专利名称：具有偏振能力的彩色滤光片及其制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器技术领域，特别涉及一种使用纳米压印方法制作的彩色滤光片，及该彩色滤光片的制作方法。
背景技术：
薄膜晶体管液晶显 不器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)是目前平面显示器的主流，其具有功耗低、成本相对较低以及基本无辐射等优点。其原理是利用液晶分子的介电各向异性和导电各向异性，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。TFT IXD面板由彩膜基板和阵列基板对盒而成。如图I所示，为现有技术彩膜基板的剖面图，在TFT-LCD的生产工艺中，通常采用下面的方法制作彩膜基板首先在玻璃基板I上形成用于制作黑矩阵(Black Matrix, BM) 2的金属层，然后在金属层上面涂敷一层光刻胶(Photo resistance, PR)，然后对光刻胶进行曝光，得到光刻胶层，再对光刻胶层进行刻蚀，得到BM2，然后在上述结构上依次形成彩色滤光层4、保护层5、透明公共电极6以及隔垫物7。由于现有技术中的掩模板在制作过程中精度不够，存在偏差，其曝光精度只能达到微米级而无法达到纳米级，因此，上述工艺形成的彩膜基板不具有偏振能力，在玻璃基板外侧还需要贴上具有偏振能力的偏光片。这种制作彩膜基板的工艺较为繁琐，耗时且耗费人力物力。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何在形成黑矩阵的同时，利用形成黑矩阵的金属层形成具有偏振能力的偏振层。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供了一种彩色滤光片的制作方法，其特征在于，包括步骤I、在基底上形成中间层；步骤2、在所述中间层上形成光刻胶；步骤3、在所述光刻胶上形成具有纳米尺寸的光栅图案；步骤4、对具有纳米尺寸的光栅图案的光刻胶进行刻蚀，将中间层形成为黑矩阵以及具有光栅图案的偏振层。其中，所述偏振层的光栅图案为平行排列的狭缝，所述光栅图案的光栅周期为60nm-300nm，光栅占空比为O. 3-0. 7，光栅深度为100nm_200nm。优选地，所述偏振层的光栅图案的光栅占空比为O. 5。所述步骤3具体包括采用具有纳米尺寸的光栅图案的模具，对所述光刻胶进行纳米压印，使得所述光刻胶上对应于黑矩阵以外的区域，印上所述光栅图案。
其中，所述中间层包括金属层，或含有导电物质的树脂层。所述导电物质包括纳米级金属丝线或金属粉。在进一步的技术方案中，在所述步骤4之前或之后还包括步骤4’、形成彩色滤光层。为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种具有偏振能力的彩色滤光片，包括基底，形成于所述基底上的黑矩阵，所述基底上还形成有与黑矩阵同层的偏振层，所述偏振层包括互相间隔的多个区域，且具有纳米尺寸的平行排列的光栅图案。其中，所述偏振层的光栅图案为平行排列的狭缝，所述光栅图案的光栅周期为60nm-300nm，光栅占空比为O. 3-0. 7，光栅深度为100nm_200nm。优选地，所述偏振层的光栅图案的光栅占空比为O. 5。其中，用于形成所述黑矩阵和偏振层的材料包括金属层，或含有导电物质的树脂层。所述导电物质包括纳米级的金属丝线或金属粉。还包括位于所述黑矩阵和偏振层的上方或下方的彩色滤光层。(三)有益效果上述技术方案具有如下有益效果通过在光刻胶上形成纳米尺寸的光栅图案，使得刻蚀光刻胶后得到黑矩阵的同时，在形成黑矩阵的金属层或树脂层上还形成了具有偏振能力的偏振层。从而在保证了显示器的显示效果的同时省略了贴附偏光片的步骤，节省了工艺时间，降低了成本。
图I是现有技术彩膜基板的结构示意图；图2是本发明实施例的彩色滤光片的制作方法流程图；图3是本发明实施例的具有偏振能力的彩色滤光片的截面示意图；图4是本发明实施例的黑矩阵和偏振层的俯视图。其中，I :基底；2 :黑矩阵；4 :彩色滤光层；5 :保护层；6 :透明公共电极层；7 :隔垫物；8 :偏振层。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图2所示，为本发明实施例的彩色滤光片的制作方法的流程图，包括步骤I、在基板上形成一层用于形成黑矩阵的中间层；该基板可以为玻璃基板，该中间层在本实施例中为金属层，具体为铝、或铬、或金或银都可以，中间层还可以是含有导电物质的树脂层，该导电物质可以为纳米级的金属丝线，如银丝，铝线等等；或者金属粉状的添加剂，使得后续形成的偏振层具有一定的电磁特性即可。中间层用于在后续的步骤中形成BM;步骤2、在黑矩阵层上形成一层光刻胶；
步骤3、在光刻胶上形成具有纳米尺寸的光栅图案；具体地，可以采用纳米压印工艺，采用预先制作的具有纳米尺寸的光栅图案的模具，对光刻胶进行纳米压印；该模具预先根据偏振所需的平行排列的狭缝组成的光栅图案来制作；对光刻胶进行纳米压印后，光刻胶上对应于黑矩阵以外的区域就被印上了该光栅图案；该模具可以采用石英、玻璃或者塑料来制作；步骤4、对具有纳米尺寸的光栅图案的光刻胶进行刻蚀，在金属层上或树脂层形成黑矩阵，以及具有光栅图案的偏振层；该步骤中的刻蚀优选地采用干法刻蚀，也可以采用湿法刻蚀或其它刻蚀方法。黑矩阵和偏振层形成于玻璃基板上。偏振层位于黑矩阵之中，且包括多个相互间隔的区域。对于光栅偏振器，即本实施例中的偏振层其主要结构参数是光栅周期、光栅占空比和光栅深度。其中决定光栅性能(TM透射效率和消光比)的关键参数是光栅周期与入射光波长的关系。当光栅周期大于入射光波长时.光栅具有多级衍射波，此时光栅可用作衍 射光栅，但不能作为偏振器；当光栅周期远小于入射光波长时，光栅只有零级衍射波，偏振性很强,TM偏振光透射过去，TE偏振光反射回来，可作为性能良好的偏振器使用。本实施例的偏振层的光栅图案的光栅周期为60nm-300nm，光栅占空比为O. 3-0. 7，优选地其光栅占空比为O. 5，光栅深度为100nm-200nm。因此该偏振层具有偏振能力，保证了该彩色滤光片最终形成的显示器能够正常显示；在步骤4之前或之后，还包括步骤4 ’、形成彩色滤光层。若该步骤在步骤4之前进行，则彩色滤光层，即RGB像素(Pixels)层位于基板上，黑矩阵和偏振层位于彩色滤光板上；若该步骤在步骤4之后进行，则黑矩阵和偏振层位于基板上，彩色滤光层位于黑矩阵和偏振层上；当步骤4’在步骤4之后进行的情况下，进一步地，还可以在彩色滤光层上形成保护层(overcoat)，保护层的材质为树脂，用于对高低不平的彩色滤光层进行保护，还用于形成平坦的上表面，以便于其它结构层的形成。进一步地,还可以在保护层上形成透明公共电极层(ΙΤ0 Common Electrode)。实际使用中，如果边缘场开关模式液晶显示器的透明公共电极层形成在阵列基板上，相应地，则彩色滤光片上就不需要形成透明公共电极层。在透明公共电极层上还形成有隔垫物(Column Spacer)，用于在彩色滤光片和阵列基板对盒之后，使用隔垫物隔离出液晶注入的间隙，并维持盒厚。实际上，隔垫物还可以位于保护层上，从透明公共电极层中穿出；或者位于彩色滤光层上，从保护层和透明公共电极层中穿出；还可以位于玻璃基板上，从黑矩阵或偏振层、彩色滤光层、保护层和透明公共电极层中穿出。如图5所示，为本发明实施例的具有偏振能力的彩色滤光片的结构示意图，本实施例的彩色滤光片包括基底1，形成于基底I上的黑矩阵2，与黑矩阵2同层且一体式形成的偏振层8，偏振层8位于黑矩阵2中且包括多个相互间隔的区域，且具有纳米尺寸的平行排列的光栅图案。黑矩阵2和偏振层8的上方或下方形成有彩色滤光层4，当彩色滤光层4位于黑矩阵2上方时，彩色滤光层4的上方还形成有保护层5，保护层5的上方形成有透明公共电极层6。在玻璃基板I、或彩色滤光层4、或保护层5、或透明公共电极层6上还具有隔垫物7。由以上实施例可以看出，本发明实施例通过在光刻胶上形成纳米尺寸的光栅图案，使得刻蚀光刻胶后得到黑矩阵的同时，在形成黑矩阵的金属层或树脂层上还形成了具有偏振能力的偏振层。从而在保证了显示器的显示效果的同时省略了贴附偏光片的步骤，节省了工艺时间，降低了成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.彩色滤光片的制作方法，其特征在于，包括 步骤I、在基底上形成中间层； 步骤2、在所述中间层上形成光刻胶； 步骤3、在所述光刻胶上形成具有纳米尺寸的光栅图案； 步骤4、对具有纳米尺寸的光栅图案的光刻胶进行刻蚀，将中间层形成为黑矩阵以及具有光栅图案的偏振层。
2.如权利要求I所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述偏振层的光栅图案为平行排列的狭缝，所述光栅图案的光栅周期为60nm-300nm，光栅占空比为0. 3-0. 7，光栅深度为 100nm-200nm。
3.如权利要求2所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述偏振层的光栅图案的光栅占空比为0.5。
4.如权利要求I所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述步骤3具体包括采用具有纳米尺寸的光栅图案的模具，对所述光刻胶进行纳米压印，使得所述光刻胶上对应于黑矩阵以外的区域，印上所述光栅图案。
5.如权利要求5所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述中间层包括金属层，或含有导电物质的树脂层。
6.如权利要求5所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，所述导电物质包括纳米级的金属丝线或金属粉。
7.如权利要求I所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，在所述步骤4之前或之后还包括 步骤4’、形成彩色滤光层。
8.具有偏振能力的彩色滤光片，包括基底，形成于所述基底上的黑矩阵，其特征在于，所述基底上还形成有与黑矩阵同层的偏振层，所述偏振层包括互相间隔的多个区域，且具有纳米尺寸的平行排列的光栅图案。
9.如权利要求8所述的具有偏振能力的彩色滤光片，其特征在于，所述偏振层的光栅图案为平行排列的狭缝，所述光栅图案的光栅周期为60nm-300nm，光栅占空比为0. 3-0. 7，光栅深度为100nm-200nm。
10.如权利要求9所述的具有偏振能力的彩色滤光片，其特征在于，所述偏振层的光栅图案的光栅占空比为0.5。
11.如权利要求8所述的具有偏振能力的彩色滤光片，其特征在于，用于形成所述黑矩阵和偏振层的材料包括金属层，或含有导电物质的树脂层。
12.如权利要求11所述的具有偏振能力的彩色滤光片，其特征在于，所述导电物质包括纳米级的金属丝线或金属粉。
13.如权利要求11所述的具有偏振能力的彩色滤光片，其特征在于，还包括位于所述黑矩阵和偏振层的上方或下方的彩色滤光层。
全文摘要
本发明涉及液晶显示器技术领域，具体公开了一种具有偏振能力的彩色滤光片及其制作方法。该彩色滤光片的制作方法包括步骤1、在基底上形成中间层；步骤2、在所述中间层上形成光刻胶；步骤3、在所述光刻胶上形成具有纳米尺寸的光栅图案；步骤4、对具有纳米尺寸的光栅图案的光刻胶进行刻蚀，将中间层形成为黑矩阵以及具有光栅图案的偏振层。本发明在形成黑矩阵的同时形成了具有偏振能力的偏振层。从而在保证了显示器的显示效果的同时省略了贴附偏光片的步骤，节省了工艺时间，降低了成本。
文档编号G03F7/00GK102650823SQ20111012468
公开日2012年8月29日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者姚琪, 张锋, 徐传祥, 戴天明, 曹占锋 申请人:京东方科技集团股份有限公司