用于液晶显示器的滤色片及其制备方法和液晶显示器与流程

本发明涉及液晶显示器领域，具体地，涉及一种用于液晶显示器的滤色片及其制备方法和液晶显示器。

背景技术：

液晶显示器(Liquid Crystal Display)，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，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。

彩色滤光片(Color Filter)是一种表现颜色的光学滤光片，它可以精确选择欲通过的小范围波段光波，而反射掉其他不希望通过的波段。CF为LCD彩色化的关键部件。LCD为非主动发光之组件，其色彩之显示必需透过内部的背光模块(穿透型LCD)或外部的环境入射光(反射型或半穿透型LCD)提供光源，再搭配驱动IC(Drive IC)与液晶(Liquid Crystal)控制形成灰阶显示(Gray Scale)，而后透过彩色滤光片的红(R)，绿(G)，蓝(B)彩色层提供色相(Chromacity)，形成彩色显示画面。

图1为现有技术所提供的LCD的剖面结构示意图。LCD包括具有彩色滤色膜110的基板11、阵列基板10以及夹置在具有彩色滤色膜的基板11和阵列基板10之间的液晶层12，其中彩色滤色膜110与液晶层12相对。

如图2a中所示，在原本的彩色滤色膜中，一个像素对应三个次像素，即一个独立的像素对应R、G、B三个子像素。为了提升屏幕的亮度，对原本的彩色滤色膜的结构做了如图2b中所示的变化，这种技术称之为RGBW，即在R、G、B三个子像素之外，增加一个显示白色(W)的子像素(该子像素可由透明材料制成)，于是两个独立像素共享五个子像素，这样，不仅提升了屏幕的亮度，而且由于在同样的分辨率下子像素的数量少了不少，因此大大降低了成本。

图3示出了现有技术中用于液晶显示器的具有彩色滤色膜的基板40，该基板上的彩色滤色膜44便采用了RGBW技术。但是由于W子像素离R、G、B三个子像素较远，混色效果不佳，并且分辨率较低。在基板40的背离彩色滤色膜44的一侧形成有ITO膜层47。

图4a-4h示出了图3中所示的具有彩色滤色膜的基板的制备方法，该方法大致包括以下步骤：

在图4a中，将遮光材料沉积在基板40上，并构图成黑色矩阵41。其中，基板40包括四个子像素区域，黑色矩阵41中形成有与各个子像素区域相对应的第一开口420、第二开口421、第三开口422、第四开口423。

在图4b中，将红色光敏材料43沉积在具有黑色矩阵41的基板40上。

在图4c中，将红色光敏材料43构图以便在第一开口420中形成红色子像素层44a。

在图4d中，将绿色光敏材料沉积在具有红色子像素层44a的基板40上，并构图以便在第二开口421中形成绿色子像素层44b。其中绿色子像素层44b与红色子像素层44a的形成方法相同。

在图4e和4f中，通过与形成绿色子像素层44b和红色子像素层44a相同的方法在第三开口422和第四开口423中相应的形成蓝色子像素层44c和白色子像素层44d，于是，彩色滤色膜44包括红色子像素层44a、绿色子像素层44b、蓝色子像素层44c和白色子像素层44d。

在图4g中，在彩色滤色膜44上形成平整层45。

在图4h中，在平整层45上构图形成柱状层46。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于液晶显示器的滤色片，该滤色片具有良好的混色效果和较高的光穿透率，另外，该滤色片能够提高液晶显示器的亮度以及分辨率。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于液晶显示器的滤色片，其特征在于，该滤色片包括具有第一子像素区域、第二子像素区域和第三子像素区域的基板以及位于所述基板上的黑色矩阵，所述黑色矩阵包括与所述第一子像素区域、所述第二子像素区域和所述第三子像素区域相对应的第一开口、第二开口和第三开口，所述滤色片还包括滤色层，所述滤色层包括与所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口相对应的第一有色子像素层、第二有色子像素层和第三有色子像素层以及位于所述第一有色子像素层、第二有色子像素层和第三有色子像素层中的至少一个有色子像素层内的白色子像素层。

优选地，所述白色子像素层的厚度低于所述黑色矩阵的厚度。

优选地，所述白色子像素层的厚度与所述黑色矩阵的厚度之差不大于0.2μm；所述白色子像素层的宽度不大于相应的有色子像素层的宽度的2/3。

优选地，所述白色子像素层设置在相应的有色子像素层所对应的开口的宽度方向的中心位置，所述相应的有色子像素层覆盖在所述白色子像素层上并延伸至所述开口的宽度方向的两侧边缘。

优选地，在至少一个相应的有色子像素层内沿该相应的有色子像素层的长度方向间隔设置有多个所述白色子像素层。

优选地，该滤色片包括形成在所述滤色层上的平坦层以及位于所述平坦层上的间隔层。

优选地，所述间隔层位于相邻的两个有色子像素层之间的黑色矩阵的上方。

优选地，所述平坦层的厚度为0.5-4μm；所述间隔层的厚度为2-4μm；所述平坦层由透明材料制成；所述间隔层由透明材料制成。

优选地，所述第一有色子像素层、所述第二有色子像素层和所述第三有色子像素层分别由红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂制备形成；所述白色子像素层由透明材料制备形成；所述黑色矩阵由遮光材料制备形成。

在上述技术方案中，通过在所述第一有色子像素层、第二有色子像素层和第三有色子像素层中的至少一个有色子像素层内设置所述白色子像素层，使得该滤色片具有良好的混色效果以及较高的光穿透率，在将该滤色片应用于液晶显示器中时，能够提高液晶显示器的屏幕亮度以及分辨率。

本发明的另一目的在于提供一种用于液晶显示器的滤色片的制备方法，包括以下步骤：

S1、在具有第一子像素区域、第二子像素区域和第三子像素区域的基板上沉积第一材料形成黑色矩阵，并使所述黑色矩阵形成与所述第一子像素区域、所述第二子像素区域和所述第三子像素区域相对应的第一开口、第二开口和第三开口；

S2、在所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口内沉积第二材料形成白色像素层；

S3、在所述白色像素层形成之后，在所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口中分别沉积第三材料、第四材料和第五材料，以在所述白色像素层的外部分别形成第一有色子像素层、第二有色子像素层和第三有色子像素层。

优选地，本发明提供的用于液晶显示器的滤色片的制备方法包括以下步骤：

S4、将第六材料沉积在形成的所述第一有色子像素层、所述第二有色子像素层和所述第三有色子像素层上以形成平坦层；

S5、在所述平坦层上沉积第七材料以形成间隔层。

优选地，所述第一材料为遮光材料；所述第三材料、所述第四材料和所述第五材料分别为红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂；所述第二材料为透明材料；所述第六材料为透明材料；所述第七材料为透明材料。

优选地，在所述步骤S2中，沉积形成的所述白色像素层的厚度低于所述黑色矩阵的厚度。

优选地，所述白色子像素层的厚度与所述黑色矩阵的厚度之差不大于0.2μm。

本发明的又一目的在于提供一种液晶显示器，该液晶显示器包括本发明所提供的用于液晶显示器的滤色片或者本发明所提供的用于液晶显示器的滤色片的制备方法制备得到的滤色片，该液晶显示器还包括与所述滤光片相对设置的阵列基板以及位于所述滤光片和所述阵列基板之间的液晶。通过将本发明提供的或者本发明制备得到的滤色片应用于液晶显示器中，能够提高液晶显示器的亮度以及分别率，并且使得液晶显示器所呈现的灰阶以及亮度均匀。

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是根据现有技术所提供的LCD的剖面结构示意图；

图2a是根据现有技术的彩色滤色膜中的子像素排布示意图；

图2b是根据现有RGBW技术优化后的彩色滤色膜中的子像素排布示意图；

图3是根据现有技术的用于液晶显示器的具有彩色滤色膜的基板的剖面结构示意图；

图4a-4h是图3中所示的用于液晶显示器的具有彩色滤色膜的基板的制备方法示意图；

图5是根据本发明优选实施方式的用于液晶显示器的滤色片的剖面结构示意图；

图6是图5中所示的滤色片的滤色层中的子画素层的优选排布示意图；

图7是图5中所示的滤色片的滤色层中的子画素层的另一种优选排布示意图；

图8是图7中所示的区域P还未设置第一有色子像素层时的立体结构示意图；

图9a-9e是图5中所示的用于液晶显示器的滤色片的制备方法示意图；

图10是根据测量滤色片1和滤色片1*中的各个有色子像素层的光穿透率得到的对比图，其中，实线表示由测量滤色片1得到，虚线表示由测量滤色片1*得到。

附图标记说明

10 阵列基板 45 平整层

11 基板 46 柱状层

110 彩色滤色膜 47 ITO膜层

12 液晶层 50 基板

40 基板 51 黑色矩阵

41 黑色矩阵 510 第一开口

420 第一开口 511 第二开口

421 第二开口 512 第三开口

422 第三开口 52 滤色层

423 第四开口 520 第一有色子像素层

43 红色光敏材料 521 第二有色子像素层

44 彩色滤色膜 522 第三有色子像素层

44a 红色子像素层 523 白色子像素层

44b 绿色子像素层 53 平坦层

44c 蓝色子像素层 54 间隔层

44d 白色子像素层 55 公共电极

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。

本发明提供了一种用于液晶显示器的滤色片，该滤色片包括具有第一子像素区域、第二子像素区域和第三子像素区域的基板50以及位于基板50上的黑色矩阵51，黑色矩阵51包括与所述第一子像素区域、所述第二子像素区域和所述第三子像素区域相对应的第一开口510、第二开口511和第三开口512，所述滤色片还包括滤色层52，滤色层52包括与第一开口510、第二开口511和第三开口512相对应的第一有色子像素层520、第二有色子像素层521和第三有色子像素层522以及位于第一有色子像素层520、第二有色子像素层521和第三有色子像素层522中的至少一个有色子像素层内的白色子像素层523。由于在第一有色子像素层520、第二有色子像素层521和第三有色子像素层522中的至少一个有色子像素层内设置白色子像素层523。因此，该滤色片具有良好的混色效果以及较高的光穿透率，在将该滤色片应用于液晶显示器中时，能够提高液晶显示器的屏幕亮度以及分辨率。需要说明的是，基板50可选用玻璃基板，黑色矩阵51可通过在选用的玻璃基板上沉积遮光材料后构图形成，黑色矩阵51能够防止各个有色子像素层混色，同时增加液晶显示器的对比度，关于黑色矩阵51的制备方法将在后面的内容中进行描述，此处不再赘述。至于第一有色子像素层520、第二有色子像素层521和第三有色子像素层522以及白色子像素层523也是通过将相应的材料沉积然后构图形成，其中第一有色子像素层520、第二有色子像素层521和第三有色子像素层522以及白色子像素层523可分别由红色树脂、绿色树脂、蓝色树脂和透明材料诸如聚甲基丙烯酸甲酯等有机树脂材料制备形成，可以理解的是，白色子像素层523呈透明色，另外红色树脂、绿色树脂、蓝色树脂和透明材料均优选为光敏材料。另外，各个有色子像素层所呈现的颜色也并不局限于上述颜色，可完全根据实际需求进行选择。

如图5中所示，白色子像素层523优选设置在相应的有色子像素层所对应的开口的宽度方向的中心位置，而所述相应的有色子像素层则覆盖在白色子像素层523上，可以理解为白色子像素层523埋藏在所述相应的有色子像素层内。所述相应的有色子像素层优选延伸至所述对应的开口的宽度方向的两侧边缘，也就是覆盖了相对应的开口。这样设置白色子像素层523和相应的有色子像素层，能够进一步提高混合效果和光穿透率以及分辨率，同时，使得该滤色片的制备更加简单，例如在黑色矩阵51制备好后，直接在对应的开口内沉积形成白色子像素层523，然后再形成相应的有色子像素层覆盖有色子像素层和相应的开口。从图5所示的方位看，所述对应的开口的宽度方向应当理解为所述对应的开口的左右方向。

另外，可优选使得白色子像素层523的厚度低于黑色矩阵51的厚度。这样，使得覆盖在白色子像素层523上的相应的有色子像素层不会产生段差，也就是说，可避免相应的有色子像素层在形成的过程中出现隆起或者塌陷的现象，有效提高了相应的有色子像素层的表面平整度，从而当将该滤色片与相应的阵列基板组合形成液晶显示器时，能够使得液晶显示器的灰阶和亮度均匀，具体来讲，使得白色子像素层523的厚度低于黑色矩阵51的厚度，能够将覆盖于白色子像素层523的相应的有色子像素层的段差控制在小于0.1μm的范围内。进一步地，白色子像素层523的厚度与黑色矩阵51的厚度之差优选为不大于0.2μm；此外，还可使得白色子像素层523的宽度不大于相应的有色子像素层的宽度的2/3，这样能够进一步提高相应的有色子像素层的表面平整度。此外，将白色子像素层523的厚度制备的较低，还能够避免在白色子像素层523上涂布相应的有色材料时，流动到相邻的有色子像素区域出现迭色的现象，进一步提高了混色效果以及相应的有色子像素层的表面平整度。从图5所示的方位看，白色子像素层523的宽度应当理解为白色子像素层523的左右之间的距离，同样的，各个有色子像素层的宽度可按照上述方式进行理解，故不再赘述。

白色子像素层523在相应的有色子像素层内的设置个数以及设置方式并不受到具体限制。例如，如图6中所示，当白色子像素层523为1个时，可使得该白色子像素层523沿相应的有色子像素层如第一有色子像素层520的长度方向延伸。另外，当设置多个如3个白色子像素层523时，如图7和图8中所示，在至少一个相应的有色子像素层内沿该相应的有色子像素层的长度方向间隔设置多个白色子像素层523。由于多个白色子像素层523间隔设置在相应的有色子像素层内，相邻的两个白色子像素层523之间形成有间隙，于是在间隙中能够容纳更多的形成相应的有色子像素层的有色树脂，使得形成的有色子像素层的表面更加平整。从图5所示的角度，有色子像素层的长度方向应当理解为该有色子像素层的前后方向。

另外，还可在滤色层52上设置平坦层53以进一步提高滤色层52的平整度，优选地，平坦层53的厚度为0.5-4μm，进一步地，平坦层53的厚度优选为2μm。并且在平坦层53上形成间隔层54以在将该滤色片与阵列基板组合时能够将二者间隔开来从而在二者之间填充液晶材料，优选地，间隔层54的厚度为2-4μm，进一步地，间隔层54的厚度优选为3.3μm。间隔层54优选呈柱状。可以理解的是，平坦层53由透明材料制成，间隔层54由透明材料制成。另外，间隔层54在设置时尽量不能遮挡各个有色子像素层出的透出的光，间隔层54优选位于相邻的两个有色子像素层之间的黑色矩阵51的上方。需要指出的是，平坦层53可通过沉积固化形成，间隔层54也是选用将相应的材料沉积然后构图形成。

在基板50的与滤色层52相反的一侧沉积有ITO膜层从而构成公共电极层55。

本发明还提供了一种用于液晶显示器的滤色片的制备方法，特别的，该制备方法适用于制备本发明提供的用于液晶显示器的滤色片，滤色片的制备方法包括以下步骤。

如图9a中所示，在具有第一子像素区域、第二子像素区域和第三子像素区域的基板50上沉积第一材料形成黑色矩阵51，并使黑色矩阵51形成与所述第一子像素区域、所述第二子像素区域和所述第三子像素区域相对应的第一开口510、第二开口511和第三开口512。

其中，所述第一材料优选为遮光材料，将该遮光材料沉积在基板50上，然后在具有透光部分和遮光部分的光罩(即掩膜版)的作用下曝光，之后显影，最终形成具有与所述第一子像素区域、所述第二子像素区域和所述第三子像素区域相对应的第一开口510、第二开口511和第三开口512的黑色矩阵51。在第一开口510、第二开口511和第三开口512上可分别相对应的覆盖第一有色子像素层520例如红色子像素层、第二有色子像素层521例如绿色子像素层和第三有色子像素层522例如蓝色子像素层。

如图9b中所示，在第一开口510、第二开口511和第三开口512内沉积第二材料形成白色像素层523。优选地，将第二材料沉积在对应的开口的宽度方向的中心位置，可以理解的是，形成的白色子像素层523并不与相邻的黑色矩阵51相接触。

其中，第二材料优选为透明材料例如聚甲基丙烯酸甲酯等有机树脂材料。在具有黑色矩阵51的基板50上沉积该透明材料，然后在光罩的作用下曝光，之后显影形成白色像素层523。另外，可优选使得白色子像素层523的厚度低于黑色矩阵51的厚度，可以将覆盖于白色子像素层523的相应的有色子像素层的段差控制在小于0.1μm的范围内从而提高有色子像素层的表面平整度。进一步地，白色子像素层523的厚度与黑色矩阵51的厚度之差优选为不大于0.2μm；此外，还可使得白色子像素层523的宽度不大于相应的有色子像素层的宽度的2/3，这样能够进一步提高相应的有色子像素层的表面平整度。

在白色子像素层523的具体的制备过程中，可选择在对应的开口中形成1个白色子像素层523或多个例如3个白色子像素层523，当形成有1个时，使得白色子像素层523沿对应的开口的长度方向延伸也就是沿之后覆盖在其上的相应的有色子像素层的长度方向延伸；当形成有多个时，使得多个白色子像素层523沿对应的开口的长度方向间隔形成也就是沿之后覆盖在其上的相应的有色子像素层的长度方向间隔形成，这样相邻的白色子像素层523之间形成间隙能够填充更多形成相应的有色子像素层的材料。

如图9c中所示，在第一开口510、第二开口511和第三开口512中分别沉积第三材料、第四材料和第五材料，以在白色像素层523的外部分别形成第一有色子像素层520、第二有色子像素层521和第三有色子像素层522。优选地，使得第一有色子像素层520、第二有色子像素层521和第三有色子像素层522能够覆盖各自对应的开口并且也能够覆盖白色子像素层523。

其中，第三材料、第四材料和第五材料分别优选为红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂，于是第一有色子像素层520、第二有色子像素层521和第三有色子像素层522分别相应的为白色子像素层、绿色子像素层和蓝色子像素层。红色树脂、绿色树脂和蓝色树脂均为光敏材料。在制备红色子像素层时，将红色树脂沉积在具有白色子像素层523的基板50上，然后在具有透光部分和遮光部分的光罩的作用下曝光，当红色树脂为曝光部分被去除的正型光敏材料时，光罩的遮光部分对应于相应的开口即第一开口510，当红色树脂为曝光部分保留下来的负型光敏材料时，光罩的透光部分对应于第一开口510，之后，显影形成红色子像素层。在具有红色子像素层的基板50上沉积第四材料，可选用与红色子像素层相同的制备方法使得绿色子像素层形成于相应的开口即第二开口511处。同样的，通过与形成红色和绿色子像素层相同的方法在第三开口512处形成蓝色子像素层。

在各个有色子像素层制备完成后，如图9d中所示，将第六材料沉积在第一有色子像素层520、第二有色子像素层521和第三有色子像素层522上以形成平坦层53。平坦层53可以在沉积后固化形成。优选地，使得形成的平坦层53的厚度为0.5-4μm，进一步地，平坦层53的厚度优选为2μm。可以理解的是，为了不影响各个有色子像素层处透出的光，所述第六材料为透明材料如聚甲基丙烯酸甲酯等有机树脂材料。

如图9e中所示，在平坦层53上沉积第七材料以形成间隔层54。当将第七材料沉积后，在光罩的作用下曝光，然后显影形成间隔层54。其中，间隔层54可呈柱状，另外，可使得形成的间隔层54的厚度为2-4μm，进一步地，间隔层54的厚度优选为3.3μm。为了不遮挡各个有色子像素层处透出的光，可使得间隔层54形成于相邻的两个有色子像素层之间的黑色矩阵51的上方。所述第七材料可为透明材料，例如可为负型光阻，其中不添加任何有色颜料或者染料。

在基板50的与黑色矩阵51相反的一侧进行镀膜形成公共电极55，其中膜选用的材料为ITO。

本发明又提供了一种液晶显示器，该液晶显示器包括本发明所提供的用于液晶显示器的滤色片或者本发明所提供的用于液晶显示器的滤色片的制备方法制备得到的滤色片，该液晶显示器还包括与所述滤光片相对设置的阵列基板以及位于所述滤光片和所述阵列基板之间的液晶。通过将本发明提供的或者本发明制备得到的滤色片应用于液晶显示器中，能够提高液晶显示器的混色效果以及分辨率。

下面将通过具体的对比进一步说明本发明所提供的用于液晶显示器的滤色片的效果。

滤色片1(由本发明优选实施方式提供)：其结构如图5中所示，该滤色片1包括具有第一子像素区域、第二子像素区域和第三子像素区域的基板50以及位于基板50上的黑色矩阵51，黑色矩阵51包括与所述第一子像素区域、所述第二子像素区域和所述第三子像素区域相对应的第一开口510、第二开口511和第三开口512，所述滤色片还包括滤色层52，滤色层52包括与第一开口510、第二开口511和第三开口512相对应的红子像素层、绿色子像素层和蓝色子像素层以及位于红子像素层、绿色子像素层和蓝色子像素层内的白色子像素层523。其中，红色子像素层的厚度为2.35μm，绿色子像素层的厚度为2.31μm，蓝色子像素层的厚度为1.97μm，在每一个有色子像素层内，白色子像素层523为三个，每一个白色子像素层523的厚度为1μm，宽度为20μm，长度为40μm。

滤色片1*(对比例)：与滤色片1的结构基本相同，只是将位于各个有色子像素层内的白色子像素层523去掉。

选用由日本大冢公司提供的型号为MCPD的色度测量仪，对上述滤色片1和滤色片1*中的各个有色子像素层的色度值进行测量，并且对光穿透率进行测量，其结果如下表1以及图10中所示。

表1

由上述表1和图10中所示，可以得知，由本发明提供的用于液晶显示器的滤色片中，虽然只是在各个有色子像素层内设置了较小尺寸的白色子像素层，但是滤色片的光穿透率得到了较大的提升。

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。