專利名稱:彩色濾光板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種彩色濾光板(color filter)及其制造方法,且特別涉及一種具有較佳平整表面的彩色濾光板及其制造方法。
背景技術(shù):
隨著現(xiàn)代視頻技術(shù)的進(jìn)步,液晶顯示裝置已被大量地使用于手機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)及個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等消費(fèi)電子產(chǎn)品的顯示屏上。液晶顯示裝置之液晶面板主要是由陣列基板、液晶層及彩色濾光板所組成,其中陣列基板是與彩色濾光板對(duì)組,且液晶層是位于其兩者之間。上述之彩色濾光板的形成方式例如是先形成黑矩陣(Black Matrix),之后形成彩色著色圖案,然后再形成電極層或保護(hù)層等等的膜層。
黑矩陣的材質(zhì)一般是選用鉻、鉛等具高遮光效果的金屬,然而,隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),使得此類的金屬已逐漸被禁用,而以黑色樹脂(resin)取代成為黑矩陣的材質(zhì)。不過(guò),黑色樹脂的遮光效率遠(yuǎn)不及金屬,因此,必須增加黑色樹脂的膜厚才能發(fā)揮遮光的效果。
圖1A為公知的彩色濾光板的局部示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1A,公知的彩色濾光板100包括透明基板110、黑矩陣120及多個(gè)彩色著色圖案130。黑矩陣120設(shè)置于基板110上,并于基板110上定義出多個(gè)次像素區(qū)122。這些彩色著色圖案130還包括多個(gè)紅色著色圖案132、綠色著色圖案134及藍(lán)色著色圖案136,其分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)的次像素區(qū)122內(nèi)。一般而言,上述這些彩色著色圖案130的外圍會(huì)與黑矩陣120的部分區(qū)域相重疊,以降低混色現(xiàn)象。
圖1B為圖1A沿著A-A’之剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1B,由于黑矩陣120的材質(zhì)為遮光效率較差的黑色樹脂,因此黑矩陣120需要較高的膜厚才能發(fā)揮遮光的功效。然而,較高膜厚的黑矩陣120會(huì)造成彩色著色圖案130的膜厚不均,影響彩色濾光板100表面的粗操程度。特別的是,膜厚不均的問(wèn)題主要是發(fā)生在彩色著色圖案130與黑矩陣120的重疊處,此乃由于黑矩陣120的膜厚太厚,而使得位于此重疊處的彩色著色圖案130在形成時(shí)會(huì)較其它位置高出約d的高度。
承接上述,當(dāng)進(jìn)行后續(xù)工藝而將彩色濾光板100與陣列基板(圖中未表示)對(duì)組后,由于彩色濾光板100表面過(guò)于粗操,容易造成液晶層(圖中未表示)產(chǎn)生配向不良的問(wèn)題。此外,若以滴下式注入法(One Drop Filling,ODF)組裝彩色濾光板100與陣列基板時(shí),亦容易因?yàn)椴噬珵V光板100表面不夠平坦而產(chǎn)生液晶滴下的痕跡。值得一提的是,公知技藝有提出減少黑矩陣120的膜厚或是減少彩色著色圖案130與黑矩陣120的重疊部分以增加彩色濾光板100表面的平坦性。然而,減少黑矩陣120的膜厚會(huì)降低黑矩陣120的遮光效率而造成漏光,而減少彩色著色圖案130與黑矩陣120的重疊部分會(huì)增加混色現(xiàn)象。因此,上述兩種方式皆不為良好的解決之道。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況,本發(fā)明之目的是提供一種彩色濾光板,其具有較平坦的表面。
本發(fā)明之另一目的是提供一種彩色濾光板的制造方法,可以獲得較佳平坦表面的彩色濾光板。
為達(dá)上述或是其它目的,本發(fā)明提出一種彩色濾光板,其包括基板、黑矩陣及多個(gè)彩色著色圖案。黑矩陣是設(shè)置于基板上,并于基板上定義出多個(gè)次像素區(qū),其中,在每一次像素區(qū)中黑矩陣的高度會(huì)由次像素區(qū)的外圍往次像素區(qū)的內(nèi)部逐漸變低。這些彩色著色圖案分別設(shè)置于次像素區(qū)內(nèi)。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,基板可以是透明基板。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,黑矩陣的材質(zhì)可以是黑色樹脂。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,彩色著色圖案可以由多個(gè)紅色著色圖案、多個(gè)綠色著色圖案及多個(gè)藍(lán)色著色圖案所組成。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,彩色濾光板還可包括電極層,而電極層是覆蓋于黑矩陣及彩色著色圖案上,其中電極層的材質(zhì)可為氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)。
為達(dá)上述或是其它目的,本發(fā)明另提出一種彩色濾光板制造方法,包括下列步驟提供基板;形成感光層于基板上;設(shè)置灰階光刻掩膜(graymask)于基板上方,以對(duì)感光層進(jìn)行曝光工藝,其中,灰階光刻掩膜具有透光區(qū)、非透光區(qū)以及至少一個(gè)半透光區(qū);進(jìn)行顯影工藝,以圖案化感光層而形成黑矩陣,其中,黑矩陣于基板上定義出多個(gè)次像素區(qū),在每一次像素區(qū)中該黑矩陣的高度會(huì)由次像素區(qū)的外圍往次像素區(qū)的內(nèi)部逐漸變低;以及形成多個(gè)彩色著色圖案于上述這些次像素區(qū)內(nèi)。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,基板可以是透明基板。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,黑矩陣的材質(zhì)可以是黑色樹脂。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,彩色著色圖案可以由多個(gè)紅色著色圖案、多個(gè)綠色著色圖案及多個(gè)藍(lán)色著色圖案所組成。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,彩色濾光板還可包括電極層,而電極層是覆蓋于黑矩陣及彩色著色圖案上,其中電極層的材質(zhì)可為氧化銦錫或氧化銦鋅。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,灰階光刻掩膜可為半色調(diào)光刻掩膜(halftonemask)。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,灰階光刻掩膜可包括多個(gè)通光網(wǎng)點(diǎn),而通光網(wǎng)點(diǎn)是位于半透光區(qū)。
在本發(fā)明之一實(shí)施例中,形成這些彩色著色圖案的方式可以為顏料分散法、干膜轉(zhuǎn)寫法或是色塊噴墨法。
綜上所述,在本發(fā)明之彩色濾光板中,由于黑矩陣的高度會(huì)由次像素區(qū)的外圍往次像素區(qū)的內(nèi)部逐漸變低,使得其每一層間的高度差異皆小于公知技藝中黑矩陣與基板之間的高度差異,因此接著可以形成較平坦的彩色著色圖案。如此本發(fā)明之彩色濾光板即具有較平坦的表面,以利后續(xù)的組裝過(guò)程。此外,本發(fā)明是以灰階光刻掩膜取代一般光刻掩膜來(lái)形成黑矩陣中逐漸變低的高度特性,因此不需增加額外設(shè)置光刻掩膜的成本。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉實(shí)施例,并配附圖,作詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖1A為公知的彩色濾光板的局部示意圖。
圖1B為圖1A沿著A-A’之剖面示意圖。
圖2A為依照本發(fā)明之一實(shí)施例之彩色濾光板的局部示意圖。
圖2B為圖2A沿著A-A’之剖面示意圖。
圖3A~圖3D為本發(fā)明之彩色濾光板之形成過(guò)程的剖面示意圖。
圖4為依照本發(fā)明之一實(shí)施例之灰階光刻掩膜的局部示意圖。
主要元件標(biāo)記說(shuō)明100彩色濾光板110透明基板120黑矩陣122次像素區(qū)130彩色著色圖案132紅色著色圖案134綠色著色圖案136藍(lán)色著色圖案200彩色濾光板210基板220黑矩陣
220a感光層222次像素區(qū)224內(nèi)部區(qū)域226邊緣區(qū)域230彩色著色圖案232紅色著色圖案234綠色著色圖案234a光刻膠層236藍(lán)色著色圖案310灰階光刻掩膜312透光區(qū)314非透光區(qū)316半透光區(qū)316a通光網(wǎng)點(diǎn)A-A’剖面線具體實(shí)施方式
圖2A為依照本發(fā)明之一實(shí)施例之彩色濾光板的局部示意圖,而圖2B為圖2A沿著A-A’之剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2A及圖2B,本發(fā)明之彩色濾光板200包括基板210、黑矩陣220及多個(gè)彩色著色圖案230。黑矩陣220是設(shè)置于基板210上,并于基板210上定義出多個(gè)次像素區(qū)222。當(dāng)彩色濾光板與陣列基板(圖中未表示)對(duì)組時(shí),這些次像素區(qū)222會(huì)一一對(duì)應(yīng)陣列基板之多個(gè)次像素區(qū)(圖中未表示)。此外,黑矩陣220主要是用來(lái)遮光,其可對(duì)應(yīng)陣列基板之金屬導(dǎo)線、薄膜晶體管等等之區(qū)域,以阻擋從上述區(qū)域而來(lái)的雜光。
承接上述,在每一次像素區(qū)222中,黑矩陣220的高度會(huì)由次像素區(qū)222的外圍往次像素區(qū)222的內(nèi)部逐漸變低,亦即黑矩陣220之內(nèi)部區(qū)域224的高度會(huì)高于黑矩陣220之邊緣區(qū)域226的高度。此外,彩色著色圖案230是設(shè)置于次像素區(qū)222內(nèi),且彩色著色圖案230的外圍會(huì)與黑矩陣220的部分區(qū)域相重疊。由于黑矩陣220在與彩色著色圖案230的重疊部分的高度是逐漸變低,使得每一層間的高度差異小于公知的黑矩陣120(如圖1B所示)只有單一層的高度差異,因此可以接著形成較平坦之彩色著色圖案230,以利后續(xù)的組裝過(guò)程。
值得注意的是,本發(fā)明并未降低黑矩陣220的整體高度,因此黑矩陣220仍保有高度遮光的特性。另外,本發(fā)明不需要減少彩色著色圖案230與黑矩陣220相重疊的區(qū)域即可具有較平坦的彩色著色圖案230,因此可以降低混色現(xiàn)象。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2B,在本實(shí)施例中,黑矩陣220例如是具有兩種高度,而以兩階梯的方式逐漸變低。然而,本發(fā)明并不限定黑矩陣220的高度是以何種形式逐漸變低。舉例而言,黑矩陣220例如是具有n種高度,而以n階梯的方式逐漸變低。當(dāng)然,在n值很大時(shí),黑矩陣220的高度則類似山坡而平滑的下降。此外,基板210可以是透明基板,具體而言,其可以是透明玻璃基板或是透明撓性基板。
承接上述,在本實(shí)施例中,彩色著色圖案230包括多個(gè)紅色著色圖案232、多個(gè)綠色著色圖案234及多個(gè)藍(lán)色著色圖案236,其分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)的次像素區(qū)222內(nèi)。當(dāng)光線穿過(guò)紅色著色圖案232、綠色著色圖案234及藍(lán)色著色圖案236時(shí),會(huì)分別被過(guò)濾成紅光、綠光及藍(lán)光,配合陣列基板調(diào)整這些光線的光強(qiáng)度大小,進(jìn)而可以形成圖像。值得一提的是,本發(fā)明的彩色著色圖案230不限定只能使用這三種顏色的著色圖案,其可依不同的需求而采用數(shù)種不同顏色的著色圖案以達(dá)到所需的效果。
此外,本發(fā)明之彩色濾光板200還可包括電極層(圖中未表示)或是保護(hù)層(圖中未表示),其覆蓋于黑矩陣220及彩色著色圖案230上,其中電極層的材質(zhì)例如為氧化銦錫或氧化銦鋅。以下,將配合附圖詳述本發(fā)明之彩色濾光板200的制造方法。
圖3A~圖3D為本發(fā)明之彩色濾光板之形成過(guò)程的剖面示意圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D3A,首先提供如前述之基板210,并形成感光層220a于基板210上,其中感光層220a可以為光刻膠層,并且由曝光顯影后所定義出的圖案具有遮光的效果。接著設(shè)置灰階光刻掩膜310于基板210上方,其中灰階光刻掩膜310具有透光區(qū)312、非透光區(qū)314以及至少一個(gè)半透光區(qū)316。當(dāng)對(duì)感光層220a進(jìn)行曝光工藝時(shí),光源320可完全穿過(guò)透光區(qū)312,而照射透光區(qū)312正下方的感光層220a,并且光源無(wú)法穿過(guò)非透光區(qū)314,而無(wú)法照射非透光區(qū)312正下方的感光層220a。此外,半透光區(qū)316適于只讓部分的光源320通過(guò),而使此部分的光源320照射半透光區(qū)316正下方的感光層220a。
請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D3B,接著進(jìn)行顯影工藝,以圖案化感光層220而形成如前述之黑矩陣220,其中黑矩陣220于基板210上定義出多個(gè)次像素區(qū)222,而在每一次像素區(qū)222中,黑矩陣220的高度會(huì)由次像素區(qū)222的外圍往次像素區(qū)222的內(nèi)部逐漸變低,亦即黑矩陣220之內(nèi)部區(qū)域224的高度會(huì)高于黑矩陣220之邊緣區(qū)域226的高度。
圖4為依照本發(fā)明之一實(shí)施例之灰階光刻掩膜的局部示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4,在本實(shí)施例中,灰階光刻掩膜310可以為半色調(diào)光刻掩膜(halftonemask),其不透光區(qū)314可以是在石英基板上鍍上如鉻的遮光材質(zhì),而透光區(qū)312則不鍍上任何遮光材質(zhì)。此外,半透光區(qū)316可以是由多個(gè)通光網(wǎng)點(diǎn)316a所組成,其中通光網(wǎng)點(diǎn)316a的尺寸等級(jí)須小于最小可以解析之曝光線寬。一般而言,半透光區(qū)316的透光程度可由通光網(wǎng)點(diǎn)316a的密度或是大小所決定。當(dāng)通光網(wǎng)點(diǎn)316a的密度愈高以及大小愈大,則半透光區(qū)316的透光程度就愈高。
在本實(shí)施例中,半透光區(qū)316是由相同密度及大小的通光網(wǎng)點(diǎn)316a所構(gòu)成,因而形成之黑矩陣220是具有兩種高度,并以兩階梯的方式逐漸變低。當(dāng)然,若半透光區(qū)316更進(jìn)一步具有兩種不同密度的通光網(wǎng)點(diǎn)316a,自然可以形成具有三種高度之黑矩陣,且黑矩陣以三階梯的方式逐漸變低。亦即當(dāng)半透光區(qū)316的灰階度愈高時(shí),即可以形成多種高度之黑矩陣,并且每一層間的高度差異會(huì)愈小。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以自行推得上述之情形,此處不再用附圖表示。
值得注意的是,本發(fā)明并不限定以何種種類的灰階光刻掩膜310以形成本發(fā)明之黑矩陣320,舉例而言,灰階光刻掩膜310亦可以為薄膜沉積光刻掩膜(thin layer coating mask)或是玻璃灰階光刻掩膜等,其中玻璃灰階光刻掩膜以制造方法又可分為電子束制成(High Energy Beam Sensitive,HEBS)以及激光束制成(Laser Direct Write,LDW)。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D3B,至此步驟已經(jīng)完成黑矩陣220的制造,接著只需于次像素區(qū)222內(nèi)形成多個(gè)彩色著色圖案230(如圖2B所示)即完成本發(fā)明之彩色濾光板的制造。一般而言,形成彩色著色圖案的方式有顏料分散法、干膜轉(zhuǎn)寫法以及色塊噴墨法,其中又以顏料分散法為制造上的主流。以下,將搭配附圖詳述顏料分散法的制造方式。
請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D3C,接著于基板210及黑矩陣220上形成光刻膠層234a,且光刻膠層234a中例如包括綠色染料。請(qǐng)參照?qǐng)D3D,然后對(duì)光刻膠層234a進(jìn)行曝光顯影工藝以定義出如前述之綠色著色圖案234。由于黑矩陣220在與綠色著色圖案234重疊的區(qū)域中,黑矩陣220的高度是逐漸變低而使得其高度差異較不明顯,因此可以形成較平坦的綠色著色圖案234。重復(fù)如圖3C及圖3D的工藝,分別形成包含紅色染料、藍(lán)色染料的光刻膠層,以分別定義出紅色著色圖案232(如圖2B所示)及藍(lán)色著色圖案236(如圖2B所示)。至此即完成如圖2B所示之彩色濾光板200。值得一提的是,本發(fā)明并不限定前述各個(gè)著色圖案形成的先后順序,當(dāng)然,亦不限定著色圖案的數(shù)量及顏色。
此外,利用干膜轉(zhuǎn)寫法以形成彩色著色圖案的方式是利用平板印刷的塑料卷布(Blanket)于特定位置滾上墨泥(Ink),接著將墨泥轉(zhuǎn)印至次像素區(qū)即可形成彩色著色圖案。另外,利用色塊噴墨法以形成彩色著色圖案的方式是利用加壓噴嘴直接將染料噴射至次像素區(qū)內(nèi),接著將染料烘烤成色塊即形成彩色著色圖案。當(dāng)然,形成彩色著色圖案的方式尚有染色法,電著法等等適合的方式,在此即不多作贅述。值得一提的是,本發(fā)明接著還可以形成電極層(圖中未表示)或是保護(hù)層(圖中未表示)于黑矩陣及彩色著色圖案上,其中電極層的材質(zhì)例如為氧化銦錫或氧化銦鋅。
綜上所述,在本發(fā)明之彩色濾光板及其制造方法中至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.由于黑矩陣的高度是逐漸變低,因此其每一層間的高度差異較小,如此可以形成較平坦的彩色著色圖案,以利后續(xù)的組裝過(guò)程。特別是在以滴下式注入法組裝彩色濾光板與陣列基板時(shí),由于彩色濾光板具有較平坦的表面,因而不易產(chǎn)生液晶滴下的痕跡。
2.由于本發(fā)明不需降低黑矩陣的整體高度,因此黑矩陣仍具有高度遮光的特性。此外,本發(fā)明亦不需要減少彩色著色圖案與黑矩陣相重疊的區(qū)域,因此可以降低混色現(xiàn)象。
3.本發(fā)明是以灰階光刻掩膜取代一般光刻掩膜來(lái)形成黑矩陣中逐漸變低的高度特性,因此不需增加額外設(shè)置光刻掩膜的成本,亦無(wú)須更動(dòng)制造流程。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上,然其并非用以限定本發(fā)明,任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作些許之更動(dòng)與改進(jìn),因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種彩色濾光板,其特征是包括基板;黑矩陣,設(shè)置于該基板上,并于該基板上定義出多個(gè)次像素區(qū),其中,在每一次像素區(qū)中該黑矩陣的高度會(huì)由該次像素區(qū)的外圍往該次像素區(qū)的內(nèi)部逐漸變低;以及多個(gè)彩色著色圖案,分別設(shè)置于上述這些次像素區(qū)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色濾光板,其特征是該基板包括透明基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色濾光板,其特征是該黑矩陣的材質(zhì)包括黑色樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色濾光板,其特征是上述這些彩色著色圖案包括多個(gè)紅色著色圖案、多個(gè)綠色著色圖案及多個(gè)藍(lán)色著色圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色濾光板,其特征是還包括電極層,覆蓋于該黑矩陣及上述這些彩色著色圖案上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彩色濾光板,其特征是該電極層的材質(zhì)包括氧化銦錫或氧化銦鋅。
7.一種彩色濾光板制造方法,其特征是包括提供基板;形成感光層于該基板上;設(shè)置灰階光刻掩膜于該基板上方,以對(duì)該感光層進(jìn)行曝光工藝,其中,該灰階光刻掩膜具有透光區(qū)、非透光區(qū)以及至少一個(gè)半透光區(qū);進(jìn)行顯影工藝,以圖案化該感光層而形成黑矩陣,其中,該黑矩陣于該基板上定義出多個(gè)次像素區(qū),在每一次像素區(qū)中該黑矩陣的高度會(huì)由該次像素區(qū)的外圍往該次像素區(qū)的內(nèi)部逐漸變低;以及形成多個(gè)彩色著色圖案于上述這些次像素區(qū)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色濾光板制造方法,其特征是該基板包括透明基板。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色濾光板制造方法,其特征是該遮光層的材質(zhì)包括黑色樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色濾光板制造方法,其特征是該彩色著色圖案包括紅色著色圖案、綠色著色圖案及藍(lán)色著色圖案。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色濾光板制造方法,其特征是于形成該彩色著色圖案之后,還包括形成電極層,覆蓋于該黑矩陣及上述這些彩色著色圖案上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的彩色濾光板制造方法,其特征是該電極層的材質(zhì)包括氧化銦錫或氧化銦鋅。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色濾光板制造方法,其特征是該灰階光刻掩膜為半色調(diào)光刻掩膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色濾光板制造方法,其特征是該灰階光刻掩膜包括多個(gè)通光網(wǎng)點(diǎn),位于該半透光區(qū)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色濾光板制造方法,其特征是形成多個(gè)彩色著色圖案的方式為顏料分散法。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色濾光板制造方法,其特征是形成多個(gè)彩色著色圖案的方式為干膜轉(zhuǎn)寫法。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色濾光板制造方法,其特征是形成多個(gè)彩色著色圖案的方式為色塊噴墨法。
全文摘要
一種彩色濾光板包括基板、黑矩陣及多個(gè)彩色著色圖案。黑矩陣設(shè)置于基板上,并于基板上定義出多個(gè)次像素區(qū),其中在每一次像素區(qū)中,黑矩陣的高度會(huì)由次像素區(qū)的外圍往次像素區(qū)的內(nèi)部逐漸變低。這些彩色著色圖案分別設(shè)置于次像素區(qū)內(nèi)。如此,彩色著色圖案可具有較平坦的表面。此外,上述彩色濾光板的制造方法亦被提出。
文檔編號(hào)G03F1/32GK1982924SQ200510132120
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者李明書 申請(qǐng)人:中華映管股份有限公司