專利名稱：一種彩色濾光片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濾光片技術(shù),具體涉及一種彩色濾光片(color filter)及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，較為常用的彩色濾光片制作方法包括染色法、顏料分散法、印刷法、電著法等?；谥谱鞒杀竞唾|(zhì)量考慮，由于顏料分散法所制作的彩色濾光片具有高精密度和較佳的耐旋光性與耐熱性，成為薄膜晶體管(TFT)型彩色濾光片的主要制造方法。具體而言，顏料分散法主要采用四次光刻工藝，以分別形成黑矩陣(blackmatrix)和紅(R)、綠(G)、藍(B)濾光區(qū)。一般來說，黑矩陣可避免不同顏色的彩色濾光圖案之間發(fā) 生混色現(xiàn)象，因此，黑矩陣必須配置在相鄰的彩色濾光區(qū)之間。如圖IA所示，首先在基板上形成黑矩陣，通過曝光顯影限定出多個濾光區(qū)，之后在黑矩陣形成的多個開口中依次填入彩色濾光圖案。但是在實際的制造過程中存在著不可避免的對位誤差，使得彩色濾光圖案的實際位置和理想位置有偏差，進而導致彩色濾光區(qū)無法填滿于開口中。如圖IB所示，這樣就會因黑矩陣的效果不佳而使彩色濾光片發(fā)生漏光；另外，對位誤差還有可能導致出現(xiàn)兩個相鄰的彩色濾光區(qū)交互重疊(cross-talk)的現(xiàn)象，從而發(fā)生混色現(xiàn)象，造成顏色混淆、色彩失真等后果。而且，彩色濾光區(qū)和黑矩陣之間的重疊程度會影響彩色濾光圖案的表面平整度，進而使背光或者環(huán)境光通過彩色濾光圖案后發(fā)生偏折，這種偏折情形同樣會使彩色濾光片的光學品質(zhì)大幅下降。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種彩色濾光片及其制造方法，能保證彩色濾光片的平整度，避免漏光和混色現(xiàn)象。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種彩色濾光片的制造方法，該方法包括在基板上依次形成間隔排列的彩色濾光區(qū)，使所述彩色濾光區(qū)接觸基板的底表面面積小于不接觸基板的頂表面面積，在相鄰彩色濾光區(qū)之間形成格狀開口 ；在所述開口中以背面曝光法形成與相鄰彩色濾光區(qū)緊密相接的黑矩陣。形成所述彩色濾光區(qū)時，使所述彩色濾光區(qū)接觸基板的底表面面積小于不接觸基板的頂表面面積的方法為對基板進行疏墨處理，利用疏墨表面與所述彩色濾光區(qū)的光刻膠之間所形成的接觸角，使彩色濾光區(qū)形成頂表面寬、底表面窄的形狀；或者，通過控制曝光條件，使彩色濾光區(qū)形成頂表面寬、底表面窄的形狀。以背面曝光法形成所述黑矩陣的方法為利用所述彩色濾光區(qū)的彩色圖案的遮光效應，將所述彩色濾光區(qū)作為光掩膜，對黑矩陣進行背面曝光；使黑矩陣因彩色濾光區(qū)頂寬底窄的結(jié)構(gòu)，與相鄰的彩色濾光區(qū)之間緊密相接。該方法進一步包括基于所述彩色濾光區(qū)感光性的差異，在進行所述背面曝光時對曝光強度進行控制；和/ 或，將包含黑矩陣樹脂與所述彩色濾光區(qū)的基板均勻覆蓋平坦保護層。所述彩色濾光區(qū)在從所述底表面向所述頂表面方向上的寬度變化是以不同比例逐漸增加，或者以相同比例逐漸增加；
所述彩色濾光區(qū)包括分別與紅、綠、藍光刻膠材料相對應的第一、第二、第三濾光區(qū)。一種彩色濾光片，包括基板；所述基板上覆蓋有間隔排列的彩色濾光區(qū)，所述彩色濾光區(qū)接觸基板的底表面面積小于不接觸基板的頂表面面積，在相鄰彩色濾光區(qū)之間有格狀開口 ；在所述開口中覆蓋與相鄰彩色濾光區(qū)緊密相接的黑矩陣。所述基板是經(jīng)過疏墨處理的基板；經(jīng)過所述疏墨處理的疏墨表面與所述彩色濾光區(qū)的光刻膠之間形成大接觸角，所述彩色濾光區(qū)形成有頂表面寬、底表面窄的形狀；或者，所述基板是通過控制曝光條件所形成的曝光后的基板，所述彩色濾光區(qū)形成有頂表面寬、底表面窄的形狀。在包含黑矩陣樹脂與所述彩色濾光區(qū)的基板上，進一步均勻覆蓋有平坦保護層。所述彩色濾光區(qū)在從所述底表面向所述頂表面方向上的寬度變化是以不同比例逐漸增加，或者以相同比例逐漸增加；所述彩色濾光區(qū)包括分別與紅、綠、藍光刻膠材料相對應的第一、第二、第三濾光區(qū)。所述彩色濾光區(qū)的材質(zhì)為負型或正型光刻膠。本發(fā)明先采用正面曝光法形成三個彩色濾光區(qū)，且濾光區(qū)與經(jīng)疏墨處理過的基板接觸的底表面的面積小于頂表面的面積；然后利用濾光區(qū)的遮光效應，將所述彩色濾光區(qū)作為光掩膜板(Photo mask)，利用背面曝光的方法在彩色濾光區(qū)所形成的間隔中制作出黑矩陣，這樣，避免了濾光區(qū)和黑矩陣之間大段差的產(chǎn)生，有效提高了表面的均勻度；而且，最后形成的黑矩陣與相鄰的彩色濾光區(qū)緊密相接，避免了因為曝光時光掩膜對位不精確所引起的漏光和混色現(xiàn)象。再有，較大的彩色濾光區(qū)頂表面暴露，提高了開口率，而且比傳統(tǒng)工藝少用了一塊掩膜板，節(jié)省了制造成本。


圖IA為現(xiàn)有涂布曝光工藝在基板首先形成黑矩陣的平面示意圖；圖IB為現(xiàn)有涂布曝光工藝下形成彩色濾光區(qū)之后發(fā)生混色現(xiàn)象的俯視示意圖；圖IC為現(xiàn)在涂布曝光工藝下制作的彩色濾光片的側(cè)面剖面示意圖；圖2A至圖2F為本發(fā)明實施例的制造彩色濾光片的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例的彩色濾光片制造流程簡圖。
具體實施方式
本發(fā)明中，首先可以對基板進行疏墨處理，利用疏墨表面與光刻膠之間所形成的較大接觸角，使彩色濾光區(qū)形成頂表面寬、底表面窄的形狀，以便與黑矩陣緊密相接；然后，采用背面曝光的方法制作黑矩陣。上述操作方式在減少一塊掩膜板的同時，增大了彩色濾光片的開口率，可以保證彩色濾光片的平整度；而且，可以避免漏光和混色現(xiàn)象，進而得到成本低、平整度高、光學品質(zhì)好的彩色濾光片結(jié)構(gòu)。具體而言，首先可以在基板上涂覆疏墨層，接著采用正面涂布曝光顯影法在基板上依次形成R、G、B三個彩色濾光區(qū)。因基板的疏墨性，R、G、B三個彩色濾光區(qū)呈頂表面寬、底表面窄的形狀；形成彩色濾光區(qū)之后，利用已經(jīng)制作好的彩色濾光區(qū)的彩色圖案的遮光效應，將所述彩色濾光區(qū)作為光掩膜，對黑矩陣進行背面曝光，即將涂有黑色樹脂層的基板移到背面曝光單元(backside exposure unit),將含圖案層朝上、不含圖案層朝下,在嚴格控制曝光量的前提下，以一定量紫外光進行照射曝光，顯影后即可在彩色濾光區(qū)的開口中形成黑矩陣。因為彩色濾光區(qū)頂寬底窄的結(jié)構(gòu)，使得黑矩陣和相鄰的彩色濾光區(qū)之間是緊密相接的，而且較大面積的頂表面使得彩色濾光片盡可能暴露，能提高濾光片的開口率，也保證了表面的均勻度；并且，采用背面曝光制作黑矩陣，能夠減少一道掩膜板，降低了制 作彩色濾光片的成本。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明詳細描述。首先對基板進行疏墨處理，如圖2A所示，以使彩色濾光區(qū)與疏墨表面具有較大的接觸角，從而使彩色濾光區(qū)與基板接觸的底表面比頂表面的面積小，即形成頂表面寬、底表面窄的濾光區(qū)。將第一濾光層(first color filter layer)(例如含紅色顏料的負性光刻膠材料)以刮涂/旋轉(zhuǎn)涂膠法(slit/spin coating)方式均勻涂布在基板上,接下來在90°C下進行預烘烤，預烘烤后進行正面曝光，經(jīng)過紫外光透過掩膜板正面曝光之后，如圖2B所示，接著以堿性水溶液進行顯影蝕刻，可得到第一濾光區(qū)的圖案，如圖2B所示，最后以高壓純水清洗后，進行主要烘烤，即后烘(post bake)。然后，應用類似方法接著進行第二濾光層(second color filter layer)、第三濾光層(third color filter layer)的制造流程。其中，第一、第二、第三濾光區(qū)可分別為紅色、綠色及藍色濾光區(qū)，如圖2C所示。紅色、綠色及藍色濾光區(qū)之間分別間隔一定距離，以形成格狀的濾光區(qū)分布，而非條狀。如圖2D所示，在基板上依次按上述工藝形成紅色、綠色及藍色濾光區(qū)。三種彩色濾光層全部完成之后，經(jīng)過背面曝光法在紅色、綠色及藍色濾光區(qū)之間的格狀間隔中形成黑矩陣，具體而言，應用背面曝光法制造彩色濾光片的工藝如下如圖2E所示，為背面曝光完成后彩色濾光片的示意圖。首先將黑色樹脂層(如負性光刻膠類型)的黑矩陣以均勻涂布的方式(以spin coating方式spin coating的速度需控制在800 1200rpm)涂在已經(jīng)具有R、G、B三種濾光區(qū)的基板上。將該基板在90°C下進行預烘烤，將烘烤過的包含第一、第二、第三濾光區(qū)與黑矩陣樹脂的基板移到背面曝光單元，將該彩色濾光片的濾光區(qū)朝上(正面朝上)，涂有黑色樹脂的不含圖案的該基板面朝下。曝光時，以紅色、綠色、藍色濾光區(qū)圖案為掩膜板，并以紫外線(UV，UltraViolet)光照射進行曝光。因為彩色濾光層具有一定的透光效應，且三種濾光層感光性是有一定差異的，所以曝光量在背面曝光步驟中是一個關(guān)鍵因素，具體的，在該曝光步驟中需要特別注意紫外光的曝光強度，如果曝光強度過強會造成黑色樹脂層殘留在第一、第二、第三濾光區(qū)的圖案之上，因此需要對曝光強度進行合理控制。在曝光后的基板上，利用顯影液(可為堿性溶液)將覆蓋在已形成的濾光區(qū)的圖案除去。經(jīng)過上述顯影步驟，最后在230°C下烘烤除去溶劑進行固化，即可形成黑矩陣的圖案。經(jīng)由上述操作，可獲得如圖2E所示的彩色濾光片。接下來，將包含第一、第二、第三濾光區(qū)與黑矩陣樹脂的基板均勻覆蓋平坦保護層(over coat)，將覆蓋有平坦保護層的基板放入烤箱(oven)中，在210 250°C下烘烤20 40min,即得到如圖2F所示的彩色濾光片。由上述本發(fā)明的實施例可以得到不會發(fā)生混色和漏光的彩色濾光片，且因為基本沒有凸起的存在，可以得到表面平整度較高的彩色濾光片結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如下經(jīng)過疏墨處理的基板、第一濾光區(qū)、第二濾光區(qū)、第三濾光區(qū)與黑矩陣，平坦保護層。其中，第一濾光區(qū)、第二濾光區(qū)、第三濾光區(qū)均按照次像素間隔排列在基板上，形成格狀分布，且三種濾光區(qū)均與 基板表面具有較大的接觸角，使得濾光區(qū)形成了頂表面寬、底表面窄的形狀。黑矩陣通過背面曝光法填充于三個濾光區(qū)所形成的間隔中，且與相鄰的彩色濾光區(qū)緊密相接，在保證表面均勻性和不混色的同時，有效提高了開口率，節(jié)約了制造成本。需要說明的是，為了提高開口率，并保證彩色濾光片的平整度，在制作所述彩色濾光區(qū)時，除了可以進行前述的疏墨處理以外，還可通過控制曝光條件來達到相同的效果 ’另夕卜，也可以采用正型彩色光刻膠，通過控制曝光后的刻蝕條件，使刻蝕后的彩色層形成頂寬底窄的形狀。并且，彩色濾光區(qū)在從所述底表面向所述頂表面方向上的寬度變化是以不同比例逐漸增加，或者以相同比例逐漸增加。結(jié)合以上描述可見，本發(fā)明制造彩色濾光片的實現(xiàn)流程如圖3所示，該流程包括以下步驟步驟310 :在基板上依次形成間隔排列的彩色濾光區(qū)，所述彩色濾光區(qū)接觸基板的底表面面積小于不接觸基板的頂表面面積，在相鄰彩色濾光區(qū)之間形成格狀開口。所述彩色濾光區(qū)可以包括第一、第二、第三濾光區(qū)。步驟320 :在所述開口中以背面曝光法形成與相鄰彩色濾光區(qū)緊密相接的黑矩陣。需要說明的是，所述彩色濾光區(qū)的材質(zhì)可以為負型或正型光刻膠?？梢?，本發(fā)明先采用正面曝光法形成三個彩色濾光區(qū)，且濾光區(qū)與經(jīng)疏墨處理過的基板接觸的底表面的面積小于頂表面的面積。然后利用濾光區(qū)的遮光效應，將所述彩色濾光區(qū)作為光掩膜板，利用背面曝光的方法在彩色濾光區(qū)所形成的間隔中制作出黑矩陣，這樣避免了濾光區(qū)和黑矩陣之間大段差的產(chǎn)生，有效提高了表面的均勻度；而且最后形成的黑矩陣與相鄰的彩色濾光區(qū)緊密相接，避免了因為曝光時光掩膜對位不精確所引起的漏光現(xiàn)象。再有，較大的彩色濾光區(qū)頂表面暴露，提高了開口率，而且比傳統(tǒng)工藝少用了一塊掩膜板，節(jié)省了制造成本。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種彩色濾光片的制造方法，其特征在于，該方法包括 在基板上依次形成間隔排列的彩色濾光區(qū)，使所述彩色濾光區(qū)接觸基板的底表面面積小于不接觸基板的頂表面面積，在相鄰彩色濾光區(qū)之間形成格狀開口 ；在所述開口中以背面曝光法形成與相鄰彩色濾光區(qū)緊密相接的黑矩陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，形成所述彩色濾光區(qū)時，使所述彩色濾光區(qū)接觸基板的底表面面積小于不接觸基板的頂表面面積的方法為 對基板進行疏墨處理，利用疏墨表面與所述彩色濾光區(qū)的光刻膠之間所形成的接觸角，使彩色濾光區(qū)形成頂表面寬、底表面窄的形狀； 或者，通過控制曝光條件，使彩色濾光區(qū)形成頂表面寬、底表面窄的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，以背面曝光法形成所述黑矩陣的方法為 利用所述彩色濾光區(qū)的彩色圖案的遮光效應，將所述彩色濾光區(qū)作為光掩膜，對黑矩陣進行背面曝光；使黑矩陣因彩色濾光區(qū)頂寬底窄的結(jié)構(gòu)，與相鄰的彩色濾光區(qū)之間緊密相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括 基于所述彩色濾光區(qū)感光性的差異，在進行所述背面曝光時對曝光強度進行控制； 和/或， 將包含黑矩陣樹脂與所述彩色濾光區(qū)的基板均勻覆蓋平坦保護層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的方法，其特征在于， 所述彩色濾光區(qū)在從所述底表面向所述頂表面方向上的寬度變化是以不同比例逐漸增加，或者以相同比例逐漸增加； 所述彩色濾光區(qū)包括分別與紅、綠、藍光刻膠材料相對應的第一、第二、第三濾光區(qū)。
6.一種彩色濾光片，包括基板；其特征在于，所述基板上覆蓋有間隔排列的彩色濾光區(qū)，所述彩色濾光區(qū)接觸基板的底表面面積小于不接觸基板的頂表面面積，在相鄰彩色濾光區(qū)之間有格狀開口 ；在所述開口中覆蓋與相鄰彩色濾光區(qū)緊密相接的黑矩陣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彩色濾光片，其特征在于， 所述基板是經(jīng)過疏墨處理的基板；經(jīng)過所述疏墨處理的疏墨表面與所述彩色濾光區(qū)的光刻膠之間形成大接觸角，所述彩色濾光區(qū)形成有頂表面寬、底表面窄的形狀； 或者，所述基板是通過控制曝光條件所形成的曝光后的基板，所述彩色濾光區(qū)形成有頂表面寬、底表面窄的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彩色濾光片，其特征在于，在包含黑矩陣樹脂與所述彩色濾光區(qū)的基板上，進一步均勻覆蓋有平坦保護層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項所述的彩色濾光片，其特征在于， 所述彩色濾光區(qū)在從所述底表面向所述頂表面方向上的寬度變化是以不同比例逐漸增加，或者以相同比例逐漸增加； 所述彩色濾光區(qū)包括分別與紅、綠、藍光刻膠材料相對應的第一、第二、第三濾光區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項所述的彩色濾光片，其特征在于，所述彩色濾光區(qū)的材質(zhì)為負型或正型光刻膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彩色濾光片及其制造方法，均可在基板上依次形成間隔排列的彩色濾光區(qū)，使所述彩色濾光區(qū)接觸基板的底表面面積小于不接觸基板的頂表面面積，在相鄰彩色濾光區(qū)之間形成格狀開口；在所述開口中以背面曝光法形成與相鄰彩色濾光區(qū)緊密相接的黑矩陣。本發(fā)明有效提高了彩色濾光片表面的均勻度；而且最后形成的黑矩陣與相鄰的彩色濾光區(qū)緊密相接，避免了因為曝光時光掩膜對位不精確所引起的漏光和混色現(xiàn)象。
文檔編號G03F7/00GK102778714SQ20111014792
公開日2012年11月14日 申請日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者楊久霞, 薛建設(shè), 齊永蓮 申請人:京東方科技集團股份有限公司