CN101082729A - 液晶显示面板、彩色滤光片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示面板、彩色滤光片及其制作方法，其中彩色滤光片的制作方法包括下列步骤：首先，提供一基板，并在基板上形成一缓冲材料层。接着在缓冲材料层上形成一图案化遮光层。以图案化遮光层为罩幕来图案化缓冲材料层而形成一图案化缓冲层，使得该图案化遮光层与图案化缓冲层共同形成一隔离件，且隔离件在基板上形成多个像素区域。然后在每一像素区域内分别形成一彩色滤光层。上述的彩色滤光片的制作方法，可避免彩色颜料在像素区域边缘发生未填满的现象，进而提升彩色滤光片的质量。此外，彩色滤光片以及具有此彩色滤光片的液晶显示面板也被提出。

Description

液晶显示面板、彩色滤光片及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种显示面板及其组件与制造方法，特别是涉及一种液晶显示面板、其彩色滤光片以及彩色滤光片的制造方法。

背景技术

一般液晶显示器的彩色滤光片制作流程，是采用三原色的彩色光刻胶(photo resist)经过三道黄光光刻(photolithography)工艺流程，将三个彩色光刻胶薄膜依序形成于基板上的像素内，而形成彩色滤光片。由于彩色光刻胶薄膜的形成是将彩色光刻胶液滴在基板上，接着以旋转的方式均匀的涂布于基板上，因此大部分彩色光刻胶会在旋转的过程中被浪费掉，而且彩色光刻胶的价格昂贵，这样的制作方式成本较高。此外，所采用的黄光光刻工艺，需要使用大量的有机溶剂，可能造成环境污染。

近期，一种利用喷墨印刷(inkjet printing，IJP)形成彩色滤光片的方法已被发展出来。喷墨印刷法可同时喷印三原色的彩色滤光薄膜于像素内，相比于传统彩色滤光片采用的黄光光刻工艺，可以减少大量的制作流程与材料成本。也因此使得喷墨印刷技术具有大面积制造的优势。

公知的彩色滤光片包括黑矩阵与三原色(红、绿、蓝)的彩色滤光薄膜。其中黑矩阵120的形成是将树脂型光刻胶涂布于基板上，再经过软烤、曝光、显影与硬烤等程序而形成黑矩阵120，如图1A所示。接着，再将彩色颜料光刻胶以喷印的方式形成于像素区域P中。此外，为避免彩色颜料溅溢以及交互混染时所造成的混色现象，一般会在黑矩阵120形成之后，进行一疏墨处理，使黑矩阵120的表面具有疏墨性质，这样一来，彩色颜料便无法附着于黑矩阵120上，而自我定位流入像素区域中。

然而，以树脂型光刻胶制作的黑矩阵120，不论是采用液态光刻胶涂布或是干膜贴合的方式，树脂型光刻胶在经过曝光、显影以及硬烤后，容易在黑矩阵120与基板110交界处留下少许残渣(scum)122。并且，经过后续的疏墨处理后，残渣本身也将具有疏墨性，而导致彩色颜料130在被填入黑矩阵120之后，会在黑矩阵120边缘发生未填满的情况，如图1B所示。这样，将导致彩色滤光片的生产优良率不高，液晶面板的显示质量降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种彩色滤光片及其制造方法，其可改善彩色颜料因黑矩阵的残渣影响而不易填满像素区域的问题。

本发明的另一目的在于提供一种液晶显示面板，其显示的图像具有良好的色彩饱和度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种彩色滤光片，其包括一基板、一隔离件与多个彩色滤光层。隔离件包括图案化缓冲层与图案化遮光层，且隔离件配置于基板上，以在基板上形成多个像素区域。图案化遮光层配置于图案化缓冲层上，其中图案化遮光层的材料包括树脂(resin)。彩色滤光层则分别配置于基板上的像素区域内。

在本发明的一实施例中，上述的彩色滤光片可进一步包括疏墨(hydrophobic)层，形成于隔离件的表面上。

在本发明的一实施例中，上述的图案化缓冲层的材料包括感光材料、硅化物、透明导电材料或上述组合。硅化物包括氮化硅、非晶硅或二氧化硅。透明导电材料包括铟锡氧化物、铟锌氧化物或氧化锌铝。

在本发明的一实施例中，上述的图案化缓冲层与遮光材料层的材料可互为正型光刻胶与负型光刻胶。

在本发明的一实施例中，上述的彩色滤光片可进一步包括一共享电极，其位于隔离件上。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种彩色滤光片的制作方法，其包括下列步骤：首先，提供一基板，并在基板上形成一缓冲材料层。接着在缓冲材料层上形成一图案化遮光层。以图案化遮光层为掩模来图案化缓冲材料层而形成一图案化缓冲层，使得该图案化遮光层与图案化缓冲层共同形成一隔离件，且隔离件在基板上形成多个像素区域。然后，在每一像素区域内分别形成一彩色滤光层。

在本发明的一实施例中，上述的彩色滤光片的制作方法可进一步包括在图案化遮光层形成之后，在图案化遮光层上形成一疏墨层。

在本发明的一实施例中，上述的彩色滤光片的制作方法可进一步包括对遮光材料层的表面进行一改质处理。其中改质处理可以是进行一等离子体改质工艺流程(plasma modified process)。在进行该等离子体改质工艺流程时，可进一步包括同时图案化缓冲材料层。

在本发明的一实施例中，在缓冲材料层上形成图案化遮光层的方法包括在缓冲材料层上形成一遮光材料层。接着对遮光材料层进行一光刻工艺，以对遮光材料层进行图案化。遮光材料层的材料包括一树脂(resin)。

在本发明的一实施例中，上述的彩色滤光片的制作方法，包括在光刻工艺之后，对图案化遮光层进行一预烘烤工艺流程。预烘烤工艺的温度约为90摄氏度至120摄氏度。

在本发明的一实施例中，图案化缓冲材料层的方法包括以图案化遮光层为罩幕来对缓冲材料层进行一光刻工艺。在光刻工艺之后，并且在形成彩色滤光层之前，可进一步固化图案化遮光层与图案化缓冲层。此外，在该光刻工艺之后，并且在形成彩色滤光层之前，可进一步对图案化遮光层进行一后烘烤工艺。后烘烤工艺的温度约为200摄氏度至220摄氏度。

在本发明的一实施例中，图案化缓冲材料层的方法包括对缓冲材料层进行一干式蚀刻工艺或一湿式蚀刻工艺。

在本发明的一实施例中，图案化缓冲材料层的方法包括对缓冲材料层进行一湿式蚀刻工艺。湿式蚀刻工艺可以使用草酸作为蚀刻液，且湿式蚀刻工艺的温度约为25摄氏度。此外，在图案化缓冲材料层之前，可进一步固化图案化遮光层与缓冲材料层。

在本发明的一实施例中，形成彩色滤光层的方法包括进行一喷墨工艺，以在每一像素区域内分别填入一彩色颜料。彩色颜料填入后，可进一步对彩色颜料进行固化。固化彩色颜料的温度约为200摄氏度。

在本发明的一实施例中，上述的彩色滤光片的制作方法可进一步包括形成一共享电极，位于隔离件上。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种液晶显示面板，其包括一阵列基板、一彩色滤光片与一液晶层。彩色滤光片包括一基板、一隔离件、多个彩色滤光层与一共享电极。隔离件包括一图案化缓冲层与一图案化遮光层。隔离件是配置于基板上，以在基板上形成多个像素区域。图案化遮光层是配置于图案化缓冲层上。图案化遮光层的材料可以是树脂(resin)。此外，彩色滤光层是分别配置于基板上的像素区域内。液晶层是设置于阵列基板以及彩色滤光片之间。

本发明在黑矩阵形成前，先在基板上形成缓冲材料层，因此，在形成黑矩阵之后，并且移除部分缓冲材料层时，可同时移除位于黑矩阵边缘的残渣。如此一来，在像素区域填入彩色颜料时，彩色颜料可以完整地填满像素区域，进而改善彩色滤光片的质量与生产优良率。另一方面，应用此彩色滤光片的液晶显示面板也具有较好的显示质量。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为公知的黑矩阵形成于基板上的示意图；

图1B为公知的彩色滤光片的像素的示意图；

图2A到图2G为本发明第一实施例的彩色滤光片的制作流程示意图；

图3A到图3C为本发明第二实施例的彩色滤光片的制作流程示意图；

图4A到图4D为本发明第二实施例的彩色滤光片的制作流程示意图；

图5为本发明的一实施例的彩色滤光片的示意图；

图6为本发明的一实施例的液晶显示面板的示意图。

其中，附图标记：

110、210、510：基板

122：残渣

120：黑矩阵

130：彩色颜料

200、500：彩色滤光片

220、320、420、520：缓冲材料层

232a、532a：图案化遮光层

232b、332b、432b、532b：图案化缓冲层

232、332、432、532：隔离件

234、534：疏墨层

240a：彩色颜料

240、540：彩色滤光层

250：喷墨头

260、560：共享电极

S210、S410：改质处理

S220：光刻工艺

S310：改质处理与干式蚀刻工艺

600：液晶显示面板

P：像素区域

具体实施方式

由于公知的彩色滤光片工艺在形成黑矩阵之后，会有残渣产生在黑矩阵的边缘，而影响后续彩色颜料的涂布，因此本发明提出在形成黑矩阵之前，先在基板上形成一缓冲材料层。这样一来，即使在黑矩阵形成时会产生残渣，这些残渣也会在后续工艺流程中随着部分缓冲材料层一起被移除。因此，本发明所提出的技术可以有效克服因残渣影响而使得彩色颜料无法填满像素区域的问题，使得彩色滤光片具有较佳的质量与生产优良率，且进一步让应用此彩色滤光片的液晶显示面板具有较优质的画面显示质量。以下将举数个彩色滤光片的制作方法来说明本发明的技术内容。

第一实施例，图2A到图2G为本发明第一实施例的彩色滤光片的制作流程示意图。首先请参考图2A，提供一基板210，此基板210的材质例如是玻璃、石英或塑料等透光的基板210。接着在基板上形成一缓冲材料层220。在本实施例中，缓冲材料层220的材料例如是感光材料。然后形成一图案化遮光层232a于缓冲材料层220上。详细来说，在缓冲材料层220上形成图案化遮光层230a的方法包括，形成一遮光材料层(图中未示)于缓冲材料层220上，再对遮光材料层(图中未示)进行光刻工艺，以图案化遮光材料层(图中未示)。在本实施例中，遮光材料层的材料包括树脂，其通常具有通光率低、反射系数小与感光性质等特点。此外，在光刻工艺之后，可进一步对图案化遮光层232a进行一预烘烤工艺，而预烘烤工艺的温度约为90摄氏度至120摄氏度。这样，可初步的将图案化遮光层232a固化。

请参照图2B，接着对图案化遮光层232a的表面进行一改质处理S210。在一实施例中，改质处理S210可以是对图案化遮光层230a进行等离子体改质工艺。等离子体改质工艺可以是使用含氟的等离子体对图案化遮光层232a的表面进行处理，使得图案化遮光层232a的表面成为具有疏墨特性的疏墨层234或是疏墨表面。产生含氟的等离子体所使用的气体，例如是四氟化碳(CF₄)或是六氟化硫(SF₆)。

此外，除了对图案化遮光层232a进行改质处理S210外，也可以是在形成图案化遮光层232a之后，形成一疏墨层234于图案化遮光层232a上，疏墨层234可仅位于图案化遮光层232a的上表面上或是同时位于图案化遮光层232a的上表面及侧表面上，如图2C所示。在此所提到的疏墨层234与上述进行改质处理的疏墨表面234具有相同的疏墨性质。

接着图2B的步骤，请参考图2D，以图案化遮光层232a为掩模对缓冲材料层220进行光刻工艺S220，以形成图案化缓冲层232b，如图2E所示。值得注意的是，若缓冲材料层220的材料是正型光刻胶，则遮光材料层应选用负型光刻胶。这样一来，因为缓冲材料层220与遮光材料层的感光性质相反，在对遮光材料层进行光刻工艺时，缓冲材料层220并不会因曝光或无曝光而受影响。同样的，缓冲材料层220的材料若是负型光刻胶，遮光材料层则应选用正型光刻胶。

请参考图2E，此时，图案化遮光层232a与图案化缓冲层232b共同形成一隔离件232，且隔离件232在基板210上形成多个像素区域P。接着，在光刻工艺S220之后，可进一步对图案化遮光层232a与图案化缓冲层232b进行固化。固化的方式例如是进行一后烘烤工艺，后烘烤的温度约为200摄氏度至220摄氏度。

请参考图2F，在形成隔离件232后，分别在每一个像素区域P内形成彩色滤光层240。详细来说，形成彩色滤光层240的方式例如是用喷墨头250以喷印的方式依序或同时将红、绿、蓝等不同颜色的彩色颜料240a喷印于对应的像素区域P内。此外，在形成彩色滤光层240之后，可进一步依序或同时对彩色颜料240a进行固化，并使彩色滤光层中240所含的大量溶剂挥发。其固化的温度约为200摄氏度。

请参考图2G，在彩色滤光层240形成之后，可进一步形成一共享电极260于隔离件232上。详细来说，共享电极260的材料可以是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)或氧化锌铝(ZAO)等透明的导电材料，其通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition)或是溅镀(Sputtering)的方式形成于隔离件232上。至此，大致上完成彩色滤光片200的制作。共享电极260与彩色滤光层240之间可选择性设置绝缘层或保护层，用以平坦化或均匀化共享电极260与彩色滤光层240之间的界面或满足其它需求。

第二实施例，图3A到图3C为本发明第二实施例的彩色滤光片的制作流程示意图。本实施例与第一实施例类似，有别于上述实施例的是以感光材料作为缓冲材料层，本实施例是采用硅化物做为缓冲材料层。本实施例仅针对形成隔离件的制作步骤做说明，其余构件和标号与第一实施例相同，在此不再重述。

首先请参考图3A，提供一基板210，接着在基板210上形成一缓冲材料层320。本实施例是采用硅化物作为缓冲材料层320的材料。硅化物可以是氮化硅、非晶硅或是二氧化硅。然后形成一图案化遮光层232a于缓冲材料层320上。

请参考照图3B，对图案化遮光层232a的表面进行-改质处理S310。在一实施例中，改质处理S310是对图案化遮光层进行等离子体改质工艺。等离子体改质工艺可以是使用含氟的等离子体对图案化遮光层的表面进行处理，使得图案化遮光层的表面成为具有疏墨特性的疏墨表面234。而产生含氟的等离子体所使用的气体例如是四氟化碳(CF₄)或是六氟化硫(SF₆)。疏墨性薄膜例如是含氟的树脂。

特别的是，由于本实施例采用硅化物来制作缓冲材料层320，产生含氟的等离子体所使用的气体会与缓冲材料层320发生化学反应，因此含氟的等离子体在对图案化遮光层232a进行表面处理的同时，会对缓冲材料层320进行干式蚀刻。也就是说，含氟的等离子体在对图案化遮光层232a进行改质处理的同时，会同时以图案化遮光层232a为罩幕移除部分缓冲材料层320，形成图案化缓冲层332b。此时，图案化遮光层232a与图案化缓冲层332b共同形成一隔离件332，且隔离件332在基板210上形成多个像素区域P，如图3C所示。这样一来，便可简化工艺步骤，并且降低制作成本。

第三实施例，图4A到图4C为本发明第三实施例的彩色滤光片的制作流程示意图。有别于上述实施例是以感光材料或是硅化物作为缓冲材料层，本实施例是采用透明导电材料做为缓冲材料层。本实施例仅针对形成隔离件的步骤作说明，其余构件与标号与第一实施例相同，在此不再重述。

请参考图4A，提供一基板210，接着在基板210上形成一缓冲材料层420。在本实施例所采用的缓冲材料层420的材料为透明导电材料。透明导电材料可以是铟锡氧化物、铟锌氧化物或氧化锌铝。然后在缓冲材料层420上形成图案化遮光层232a。

请接着参考图4B，对图案化遮光层232a的表面进行一改质处理S410。在一实施例中，改质处理S410可以是对图案化遮光层232a进行等离子体改质工艺。等离子体改质工艺可以是使用含氟的等离子体对图案化遮光层232a的表面进行处理，使得图案化遮光层232a的表面成为具有疏墨特性的疏墨层234。而产生含氟的等离子体所使用的气体例如是四氟化碳(CF₄)或是六氟化硫(SF₆)。疏墨性薄膜例如是含氟的树脂。

此外，除了对图案化遮光层232a进行改质处理S410外，也可以是在形成图案化遮光层232a之后，形成一疏墨层234于图案化遮光层232a上，如图4C所示，疏墨层234可仅位于图案化遮光层232a的上表面上或是同时位于图案化遮光层232a的上表面及侧表面上。在此所提到的疏墨层234与上述进行改质处理S410的疏墨表面234具有相同的疏墨性质。

接着图4B的步骤，请参考图4D，以图案化遮光层232a为掩模对缓冲材料层420进行湿式蚀刻工艺，移除部分没有受到图案化遮光层432a保护到的缓冲材料层420，以形成图案化缓冲层432b。在一实施例中，湿式蚀刻工艺可以是使用草酸作为蚀刻液，且其所采用的工艺温度约为25摄氏度。此外，在图案化缓冲材料层420之前，可进一步对图案化遮光层232a与缓冲材料层432b进行固化。此时，图案化遮光层232a与图案化缓冲层432b共同形成隔离件432，且隔离件432在基板210上形成多个像素区域P。

上述三个实施例分别采用感光材料、硅化物与透明导电材料制作缓冲材料层，皆可有效的借助图案化缓冲材料层的步骤一起将残留在黑矩阵边缘的残渣移除，以避免彩色颜料无法填满像素区域的问题。

图5为本发明的一实施例的彩色滤光片的示意图。彩色滤光片500包括基板510、隔离件532以及彩色滤光层540。隔离件532配置于基板510上，并且在基板510上定义出多个像素区域P。隔离件532包括图案化缓冲层532b与图案化遮光层532a。图案化遮光层532a是配置于图案化缓冲层532b上，图案化遮光层532a的材料可以是树脂。彩色滤光层540则是配置于基板510上的像素区域P内。本实施例的彩色滤光片500例如是采用上述多个实施例所描述的方法制作，或是可依实际状况调整图案化缓冲层的材料及其工艺步骤，本发明并不对其做限定。凡在形成黑矩阵之前先形成缓冲层以避免残渣问题的制作方式都是本发明所要求的保护范围。

图6为本发明的一实施例的液晶显示面板的示意图。请参考图6，液晶显示面板600包括阵列基板610、彩色滤光片620以及液晶层630。彩色滤光片620与阵列基板610对向配置，而液晶层630则配置于阵列基板610以及彩色滤光片620之间。此处所采用的彩色滤光片620可为本发明上述或是其它实施例所公开的彩色滤光片。应用上述的彩色滤光片及其制作方法，此液晶显示面板600可具有较佳的图像显示质量。

综上所述，本发明主要在形成图案化遮光层之前，先在基板上形成一缓冲材料层，而在图案化遮光层形成之后，利用蚀刻或光刻的方式将像素区域的缓冲材料层与可能形成的残渣一起移除，使公知易发生的残渣不会残留于基板上。因此，在经过后续的改质处理之后，可有效克服彩色颜料无法填满像素区域的问题，进一步提升彩色滤光片的质量与生产优良率。此外，应用本发明的彩色滤光片的液晶显示面板也具有较佳的显示质量。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1、一种彩色滤光片，其特征在于，包括：

一基板；

一隔离件，配置于该基板上，以在该基板上形成多个像素区域，其中该隔离件包括：

一图案化缓冲层；

一图案化遮光层，配置于该图案化缓冲层上，其中该图案化遮光层的材料包括一树脂；以及

多个彩色滤光层，分别配置于该基板上的这些像素区域内。

2、根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，还包括一疏墨层，形成于该隔离件的表面上。

3、根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，该图案化缓冲层的材料包括感光材料、硅化物、透明导电材料或上述组合。

4、根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，该图案化缓冲层的材料包括一正型光刻胶，而该树脂包括一负型光刻胶。

5、根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，该图案化缓冲层的材料包括一负型光刻胶，而该树脂包括一正型光刻胶。

6、根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，还包括一共享电极形成于该隔离件上。

7、一种彩色滤光片的制作方法，其特征在于，包括：

提供一基板；

形成一缓冲材料层于该基板上；

形成一图案化遮光层于该缓冲材料层上；

以该图案化遮光层为掩模来图案化该缓冲材料层而形成一图案化缓冲层，使得该图案化遮光层与该图案化缓冲层共同形成一隔离件，且该隔离件在该基板上形成多个像素区域；以及

分别形成一彩色滤光层于每一像素区域内。

8、根据权利要求7所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括在形成该图案化遮光层之后，形成一疏墨层于该图案化遮光层上。

9、根据权利要求7所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括对该遮光材料层的表面进行一改质处理，其中该改质处理包括进行一等离子体改质工艺。

10、根据权利要求9所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，在进行该等离子体改质工艺时，还包括同时图案化该缓冲材料层。

11、根据权利要求7所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，形成该图案化遮光层于该缓冲材料层上的方法包括：

形成一遮光材料层于该缓冲材料层上，其中该遮光材料层的材料包括一树脂；以及

对该遮光材料层进行一光刻工艺流程，以图案化该遮光材料层。

12、根据权利要求11所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括在该光刻工艺之后，对该图案化遮光层进行一预烘烤工艺，其中该预烘烤工艺的温度约为90摄氏度至120摄氏度。

13、根据权利要求7所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，图案化该缓冲材料层的方法包括以该图案化遮光层为掩模来对该缓冲材料层进行一光刻工艺流程。

14、根据权利要求13所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括在该光刻工艺之后，并且在形成这些彩色滤光层之前，固化该图案化遮光层与该图案化缓冲层。

15、根据权利要求13所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括在该光刻工艺之后，并且在形成这些彩色滤光层之前，对该图案化遮光层进行一后烘烤工艺，其中该后烘烤工艺的温度约为200摄氏度至220摄氏度。

16、根据权利要求7所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，图案化该缓冲材料层的方法包括对该缓冲材料层进行一干式蚀刻工艺或一湿式蚀刻工艺。

17、根据权利要求16所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括在图案化该缓冲材料层之前，固化该图案化遮光层与该缓冲材料层。

18、根据权利要求7所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，形成这些彩色滤光层的方法包括进行一喷墨工艺，以分别填入一彩色颜料于每一像素区域内。

19、根据权利要求18所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括固化该彩色颜料，其中该固化该彩色颜料的温度约为200摄氏度。

20、根据权利要求7所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，还包括形成一共享电极于该隔离件上。

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