具有黑色矩阵的玻璃基板及其制备方法、液晶面板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于液晶显示器技术领域，尤其涉及一种将彩色滤光片整合到薄膜晶体管阵列基板上(Color filter on array，COA)的液晶面板，具体涉及到该液晶面板中的具有黑色矩阵的玻璃基板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)，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。液晶显示器功耗很低，并且具有高画质、体积小、重量轻的特点，因此倍受大家青睐，成为显示器的主流。目前液晶显示器是以薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)液晶显示器为主。
[0003]TFT-1XD之所以能迅猛发展，与其更多的基于非晶硅平台有关(当然很小一部分产品也使用多晶硅)，价格便宜，工艺简单，均一性较好，所以现在出现了 55英寸、65英寸等大尺寸的产品。当液晶面板的尺寸大了以后，线路的阻抗增加，就需要用更粗、更厚或者导电率更好的金属配线，厚度是无法无限度增加的，导电率最好的材料是金属银和铜，更好的实用的导电材料估计在很长时间内都不会有突破，那就只能增加线宽了，这就进一步降低了 TFT-LCD 的开口率。
[0004]针对TFT-LCD开口率低的缺点，从技术角度有很多方案可以解决此问题，比如使用阻抗更低的金属导线，使用更具有挑战性的设计方案，使用一些新的液晶显示模式。其中的一种方式是将彩色滤光片整合到薄膜晶体管阵列基板上(Color filter on array，COA)。如图1所示的一种采用COA技术的液晶面板，其包括上玻璃基板10、下玻璃基板20以及上玻璃基板10和下玻璃基板20之间的液晶层30。下玻璃基板20上靠近液晶层30的一侧设置有多个薄膜晶体管201，每个薄膜晶体管201对应连接有一像素电极205，通常像素电极205上还设置有透明的钝化层。由于采用了 COA技术，薄膜晶体管201和像素电极205之间还设置有彩色滤光片203，所述彩色滤光片203包括红色滤光单元203R、绿色滤光单元203G和蓝色滤光单元203B ;其中，每一像素电极205分别对应一个红色滤光单元203R或绿色滤光单元203G或蓝色滤光单元203B。其中，薄膜晶体管201与彩色滤光片203之间由第一绝缘保护层202隔离，彩色滤光片203与像素电极205之间由第二绝缘保护层204隔离。在上玻璃基板10靠近液晶层30的一侧设置有黑色矩阵(Black Matrix,BM) 1la阵列，每一黑色矩阵1la分别对应于两个滤光单元203R、203G、203B的相邻区域，防止光线泄露。通常地，黑色矩阵1la阵列上还覆盖有ITO共电极102。相对于传统的液晶面板，采用COA技术的液晶面板不存在彩色滤光单元与像素电极未严格对准的问题，因此可以提高液晶面板的开口率。
[0005]黑色矩阵阵列通常采用光刻工艺制备获得，在负性的光刻工艺中，首先在基底上涂覆黑色矩阵薄膜层；然后在黑色矩阵薄膜层上设置曝光光罩并进行曝光，在曝光区域，黑色矩阵薄膜层受到光的照射发生固化；最后显影清除黑色矩阵薄膜层中未曝光的区域，剩下黑色矩阵薄膜层固化的部分，形成黑色矩阵阵列。现有技术中，采用普通的曝光光罩对黑色矩阵薄膜层进行曝光，其获得的黑色矩阵的边缘通常会形成尖角(taper angle)，如图2所示，黑色矩阵1la的顶面与侧面之间的夹角α近似为90°。液晶层30中靠近黑色矩阵1la的区域，液晶分子301倾向于垂直黑色矩阵1la的表面，而由于黑色矩阵1la的顶面与侧面之间的夹角α近似为90°，部分液晶分子301垂直于黑色矩阵1la侧面，导致该区域的液晶分子301排布混乱，其降低了产品的透过率，最终在液晶面板的显示中体现为在像素边缘具有暗纹，影响了液晶面板的显示品质。
[0006]为了改善如上结构的黑色矩阵1la导致像素边缘产生暗纹的问题，现有的一种方法是在黑色矩阵1la阵列上覆设一层平坦层。但是该种方法增加了一道制备平坦层的工序，并且设置平坦层后，液晶面板的开口率会降低，不利于降低产品的成本以及提高产品的品质。
【发明内容】
[0007]鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种具有黑色矩阵的玻璃基板，其主要应用于将彩色滤光片整合到薄膜晶体管阵列基板上(Color filter on array，COA)的液晶面板中，解决了现有技术中由于黑色矩阵的边缘具有尖角而导致像素边缘具有暗纹的缺陷。
[0008]为了达到上述的目的，本发明采用了如下的技术方案:
[0009]一种具有黑色矩阵的玻璃基板，包括玻璃基板以及形成于玻璃基板上的黑色矩阵阵列，其中，所述黑色矩阵的厚度呈中间向两端逐渐递减。
[0010]优选地，所述黑色矩阵的厚度呈中间向两端连续地逐渐递减。
[0011]本发明还提供了如上具有黑色矩阵的玻璃基板的制备方法，其包括步骤:S101、提供一玻璃基板并在该玻璃基板上形成一黑色矩阵薄膜层；S102、对所述黑色矩阵薄膜层进行曝光工艺和显影工艺，获得所述黑色矩阵阵列；其中，在进行曝光工艺时，曝光光罩对应于每一黑色矩阵的曝光区域，其曝光量呈中间向两端逐渐递减。
[0012]优选地，所述曝光区域从中间向两端依次划分为第I至第n区域，其中，第I至第η区域对应的曝光光源的光强逐渐递减，η为大于I的整数。
[0013]进一步地，第η区域的曝光光源的光强为第I区域的40%，第I至第η区域对应的曝光光源的光强呈等差逐渐递减。
[0014]优选地，所述曝光区域从中间向两端依次划分为第I至第η区域，其中，第I至第η区域包括具有不同光线透过率的透光材料，第I至第η区域对应的透光材料的光线透过率逐渐递减，η为大于I的整数。
[0015]进一步地，第η区域的透光材料的光线透过率为第I区域的40 %，第I至第η区域对应的透光材料的光线透过率呈等差逐渐递减。
[0016]优选地，所述曝光区域从中间向两端依次划分为第I至第η区域，其中，第I至第η区域包括透光部和非透光部，第I至第η区域对应的透光部的面积逐渐递减，η为大于I的整数。
[0017]进一步地，第η区域的透光部的面积为第I区域的40%，第I至第η区域对应的透光部的面积呈等差逐渐递减。
[0018]本发明的另一方面是提供一种液晶面板，其包括相对设置的第一玻璃基板和第二玻璃基板以及位于所述第一玻璃基板和第二玻璃基板之间的液晶层，其中，所述第一玻璃基板为如上所述的具有黑色矩阵的玻璃基板，所述第二玻璃基板为具有彩色滤光片的薄膜晶体管阵列基板。
[0019]本发明实施例提供的COA液晶面板，其中的具有黑色矩阵的玻璃基板中，每一黑色矩阵的厚度呈中间向两端逐渐递减，黑色矩阵的边缘不再是尖角(taper angle)的形状，液晶层中靠近黑色矩阵区域的液晶分子与该区域之外的液晶分子的排布差异不大，有效降低了像素边缘产生的暗纹。本发明是在制备黑色矩阵的工艺中对黑色矩阵的形状进行改进，不另外增加玻璃基板上的结构层，在提高液晶面板显示品质的同时并未增加产品的成本。
【附图说明】
[0020]图1是现有的一种COA液晶面板的结构示意图。
[0021]图2是如图1中的A部分的局部放大示意图。
[0022]图3是本发明实施例中的COA液晶面板的结构示意图。
[0023]图4是如图3中的B部分的局部放大示意图。
[0024]图5是本发明实施例中具有黑色矩阵的玻璃基板的制备工艺流程图。
[0025]图6a至6d是本发明实施例中具有黑色矩阵的玻璃基板的制备过程图示。
[0026]图7是本发明一实施方式中实现曝光量变化的示例性图示。
[0027]图8是本发明另一实施方式中实现曝光量变化的示例性图示。
[0028]图9是本发明另一实施方式中实现曝光量变化的示例性图示。
【具体实施方式】
[0029]如前所述，本发明针对现有技术的COA液晶面板中，由于黑色矩阵的边缘具有尖角而导致像素边缘具有暗纹的缺陷，提供了一种具有黑色矩阵的玻璃基板，该具有黑色矩阵的玻璃基板包括玻璃基板以及形成于玻璃基板上的黑色矩阵阵列，其中，所述黑色矩阵的厚度呈中间向两端逐渐递减。通过对黑色矩阵的形状进行改进，黑色矩阵的边缘不再是尖角(taper angle)的形状，液晶层中靠近黑色矩阵区域的液晶分子与该区域之外的液晶分子的排布差异不大，解决了由于黑色矩阵的边缘具有尖角而导致像素边缘具有暗纹的问题。
[0030]下面将结合附图以及具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
[0031]参阅附图3，本实施例提供了一种采用COA技术的液晶面板，该液晶面板包括第一玻璃基板10、第二玻璃基板20以及第一玻璃基板10和第二玻璃基板20之间的液晶层30。其中，所述第一玻璃基板10为具有黑色矩阵的玻璃基板，所述第二玻璃基板20为具有彩色滤光片的薄膜晶体管阵列基板。
[0032]具体地，如图3所示的，第二玻璃基板20上靠近液晶层30的一侧设置有多个薄膜晶体管201，每个薄膜晶体管201对应连接有一像素电极205，通常像素电极205上还设置有透明的钝化层。由于采用了 COA技术，薄膜晶体管201和像素电极205之间还设置有彩色滤光片203，所述彩色滤光片203包括红色滤光单元203R、绿色滤光单元203G和蓝色滤光单元203B ;其中，每一像素电极205分别对应一个红色滤光单元203R或绿色滤光单元203G或蓝色滤光单元203B。其中，薄膜晶体管201与彩色滤光片203之间由第一绝缘保护层202隔离，彩色滤光片203与像素电极205之间由第二绝缘保护层204隔离。在第一玻璃基板10靠近液晶层30的一侧设置有黑色矩阵101阵列，每一黑色矩阵101分别对应于两个滤光单元203R、203G、203B的相邻区域，防止光线泄露。进一步地，黑色矩阵101阵列上还覆盖有ITO共电极102。
[0033]与现有技术不同的是，本实施例提供的第一玻璃基板10中，对其中的黑色矩阵101的形状进行了改进，如图4所示的，形成于第一玻璃基