專利名稱：彩膜基板及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示裝置及其制造方法，特別是一種彩膜基板及其制造方法。
背景技術：
液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display,簡稱LCD)技術在近十年有了飛速地發展，從屏幕的尺寸到顯示的品質都取得了很大進步，經過不斷的努力，液晶顯示裝置各方面的性能已經達到了傳統CRT的水平，大有取代CRT的趨勢。液晶顯示裝置的主體結構包括對盒在一起的彩膜基板和陣列基板，彩膜基板和陣列基板將液晶夾設其間，通過控制液晶分子偏轉實現圖像顯示。寬視角液晶顯示裝置是電視、電子廣告牌和某些監視顯示屏的重要特性需求，視角的大小直接影響到液晶顯示裝置的品質和價格。目前，現有增大視角的方法主要是通過改變陣列基板的結構來實現，即通過增加電極，使液晶分子在平行于基板的平面或近似平面的曲面內轉動，從而提高液晶顯示裝置的視角，比較有代表性的方法包括邊緣場開關技術(Fringe Field Switching,簡稱 FFS)技術、平面切換(In-Plane Switching,簡稱 IPS)技術和多象限垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment,簡稱MVA)技術。由于上述增大視角的方法需要對陣列基板的結構進行較大的改變，不僅使陣列基板的結構進一步復雜化，而且導致生產工藝和生產時間的大量增加，進而使生產成本大幅度提高，在一定程度上制約了寬視角液晶顯示裝置的普及。
發明內容
本發明的目的是提供一種彩膜基板及其制造方法，具有結構簡單、便于實現、生產成本低和增大視角效果顯著等優點。為了實現上述目的，本發明提供了一種彩膜基板，包括形成在基板上的彩色樹脂層、黑矩陣和公共電極層，還包括具有凹透鏡結構以分散光線的視角擴展層。所述視角擴展層可以為形成在所述公共電極層上的透鏡層，所述透鏡層為透明材料，其表面為作為凹透鏡結構的至少一個凹形狀。所述視角擴展層也可以為貼附在所述基板任一側的散射層，所述散射層為透明材料，其內部設置有作為凹透鏡結構的至少一個氣泡。所述視角擴展層還可以為形成在所述基板任一側的散射結構圖形，所述散射結構圖形為形成在基板表面上作為凹透鏡結構的至少一個凹坑。為了實現上述目的，本發明還提供了一種彩膜基板制造方法，包括在基板上形成黑矩陣和彩色樹脂層圖形，在所述黑矩陣和彩色樹脂層上形成公共電極層，還包括制備具有凹透鏡結構以分散光線的視角擴展層。所述制備具有凹透鏡結構以分散光線的視角擴展層可以包括在所述公共電極層上涂敷一層透明樹脂層，采用擠壓成型模具與基板對位擠壓，在所述透明樹脂層表面形成作為凹透鏡結構的凹形狀。所述制備具有凹透鏡結構以分散光線的視角擴展層也可以包括在基板的任一側表面上對位貼附散射層，所述散射層為透明材料，其內部設置有作為凹透鏡結構的氣泡。所述制備具有凹透鏡結構以分散光線的視角擴展層還可以包括在基板表面上制備散射結構圖形，所述散射結構圖形為形成在基板表面上作為凹透鏡結構的凹坑。所述制備散射結構圖形可以包括在基板上涂敷一層光刻膠；
采用普通掩模板對光刻膠進行曝光，顯影處理后，形成光刻膠保留區域和光刻膠去除區域，光刻膠去除區域對應于凹坑圖形所在區域，光刻膠保留區域對應于凹坑圖形以外區域；采用氫氟酸或氟化銨腐蝕液對基板進行刻蝕，在基板表面刻蝕出凹坑；剝離剩余的光刻膠。所述制備散射結構圖形也可以包括在基板上涂敷一層石蠟；采用壓制模具通過對位擠壓石蠟，使石蠟形成石蠟保留區域和石蠟去除區域，石蠟去除區域對應于凹坑圖形所在區域，石蠟保留區域對應于凹坑圖形以外區域；采用氫氟酸或氟化銨腐蝕液對基板進行刻蝕，在基板表面刻蝕出凹坑；剝離剩余的石蠟。本發明提出了一種彩膜基板及其制造方法，在基板上形成具有凹透鏡結構以分散光線的視角擴展層，利用凹透鏡結構的散射原理實現了廣視角。與通過改變陣列基板結構來增大視角的現有技術相比，本發明彩膜基板具有結構簡單的優點，本發明彩膜基板制造方法具有便于實現的優點，同時還具有生產成本低和增大視角效果顯著等優勢，有效提高了液晶顯示裝置的顯示品質。
圖I為本發明彩膜基板第一實施例的結構示意圖；圖2為本發明彩膜基板第一實施例形成黑矩陣圖形后的結構示意圖；圖3為本發明彩膜基板第一實施例形成彩色樹脂層圖形后的結構示意圖；圖4為本發明彩膜基板第一實施例形成公共電極層圖形后的結構示意圖；圖5為本發明彩膜基板第一實施例形成透鏡層圖形后的結構示意圖；圖6為采用本發明彩膜基板第一實施例組成液晶顯示裝置的結構示意圖；圖7為本發明彩膜基板第二實施例的結構示意圖；圖8為采用本發明彩膜基板第二實施例組成液晶顯示裝置的結構示意圖；圖9為本發明彩膜基板第三實施例的結構示意圖；圖10 圖13為本發明彩膜基板第三實施例制備散射結構圖形的示意圖；圖14為采用本發明彩膜基板第三實施例組成液晶顯示裝置的結構示意圖15為本發明彩膜基板制造方法第一實施例的流程圖；圖16為本發明彩膜基板制造方法第二實施例的流程圖；圖17為本發明彩膜基板制造方法第三實施例的流程圖；圖18為本發明彩膜基板制造方法第四實施例的流程圖；圖19為本發明彩膜基板制造方法第五實施例的流程圖。附圖標記說明I-陣列基板； 2_彩膜基板； 3_液晶；
4_偏光片；10-基板；20-彩色樹脂層；30-黑矩陣； 40-公共電極層；50-透鏡層；60-散射層； 61-氣泡；62-凹坑；70-柱形隔墊物；80-取向層；90-光刻膠。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。附圖中各層薄膜厚度和區域大小形狀不反映陣列基板或彩膜基板的真實比例，目的只是示意說明本發明內容。圖I為本發明彩膜基板第一實施例的結構示意圖。如圖I所示，本實施例彩膜基板包括彩色樹脂層20、黑矩陣30、公共電極層40和透鏡層50，其中彩色樹脂層20、黑矩陣30和公共電極層40作為彩膜結構層，透鏡層50作為視角擴展層，視角擴展層形成在彩膜結構層上。具體地，彩色樹脂層20和黑矩陣30形成在基板10上，公共電極層40形成在彩色樹脂層20和黑矩陣30上，透鏡層50形成在公共電極層40上，透鏡層50的表面為作為凹透鏡結構的凹形狀，凹形狀表面將光線分散以擴展視角范圍。使用時，透鏡層50使經過本實施例彩膜基板的光線發生折射，利用凹透鏡散射原理將光線分散到更寬的視角范圍內，從而達到廣視角的效果。本實施例中，彩膜基板還包括柱形隔墊物70和取向層80，柱形隔墊物70與黑矩陣30為一體結構，取向層80形成在透鏡層50上，彩色樹脂層20包括紅色樹脂圖形、藍色樹脂圖形和綠色樹脂圖形。由于本實施例透鏡層50的作用是利用折射原理擴展視角范圍，因此本實施例所稱的凹形狀表面可以是弧形、多邊形或本領域技術人員慣常采用的形狀。實際應用中，透鏡層50的凹形狀表面既可以形成在整個表面上，也可以只形成在顯示區域所對應的表面上，在每個顯示區域內，凹形狀表面可以是一個弧形或多邊形，也可以由多個弧形或多邊形組成。透鏡層50可以采用聚酰亞胺、聚丙烯酸酯或聚氨酯等透明樹脂材料，凹形狀表面可以通過擠壓成型模具制備。圖2 圖5為本發明彩膜基板第一實施例制造過程的示意圖。下面通過本實施例彩膜基板的制造過程進一步說明本實施例的技術方案。圖2為本發明彩膜基板第一實施例形成黑矩陣圖形后的結構示意圖。首先在基板(如玻璃基板或石英基板)10上涂敷一層黑矩陣材料層，之后通過曝光、顯影和烘烤等處理，在基板10上形成黑矩陣30和柱形隔墊物70圖形，柱形隔墊物70與黑矩陣30為一體結構，如圖2所示。圖3為本發明彩膜基板第一實施例形成彩色樹脂層圖形后的結構示意圖。在完成圖2所示構圖的基板10上，首先涂敷一層紅色樹脂材料層，之后通過曝光、顯影和烘烤等處理后，在基板10上形成作為彩色樹脂層20的紅色樹脂圖形，紅色樹脂圖形位于相鄰的黑矩陣30之間，如圖3所示。采用相同方法，可以依次形成藍色和綠色樹脂圖形，實際上，形成三種顏色樹脂圖形可以采用任意次序。
圖4為本發明彩膜基板第一實施例形成公共電極層圖形后的結構示意圖。在完成圖3所示構圖的基板10上，采用磁控濺射或熱蒸發的方法沉積一層透明導電薄膜，形成公共電極層40，如圖4所示。圖5為本發明彩膜基板第一實施例形成透鏡層圖形后的結構示意圖。在完成圖4所示構圖的基板10上，首先涂敷一層透明樹脂層，之后采用擠壓成型模具與基板10對位擠壓，將透明樹脂層表面擠壓成凹弧形，形成透鏡層50，如圖5所示。本實施例凹弧形位于顯示區域所對應的表面上，弧形曲率可根據透明樹脂材料的折射率和視角范圍等參數確定。透明樹脂層可以采用聚酰亞胺、聚丙烯酸酯或聚氨酯等透明樹脂材料，擠壓成型模具可以采用具有數個圓頭的擠壓模板。對位擠壓是現有比較成熟的工藝，具體工藝流程為先將彩膜基板的透明樹脂層與模具的壓頭相對放置在擠壓機臺上，通過與模具相對位置固定的夾具(clamp)位置矯正進行機械對位，如對于小尺寸顯示屏等像素較小或對位精度要求較高的產品，可以通過彩膜基板上的對位標與模具上的相對應的對位標進行光學對位。對位完成后使裝載彩膜基板的機臺與模具接近，通過壓力傳感器或距離傳感器的測量判斷擠壓到合適位置，再使裝載彩膜基板的機臺與模具分開，完成擠壓工序。最后，采用現有工藝形成取向層80，完成本實施例彩膜基板的制備，如圖I所示。需要說明的是，上述制備過程只是制備本實施例彩膜基板的一種實施方案，實際應用中可根據不同生產需要，使用不同工藝次序、材料和手段。例如，可以采用先形成彩色樹脂層圖形、再形成黑矩陣圖形的工藝次序。又如，形成公共電極層之前，還可以在彩色樹脂層和黑矩陣上形成保護層。圖6為采用本發明彩膜基板第一實施例組成液晶顯示裝置的結構示意圖。如圖6所示，液晶顯示裝置包括對盒在一起并將液晶3夾設其間的陣列基板I和彩膜基板2，陣列基板I上形成有柵線、數據線、像素電極和薄膜晶體管，彩膜基板2采用本發明彩膜基板第一實施例的結構，形成有彩色樹脂層、黑矩陣、公共電極層和透鏡層，陣列基板I和彩膜基板2的外側貼附有偏光片4。使用時，來自背光源的光線經過陣列基板I 一側的偏光片、陣列基板I上的像素電極、彩膜基板2上的透鏡層、彩膜基板2上的彩色樹脂層、彩膜基板
2一側的偏光片射出，由于彩膜基板2上的透鏡層為具有凹透鏡結構的膜層，光線經過透鏡層時發生折射，因此使射出的光線具有更寬的視角范圍。由此可見，本實施例利用凹透鏡的散射原理實現廣視角，具有結構簡單、便于實現、生產成本低和增大視角效果顯著等優點。圖7為本發明彩膜基板第二實施例的結構示意圖。如圖7所示，本實施例彩膜基板包括彩色樹脂層20、黑矩陣30、公共電極層40和散射層60，其中彩色樹脂層20、黑矩陣30和公共電極層40作為彩膜結構層，形成在基板10 —側的表面上，散射層60作為視角擴展層，形成在基板10另一側的表面上。具體地，彩色樹脂層20和黑矩陣30形成在基板10 —側的表面上，公共電極層40形成在彩色樹脂層20和黑矩陣30上，結構形式與前述第一實施例相同，散射層60貼附在基板10另一側的表面上。本實施例散射層60為透明材料(如樹脂、塑料、玻璃等)，其內部設置有一個或多個作為凹透鏡結構的氣泡61，或在氣泡61內部填充折射率小于透明材料的物質。在使用時，氣泡61使經過本實施例彩膜基板的光線發生折射，利用散射原理將光線分散到更寬的視角范圍內，從而達到廣視角的效果。本實施例中，彩膜基板還包括柱形隔墊物70和取向層80，柱形隔墊物70與黑矩陣30為一體結構，取向層80形成在公共電極層40上。實際應用中，氣泡既可以形成在整個表面上，也可以只形成在顯示區域所對應的表面上，在每個顯示區域內，氣泡可以是一個或多個。散射層60可以采用現有的微泡聚乙烯薄膜等產品，也可以根據需要通過在注塑原料里添加折射率小于注塑成品折射率的球狀或類似球狀的粉末添加劑，再通過現有的注塑和吹膜方法制備成散射層薄膜。本實施例制備黑矩陣、彩色樹脂層和公共電極層圖形的方法與前述第一實施例相同，不再贅述。之后，在基板的另一側對位貼附散射層，然后再貼附偏振片，即可完成本實施例彩膜基板的制備。需要說明的是，上述結構只是本實施例的一種實現結構形式，實際應用中可根據制備工藝條件和散射層材料等因素采用類似的結構形式。例如，散射層可以設置成與黑矩 陣和彩色樹脂層圖形同側，即先貼附散射層，然后在散射層上形成黑矩陣和彩色樹脂層圖形。圖8為采用本發明彩膜基板第二實施例組成液晶顯示裝置的結構示意圖。如圖8所示，液晶顯示裝置包括對盒在一起并將液晶3夾設其間的陣列基板I和彩膜基板2，陣列基板I上形成有柵線、數據線、像素電極和薄膜晶體管，彩膜基板2采用本發明彩膜基板第二實施例的結構，包括形成在基板一側表面的彩色樹脂層、黑矩陣和公共電極層，形成在基板另一側表面的散射層。此外，陣列基板I的外側貼附有偏光片4，彩膜基板2上的偏光片4貼附在散射層上。本實施例液晶顯示裝置實現廣視角的原理與前述第一實施例相同。圖9為本發明彩膜基板第三實施例的結構示意圖。如圖9所示，本實施例彩膜基板包括形成在基板10 —側表面上的彩色樹脂層20、黑矩陣30和公共電極層40，基板10另一側表面上形成有散射結構圖形，其中彩色樹脂層20、黑矩陣30和公共電極層40作為彩膜結構層，形成在基板10 —側的表面上，散射結構圖形作為視角擴展層，形成在基板10另一側的表面上。具體地，本實施例彩膜結構層的結構形式與前述第一實施例相同，散射結構圖形為形成在基板10表面上作為凹透鏡結構的凹坑62。在使用時，凹坑62使經過本實施例彩膜基板的光線發生折射，利用散射原理將光線分散到更寬的視角范圍內，從而達到廣視角的效果。本實施例中，彩膜基板還包括柱形隔墊物70和取向層80，柱形隔墊物70與黑矩陣30為一體結構，取向層80形成在公共電極層40上。本實施例凹坑既可以形成在整個表面上，也可以只形成在顯示區域所對應的表面上，在每個顯示區域內，凹坑可以是一個或多個。本實施例制備黑矩陣、彩色樹脂層和公共電極層圖形的方法與前述第一實施例相同，不再贅述。制備散射結構圖形的過程說明如下。圖10 圖13為本發明彩膜基板第三實施例制備散射結構圖形的示意圖。首先，在基板10上涂敷一層光刻膠90，如圖10所示；然后采用普通掩模板對光刻膠90進行曝光，使光刻膠形成完全曝光區域A和未曝光區域B，完全曝光區域A對應于凹坑圖形所在區域，未曝光區域B對應于凹坑圖形以外區域；顯影處理后，完全曝光區域A的光刻膠90被完全去除，形成光刻膠去除區域，未曝光區域B仍保留有光刻膠90，形成光刻膠保留區域，如圖11所示；之后采用氫氟酸或氟化銨腐蝕液(BOE)對基板10進行刻蝕，在基板10表面刻蝕出凹坑62，如圖12所示；最后，剝離剩余的光刻膠，完成本實施例散射結構圖形的制備，如圖13所示。本實施例散射結構圖形也可以采用如下方法制備首先，在基板上涂敷一層石蠟，采用壓制模具通過對位擠壓石蠟，使石蠟形成石蠟保留區域和石蠟去除區域，石蠟去除區域對應于凹坑圖形所在區域，石蠟保留區域對應于凹坑圖形以外區域；之后采用氫氟酸或氟化銨腐蝕液對基板進行刻蝕，在基板表面刻蝕出凹坑；最后，剝離剩余的石蠟，完成散射結構圖形的制備。圖14為采用本發明彩膜基板第三實施例組成液晶顯示裝置的結構示意圖。如圖14所示，液晶顯示裝置包括對盒在一起并將液晶3夾設其間的陣列基板I和彩膜基板 2，陣列基板I上形成有柵線、數據線、像素電極和薄膜晶體管，彩膜基板2采用本發明彩膜基板第三實施例的結構，包括形成在基板一側表面的彩色樹脂層、黑矩陣和公共電極層，形成在基板另一側表面的作為散射結構圖形的凹坑62。此外，陣列基板I和彩膜基板2的外側貼附有偏光片4。本實施例液晶顯示裝置實現廣視角的原理與前述第一實施例相同。通過上述實施例可以看出，本發明在基板上形成具有凹透鏡結構以分散光線的視角擴展層，視角擴展層為形成在公共電極層上的透鏡層、貼附在基板任一側表面上的散射層或在基板任一側表面上制備的散射結構圖形，利用凹透鏡結構的散射原理實現了廣視角。與通過改變陣列基板結構來增大視角的現有技術相比，本發明彩膜基板具有結構簡單的優點，本發明彩膜基板制造方法具有便于實現的優點，同時還具有生產成本低和增大視角效果顯著等優勢，有效提高了液晶顯示裝置的顯示品質。實際應用中，還可以通過上述實施例技術方案的組合形成組合技術方案，最大限度地實現增大視角效果、提高顯示品質的目的。本發明還提供了一種彩膜基板制造方法，包括制備彩膜結構層和制備視角擴展層的步驟，視角擴展層具有凹透鏡結構以分散光線。具體地，視角擴展層可以是形成在彩膜結構層上的透鏡層、貼附在基板任一側表面上的散射層或在基板任一側表面上制備的散射結構圖形。下面通過具體實施例，進一步說明本發明彩膜基板制造方法的技術方案。圖15為本發明彩膜基板制造方法第一實施例的流程圖，包括步驟11、在基板上形成黑矩陣和彩色樹脂層圖形；步驟12、在所述黑矩陣和彩色樹脂層上形成公共電極層；步驟13、在所述公共電極層上涂敷一層透明樹脂層；步驟14、采用擠壓成型模具與基板對位擠壓，在所述透明樹脂層表面形成作為凹透鏡結構的凹形狀。本實施例是一種在彩膜結構層形成作為視角擴展層的透鏡層的技術方案，制備過程已經在前述圖2 圖5所示技術方案中詳細說明。其中步驟11中，可以采用先形成黑矩陣圖形、再形成彩色樹脂層圖形的工藝次序，也可以采用先形成彩色樹脂層圖形、再形成黑矩陣圖形的工藝次序。圖16為本發明彩膜基板制造方法第二實施例的流程圖，包括
步驟21、在基板的一側表面上形成黑矩陣和彩色樹脂層圖形；步驟22、在所述黑矩陣和彩色樹脂層上形成公共電極層；步驟23、在基板的另一側表面上對位貼附散射層，所述散射層為透明材料，其內部設置有作為凹透鏡結構的氣泡。本實施例是一種在基板的一側表面上形成彩膜結構層、在基板的另一側表面上貼附作為視角擴展層的散射層的技術方案。圖17為本發明彩膜基板制造方法第三實施例的流程圖，包括 步驟31、在基板的一側表面上對位貼附散射層，所述散射層為透明材料，其內部設置有作為凹透鏡結構的氣泡；步驟32、在所述散射層上形成黑矩陣和彩色樹脂層圖形；步驟33、在所述黑矩陣和彩色樹脂層上形成公共電極層。本實施例是一種在基板的一側表面上先貼附作為視角擴展層的散射層、然后在散射層上形成彩膜結構層的技術方案。圖18為本發明彩膜基板制造方法第四實施例的流程圖，包括步驟41、在基板的一側表面上形成黑矩陣和彩色樹脂層圖形；步驟42、在所述黑矩陣和彩色樹脂層上形成公共電極層；步驟43、在基板的另一側表面上涂敷一層光刻膠；步驟44、采用普通掩模板對光刻膠進行曝光，顯影處理后，形成光刻膠保留區域和光刻膠去除區域，光刻膠去除區域對應于凹坑圖形所在區域，光刻膠保留區域對應于凹坑圖形以外區域；步驟45、采用氫氟酸或氟化銨腐蝕液對基板進行刻蝕，在基板表面刻蝕出凹坑；步驟46、剝離剩余的光刻膠，在基板表面形成散射結構圖形。本實施例是一種在基板的一側表面上形成彩膜結構層、在基板的另一側表面上形成作為視角擴展層的散射結構圖形的技術方案。圖19為本發明彩膜基板制造方法第五實施例的流程圖，包括步驟51、在基板的一側表面上形成黑矩陣和彩色樹脂層圖形；步驟52、在所述黑矩陣和彩色樹脂層上形成公共電極層；步驟53、在基板的另一側表面上涂敷一層石蠟；步驟54、采用壓制模具通過對位擠壓石蠟，使石蠟形成石蠟保留區域和石蠟去除區域，石蠟去除區域對應于凹坑圖形所在區域，石蠟保留區域對應于凹坑圖形以外區域；步驟55、采用氫氟酸或氟化銨腐蝕液對基板進行刻蝕，在基板表面刻蝕出凹坑；步驟56、剝離剩余的光刻膠，在基板表面形成散射結構圖形。同樣,本實施例也是一種在基板的一側表面上形成彩膜結構層、在基板的另一側表面上形成作為視角擴展層的散射結構圖形的技術方案。實際上，第四實施例與第五實施例的技術方案基本相同，只是散射結構圖形的制備手段不同，一個采用掩模曝光方式，另一個采用壓制模具方式。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種彩膜基板，其特征在于，包括基板，以及形成在所述基板之上的黑矩陣、柱形隔墊物、彩色樹脂層和公共電極層；其中， 所述黑矩陣與所述柱形隔墊物為一體結構。
2.一種彩膜基板的制造方法，其特征在于，包括 在基板上涂敷一層黑矩陣材料層； 通過曝光、顯影和烘烤處理，在所述基板上形成黑矩陣和柱形隔墊物，所述黑矩陣和柱形隔墊物為一體結構。
全文摘要
本發明涉及一種彩膜基板及其制造方法。彩膜基板包括基板，以及形成在基板之上的黑矩陣、柱形隔墊物、彩色樹脂層和公共電極層；其中，黑矩陣與柱形隔墊物為一體結構。
文檔編號G03F7/00GK102654683SQ201210116529
公開日2012年9月5日 申請日期2009年8月6日 優先權日2009年8月6日
發明者周偉峰, 明星, 趙鑫, 郭建 申請人:北京京東方光電科技有限公司