术领域，尤其是涉及一种黑色矩阵与间隔物的制作方法。

背景技术：

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)是目前平面显示器的主流，其原理是利用液晶分子的介电各向异性与导电各向异性，在外加电场时使液晶分子的排列状态转换，造成液晶薄膜产生各种光电效应。传统的液晶显示器的结构为两片玻璃基板中间夹有液晶层，在其中一片玻璃基板上制备薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)，即阵列基板，用于驱动液晶的旋转，控制每个像素的显示；另一块基板上制备R、G、B彩色滤光层，即彩膜基板，用于形成每个像素的色彩。目前，通常在彩膜基板上制作光阻间隔物(Photo Spacer，PS)和黑色矩阵(Black Matrix，BM)，间隔物用于支撑液晶盒厚，以在彩膜基板和阵列基板之间隔离出液晶注入的间隙，黑色矩阵主要起遮光作用，防止扫描线和数据线漏光，提高对比度，以达到较佳的显示效果。

现有技术中，制作间隔物和黑色矩阵各需要一道独立的黄光制程，导致液晶显示器的制作工序复杂，生产成本高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种黑色矩阵与间隔物的制作方法，用以解决现有技术中黑色矩阵与间隔物的制作工序复杂，生产成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种黑色矩阵与间隔物的制作方法，包括：

提供衬底基板，在所述衬底基板上涂布黑色光刻胶层；

在所述黑色光刻胶层上涂布透明光刻胶层；

提供多色调掩膜板，所述多色调掩膜板包括第一透光区和第二透光区，所述第一透光区的透光率大于所述第二透光区的透光率，所述透明光刻胶层和所述黑色光刻胶层包括正对所述第一透光区的第一部分及正对所述第二透光区的第二部分，采用所述多色调掩膜板曝光所述透明光刻胶层和所述黑色光刻胶层，所述第一部分的所述透明光刻胶层用于形成主间隔物，所述第一部分的所述黑色光刻胶层用于形成第一黑色矩阵，所述主间隔物层叠于所述第一黑色矩阵上，所述第二部分所述透明光刻胶层用于形成辅间隔物，所述第二部分的所述黑色光刻胶层用于形成第二黑色矩阵，所述主间隔物层叠于所述第二黑色矩阵上。

一种实施方式中，利用所述多色调掩膜板曝光所述透明光刻胶层和所述黑色光刻胶层后，所述方法还包括，采用显影液处理所述透明光刻胶层和所述黑色光刻胶层，所述第一部分的所述透明光刻胶层保留并形成所述主间隔物，所述第一部分的所述黑色光刻胶层保留并形成所述第一黑色矩阵，所述显影液部分溶解所述第二部分的所述透明光刻胶层，所述第二部分剩余的所述透明光刻胶层保留并形成所述辅间隔物，所述第二部分的所述黑色光刻胶层保留并形成所述第二黑色矩阵。

一种实施方式中，所述第一透光区包括全透光区和第一半透光区，所述全透光区位于所述第一半透光区内，采用所述多色调掩膜板曝光所述透明光刻胶层和所述黑色光刻胶层并显影后，形成的所述主间隔物在所述衬底基板上的垂直投影位于所述第一黑色矩阵的范围内。

一种实施方式中，所述第二透光区包括第二半透光区和所述第一半透光区，所述第二半透光区的透光率大于所述第一半透光区的透光率，所述第二半透光区位于所述第一半透光区内，采用所述多色调掩膜板曝光所述透明光刻胶层和所述黑色光刻胶层并显影后，形成的所述辅间隔物在所述衬底基板上的垂直投影位于所述第二黑色矩阵的范围内。

一种实施方式中，所述多色调掩膜板还包括第三透光区，所述第三透光区与所述第一半透光区的透光率相同，采用所述多色调掩膜板曝光所述透明光刻胶层和所述黑色光刻胶层后，所述透明光刻胶层和所述黑色光刻胶层包括正对所述第三透光区的第三部分，在采用显影液处理所述透明光刻胶层和所述黑色光刻胶层后，所述显影液溶解所述第三部分的所述透明光刻胶层，所述第三部分的所述黑色光刻胶层保留并形成所述第三黑色矩阵。

一种实施方式中，在所述衬底基板上涂布所述黑色光刻胶层之前，在所述衬底基板的表面形成薄膜晶体管，所述黑色光刻胶层涂布于所述薄膜晶体管上。

一种实施方式中，在所述衬底基板的表面形成所述薄膜晶体管之后，在所述薄膜晶体管上形成色阻层，所述黑色光刻胶层涂布于所述色阻层上。

一种实施方式中，在所述衬底基板上涂布所述黑色光刻胶层之前，在所述衬底基板的表面沉积透明导电层，所述黑色光刻胶层涂布于所述透明导电层上。

一种实施方式中，在所述衬底基板上涂布所述黑色光刻胶层之后，在所述黑色光刻胶层上涂布所述透明光刻胶层之前，预烘烤所述黑色光刻胶层，在所述黑色光刻胶层上涂布所述透明光刻胶层之后，预烘烤所述透明光刻胶层。

一种实施方式中，形成所述第一黑色矩阵、所述第二黑色矩阵、所述主间隔物及所述辅间隔物后，烘烤所述第一黑色矩阵、所述第二黑色矩阵、所述主间隔物及所述辅间隔物。

本发明的有益效果如下：利用多色调掩膜板，通过一次黄光工艺，同时曝光黑色光刻胶层和透明光刻胶层工艺，形成间隔物(主间隔物和辅间隔物)及黑色矩阵(第一黑色矩阵和第二黑色矩阵)，减少了液晶显示器的制作工序，降低了生产成本，缩短了生产周期，且避免了间隔物与黑色矩阵分开制备时存在的对位误差，提高了产品良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，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明显变形方式。

图1为本发明实施例提供的黑色矩阵与间隔物的制作方法的步骤S101的示意图。

图2为本发明实施例提供的黑色矩阵与间隔物的制作方法的步骤S102的示意图。

图3为本发明实施例提供的黑色矩阵与间隔物的制作方法的步骤S103的示意图。

图4为本发明实施例提供的多色调掩膜板的示意图。

图5为本发明实施例提供的黑色矩阵与间隔物的制作方法的步骤S104的示意图。

图6和图7为本发明实施例提供的黑色矩阵与间隔物的制作方法的一种实施方式的示意图。

图8为本发明实施例提供的上基板的一种实施方式的示意图。

图9为本发明实施例提供的下基板的一种实施方式的示意图。

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，本领域普通技术人员在没有做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。

请一并参阅图1至图7，本发明实施例提供的黑色矩阵与间隔物的制作方法用于制作液晶显示设备内的黑色矩阵与间隔物。具体的，液晶显示设备包括手机、显示器、平板电脑等显示设备。本实施例中，液晶显示设备为采用COA(Color Filter on Array)技术的液晶显示设备，即将色阻层90的R(红)、G(绿)、B(蓝)色阻与薄膜晶体管80制作在同一个基板上，从而避免了两个基板之间的对位问题，降低了显示面板制备过程中液晶盒对组制程的难度，避免了液晶盒对组时的误差。具体的，本发明实施例提供的黑色矩阵与间隔物的制作方法步骤如下。

S101、提供衬底基板10，在衬底基板10上涂布黑色光刻胶层20。

本实施例中，COA型的显示面板包括两个透明基板，即上基板和下基板，上基板上制作公共电极，下基板上制作薄膜晶体管80、像素电极及色阻层90，本发明实施例提供的黑色矩阵与间隔物可以制作于上基板上，也可以制作于下基板上。

请参阅图1，衬底基板10为玻璃基板，其他实施方式中，衬底基板10也可以为塑料等其他透明材料制成的基板。本实施例中，衬底基板10表面平整，以有利于在衬底基板10的表面层叠各种层结构以形成相应的器件。

本实施例中，黑色光刻胶层20均匀的涂布在衬底基板10上，并经过预烘烤(Pre-bake)处理，以将涂布于衬底基板10上的黑色光刻胶层20内的大部分溶剂蒸发。一种实施方式中，还对进行操作的腔室进行抽真空，以使黑色光刻胶层20在低气压的环境和加热的同时作用下迅速蒸发大部分溶剂，一方面有利于后续对黑色光刻胶层20的曝光和显影操作，另一方面有利于后续在黑色光刻胶层20上涂布透明光刻胶层30，避免黑色光刻胶层20与透明光刻胶层30混合。

S102、在黑色光刻胶层20上涂布透明光刻胶层30。

请参阅图2，透明光刻胶层30均匀的涂布在黑色光刻胶层20上，并经过预烘烤(Pre-bake)处理，以将涂布于黑色光刻胶层20上的透明光刻胶层30内的大部分溶剂蒸发。一种实施方式中，还对进行操作的腔室进行抽真空，以使透明光刻胶层30在低气压的环境和加热的同时作用下迅速蒸发大部分溶剂，有利于后续对透明光刻胶层30的曝光和显影操作。

S103、采用多色调掩膜板40曝光透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20。

请参阅图3，本实施例中，多色调掩膜板40(Multi-Tone Mask)为不同部位具有不同透光率的掩膜板，曝光透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20时，将多色调掩膜板40放置于光源与透明光刻胶层30及黑色光刻胶层20之间，光源发出紫外光穿过多色调掩膜板40后照射到透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20上，光源穿过多色调掩膜板40上透光率不同的位置时，照射到透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20上的光强不同。具体的，当照射到透明光刻胶层30上的光线较强时，紫外光穿过透明光刻胶层30照射到黑色光刻胶层20上，使黑色光刻胶层20发生交联反应，紫外光还使透明光刻胶层30发生交联反应；当照射到透明光刻胶层30上的光线较弱时，紫外光穿过透明光刻胶层30照射到黑色光刻胶层20上，使黑色光刻胶层20发生交联反应，而透明光刻胶层30不发生交联反应或仅部分发生交联反应；当多色调掩膜板40完全遮挡紫外光时，透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20都未被紫外光照射，换言之，透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20都未发生交联反应。

请结合图4，本实施例中，多色调掩膜板40包括第一透光区42和第二透光区44，第一透光区42的透光率大于第二透光区44。请继续参阅图3，采用多色调掩膜板40曝光透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20，透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20形成正对第一透光区42的第一部分32及正对第二透光区44的第二部分34。具体的，第一部分32的黑色光刻胶层20发生完全交联反应，第一部分32的透明光刻胶层30也发生完全交联反应，第二部分34的黑色光刻胶层20发生完全交联反应，第二部分34的透明光刻胶层30发生部分交联反应。本实施例中，多色调掩膜板40还包括非透光区，即透光率为零的区域，透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20正对非透光区的部分形成剥离部分，剥离部分的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20未发生交联反应。

本实施例中，利用多色调掩膜板40的不同区域的透光率不同的特点，使透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20的不同部分发生的交联反应的程度不同，以在后续显影过程后保留程度不同的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20。

S104、采用显影液处理透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20。

请结合图5，采用显影液处理透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20的方式为将带有透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20的衬底基板10置于显影液体系中，并通过喷淋、浸泡等方面完成显影工艺。在显影液环境下，未发生交联反应的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20会被溶解，而发生了交联反应的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20不会被溶解，而保留在衬底基板10上。

本实施例中，第一部分32的透明光刻胶层30被保留而形成主间隔物62，第一部分32的黑色光刻胶层20被保留而形成第一黑色矩阵52，主间隔物62层叠于第一黑色矩阵52上。显影液部分溶解第二部分34的透明光刻胶层30，第二部分34剩余的透明光刻胶层30形成辅间隔物64，第二部分34的黑色光刻胶层20被保留而形成第二黑色矩阵54，主间隔物62层叠于第二黑色矩阵54上。第二部分34的透明光刻胶层30被溶解掉的部分即主间隔物62与辅间隔物64的高度差，通过控制多色调掩膜板40的第一透光区42与第二透光区44的透光率的差别可以控制主间隔物62与辅间隔物64的高度差。本实施例中，剥离部分的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20显影后被完全溶解。

请结合图4，一种实施方式中，第一透光区42包括全透光区402和第一半透光区404，全透光区402位于第一半透光区404内，采用多色调掩膜板40曝光透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20并显影后，形成的主间隔物62在衬底基板10上的垂直投影位于第一黑色矩阵52的范围内。具体的，全透光区402的透光率为100％，对应全透光区402的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20发生完全的交联反应，显影后被保留；对应第一半透光区404的黑色光刻胶层20发生完全的交联反应，显影后被保留，对应第一半透光区404的透明光刻胶层30未发生交联反应，显影后被溶解。结合图5，全透光区402位于第一半透光区404内，形成的主间隔物62在衬底基板10上的垂直投影位于第一黑色矩阵52的范围内，换言之，第一黑色矩阵52的尺寸大于主间隔物62，阶梯状的形状有利于主间隔物62稳定的堆叠在第一黑色矩阵52上，从而提高了液晶盒的稳定性。

请结合图4，一种实施方式中，第二透光区44包括第二半透光区406和第一半透光区404，第二半透光区406的透光率大于第一半透光区404，第二半透光区406位于第一半透光区404内，采用多色调掩膜板40曝光透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20并显影后，形成的辅间隔物64在衬底基板10上的垂直投影位于第二黑色矩阵54的范围内。具体的，对应第二半透光区406的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20发生部分交联反应，黑色光刻胶层20显影后被保留，透明光刻胶层30显影后被部分保留；对应第一半透光区404的黑色光刻胶层20发生完全的交联反应，显影后被保留，对应第一半透光区404的透明光刻胶层30未发生交联反应，显影后被溶解。结合图5，第二半透光区406位于第一半透光区404内，形成的辅间隔物64在衬底基板10上的垂直投影位于第二黑色矩阵54的范围内，换言之，第二黑色矩阵54的尺寸大于辅间隔物64，阶梯状的形状有利于辅间隔物64稳定的堆叠在第二黑色矩阵54上，从而提高了液晶盒的稳定性。

利用多色调掩膜板40，通过一次黄光工艺，同时曝光黑色光刻胶层20和透明光刻胶层30工艺，形成间隔物(主间隔物62和辅间隔物64)及黑色矩阵(第一黑色矩阵52和第二黑色矩阵54)，减少了液晶显示器的制作工序，降低了生产成本，缩短了生产周期，且避免了间隔物与黑色矩阵分开制备时存在的对位误差，提高了产品良率。

请参阅图6，一种实施方式中，多色调掩膜板40还包括第三透光区46，第三透光区46与第一半透光区404的透光率相同，采用多色调掩膜板40曝光透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20后，透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20形成正对第三透光区46的第三部分36，结合图7，采用显影液处理透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20后，显影液溶解第三部分36的透明光刻胶层30，第三部分36的黑色光刻胶层20形成第三黑色矩阵56。具体的，对应第三透光区46的黑色光刻胶层20发生完全的交联反应，显影后被保留，对应第三透光区46的透明光刻胶层30未发生交联反应，显影后被溶解，换言之，第三部分36的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20曝光、显影后保留黑色光刻胶层20形成第三黑色矩阵56，第三黑色矩阵56用于放置扫描线和数据线漏光。

S104、烘烤。

本实施例中，烘烤曝光、显影后保留的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20，以固化保留的透明光刻胶层30和黑色光刻胶层20。

本实施例中，COA型的显示面板包括两个透明基板，即上基板和下基板，上基板上制作公共电极，下基板上制作薄膜晶体管80、像素电极及色阻层90，本发明实施例提供的黑色矩阵与间隔物可以制作于上基板上，也可以制作于下基板上。

一种实施方式中，请参阅图8，当黑色矩阵与间隔物制作于上基板上时，在衬底基板10上涂布黑色光刻胶层20之前，在衬底基板10的表面沉积透明导电层70，黑色光刻胶层20涂布于透明导电层70上。一种实施方式中，透明导电层70为通过化学气相沉积或物理气相沉积形成于衬底基板10上氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)，透明导电层70的透光率高，且导电性能好。透明导电层70用于形成公共电极，在上基板和下基板对位成盒后，上基板的公共电极与下基板的像素电极之间的电压差驱动液晶偏转。黑色矩阵与间隔物制作于上基板上的方式简单，制程少，产品良率高。

一种实施方式中，请参阅图9，当黑色矩阵与间隔物制作于下基板上时，在衬底基板10上涂布黑色光刻胶层20之前，在衬底基板10的表面形成薄膜晶体管80，黑色光刻胶层20涂布于薄膜晶体管80上。具体的，薄膜晶体管80包括依次层叠设置的栅极82、栅极绝缘层84、有源层810、源极86、漏极88等。一种实施方式中，在衬底基板10的表面形成薄膜晶体管80之后，在薄膜晶体管80上形成色阻层90，黑色光刻胶层20涂布于色阻层90上。黑色矩阵与间隔物制作于下基板上，有利于减小下基板与上基板的对位难度，从而提高对位精度，提高产品良率。

利用多色调掩膜板40，通过一次黄光工艺，同时曝光黑色光刻胶层20和透明光刻胶层30工艺，形成间隔物(主间隔物62和辅间隔物64)及黑色矩阵(第一黑色矩阵52和第二黑色矩阵54)，减少了液晶显示器的制作工序，降低了生产成本，缩短了生产周期，且避免了间隔物与黑色矩阵分开制备时存在的对位误差，提高了产品良率。

以上所揭露的仅为本发明几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。