CN102654672B

CN102654672B - 一种显示装置、阵列基板、彩膜基板及其制作方法

Info

Publication number: CN102654672B
Application number: CN201110369432.6A
Authority: CN
Inventors: 王灿; 王伟杰
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2031-11-18
Also published as: CN102654672A

Abstract

本发明涉及显示结构技术领域，特别涉及一种显示装置、阵列基板、彩膜基板及其制作方法。该彩膜基板包括透明导电保护层，该透明导电保护层主要由含有碳纳米管的透明树脂材料制成。本发明实施例采用含有碳纳米管的树脂材料制作透明导电保护层来代替原有彩膜基板中的平坦化层和公共电极，使得结构更为简单，简化了工艺流程；同时可有效解决由于有机树脂平坦化层和ITO公共电极之间的粘附性较差导致后续产品中容易发生掉胶现象，并且采用碳纳米管代替ITO材料，可进一步扩展彩膜基板的制作材质，节约铟能源，为后续代替ITO材料引导方向。

Description

一种显示装置、阵列基板、彩膜基板及其制作方法

技术领域

本发明涉及显示结构技术领域，特别涉及一种显示装置、阵列基板、彩膜基板及其制作方法。

背景技术

随着TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，薄膜场效应晶体管液晶显示器)技术的发展，其成本的降低和制造工艺的进一步完善，使其成为平板显示领域的主流技术。TFT-LCD由彩膜基板和阵列基板对盒而成，彩膜基板主要为TFT-LCD提供色彩。

现有技术中的彩膜基板包括：玻璃基板，玻璃基板上依次设置黑矩阵、彩膜层、平坦化层、公共电极和柱状隔垫物，其制作工艺通常为：首先在玻璃基板上形成黑矩阵，在此基础上分别形成红色、绿色和蓝色彩膜层，之后进行涂布平坦化层，起到平坦化作用，然后进行公共电极的沉积，最后形成柱状隔垫物。其中，平坦化层采用树脂材料涂覆形成，而公共电极是由ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)沉积而成，而隔垫物同样是由树脂材料制成。在制作过程中，由于有机树脂和ITO的粘附性不良，经常会造成掉胶，导致的各层结构发生脱落的现象，并且现有的彩膜基板中结构复杂，其相应的制作工艺也随之复杂繁琐，生产效率低下。

另一方面，ITO是目前平面显示器及触摸面板最重要的透明导电原料，几乎完全主导整个市场。但是铟的蕴藏量有限，且多数矿藏位于中国大陆，因此，近年来部分从业者开始研发导电原料的替代品。尤其在2011年日本发生311大地震以后，导致全球所占比率最大(约65％)的ITO靶材厂商-JX Nippon Mining&Metals位于茨城县的主要产线受损，也使很多供应商开始思考导入ITO替代品的可能性。

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提供一种显示装置、阵列基板、彩膜基板及其制作方法，以克服现有的彩膜基板有机树脂和ITO公共电极之间粘附性不良引发的后续产品中容易出现掉胶，造成良品率低下以及现有技术中仅依赖ITO材料而带来的无限制消耗ITO能源等弊病。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明一方面提供一种彩膜基板，其包括基板、彩膜层、黑矩阵和形成于彩膜层和黑矩阵上的透明导电保护层，该透明导电保护层主要由含有碳纳米管的透明树脂材料制成。

进一步地，所述透明导电保护层中碳纳米管的重量百分含量为0.01％-0.02％。

进一步地，所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管，其长度为1-100微米，其直径为1-100纳米。

进一步地，所述树脂材料为酚醛树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、芳族聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、脂环式丙烯酸树脂和环烯烃树脂中的一种或两种以上。

另一方面，本发明还提供一种阵列基板，其包括像素电极，所述像素电极主要由含有碳纳米管的透明树脂材料制成。

进一步地，所述像素电极中碳纳米管的重量百分含量为0.01％-0.02％。

再一方面，本发明还提供一种显示装置，包括上述的彩色基板和/或阵列基板。

再一方面，本发明还提供一种彩膜基板的制作方法，其包括：

步骤1、基板上通过构图工艺形成黑矩阵图形；

步骤2、在完成步骤1的基板上形成彩膜层，所述彩膜层包括红色彩膜层、绿色彩膜层和蓝色彩膜层；

步骤3、在完成步骤2的基板上涂覆含有碳纳米管的树脂溶液，热固化后形成透明导电保护层；

步骤4、在完成步骤3的基板上形成隔垫物。

进一步地，步骤S3中所述透明导电材料的制作方法为：将加入分散剂的碳纳米管在二氯乙烷中采用超声波处理分散成碳纳米管溶液；将分散处理后的碳纳米管溶液加入树脂溶液中，采用超声波进行分散处理，形成均匀的含有碳纳米管的树脂溶液。

(三)有益效果

本发明提供的显示装置、阵列基板、彩膜基板及其制作方法，采用含有碳纳米管的树脂材料制作成透明导电保护层代替原有彩膜基板中的平坦化层和公共电极，使得结构更为简单，简化了工艺流程；同时可有效解决由于有机树脂平坦化层和ITO导电层之间的粘附性较差导致后续产品中容易发生掉胶现象，并且采用碳纳米管代替ITO材料，可进一步扩展彩膜基板的制作材质，节约铟能源，为后续代替ITO材料引导方向。

附图说明

图1为本发明实施例完成黑矩阵的彩膜基板结构示意图；

图2为本发明实施例完成黑矩阵和彩膜层的彩膜基板结构示意图；

图3为本发明实施例完成黑矩阵、彩膜层和透明导电保护层的彩膜基板结构示意图；

图4为本发明实施例整体彩膜基板结构示意图；

图5为本发明实施例彩膜基板的制作方法流程图。

图中：1、基板；2、黑矩阵；3、红色彩膜层；4、绿色彩膜层；5、蓝色彩膜层；6、透明导电保护层；7、隔垫物。

具体实施方式

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1-4所示，本发明实施例彩膜基板包括：基板1，其上依次设置黑矩阵2、彩膜层、透明导电保护层6和隔垫物7。其中彩膜层包括红色彩膜层3、绿色彩膜层4和蓝色彩膜层5。

其中，透明导电保护层6由含有碳纳米管的树脂材料制成。碳纳米管CNT，管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，每层的C是SP²杂化，形成六边形平面的圆柱面。1992年，科研人员发现碳纳米管呈现出良好的导电性；1995年，科学家研究并证实了其优良的场发射性能；1996年，我国科学家实现碳纳米管大面积定向生长；1998年，科研人员应用碳纳米管作电子管阴极；1998年，科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管；1999年，韩国一个研究小组制成碳纳米管阴极彩色显示器样管；2000年，日本科学家制成高亮度的碳纳米管场发射显示器样管。最近，日本丰桥技术科技大学副教授武藤浩行开发出了利用静电作用在高分子树脂和陶瓷表面粘附碳纳米管的技术。使用本技术可以在液晶面板的基板表面形成CNT电极。

本实施例中的透明导电保护层中碳纳米管的重量比为0.01％-0.02％，较优地，该碳纳米管的重量比为0.01％，可实现较优的导电性能。由于碳纳米管的添加量较少，因此，添加的碳纳米管不会改变树脂材料的性能。若该树脂材料是透明树脂，则添加了碳纳米管之后，除了保持树脂材料的透明性能外，同时还可以具有良好的导电性能。若该树脂材料是柔性树脂，则在保持柔性的同时可具有导电性能。

碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管，其长度为1-100微米，其直径为1-100纳米。

树脂材料优选为酚醛树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇、聚酰亚胺、聚苯硫醚、芳族聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、脂环式丙烯酸树脂或环烯烃树脂，也可以为其他透明树脂材料。

本发明实施例采用含有碳纳米管的树脂材料来制作成透明导电保护层来代替原有彩膜基板中的平坦化层和公共电极，使得结构更为简单，简化了工艺流程；同时可有效解决由于有机树脂平坦化层和ITO公共电极之间的粘附性较差导致后续产品中容易发生掉胶现象，并且采用碳纳米管代替ITO材料，可进一步扩展彩膜基板的制作材质，节约铟能源，为后续代替ITO材料引导方向。

本实施例还提供一种阵列基板，包括像素电极，该像素电极和彩膜基板中透明导电保护层的材料相同，在此不再赟述。

本实施例还提供一种显示装置，包括具有上述特征的彩膜基板和/或阵列基板。

如图5所示，本发明提供的彩膜基板的制作方法具体包括：

步骤1、基板上通过构图工艺形成黑矩阵图形；

具体为：在基板1上涂覆黑矩阵用光阻剂，并通过刻画有图形的掩膜版曝光、显影、刻蚀而得到黑矩阵图形，参见图1；

步骤2、在完成步骤1的基板上形成彩膜层，所述彩膜层包括红色彩膜层、绿色彩膜层和蓝色彩膜层。具体为：完成步骤1的基板上涂覆红色像素树脂材料，并通过刻画有图形的掩膜版曝光、显影和刻蚀而得到红色彩膜层3，重复上述步骤得到绿色彩膜层4和蓝色彩膜层5，参见图2；

步骤3、在完成步骤2的基板上涂覆含有碳纳米管的树脂溶液，热固化后形成透明导电保护层，参见图3。；

其中，该树脂溶液的制作方法为：将加有分散剂的碳纳米管在二氯乙烷中采用超声波处理分散成碳纳米管溶液；将分散处理后的碳纳米管溶液加入树脂溶液中，采用超声波进行分散处理，形成均匀的含有碳纳米管的透明树脂溶液。分散剂为烷基硫酸盐、烷基磺酸盐或烷基苯磺酸盐等阴离子表面活性剂，其中，最常用的为十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十四烷基硫酸钠。

步骤4、在完成步骤3的基板上形成隔垫物。

具体为：在完成步骤3的基板上涂覆隔垫物用光刻胶，通过曝光、显影、刻蚀工艺，最终形成隔垫物，参见图4。

需要说明的是，本实施例采用含有碳纳米管CNT的树脂材料代替ITO材料制作导电层的技术同样适用于其他具有导电层的基板结构中。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种彩膜基板，包括基板、彩膜层、黑矩阵和形成于所述彩膜层和黑矩阵上的透明导电保护层，其特征在于，所述透明导电保护层主要由含有碳纳米管的透明树脂材料制成；所述透明导电保护层用于代替彩膜基板中的平坦化层和公共电极。

2.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管，其长度为1-100微米，其直径为1-100纳米。

3.如权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述树脂材料为酚醛树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、芳族聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、脂环式丙烯酸树脂或环烯烃树脂中一种或两种以上。

4.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-3任意一项所述的彩膜基板。

5.一种彩膜基板的制作方法，其特征在于，包括：

步骤1、基板上通过构图工艺形成黑矩阵图形；

步骤3、在完成步骤2的基板上涂覆含有碳纳米管的树脂溶液，热固化后形成透明导电保护层；所述透明导电保护层用于代替彩膜基板中的平坦化层和公共电极；

步骤4、在完成步骤3的基板上形成隔垫物。

6.如权利要求5所述的彩膜基板的制作方法，其特征在于，步骤S3中所述含有碳纳米管的树脂溶液的制作方法为：将加有分散剂的碳纳米管在二氯乙烷中采用超声波处理分散成碳纳米管溶液；将分散处理后的碳纳米管溶液加入树脂溶液中，采用超声波进行分散处理，形成均匀的含有碳纳米管的树脂溶液。