專利名稱：彩色濾光片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種彩色濾光片的制造方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器是一種被動(dòng)式顯示裝置，為達(dá)到彩色顯示的效果，需要為其提供一彩色濾光片，其作用是將通過的白光轉(zhuǎn)化為紅、綠、藍(lán)三原色光束，并配合薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)層及其間的液晶等其它元件以達(dá)成顯示不同色彩影像的效果。彩色濾光片一般置于上基板與氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)電極之間，主要包括一黑矩陣及一著色層。
彩色濾光片是組成液晶面板的最重要的關(guān)鍵零組件，占TFT-LCD面板的材料成本比重最大，約為28％，因此彩色濾光片的制造成本關(guān)系到整個(gè)液晶面板的成本能否降低。
目前，制造彩色濾光片的制程主要有以下幾種方法染色法(Dyeing)、蝕刻法(Etching)、顏料分散法(Pigment Dispersion)、電著法、印刷法與干膜轉(zhuǎn)寫法。
染色法及蝕刻法是以染料為主要濾光材質(zhì)，染料具有種類多、色相均勻、染色力高、色飽和度高及穿透度高的優(yōu)點(diǎn)，但耐旋光性及耐熱性不佳，因而此二種方法有逐漸被以顏料為主要濾光材料的顏料分散法及電著法所取代。
顏料分散法的材質(zhì)為研磨后的顏料分散液與感光性樹脂溶液所混合形成的顏料光阻，顏料分散法利用微影成像技術(shù)來達(dá)到高分辨率及像素自由配置的目的。顏料的耐光性及耐熱性較佳，但是其平坦性及均勻性不易控制，生產(chǎn)成本高。
電著法，是將離子型樹脂與顏料的水溶液通過電泳方式電著沉積在基板上，表面平坦性佳，但受限于電極，無法自由配置像素。
印刷法是將油墨以網(wǎng)印、平版、凸版或凹版等方式，直接印在玻璃基板上，成本低，但尺寸精確度差、平坦度不佳，一般需要進(jìn)行三次以上的印刷制程才能獲得所需的紅、綠、藍(lán)三原色，造成油墨成本的浪費(fèi)。
干膜轉(zhuǎn)寫法是將含顏料的感光性樹脂溶液涂布在塑膠膜上，經(jīng)干燥形成干膜，經(jīng)曝光、顯影、硬烤等步驟得到單色圖案。
請(qǐng)參閱圖1，圖中(a)至(h)是2001年1月21日公告的中國臺(tái)灣專利公告第419,597號(hào)所揭示的一種彩色濾光片的制造方法，該制造方法為電著法，包含以下步驟在一基材上預(yù)先作成一黑色遮光矩陣層，如圖1(a)；在上述含有黑色遮光矩陣層的基板上涂布一光阻層，利用一具有像素圖案的光罩對(duì)該光阻層進(jìn)行對(duì)位曝光，使光阻上的每一像素對(duì)應(yīng)區(qū)形成三個(gè)各具不同曝光量的區(qū)域A、B、C，如圖1(b)；利用顯影劑去除該光阻層上曝光區(qū)域A，直到裸露出該基材對(duì)應(yīng)于該區(qū)域A的表面10，如圖1(c)；對(duì)該裸露表面10進(jìn)行電著程序，電著上一預(yù)定彩色涂料，如紅色，形成第一彩色濾光膜101，如圖1(d)；利用顯影劑去除該光阻層上曝光區(qū)域B，直到裸露出該基材對(duì)應(yīng)于該區(qū)域B的表面11，如圖1(e)；對(duì)該裸露表面11進(jìn)行電著程序，電著上一預(yù)定彩色涂料，如綠色，形成第二彩色濾光膜111，如圖1(f)；利用顯影劑去除該光阻層上曝光區(qū)域C，直到裸露出該基材對(duì)應(yīng)于該區(qū)域C的表面12，如圖1(g)；對(duì)該裸露表面12進(jìn)行電著程序，電著上一預(yù)定彩色涂料，如藍(lán)色，形成第三彩色濾光膜121，如圖1(h)。然后再在其表面濺鍍一層銦錫氧化物(Indium TinOxide，ITO)膜，最后經(jīng)切割、研磨，得到彩色濾光片。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)彩色濾光片的制造方法需多次重復(fù)該電著程序，生產(chǎn)效率低，且需多次使用顯影劑等原材料，造成原料浪費(fèi)、制造成本升高。
有鑒于此，提供一種節(jié)約原料、降低成本、提高效率的彩色濾光片的制造方法實(shí)為必需。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以若干實(shí)施例說明一種節(jié)約原料、降低成本、提高效率的彩色濾光片的制造方法。
為實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容，提供一種彩色濾光片的制造方法，其包括以下步驟在一基板上形成一黑矩陣層；采用一多頭噴墨設(shè)備對(duì)該黑矩陣層進(jìn)行著色，形成著色層；在該著色層表面形成一層銦錫氧化物膜。
進(jìn)一步地，該黑矩陣層采用納米壓印或熱壓成形制程制作而成。
相較于現(xiàn)有技術(shù)中的平板印刷法必需印刷三次以上才能獲得紅、綠、藍(lán)三原色而言，本發(fā)明采用多頭噴墨設(shè)備進(jìn)行著色，只需一次滴墨即可獲得，可節(jié)約三分之二的墨成本。相較于現(xiàn)有技術(shù)中的電著法必需多次使用顯影劑等原材料且需多次重復(fù)電著程序而言，本發(fā)明彩色濾光片的制造方法采用納米壓印或者熱壓成形技術(shù)制作黑矩陣，可快速復(fù)制黑矩陣，節(jié)約原料，其效率大大提高且制作成本降低。因此，本發(fā)明彩色濾光片的制造方法可節(jié)約原料、降低成本、提高效率。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)彩色濾光片的制造方法示意圖。
圖2是本發(fā)明彩色濾光片的制造方法第一實(shí)施方式的黑矩陣層的制作原理示意圖。
圖3是本發(fā)明彩色濾光片的制造方法第一實(shí)施方式的黑矩陣層結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
圖4是本發(fā)明彩色濾光片的制造方法第一實(shí)施方式所用的多頭噴墨設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明彩色濾光片的制造方法第一實(shí)施方式形成的著色層的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明彩色濾光片的制造方法第一實(shí)施方式形成的彩色濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明彩色濾光片的制造方法第二實(shí)施方式的黑矩陣制作示意圖。
圖8是本發(fā)明彩色濾光片的制造方法第三實(shí)施方式的黑矩陣制作示意圖。
具體實(shí)施方式
上述彩色濾光片的制造方法詳細(xì)說明如下請(qǐng)參閱圖2，是本發(fā)明第一實(shí)施方式黑矩陣層240的制作原理示意圖。該黑矩陣層240的制作是采用納米壓印技術(shù)(nano-imprinting technology)或熱壓成形技術(shù)(hot embossingtechnology)制作而成。如圖2(a)所示，首先提供一基板210，其材質(zhì)可為玻璃，也可為聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)或聚碳酸脂(polycarbonate，PC)等塑膠，除此之外，任何高透明性材料均可作為本實(shí)施方式的基板。清洗該基板210，去除其表面的無機(jī)或有機(jī)物質(zhì)；在該基板210上均勻地旋覆(spin coating)一光阻層220，也可采用均勻涂覆(uniform coat)、預(yù)涂(pre-coat)以及化學(xué)氣相沉積法(CVD)等方式，該光阻層220的材質(zhì)為熱塑性高分子材料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
提供一與所需黑矩陣形狀相應(yīng)的模仁230(mold)，或壓模(stamper)，該模仁或壓膜可為鎳磷合金(NiP)，其中磷的含量介于5％～15％之間。本發(fā)明采用模仁230，其具有長的使用壽命及良好的斷裂韌性，可在模壓加工的較高壓力下使用。該模仁230的納米結(jié)構(gòu)采用LIGA(德文Lithograph Galvanformung undAbformug的簡(jiǎn)寫，是八十年代中期以后利用X射線光刻、電鑄及注塑的技術(shù))制程、電子束微影直寫、X光微影或離子光微影技術(shù)等制作而成，該模仁230的鎳層厚度為500μm～2mm，表面無針孔等缺陷。
如圖2(b)所示，將溫度提高至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上，進(jìn)行壓印或熱壓制程，使得該熱塑性高分子材料構(gòu)成的光阻層220隨模仁230表面結(jié)構(gòu)成形，接著以紫外光曝照使結(jié)構(gòu)固化成型。
如圖2(c)所示，將模仁230移開，進(jìn)行脫模程序。
如圖2(d)所示，以干蝕刻劑清除如圖2(c)所示的殘余的薄光阻層2201，進(jìn)而將模仁230上的圖案轉(zhuǎn)印至基板210上，該蝕刻制程采用反應(yīng)式離子蝕刻(reactive ion etching，RIE)方式進(jìn)行。
如此，在該基板210表面形成一黑矩陣層240，如圖3所示，是黑矩陣層240結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
以多頭噴墨設(shè)備300(Multi-Head Ink-Jet Array，MHIJA)對(duì)黑矩陣層240進(jìn)行著色。請(qǐng)參閱圖4，是本實(shí)施方式彩色濾光片制造所用的多頭噴墨設(shè)備300結(jié)構(gòu)示意圖。該多頭噴墨設(shè)備300具有多個(gè)墨盒310、加熱線圈320、高分辨率的電荷耦合裝置(Charge Coupled Device，CCD)330以及一位于多頭噴墨設(shè)備300內(nèi)部并與反應(yīng)控制回路連接的微控器340。該第一墨盒311裝有紅色(Red)墨、第二墨盒312裝有綠色(Green)墨、第三墨盒313裝有藍(lán)色(Blue)墨，每一墨盒310端部分別具有一噴嘴350，第一墨盒311對(duì)應(yīng)第一噴嘴351、第二墨盒312對(duì)應(yīng)第二噴嘴352、第三墨盒313對(duì)應(yīng)第三噴嘴353，分別滴下紅、綠、藍(lán)色墨。每一噴嘴350分別對(duì)準(zhǔn)黑矩陣層240的一子像素241。該加熱線圈320分別繞于各墨盒310的外圍，用于控制墨滴的形成。該微控器340用以控制各加熱線圈工作與否。加熱線圈320工作時(shí)，該墨滴由各墨盒310的噴嘴350處滴下，正好滴入黑矩陣層240與其對(duì)應(yīng)的各子像素241，從而在黑矩陣層240上形成具有紅、綠、藍(lán)三原色的著色層250，請(qǐng)參閱圖5，是本發(fā)明著色層250的結(jié)構(gòu)示意圖。
該電荷耦合裝置330用以實(shí)現(xiàn)每一R、G、B子像素241的高解析圖像顯示。該多頭噴墨設(shè)備300具有三維方向的精準(zhǔn)定位控制，各噴嘴350移動(dòng)至指定子像素241位置的精度為±0.5mm。
將所形成的著色層250進(jìn)行預(yù)烘，使其干燥后，再在其表面形成一層銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)膜260，最后經(jīng)切割、研磨，得到彩色濾光片200，其中銦錫氧化物膜260可采用濺鍍(sputtering)、旋涂(spin coating)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)等制作而成。請(qǐng)參閱圖6，是本實(shí)施方式彩色濾光片200的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)白光穿過該彩色濾光片200時(shí)，因基板210及ITO膜260均為透明材質(zhì)，通過著色層250的作用后，可轉(zhuǎn)換成包含紅、綠、藍(lán)三原色的彩色顯示光。
圖7是本發(fā)明第二實(shí)施方式的黑矩陣層制作示意圖。其與第一實(shí)施方式不同之處在于黑矩陣層的制作方法。該模仁400為一滾輪狀，其上有多個(gè)均勻分布的鋸齒401，其在光阻層420上滾過，即形成黑矩陣層410。
圖8是本發(fā)明第三實(shí)施方式的黑矩陣層制作示意圖。其與第一實(shí)施方式不同之處仍在于黑矩陣層的制作方法。該模仁500具有與所需黑矩陣形狀相應(yīng)的鋸齒501，其上設(shè)置一表面光滑的滾輪510，該滾輪510從該模仁500表面壓過，在光阻層520上形成黑矩陣層(圖未示)。
相較于現(xiàn)有技術(shù)中的平板印刷法必需印刷三次以上才能獲得紅、綠、藍(lán)三原色而言，本發(fā)明采用多頭噴墨設(shè)備進(jìn)行著色，只需一次滴墨即可獲得，且可節(jié)約三分之二的墨成本。
相較于現(xiàn)有技術(shù)中的電著法必需多次使用顯影劑等原材料且需多次重復(fù)電著程序而言，本發(fā)明彩色濾光片的制造方法采用納米壓印或者熱壓成形技術(shù)制作黑矩陣，可快速復(fù)制黑矩陣，節(jié)約原料，其效率大大提高且制作成本降低。
因此，本發(fā)明彩色濾光片的制造方法可節(jié)約原料、降低成本、提高效率。
權(quán)利要求
1.一種彩色濾光片的制造方法，其包括以下步驟在一基板上形成一黑矩陣層；采用一多頭噴墨設(shè)備對(duì)該黑矩陣層進(jìn)行著色，形成著色層；在該著色層表面形成一層銦錫氧化物膜。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該黑矩陣層采用納米壓印或熱壓成形制程制作而成。
3.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該黑矩陣層的制造包括如下步驟提供一基板；在該基板上設(shè)置一光阻層；提供一預(yù)定形狀的模仁；進(jìn)行壓印或熱壓；脫模；蝕刻。
4.如權(quán)利要求3所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該基板是玻璃基板、塑膠基板或其它透明基板。
5.如權(quán)利要求4所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該塑膠基板是聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸脂。
6.如權(quán)利要求3所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該模仁為平板狀，具有與所需黑矩陣形狀相反的圖案。
7.如權(quán)利要求6所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該壓印采用平板均勻壓印而成。
8.如權(quán)利要求6所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該壓印是在模仁上設(shè)置一表面平滑的滾輪，經(jīng)該滾輪滾動(dòng)壓印而成。
9.如權(quán)利要求3所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該模仁為滾輪狀，其上具有均勻分布的鋸齒。
10.如權(quán)利要求9所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該壓印是通過該模仁在光阻層上滾動(dòng)完成。
11.如權(quán)利要求3所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該光阻層采用旋覆、涂覆、預(yù)涂或化學(xué)氣相沉積等方式制作而成。
12.如權(quán)利要求3所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該模仁為鎳磷合金，其磷含量為5％～15％。
13.如權(quán)利要求3所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該模仁采用LIGA制程、電子束微影直寫、X光微影或離子光微影技術(shù)等制作而成。
14.如權(quán)利要求3所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該蝕刻采用反應(yīng)性離子蝕刻。
15.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該銦錫氧化物膜是采用濺鍍、旋涂、化學(xué)氣相沉積法制作而成。
16.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于形成著色層后可對(duì)該著色層進(jìn)行預(yù)烘。
17.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該多頭噴墨設(shè)備包括多個(gè)墨盒，分別裝有紅、綠、藍(lán)色的墨；加熱線圈，該加熱線圈繞于墨盒外圍；電荷耦合裝置，用以實(shí)現(xiàn)高解析圖像顯示；及微控器，用以控制各加熱線圈工作與否。
18.如權(quán)利要求17所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該墨盒各有一供墨滴下的噴嘴。
19.如權(quán)利要求18所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該每一噴嘴對(duì)應(yīng)黑矩陣層的一子像素。
20.如權(quán)利要求17所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于該噴嘴移至指定子像素位置的精度為±0.5mm。
全文摘要
一種彩色濾光片的制造方法，其包括以下步驟在一基板上形成一黑矩陣層；采用一多頭噴墨設(shè)備對(duì)該黑矩陣層進(jìn)行著色，形成著色層；在該著色層表面形成一層銦錫氧化物膜。
文檔編號(hào)G02B5/22GK1834748SQ20051003374
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2005年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月19日
發(fā)明者陳杰良 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司