CN103901659B - 用于ips模式液晶显示面板的滤光板、液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种用于IPS模式液晶显示面板的滤光板、液晶显示装置，滤光板包括：基板；位于所述基板上的遮光图案和滤光层，所述遮光图案和所述滤光层具有重叠区域；平坦层，覆盖所述遮光图案和滤光层；位于所述平坦层上的间隔柱，且所述间隔柱位于滤光层和遮光图案的重叠区域上方，在平行基板表面方向，所述间隔柱底部边缘和所述遮光图案边缘的距离大于等于3μm，小于等于6μm。本技术方案的滤光板不会出现液晶配向不良问题，当将液晶显示装置的阵列基板与滤光板贴合后，对电极施加电压时，不会出现液晶显示装置显示不良的问题。

Description

用于IPS模式液晶显示面板的滤光板、液晶显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及用于IPS模式液晶显示面板的滤光板、液晶显示装置。

背景技术

近年来，随着信息通讯领域的迅速发展，对各种类型的显示设备的需求越来越大。目前主流的显示装置主要有：液晶显示装置（LCD），等离子体显示装置（PDP），电致发光显示装置（ELD）和真空荧光显示装置（VFD）等。由于液晶显示装置具有：轻、薄、体积小、耗电小、辐射低等优点，被广泛应用于各种数据处理设备中，例如电视、笔记本电脑、移动电话、个人数字助理等。液晶显示装置主要包括：TFT阵列基板、彩色滤光板、TFT阵列基板和彩色滤光板之间的液晶层。

图1为现有技术的TN模式液晶显示装置中彩色滤光板的剖面结构示意图，参考图1，目前用于液晶显示装置中的彩色滤光板10主要包括：透明玻璃基板11、遮光图案层（BM层）12、彩色滤光层（RBG层）13、公共电极层（ITO层）14、间隔柱（Photo Spacer，PS）15。其中彩色滤光层13覆盖在遮光图案层12的开口区域内，并且与遮光图案层12有一定重叠量。遮光图案层12、彩色滤光层13常采用光阻涂布的颜料分散法制造，具体工艺为：首先将液态光阻涂布在基板表面，然后通过带有指定图案的曝光掩膜板，使用近接式（Proximity）曝光机进行曝光，再经过显影及烘烤过程形成预想图案。

随着液晶显示装置生产行业的发展，消费者对液晶显示装置品质要求日益提高，推动液晶显示装置朝高清晰，高分辨率，广视角等高精细方向发展，即从TN技术向IPS（In-Plane Switching，平面切换）技术发展。

图2为现有技术的IPS模式液晶显示装置中彩色滤光板的剖面结构示意图，参考图2，IPS模式液晶显示装置的滤光板20包括：透明玻璃基板21、位于基板21上的遮光图案层（BM层）22、位于遮光图案层22和基板21上的彩色滤光层（RBG层）23、位于彩色滤光层23上的平坦层（over coating，检称OC层）26、位于平坦层26上的间隔柱（Photo Spacer，简称PS）25、位于基板21背面的ITO屏蔽层24。其彩色滤光层23中的RBG像素覆盖在遮光图案层22的开口区域内，并且与遮光图案层22有一定重叠量。IPS显示模式中用到的滤光板中，由于遮光图案细线化的要求，RBG像素不可避免的在遮光图案上产生重叠，为了减小此重叠造成的画素牛角偏高，在遮光图案层22及彩色滤光层23上设置了平坦层26。间隔柱25设置在平坦层26上，且位于遮光图案上RBG像素重叠区的上方。

然而，现有技术中，当将彩色滤光板和TFT阵列基板进行贴合后制成液晶显示装置后，经常出现液晶显示装置漏光的现象。

发明内容

本发明解决的问题是IPS模式液晶显示装置出现漏光的现象。

为解决上述问题，本发明提供一种用于IPS模式液晶显示面板的滤光板，包括：

基板；

位于所述基板上的遮光图案和滤光层，所述遮光图案和所述滤光层具有重叠区域；

平坦层，覆盖所述遮光图案和滤光层；

位于所述平坦层上的间隔柱，且所述间隔柱位于滤光层和遮光图案的重叠区域上方，在平行基板表面方向，所述间隔柱底部边缘和所述遮光图案边缘的距离大于等于3μm，小于等于6μm。

可选的，所述间隔柱顶部尺寸大于等于5μm，小于等于20μm，所述间隔柱顶部和底部尺寸差值小于等于5μm。

可选的，所述滤光层至少包括R颜色滤光层、G颜色滤光层和B颜色滤光层，相邻两种颜色的滤光层在与遮光图案的重叠区域具有重叠部分，所述间隔柱位于所述重叠部分上方。

可选的，所述遮光图案的线宽大于等于15μm，小于等于25μm。

可选的，所述间隔柱底面与所述遮光图案顶面的距离为大于等于2μm，小于等于5μm。

可选的，还包括：位于所述基板背面的屏蔽层。

可选的，所述屏蔽层的材料为ITO。

可选的，所述间隔柱包括主间隔柱、副间隔柱，所述主间隔柱的高度大于所述副间隔柱的高度。

本发明还提供一种液晶显示装置，包括所述的滤光板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本技术方案的滤光板，在平行基板表面方向，间隔柱底部边缘和遮光图案边缘的距离大于等于3μm，小于等于6μm。在该距离范围内，不会出现液晶配向不良问题，当将液晶显示装置的阵列基板与滤光板贴合后，对电极施加电压时，减小出现液晶显示装置显示不良的问题。

在具体实施例中，所述间隔柱顶部尺寸大于等于5μm，小于等于20μm，间隔柱底部和顶部的尺寸差值小于等于5μm，并且间隔柱底部边缘和遮光图案边缘的距离大于等于3μm，小于等于6μm。在满足间隔柱顶部和底部的尺寸差值、以及间隔柱底部边缘和遮光图案边缘的距离情况下，可以更好的减小液晶配向不良问题。

附图说明

图1为现有技术的TN模式液晶显示装置中彩色滤光板的剖面结构示意图；

图2为现有技术的IPS模式液晶显示装置中彩色滤光板的剖面结构示意图；

图3为本发明具体实施例的IPS模式液晶显示装置中彩色滤光板的剖面结构示意图。

具体实施方式

发明人经过研究发现，造成现有技术中IPS模式液晶显示装置漏光的原因为：

与传统TN模式不同，IPS模式液晶显示装置施加驱动电压的电极全部设置在TFT阵列基板表面，液晶分子在平行于TFT阵列基板和滤光板的平面内旋转。传统TN模式下，一般只控制间隔柱顶部至遮光图案边缘距离即可。为了提高彩色滤光基板产品品质，满足IPS模式液晶显示装置高精细化的要求，彩色滤光基板上遮光图案的尺寸不断减小。参考图2，此时，间隔柱25距离遮光图案边缘的距离也相应减小，但在IPS模式液晶显示装置中，由于液晶分子在平面内左右旋转，如果间隔柱底部边缘距遮光图案边缘距离x过小，液晶分子旋转时会容易受到滤光层和遮光图案重叠部分凸起的影响而偏转不佳造成配向不良。而如果间距保持足够大的话，就不会发生。

另外，如果间隔柱底部过大时，也会造成液晶分子旋转时，会容易受到滤光层和遮光图案重叠部分凸起的影响而偏转不佳造成配向不良。通常，间隔柱的顶部尺寸和底部尺寸不相等，底部尺寸大于顶部尺寸。在形成间隔柱的过程中，通常不会同时给出需要形成的间隔柱顶部尺寸和底部尺寸的值，而仅仅给出顶部尺寸的值，根据已知顶部尺寸的值进行间隔柱成型的工艺，在顶部尺寸已知的情况下，通过合理控制形成间隔柱的工艺可以控制形成的间隔柱底部尺寸的值。因此，当顶部尺寸固定后，通过合理控制间隔柱底部与顶部的尺寸差值，就可以控制底部尺寸的值，相应的也就可以避免底部尺寸过大造成液晶偏转不佳。

发明人经过长期的实验发现了造成IPS模式液晶显示装置漏光的原因，并且发现，通过控制间隔柱底部与遮光图案边缘的距离x、以及间隔柱底部与顶部的尺寸差值可以使IPS模式液晶显示装置具有良好的性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

图3为本发明具体实施例的IPS模式液晶显示装置中彩色滤光板的剖面结构示意图，参考图3，本发明用于IPS模式液晶显示面板的滤光板30，包括：

基板31；基板31为透明基板，通常选用透明的玻璃基板。但基板31的材料不限于玻璃基板，也可以选用其他材料的透明基板。

位于所述基板31上的遮光图案32和滤光层33，所述遮光图案32和所述滤光层33具有重叠区域。其中，在图3示出的具体实施例中，滤光层33位于遮光图案32和基板31上，也就是说，先在基板31上形成遮光图案32，然后将滤光层33形成在遮光图案32和基板31上。但本发明中，遮光图案和滤光层的上下位置关系可以互换，即遮光图案可以位于滤光层上，也就是说，可以先在基板31上形成滤光层，然后将遮光图案形成在滤光层上。

平坦层36，覆盖所述遮光图案32和滤光层33。该平坦层36起到对遮光图案和滤光层形成的表面进行平坦化的目的，防止滤光层和遮光图案重叠造成画素牛角偏高。平坦层36的表面并不是理想的平面，在遮光图案和滤光层重叠区域上方仍有凸起存在，平坦层的存在只是相对减少了滤光层和遮光图案重叠造成的凸起的高度。

位于所述平坦层36上的间隔柱35，且所述间隔柱35位于滤光层33和遮光图案32的重叠区域上方，在平行基板表面方向，所述间隔柱35底部边缘和所述遮光图案32边缘的距离x大于等于3μm，小于等于6μm。在该距离范围内，可以减小液晶配向不良问题，当将液晶显示装置的阵列基板与滤光板贴合后，对电极施加电压时，减小液晶显示装置显示不良的问题。

在具体实施例中，滤光板30还包括：位于基板31背面的屏蔽层34。可选的，该屏蔽层34的材料为ITO（氧化铟锡）。

本发明中，滤光层至少包括R颜色滤光层、G颜色滤光层和B颜色滤光层，相邻两种颜色的滤光层在与遮光图案的重叠区域具有重叠部分，所述间隔柱位于所述重叠部分上方。在该具体实施例中，滤光层33包括R颜色滤光层、G颜色滤光层和B颜色滤光层，同一遮光图案上具有两种颜色的滤光层，且相邻两种颜色的滤光层在遮光图案与滤光层的重叠区域上具有重叠部分，间隔柱35位于该重叠部分上方。三种颜色的滤光层按RGB的方式排列。但本发明中，滤光层的颜色不限于R、G、B三种颜色，可以根据显示装置显示色彩的需要设置滤光层的颜色。

在具体实施例中，所述间隔柱顶部尺寸c大于等于5μm，小于等于20μm，间隔柱底部的尺寸a和顶部的尺寸c的差值a-c小于等于5μm，并且间隔柱底部边缘和遮光图案边缘的距离大于等于3μm，小于等于6μm。在满足间隔柱顶部和底部的尺寸差值、以及间隔柱底部边缘和遮光图案边缘的距离情况下，可以更好的减小液晶配向不良问题。

在具体实施例中，所述遮光图案的线宽L大于等于15μm，小于等于25μm。间隔柱35底面与所述遮光图案32顶面的距离b为大于等于2μm，小于等于5μm，通过控制距离b可以控制凸起的高度。在遮光图案的线宽L、间隔柱顶部的尺寸c、间隔柱底部的尺寸a和顶部的尺寸c的差值a-c、间隔柱底部边缘至遮光图案边缘的距离x、间隔柱35底面与所述遮光图案32顶面的距离b均满足具体实施例中的条件时，可以非常好的解决小液晶配向不良的问题。

在具体实施例中，滤光板上的所有间隔柱可以高度相同，不分主间隔柱和副间隔柱。也可是滤光板上的间隔柱包括主间隔柱、副间隔柱，主间隔柱的高度大于副间隔柱的高度。

发明人经过大量的实验得出，间隔柱底部边缘至遮光图案边缘的距离大于等于3μm，小于等于6μm时，液晶显示装置几乎没有漏光现象。下表为实验结果

××表示液晶配向严重不良 ×表示液晶配向不良 ○表示液晶配向良好

下面以遮光图案线宽为20μm的滤光板为例说明本发明滤光板的制造方法：

步骤一：首先将透明玻璃基板通过紫外光洗净机和水清洗机除去表面有机物，然后将透明玻璃基板在脱水热盘中烘干，之后在冷盘中冷却至室温。接着，用狭缝涂布机将BM感光性组成物涂布在玻璃基板上，使用热盘在90℃温度下进行预热处理，预热时间为115s。然后，使用装有高压水银灯的近接式曝光机，在曝光能量为50mJ/cm²、曝光间距（GAP）为180μm的条件下对BM感光性组成物进行曝光。曝光完成后用搬送型显影设备实施显影，利用氢氧化钾系显影液将液压设定在0.2Mpa，显影48s（秒），接着用纯水清洗，得到了显影后的遮光图案。然后，用烤炉在230℃的温度下烘烤30min（分钟），之后进行5分钟的冷却处理，最终形成带有遮光图案。通过测试设备进行测试，确认遮光图案线宽为20μm。

步骤二，形成遮光图案后，将带有遮光图案的基板通过紫外洗净机和水清洗机进行清洗，然后，在脱水盘中烘干和冷却；接着，在狭缝涂布机上将红色感光性光阻涂布液涂布到基板上，可以通过调整狭缝吐出量来调整红色感光涂布层的厚度。接着在85℃下对红色感光性光阻预热烘烤115s，之后，使用高压水银灯的近接式曝光机在曝光能量为45mJ/cm²、曝光间距（GAP）为180μm条件下对红色感光性光阻进行曝光，得到预定的图形。之后，在显影设备中用氢氧化钾系显影液以1.0％浓度的显影液将液压设定在0.2ＭPa、显影时间为45s的条件下进行显影。接着用烤炉在230℃的温度下烘烤30min。最终得到R颜色滤光层。

重复步骤二，在滤光板上形成G颜色滤光层、B颜色滤光层。在遮光图案上的两中颜色滤光层的重叠部分宽度为2μm。

步骤三，在完成RBG滤光层图案的成型以后，像素之间产生重叠区域的牛角高度较高，将会对间隔柱的高度以及液晶配向产生影响，从而影响液晶显示设备的表现性能。因此用狭缝涂布机在滤光层表面涂布一层平坦像素表面的热硬化平坦材料(OC，over coat)，在90℃/115秒的条件下进行预烘烤，预烘烤后，在230℃/20min条件下进行烘烤，最终形成平坦层。然后通过磁控溅镀设备基板背面溅镀一层透明导电薄膜(ITO)，厚度为200μm。

步骤四，IPS显示技术中不仅需要遮光图案细线化技术，也对间隔柱小型化、二段化提出了要求。在间隔柱成型前，根据设计经验，可预测得到客户指定高度下间隔柱的顶部和底部的尺寸分别为7μm、10μm。因此在间隔柱成型用曝光掩模板设计时，将间隔柱底部边缘距离遮光图案边缘的间距设定为5um。如步骤二，通过狭缝涂布机将无色透明的感光性光阻涂布在彩色滤光基板表面，在90℃/120s条件下进行预热处理，然后在近接式曝光机中在曝光能量为44mJ/cm²、曝光间距为170μm条件下使用上述曝光光照并通过灰阶掩模（Gray-tone mask，简称GTM）技术得到小型化间隔柱，并在主间隔柱和副间隔柱之间形成0.5μm的段差。通过调整曝光工艺参数的调整，实现主间隔柱、副间隔柱的底部尺寸为10μm，将其配置在滤光层和遮光图案的重叠区域，确认间隔柱底部边缘至遮光图案端部的距离x为5μm，最后经过230℃/30min的烘烤，完成了彩色滤光基板的生产。

通过上述步骤，得到了间隔柱底部边缘距遮光图案端面的距离x=5μm，滤光板与TFT阵列基板贴合后，为具有良好表现性能的高精细液晶显示装置，液晶盒组装后由于配向不良造成的漏光等现象比例为0。

本发明还提供一种液晶显示装置，包括所述的滤光板。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于IPS模式液晶显示面板的滤光板，其特征在于，包括：

基板；

位于所述基板上的遮光图案和滤光层，所述遮光图案和所述滤光层具有重叠区域；

平坦层，覆盖所述遮光图案和滤光层；

位于所述平坦层上的间隔柱，且所述间隔柱位于滤光层和遮光图案的重叠区域上方，在平行基板表面方向，所述间隔柱底部边缘和所述遮光图案边缘的距离大于等于3μm，小于等于6μm。

2.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，所述间隔柱顶部尺寸大于等于5μm，小于等于20μm，所述间隔柱顶部和底部尺寸差值小于等于5μm。

3.如权利要求2所述的滤光板，其特征在于，所述滤光层至少包括R颜色滤光层、G颜色滤光层和B颜色滤光层，相邻两种颜色的滤光层在与遮光图案的重叠区域具有重叠部分，所述间隔柱位于所述重叠部分上方。

4.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，所述遮光图案的线宽大于等于15μm，小于等于25μm。

5.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，所述间隔柱底面与所述遮光图案顶面的距离为大于等于2μm，小于等于5μm。

6.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，还包括：位于所述基板背面的屏蔽层。

7.如权利要求6所述的滤光板，其特征在于，所述屏蔽层的材料为ITO。

8.如权利要求1所述的滤光板，其特征在于，所述间隔柱包括主间隔柱、副间隔柱，所述主间隔柱的高度大于所述副间隔柱的高度。

9.一种液晶显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的滤光板。