一种黑矩阵形成方法、显示模组及显示装置与流程

本发明涉及显示装置领域，尤其涉及一种黑矩阵形成方法、显示模组及显示装置。

背景技术：

对于例如miniled(minilightemittingdiode，次毫米发光二极管)屏幕等显示屏而言，为了提升显示的对比度，可以在显示模组的电路基板表面或保护胶体表面，通过喷墨打印、丝印、喷涂、涂覆等方式设置黑矩阵，这些黑矩阵有效减小不同像素之间的串光，提升对比度。

在一些显示模组中，黑矩阵形成的厚度、精度对于显示模组的出光角度、出光均匀度甚至外观等均存在影响，随着显示模组中像素之间的距离越来越小，黑矩阵对于显示模组的出光效果影响的程度指数上升。

技术实现要素：

本发明提供一种黑矩阵形成方法、显示模组及显示装置，主要解决的技术问题是：传统的黑矩阵形成方式精度低，且厚度厚。

为解决上述技术问题，本发明提供一种黑矩阵形成方法，包括将黑色靶材置于有磁场的平台；

将目标板与所述黑色靶材相对放置，所述目标板上待形成黑矩阵的一面与所述黑色靶材相对；

利用掩膜遮盖所述目标板上对应于发光器件的第一区域，并通过磁控溅射使所述黑色靶材沉积至所述目标板的表面形成黑矩阵。

可选的，所述利用掩膜遮盖所述目标板上对应于发光器件的区域，并通过磁控溅射使所述黑色靶材沉积至所述目标板的表面形成黑矩阵包括：

使用至少两块不同的掩膜板，分别对所述目标板进行至少一次磁控溅射；

当使用各个掩膜板完成磁控溅射后，所述目标板上除所述第一区域以外的区域沉积有所述黑色靶材。

可选的，所述利用掩膜遮盖所述目标板上对应于发光器件的区域，并通过磁控溅射使所述黑色靶材沉积至所述目标板的表面形成黑矩阵具体包括：

在所述目标板上设置第一掩膜板，所述第一掩膜板遮盖所述目标板上的所述第一区域以及第二区域；

对所述目标板进行溅射，使所述黑色靶材沉积至所述目标板上除所述第一区域以及第二区域以外的区域上；

移走所述第一掩膜板，在所述目标板上设置第二掩膜板，所述第二掩膜板遮盖所述目标板上的所述第一区域以及第三区域；

再次对所述目标板进行溅射，使所述黑色靶材沉积至所述目标板上除所述第一区域以及第三区域以外的区域上；

所述第二区域与所述第三区域不重叠。

可选的，所述利用掩膜遮盖所述目标板上对应于发光器件的区域，并通过磁控溅射使所述黑色靶材沉积至所述目标板的表面形成黑矩阵包括：

在所述目标板上形成掩膜层，所述掩膜层遮盖所述第一区域；

对形成有所述掩膜层的所述目标板进行磁控溅射，使所述黑色靶材沉积至所述目标板上所述第一区域以外的区域。

可选的，所述在所述目标板上形成掩膜层包括：

在所述目标板上待形成黑矩阵的一面覆上掩膜材料；

去除所述目标板上所述第一区域以外的区域的所述掩膜材料以形成所述掩膜层。

可选的，所述去除所述目标板上所述第一区域以外的区域的所述掩膜材料包括：

在所述掩膜材料上设置第三掩膜板，所述第三掩膜板遮盖第一区域以外的区域；

所述掩膜材料可被蚀刻，对所述第一区域的掩膜材料进行抗蚀刻处理，通过蚀刻去除所述第一区域以外的区域的所述掩膜材料；或，所述掩膜材料为负性光刻材料，通过所述第三掩膜板对所述第一区域的掩膜材料进行曝光，通过光刻去除所述第一区域以外的区域的所述掩膜材料。

可选的，所述掩膜材料具有粘性，且在满足失粘条件时失去粘性；

所述目标板上形成所述黑矩阵之后，还包括：

使所述掩膜层失去粘性并去除所述掩膜层。

可选的，所述掩膜材料的失粘条件包括以下至少之一：

与目标离子产生反应；

温度高于目标温度；

被目标光线照射。

另一方面，本发明还提供一种显示模组，所述显示模组中包括黑矩阵，所述黑矩阵采用如上所述的黑矩阵形成方法所形成。

另一方面，本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括如上所述的显示模组。

有益效果

本发明提供的黑矩阵形成方法、显示模组及显示装置，黑矩阵形成方法通过将黑色靶材置于有磁场的平台；将目标板与黑色靶材相对放置，目标板上待形成黑矩阵的一面与黑色靶材相对；利用掩膜遮盖目标板上对应于发光器件的第一区域，并通过磁控溅射使黑色靶材沉积至目标板的表面形成黑矩阵，能够高精度的形成厚度较薄的黑矩阵，其形成的黑矩阵透光度低，保证显示模组的出光效果以及对比度。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的黑矩阵形成方法的流程示意图；

图2为本发明第一实施例提供的发光器件的布置示意图；

图3为本发明第二实施例提供的黑矩阵形成方法的细化流程示意图；

图4为本发明第二实施例提供的在miniled显示模组上设置第一掩膜板的示意图；

图5为本发明第二实施例提供的第一掩膜板的结构示意图一；

图6为本发明第二实施例提供的第二掩膜板的结构示意图一；

图7为本发明第二实施例提供的第一掩膜板的结构示意图二；

图8为本发明第二实施例提供的第二掩膜板的结构示意图二；

图9为本发明第二实施例提供的在miniled显示模组上形成掩膜层的流程示意图；

图10为本发明第二实施例提供的在miniled显示模组的封装胶上涂覆掩膜材料的示意图；

图11为本发明第二实施例提供的在负性光刻材料上设置第三掩膜板的示意图；

图12为本发明第二实施例提供的第三掩膜板的结构示意图；

图13为本发明第二实施例提供的形成掩膜层的示意图；

图14为本发明第二实施例提供的在真空容器中进行磁控溅射的示意图；

图15为本发明第二实施例提供的形成黑矩阵的示意图；

图16为本发明第二实施例提供的在黑矩阵上设置保护胶体的示意图；

其中，1为发光器件；2为封装胶；3为第一掩膜板；4为第一矩形镂空；5为第二矩形镂空；6为负性光刻材料；7为第三掩膜板；8为真空容器；9为黑色靶材；10为惰性气体；11为磁场；12为正离子；13为黑色靶材分子；14为黑色分子层；15为黑矩阵；16为保护胶体；100为miniled显示模组。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被理解，下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

为了解决传统的黑矩阵形成方法所形成的黑矩阵厚度较厚，且精度不高等问题。本实施例提供一种黑矩阵形成方法，请参见图1，该黑矩阵形成方法包括：

s101、将黑色靶材置于有磁场的平台；

s102、将目标板与黑色靶材相对放置，目标板上待形成黑矩阵的一面与黑色靶材相对；

s103、利用掩膜遮盖目标板上对应于发光器件的第一区域，并通过磁控溅射使黑色靶材沉积至目标板的表面形成黑矩阵。

黑色靶材即是用于形成黑矩阵的材料，包括但不限于炭黑、金属吸光材料等能够有效避免光线透过的材料。应当说明的是，本实施例中所指的目标板可以包括未封装发光器件或胶体的基板也可以是已封装有发光器件或胶体的显示模组或其他盖板等。黑矩阵可以形成到基板上，也可以形成到显示模组的其他部分，例如封装的胶体上，或还在一些实施方式中，黑矩阵可以先形成到盖板上(例如玻璃盖板)，再将盖板整体覆盖到封装有胶体的显示模组上，同样使得黑矩阵能够覆盖到发光器件之上，提升对比度。发光器件可以是包括但不限于各类led芯片，例如miniled芯片、oled(organiclight-emittingdiode，有机发光二极管)芯片、microled(微型发光二极管)芯片等。

可以理解的是，磁控溅射的过程通常在真空中进行，本实施例的上述的有磁场的平台以及放置的目标板均是在真空环境中，该真空环境中充入惰性气体(例如氩气或其他惰性气体)，可利用低压惰性气体辉光放电来产生入射离子。在真空环境中施加电场，直到惰性气体被击穿电离出电子，电子在放置黑色靶材的平台的磁场作用下不断撞击气体分子，释放出更多的电子，同时正离子被撞击后轰击黑色靶材，使得黑色靶材分子喷射到目标板上，在目标板上沉积黑色靶材分子层。本实施例中，通过掩膜将目标板上对应于发光器件的第一区域遮盖，使得目标板上形成有黑矩阵，对应于发光器件的第一区域没有沉积黑色靶材分子，使得发光器件的光线可以透过。上述方式仅仅是磁控溅射的一种示例，还可以使用其他方式来实现磁控溅射。

本实施例的黑矩阵形成方法，采用磁控溅射的方式将黑色靶材沉积到目标板表面以形成黑矩阵，黑色靶材分子层的厚度可以形成得十分薄，例如在一些实施过程中磁控溅射所形成的黑矩阵厚度可为200纳米，而传统的喷墨打印、丝印、喷涂、涂覆等方式形成的黑矩阵最小的厚度约为50微米。同时，磁控溅射的精度高，使得黑矩阵的尺寸精度可以被控制到10纳米以下。并且，黑色靶材分子层具有紧密的分子组成，透光度低，可以尽可能的做黑，一些实施过程中透光率可小于5％。黑矩阵更薄的厚度保证显示模组的出光角度，更高的精度保证显示模组的外观均匀以及像素出光的均匀度，更低的透光度保证显示模组显示时的对比度。

在实际应用中，由于显示模组上的发光器件尺寸小，且数量多，若针对每个发光器件设置一个独立的掩膜，则设置困难、繁琐，难以去除。因此，为了更高效的形成黑矩阵，在一些实施方式中，利用掩膜遮盖目标板上对应于发光器件的区域，并通过磁控溅射使黑色靶材沉积至目标板的表面形成黑矩阵包括：

使用至少两块不同的掩膜板，分别对目标板进行至少一次磁控溅射；

当使用各个掩膜板完成磁控溅射后，目标板上除第一区域以外的区域沉积有黑色靶材。

可以理解的是，本实施例中的每一个掩膜板均将第一区域所遮盖，在任何一次磁控溅射的过程中，均不会在第一区域沉积黑色靶材。

本实施例的至少两块不同的掩膜板中，没有遮盖的区域的集合包括了第一区域以外的所有区域。因此，当使用各个掩膜板完成磁控溅射后，除第一区域以外的区域均沉积有黑色靶材。

掩膜板的材料可以是任意不易变形的材料，这些掩膜板可以重复使用。且在一些具体实施过程中，掩膜板可以通过激光进行加工，其材料可以选用易于激光加工的材料。本实施例中，掩膜板可以采用钢片并通过激光加工形成。

由于针对各个掩膜板均进行一次磁控溅射，为了减少磁控溅射的次数，提高生产效率且控制成本，可以尽量减少掩膜板的总数。一些实施方式中，上述利用掩膜遮盖目标板上对应于发光器件的区域，并通过磁控溅射使黑色靶材沉积至目标板的表面形成黑矩阵具体包括：

在目标板上设置第一掩膜板，第一掩膜板遮盖目标板上的第一区域以及第二区域；

对目标板进行溅射，使黑色靶材沉积至目标板上除第一区域以及第二区域以外的区域上；

移走第一掩膜板，在目标板上设置第二掩膜板，第二掩膜板遮盖目标板上的第一区域以及第三区域；

再次对目标板进行溅射，使黑色靶材沉积至目标板上除第一区域以及第三区域以外的区域上；

第二区域与第三区域不重叠。

可以理解的是，如图2，由于各个发光器件1之间是间隔布置的，因而发光器件1所对应的各个第一区域是分离的，若单块掩膜板要完整的覆盖第一区域，必然存在连接着各个第一区域之间的部分(第二区域)，因此，无法通过单次的磁控溅射完成黑矩阵的制作。采用第一掩膜板和第二掩膜板两块掩膜板交替使用，第二掩膜板不遮盖第一掩膜板中的第二区域，使第一次磁控溅射时未能够沉积到黑色靶材的第二区域暴露，以在第二次磁控溅射时完成对第二区域的黑色靶材沉积，使得第一区域以外的所有区域都沉积有黑色靶材，形成黑矩阵。采用两块掩膜板仅需要进行两次磁控溅射，提升效率，且控制成本。

而在另一些实施方式中，可以直接在目标板上形成仅仅遮盖住第一区域的掩膜层，对形成有掩膜层的目标板进行磁控溅射，可以使得黑色靶材沉积至目标板上第一区域以外的区域，一次形成黑矩阵，进一步减少磁控溅射的次数。且可以理解的是，单次的磁控溅射更易于控制，形成的黑矩阵均匀性更好。相较于直接将独立的掩膜放置到第一区域，直接在目标板上制作形成掩膜层的方式更为便捷，更易于实施。

一些实施方式中，目标板上形成掩膜层的方式可包括，在目标板上待形成黑矩阵的一面上覆上掩膜材料，并去除第一区域以外的区域的掩膜材料，从而形成掩膜层。去除掩膜材料的方式包括但不限于蚀刻、光刻。

去除目标板上第一区域以外的区域的掩膜材料包括在掩膜材料上设置第三掩膜板，第三掩膜板遮盖第一区域以外的区域。

设置第三掩膜板后，仅有第一区域的掩膜材料露出，因此对第一区域的掩膜材料进行处理，使得其不会在后续的步骤中被去除。在一示例中，掩膜材料可以选择的可被蚀刻的材料，对第一区域的掩膜材料进行抗蚀刻处理，例如涂覆保护层，或掺杂入能够抗蚀刻的离子，移开第三掩膜板后，通过蚀刻可以去除其余区域的掩膜材料，仅有第一区域的掩膜材料保留，形成掩膜层。另一示例中，掩膜材料可以是负性光刻材料，由于第三掩膜板使得第一区域的掩膜材料露出，第一区域的掩膜材料可以被光线照射，负性光刻材料被曝光(指使用特定波长的光对光刻胶进行选择性地照射)后不会溶解于显影液中，移开第三掩膜板后，可通过显影液洗去其余区域的掩膜材料，形成掩膜层。

在一些实施方式中，掩膜材料具有粘性，并可以在满足失粘条件时失去粘性，当黑矩阵形成后，可使得掩膜层失去粘性并去除掩膜层。掩膜材料的失粘条件可包括以下至少之一：

与目标离子产生反应；

温度高于目标温度；

被目标光线照射。

分别可通过等离子风、升温、目标光线的光照使得掩膜层的掩膜材料失去粘性以去除。

本实施例的黑矩阵形成方法，将黑色靶材置于有磁场的平台；将目标板与黑色靶材相对放置，目标板上待形成黑矩阵的一面与黑色靶材相对通过掩膜和磁控溅射的方式将黑色靶材沉积到目标板的表面，形成的黑矩阵厚度薄、精度高且透光度低，保证了显示模组的出光效果和对比度。

实施例二：

为了更好的说明本发明的黑矩阵形成方法，本实施例结合附图以及具体的形成过程做进一步说明，请参见图3，为本实施例提供的黑矩阵形成方法的细化流程图。本实施例中，以目标板为一种miniled显示模组为例，该miniled显示模组包括基板、设置在基板上的发光器件阵列以及将发光器件进行封装保护的封装胶，本实施例中，发光器件具体包括miniled芯片，在本实施例的下列示例中，于miniled显示模组的封装胶上形成黑矩阵。

s201、在miniled显示模组上设置第一掩膜板，并放置到真空容器中；

如图4，第一掩膜板3被设置在封装胶2上，该第一掩膜板3遮盖miniled显示模组上的第一区域以及第二区域。

s202、在有磁场的平台上放置黑色靶材；

s203、使miniled显示模组设置有封装胶的一面正对黑色靶材；

s204、在真空容器中注入惰性气体；

应当说明的是，上述步骤s201-s204的执行顺序在不冲突的情况下可以调整。

s205、在真空容器中施加电场，使惰性气体被击穿电离出电子；

s206、将第一掩膜板移除，在miniled显示模组上设置第二掩膜板，并再次放置到真空容器中；

s205完成一次磁控溅射后，取出miniled显示模组，将第一掩膜板更换为第二掩膜板。第二掩膜板遮盖目标板上的第一区域以及第三区域，且第二区域与第三区域不重叠。

s207、对设置有第二掩膜板的miniled显示模组进行磁控溅射；

对设置有第二掩膜板的miniled显示模组进行磁控溅射与上述步骤s203、s204以及s205一致。

完成第二次磁控溅射后，移除第二掩膜板即可以得到形成有黑矩阵的miniled显示模组。

请参见图5，为一种示例的第一掩膜板的结构，以及参见图6，为对应于图6的第一掩膜板的一种示例的第二掩膜板的结构，图5以及图6中，黑色区域为掩膜板遮盖的区域，白色区域为镂空的区域。第一掩膜板对应于第一区域的区域a遮盖第一区域，对应于第二区域的区域b连接各列区域a，使得第一掩膜板保持一个整体的状态(第一掩膜板的边框未示出)；第一掩膜板的其余区域镂空，使黑色靶材分子可以通过。对应于该第一掩膜板，第二掩膜板仅在连接各列第一区域的第二区域的位置镂空。交替使用第一掩膜板和第二掩膜板，使得miniled显示模组上，第一区域以外的所有区域均被沉积有黑色靶材分子，形成黑矩阵。

请参见图7以及图8，本实施例还提供另一种示例的第一掩膜板和第二掩膜板，图7以及图8中，填充有黑色斜线以及黑色填充的区域a为掩膜板遮盖的区域，白色区域为镂空的区域，其中黑色填充的区域a对应于miniled芯片的第一区域(图7以及图8仅绘制一部分黑色填充的区域a作为miniled芯片的位置的示例，实际应用中，miniled芯片可以布满或几乎布满miniled显示模组)。第一掩膜板上包括各列交错排布的第一矩形镂空4，第一矩形镂空4的宽度等于横向的两个miniled芯片之间的间隔，高度等于两个miniled芯片的高度加上纵向的两个miniled芯片之间的间隔，每个第一矩形镂空4位于纵向的两列miniled芯片之间，且上下两边分别与纵向相邻的两个miniled芯片的上下边对齐。第二掩膜板上包括各行交错排布的第二矩形镂空5，第二矩形镂空5的宽度等于两个miniled芯片的宽度加上横向的两个miniled芯片之间的间隔，高度等于两个miniled芯片纵向的两个miniled芯片之间的间隔，每个第二矩形镂空5位于横向的两行miniled芯片之间，且左右两边分别与横向相邻的两个miniled芯片的左右边对齐。交替使用本示例中的第一掩膜板和第二掩膜板，同样可以使得miniled显示模组上，第一区域以外的所有区域均被沉积有黑色靶材分子，形成黑矩阵。

上述两种示例仅仅是两种可选的掩膜板的设置方式，实际应用中，可以任意选择掩膜板的形式也可以使用更多的掩膜板数量，只要能够形成黑矩阵即可。

本实施例下面还结合具体示例对在miniled显示模组形成掩膜层进行更具体的说明，请参见图9，形成掩模层的步骤包括：

s301、在miniled显示模组设置掩膜材料；

如图10，具体在miniled显示模组的封装胶2上涂覆掩膜材料，本示例中掩膜材料为负性光刻材料6，示例性的，负性光刻材料6包括但不限于负性光刻胶或其他可被光刻加工的负性光刻材料。

s302、在负性光刻材料上设置第三掩膜板；

如图11以及图12，图11示意出负性光刻材料6上设置第三掩膜板7的截面结构图，图12为第三掩膜板7的结构示意图，其中，填充有黑色斜线的区域为第三掩膜板7遮盖的区域，第三掩膜板仅使第一区域的负性光刻材料6露出，其余区域全部被遮盖。

s303、使负性光刻材料图案化；

图案化包括通过特定光线照射负性光刻材料6(曝光)，并使用显影液将没有被特定光线照射的负性光刻材料6去除(显影)。如图13，由于第三掩膜板仅使第一区域的负性光刻材料6露出，曝光并显影后，仅有第一区域的负性光刻材料6保留，形成掩膜层。

如图14，真空容器8中，miniled显示模组100与黑色靶材9相对设置，真空容器8中充有惰性气体10。施加电场e后，电子e在放置黑色靶材9的平台的磁场11作用下不断撞击气体分子，释放出更多的电子e，同时正离子12被撞击后轰击黑色靶材9，将黑色靶材分子13溅射到miniled显示模组100上，在miniled显示模组100表面沉积成黑色分子层14。miniled显示模组100没被掩膜层所遮盖的区域上，沉积有黑色分子层14，负性光刻材料6形成的掩膜层挡住了向第一区域以及第二区域溅射的黑色靶材分子13。

参见图15，在磁控溅射形成黑矩阵15之后，去除残留在第一区域上的负性光刻材料。实际应用中，如图16，形成黑矩阵15后，可在黑矩阵之上再设置一层保护胶体16，对黑矩阵15形成保护。

若掩膜材料为可被蚀刻加工的材料，则步骤s303中，可通过涂覆保护层或掺杂抗蚀刻的离子等抗蚀刻的处理，使得第一区域能够在蚀刻的过程中被保留，形成掩膜层。

实施例三：

本实施例提供一种显示模组，显示模组中包括黑矩阵，该黑矩阵采用实施例一、实施例二中所示例的黑矩阵形成方法所形成。示例性的，黑矩阵可以形成在包括但不限于显示模组中的基板上、显示模组的封装胶上、显示模组的盖板上。显示模组可以是包括但不限于miniled显示模组、oled显示模组、microled显示模组等。

本实施例提供一种显示装置，该显示装置包括上述的显示模组，本实施例中提供的显示装置可以应用于各种发光领域，例如其应用于各种显示领域(可以是电视、显示器、手机等终端)，显示模组可包括例如led显示面板、miniled显示面板、microled显示面板等。上述应用仅仅是本实施例所示例的几种应用，应当理解的是本实施例中的显示装置的应用并不限于上述示例的几种领域。

应当说明的是，除有特别说明，附图中各元件的数量、形状以及元件大小关系并不表示元件的真实情况，仅仅是为了便于理解的示意图形。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。