彩膜基板的制造方法转让专利
申请号 : CN200810038305.6
文献号 : CN100593748C
文献日 : 2010-03-10
发明人 : 田广彦
申请人 : 上海广电光电子有限公司
摘要 :
本发明涉及一种彩膜基板的制造方法，包括以下步骤：提供一基板；在该基板上沉积含有导电材料的挡光层，经过防反射处理后，通过光刻法形成黑矩阵；利用光刻法在黑矩阵上依次形成色素层图案，利用光刻法刻蚀未被色素层覆盖的黑矩阵，露出黑矩阵中的导电材料；在黑矩阵和色素层上方沉积覆盖整个基板的透明导电薄膜，该层透明导电薄膜和黑矩阵中露出的导电材料电学连接。本发明方法得到的彩膜基板可降低共通电极上的信号延迟，改善液晶显示效果。
权利要求 :
1、一种彩膜基板的制造方法，包括以下步骤：
提供一基板；
在该基板上沉积含有导电材料的挡光层，经过防反射处理后，通过光刻法形 成黑矩阵；
利用光刻法在黑矩阵上依次形成色素层图案，利用光刻法刻蚀未被色素层覆 盖的黑矩阵，露出黑矩阵中的导电材料；
在黑矩阵和色素层上方沉积覆盖整个基板的透明导电薄膜，该层透明导电薄 膜和黑矩阵中露出的导电材料电学连接。
2、根据权利要求1所述的彩膜基板的制造方法，其特征在于所述导电材料 为铬金属，所述防反射处理步骤为铬金属的氧化处理。
3、根据权利要求1所述的彩膜基板的制造方法，其特征在于所述导电材料 为铝金属、所述防反射处理步骤为在铝金属层上覆盖一层有机光阻层。
4、根据权利要求1所述的彩膜基板的制造方法，其特征在于所述利用光刻 法刻蚀未被色素层覆盖的黑矩阵时，利用色素层图案作为掩模版进行刻蚀，露出 黑矩阵中的导电材料。
5、根据权利要求1所述的彩膜基板的制造方法，其特征在于所述色素层为 R、G、B色素层。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种彩膜基板的制造方法，特别是涉及一种用于液晶显示装置的 彩膜基板的制造方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)是目前被广泛使用的一种平面显示器，跟其他显示方式相 比，具有低功耗、外型薄、重量轻、无辐射等优点。一般而言，LCD包括有阵列下 基板、彩膜(CF)上基板及填充在上下基板之间的液晶层；彩膜上基板包括黑矩 阵(Black Matrix，BM)、R/G/B色素层和作为共通电极的透明导电薄膜；彩膜上基 板上的共通电极与阵列下基板上的像素电极之间的电场强度调制着液晶分子的偏 转方向。
一种彩膜上基板的制造流程示意图如图1、图2和图3所示：首先在基板10 常为玻璃基板)上沉积一层金属层111(如铬、铝)，利用光刻法形成黑矩阵11图 案，请参照图1；为了避免金属材料对光的反射，通常在在金属层111上需进行防 反射处理(如氧化处理)，形成氧化层112；利用光刻法在黑矩阵12上依次形成R、 G、B色素层121、122、123图案，请参照图2，为了避免色素层混合，不同的色 素层之间会保持一定的间隙(如10μm)；最后在整个基板10上沉积一层透明导电 薄膜13(如氧化铟锡)作为共通电极，请参照图3。彩膜上基板上的共通电极在液 晶显示器的显示区域外和阵列下基板电学连接，电学信号通过连接处施加在彩膜 上基板的共通电极。
在液晶显示器的制造中，如果彩膜上基板的共通电极的信号延迟过大会产生 显示不均等问题，影响液晶显示器的显示效果。为了降低彩膜上基板的共通电极 的信号延迟，通常的作法是增加彩膜上基板上透明导电薄膜的厚度，这又会引起 成膜时间的增加和透过率的下降。尤其对于彩膜上基板上共通电极有开口的多畴 垂直取向型TFT-LCD，共通电极的连通性会变差，信号延迟会更严重一些。
一种彩膜上基板的制造流程示意图如图1、图2和图3所示：首先在基板10 常为玻璃基板)上沉积一层金属层111(如铬、铝)，利用光刻法形成黑矩阵11图 案，请参照图1；为了避免金属材料对光的反射，通常在在金属层111上需进行防 反射处理(如氧化处理)，形成氧化层112；利用光刻法在黑矩阵12上依次形成R、 G、B色素层121、122、123图案，请参照图2，为了避免色素层混合，不同的色 素层之间会保持一定的间隙(如10μm)；最后在整个基板10上沉积一层透明导电 薄膜13(如氧化铟锡)作为共通电极，请参照图3。彩膜上基板上的共通电极在液 晶显示器的显示区域外和阵列下基板电学连接，电学信号通过连接处施加在彩膜 上基板的共通电极。
在液晶显示器的制造中，如果彩膜上基板的共通电极的信号延迟过大会产生 显示不均等问题，影响液晶显示器的显示效果。为了降低彩膜上基板的共通电极 的信号延迟，通常的作法是增加彩膜上基板上透明导电薄膜的厚度，这又会引起 成膜时间的增加和透过率的下降。尤其对于彩膜上基板上共通电极有开口的多畴 垂直取向型TFT-LCD，共通电极的连通性会变差，信号延迟会更严重一些。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种彩膜基板的制造方法，该方法得到的 彩膜基板在不增加透明导电膜厚度的前提下可降低彩膜基板上共通电极的信号延 迟。
为解决上述问题，本发明还供了一种彩膜基板的制造方法，包括以下步骤：
提供一基板；
在该基板上沉积含有导电材料的挡光层，经过防反射处理后，通过光刻法形 成黑矩阵；
利用光刻法在黑矩阵上依次形成色素层图案，利用光刻法刻蚀未被色素层覆 盖的黑矩阵，露出黑矩阵中的导电材料；
在黑矩阵和色素层上方沉积覆盖整个基板的透明导电薄膜，该层透明导电薄 膜和黑矩阵中露出的导电材料电学连接。
上述彩膜基板的制造方法，其中所述导电材料为铬金属，所述防反射处理步 骤为铬金属的氧化处理。
上述彩膜基板的制造方法，其中所述导电材料为铝金属、所述防反射处理步 骤为在铝金属层上覆盖一层有机光阻层。
上述彩膜基板的制造方法，其中所述利用光刻法刻蚀未被色素层覆盖的黑矩 阵时，利用色素层图案作为掩模版进行刻蚀，露出黑矩阵中的导电材料。
上述彩膜基板的制造方法，其中所述色素层为R、G、B色素层。
本发明的彩膜基板的制造方法，由于彩膜基板上的共通电极和BM中的导电材 料进行电学连接，形成了并联关系，降低了共通电极上的互联电阻R，而在共通电 极上的信号延迟的时间系数τ正比于共通电极上的总电容C和总电阻R的乘积， 即：
τ∝R*C
根据本发明的共通电极和其他金属层之间的电容C保持不变，因此电阻R的 减小能够减小共通电极上信号延迟的时间系数τ，也就是能够降低共通电极上的 信号延迟。
为解决上述问题，本发明还供了一种彩膜基板的制造方法，包括以下步骤：
提供一基板；
在该基板上沉积含有导电材料的挡光层，经过防反射处理后，通过光刻法形 成黑矩阵；
利用光刻法在黑矩阵上依次形成色素层图案，利用光刻法刻蚀未被色素层覆 盖的黑矩阵，露出黑矩阵中的导电材料；
在黑矩阵和色素层上方沉积覆盖整个基板的透明导电薄膜，该层透明导电薄 膜和黑矩阵中露出的导电材料电学连接。
上述彩膜基板的制造方法，其中所述导电材料为铬金属，所述防反射处理步 骤为铬金属的氧化处理。
上述彩膜基板的制造方法，其中所述导电材料为铝金属、所述防反射处理步 骤为在铝金属层上覆盖一层有机光阻层。
上述彩膜基板的制造方法，其中所述利用光刻法刻蚀未被色素层覆盖的黑矩 阵时，利用色素层图案作为掩模版进行刻蚀，露出黑矩阵中的导电材料。
上述彩膜基板的制造方法，其中所述色素层为R、G、B色素层。
本发明的彩膜基板的制造方法，由于彩膜基板上的共通电极和BM中的导电材 料进行电学连接，形成了并联关系，降低了共通电极上的互联电阻R，而在共通电 极上的信号延迟的时间系数τ正比于共通电极上的总电容C和总电阻R的乘积， 即：
τ∝R*C
根据本发明的共通电极和其他金属层之间的电容C保持不变，因此电阻R的 减小能够减小共通电极上信号延迟的时间系数τ，也就是能够降低共通电极上的 信号延迟。
附图说明
图1为现有技术中形成有黑矩阵的彩膜基板的结构示意图，其中图1b为沿图 1a中剖面线A-A’的截面示意图。
图1b为现有技术中形成R、G、B后的彩膜基板的结构示意图，其中图2b为 沿图2a中剖面线A-A’的截面示意图；。
图1c为现有技术中形成透明导电膜后的彩膜基板的结构示意图，其中图3b 为沿图3a中剖面线A-A’的截面示意图。
图4～图8为本发明的彩膜基板的制造工艺流程中的彩膜基板的截面结构示 意图。
图中：
10、基板 11、黑矩阵 111：金属层
112：氧化层或有机光阻层
12、色素层 121、R色素层 122、G色素层 123、B色素层
13、透明导电(薄)膜
图1b为现有技术中形成R、G、B后的彩膜基板的结构示意图，其中图2b为 沿图2a中剖面线A-A’的截面示意图；。
图1c为现有技术中形成透明导电膜后的彩膜基板的结构示意图，其中图3b 为沿图3a中剖面线A-A’的截面示意图。
图4～图8为本发明的彩膜基板的制造工艺流程中的彩膜基板的截面结构示 意图。
图中：
10、基板 11、黑矩阵 111：金属层
112：氧化层或有机光阻层
12、色素层 121、R色素层 122、G色素层 123、B色素层
13、透明导电(薄)膜
具体实施方式
下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。
图4～图8为本发明的彩膜基板的制造工艺流程中的彩膜基板的截面结构示 意图。
请参照图4，首先提供基板10，该基板10为绝缘透明基板，如玻璃、塑胶基 板，定义为彩膜基板，通常称为上基板。在基板10上沉积金属层111，如铬金属 或铝金属层。
接着，请参照图5，对金属层111进行防反射处理，如对铬金属的氧化处理、 或者在铝金属层上覆盖一层有机光阻层，形成铬金属层和氧化层112、或铝金属层 111和有机光阻层112的复合层，有机光阻层的材料可为负性光刻胶掺入碳黑，厚 度约为1-2μm，铬金属的厚度约为1000-3000A。
接着通过光刻法形成黑矩阵(BM)11图案，定义出多个子像素区域，用以分 隔接续制作的色素层，以增加色彩对比性。
接着，请参照图6，通过光刻法将包含红(R)、绿(G)、蓝(B)的彩膜形 成于子像素区，利用旋涂法在子像素区形成红色像素，再通过曝光显影的方式在 预定形成红色像素的子像素区域形成R色素层121图案，并去除其它子像素区域 的红色像素，重复上述步骤，可得G色素层122、B色素层123图案，色素层12 的厚度约介于1～2.5毫米，形成不同颜色色素层的顺序包括但不限于上述顺序。
接着，请参照图7，利用光刻法刻蚀部分或全部未被R、G、B色素层121、122、 123图案覆盖的BM材料，使铝金属或铬金属裸露出来；如可以用湿法刻蚀铬金属 层上的氧化层112，露出BM中的导电材料铬金属，刻蚀时还可利用R、G、B色素 层图案作为掩膜(mask)刻蚀未被色素层覆盖的BM材料。
最后，请参照图8。在整个基板10上沉积透明导电薄膜13，形成共通电极， 并使该层透明导电膜13和BM中的导电材料即金属层111电学连接。该透明导电 膜13的材料可以为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等，厚度约为500-2000A。
以47英寸全高清TV为例来说明本发明的有益效果，其分辨率为1920×3× 1080，彩膜基板上铬金属层厚度为3000A，共通电极ITO的厚度为1500A：
现有技术是指一般的共通电极没有和BM导电材料电学连接的情况。
从上述表格中可以看出，将共通电极和BM中的导电材料进行电学连接，可有 效降低信号延迟，改善液晶显示器的显示效果。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领 域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此 本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
图4～图8为本发明的彩膜基板的制造工艺流程中的彩膜基板的截面结构示 意图。
请参照图4，首先提供基板10，该基板10为绝缘透明基板，如玻璃、塑胶基 板，定义为彩膜基板，通常称为上基板。在基板10上沉积金属层111，如铬金属 或铝金属层。
接着，请参照图5，对金属层111进行防反射处理，如对铬金属的氧化处理、 或者在铝金属层上覆盖一层有机光阻层，形成铬金属层和氧化层112、或铝金属层 111和有机光阻层112的复合层，有机光阻层的材料可为负性光刻胶掺入碳黑，厚 度约为1-2μm，铬金属的厚度约为1000-3000A。
接着通过光刻法形成黑矩阵(BM)11图案，定义出多个子像素区域，用以分 隔接续制作的色素层，以增加色彩对比性。
接着，请参照图6，通过光刻法将包含红(R)、绿(G)、蓝(B)的彩膜形 成于子像素区，利用旋涂法在子像素区形成红色像素，再通过曝光显影的方式在 预定形成红色像素的子像素区域形成R色素层121图案，并去除其它子像素区域 的红色像素，重复上述步骤，可得G色素层122、B色素层123图案，色素层12 的厚度约介于1～2.5毫米，形成不同颜色色素层的顺序包括但不限于上述顺序。
接着，请参照图7，利用光刻法刻蚀部分或全部未被R、G、B色素层121、122、 123图案覆盖的BM材料，使铝金属或铬金属裸露出来；如可以用湿法刻蚀铬金属 层上的氧化层112，露出BM中的导电材料铬金属，刻蚀时还可利用R、G、B色素 层图案作为掩膜(mask)刻蚀未被色素层覆盖的BM材料。
最后，请参照图8。在整个基板10上沉积透明导电薄膜13，形成共通电极， 并使该层透明导电膜13和BM中的导电材料即金属层111电学连接。该透明导电 膜13的材料可以为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等，厚度约为500-2000A。
以47英寸全高清TV为例来说明本发明的有益效果，其分辨率为1920×3× 1080，彩膜基板上铬金属层厚度为3000A，共通电极ITO的厚度为1500A：
现有技术是指一般的共通电极没有和BM导电材料电学连接的情况。
从上述表格中可以看出，将共通电极和BM中的导电材料进行电学连接，可有 效降低信号延迟，改善液晶显示器的显示效果。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领 域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此 本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。