CN1517727A - 彩色滤光片的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种彩色滤光片(color filter)的制造方法，利用疏水性材料在疏水性表面上，其表面张力小，而疏水性材料在亲水性表面上，其表面张力大的原理。通过将画素表面区域处理成疏水性表面，并将非画素表面区域处理成亲水性表面的方法，避免相邻的他色着色材料发生色的相渗混合现象，以制得色再现性良好的彩色滤光片。本发明包含：在基板上形成一层间绝缘层；在层间绝缘层上形成复数条扫描线及复数条讯号线，用以定义复数个画素区域和一非画素区域；在复数个画素区域形成一疏水性表面；在非画素区域形成一亲水性表面；并利用喷墨法将一着色材料投射于复数个画素区域。

Description

彩色滤光片的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种彩色滤光片(color fiter)的制造方法，特别是针对利用喷墨法制作彩色滤光片的方法。利用疏水性材料在疏水性表面上，其表面张力小，而疏水性材料在亲水性表面上，其表面张力大的原理。通过将画素表面区域处理成疏水性表面，并将非画素表面区域处理成亲水性表面的方法，避免相邻的他色着色材料发生色的相渗混合现象，以制得色再现性良好之彩色滤光片。

背景技术

一般而言，液晶显示装置的主要构件是由各自具有由电极形成的相互对向配置的画素(pixel)的两片电极基板在具间隙的情况下对向配置，在此间隙的周围封边而包夹液晶层所构成。

在液晶显示装置中，特别是可显示任意彩色影像画面的液晶显示装置中，一般会使用彩色滤光片。彩色滤光片是在两片电极基板中的任一片基板上具备R、G、B(红、绿、蓝)三原色或对应于各画素的可彩色的多色色相染色元素的配置。

彩色滤光片的制造方法中，有在被着色层上分散颜料以形成彩色滤光片的颜料分散法、在被着色层上分散染料以形成彩色滤光片的染料分散法、或以电着形成彩色滤光片的电着法、或以凹版或平版印刷版将彩色滤光片用之着色染料作成的油墨印刷在基板上以形成彩色滤光片的印刷法均已商品化。

但是，在此类先前制造方法中，因为全部彩色滤光片制造工程中均使用多次的微影制程(Lithography process)及蚀刻制程，彩色滤光片的制程含有极为烦杂的问题。而为了对应愈来愈微细化的画素尺寸，进一步要求微影及蚀刻制程的精度，而存在不易同时达成此优异精度及高良品率的问题。且此微影及蚀刻制程至少需重复三次以上，以制造出R、G、B三色的彩色滤光片，故制程繁杂且成本亦随之增加。

另外在印刷法中，在形成彩色滤光片时虽然不直接运用蚀刻技术，因为存在制造印刷版的烦杂而产生与前述相同的问题。而且在印刷法中，对应更为精细的画素尺寸以形成精确彩色滤光片具有实际上的困难问题。

近来，有人使用喷墨法(Inkjet printing)制造彩色滤光片。但是在此类以喷墨方式制造彩色滤光片的场合中，一般投射过的着色材料在已被着色部份的周围会与相邻的他色着色材料最后发生色的相渗混合，而存在鲜明色再现困难的问题。因此即使通过喷墨装置可能达成制造彩色滤光片的良好生产量，但是所得的彩色滤光片其色再现性低。因此使用此喷墨方式的彩色滤光片的液晶显示装置中具有彩色影像的色再现性及显示品质低下的问题。

发明内容

鉴于上述的发明背景中，已知使用喷墨法(Inkjet printing)制造彩色滤光片，着色材料在已被着色部份的周围会与相邻的他色着色材料发生色的相渗混合，而存在鲜明色再现困难的问题。本发明提供一种新的彩色滤光片的制造方法，避免上述情形产生。

本发明的一个目的，在于提供一种彩色滤光片的制造方法。通过将画素表面区域处理成疏水性表面，及将非画素表面区域处理成亲水性表面的方法，避免相邻的他色着色材料发生色的相渗混合现象，以制得色再现性良好的彩色滤光片。

本发明的又一个目的，在于提供一种彩色滤光片的制造方法。通过二氧化硅材料经紫外线照射会呈现亲水性，而多晶硅或非晶硅材料经紫外线照射会呈现疏水性的特性，以避免相邻的他色着色材料发生色的相渗混合现象，以制得色再现性良好的彩色滤光片。

根据以上所述目的，本发明提供了一种彩色滤光片的制造方法，包含：形成一层间绝缘层于一基板上(或，在一基板上形成一层间绝缘层)；形成复数条扫描线及复数条讯号线于该层间绝缘层上(或，在该层间绝缘层上形成复数条扫描线及复数条讯号线)，用以定义复数个画素区域和一非画素区域；形成一疏水性表面于复数个画素区域(或，在复数个画素区域形成一疏水性表面)；形成一亲水性表面于非画素区域(或，在非画素区域形成一亲水性表面)；及利用喷墨法将一着色材料投射于复数个画素区域。

根据上述构想，其中复数条扫描线及复数条讯号线相互垂直。

根据上述构想，其中基板包含复数个薄膜晶体管。

根据上述构想，其中复数条扫描线及复数条讯号线与复数个薄膜晶体管电性连接。

根据上述构想，其中着色材料为一疏水性材料。

根据以上所述目的，本发明提供了一种彩色滤光片的制造方法，包含：形成一层间绝缘层于基板上；形成复数条扫描线及复数条讯号线于层间绝缘层上，用以定义复数个画素区域和一非画素区域；形成一二氧化硅层于层间绝缘层上；以紫外线照射二氧化硅层；形成一遮盖层于二氧化硅层上；以紫外线照射遮盖层；去除位于非画素区域的遮盖层以露出二氧化硅层；及利用喷墨法将一着色材料投射于复数个画素区域。

根据上述构想，其中复数条扫描线及复数条讯号线相互垂直。

根据上述构想，其中基板包含复数个薄膜晶体管。

根据上述构想，其中复数条扫描线及复数条讯号线与复数个薄膜晶体管电性连接。

根据上述构想，其中以紫外线照射二氧化硅层的步骤包含：在基板得主面侧***一第一光罩；及透过第一光罩以紫外线照射二氧化硅层。

根据上述构想，其中第一光罩于复数个画素区域上方的图案具不透光性。

根据上述构想，其中遮盖层之材质从下列族群中选出：多晶硅和非晶硅。

根据上述构想，其中以紫外线照射遮盖层的步骤包含：在基板得主面侧***一第二光罩；及透过第二光罩以紫外线照射遮盖层。

根据上述构想，其中第二光罩于非画素区域上方的图案具不透光性。

根据上述构想，其中着色材料为一疏水性材料。

根据以上所述之目的，本发明提供了一种彩色滤光片的制造方法，包含：形成一层间绝缘层于基板上；形成复数条扫描线及复数条讯号线于层间绝缘层上，用以定义复数个画素区域和一非画素区域；形成一二氧化硅层于层间绝缘层上；形成一遮盖层于二氧化硅层上；去除位于非画素区域的遮盖层以露出二氧化硅层；以紫外线照射基板；及利用喷墨法将一着色材料投射于复数个画素区域。

根据上述构想，其中复数条扫描线及复数条讯号线相互垂直。

根据上述构想，其中基板包含复数个薄膜晶体管。

根据上述构想，其中复数条扫描线及复数条讯号线与复数个薄膜晶体管电性连接。

根据上述构想，其中遮盖层的材质从下列族群中选出：多晶硅和非晶硅。

根据上述构想，其中去除位于非画素区域的遮盖层以露出二氧化硅层的步骤包含：涂覆一光阻层于遮盖层；图案化光阻层；及蚀刻未被光阻层所覆盖的遮盖层。

根据上述构想，其中着色材料为一疏水性材料。

根据以上所述目的，本发明提供了一种彩色滤光片的制造方法，包含：形成一层间绝缘层于基板上；形成复数条扫描线及复数条讯号线于层间绝缘层上，用以定义复数个画素区域和一非画素区域；以紫外线照射该基板；及利用喷墨法将一着色材料投射于该复数个画素区域。

根据上述构想，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线相互垂直。

根据上述构想，其中该基板包含复数个薄膜晶体管。

根据上述构想，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线与该复数个薄膜晶体管电性连接。

根据上述构想，其中该层间绝缘层为二氧化硅。

根据上述构想，其中该着色材料为一亲水性材料。

附图说明

图1绘示的是彩色液晶显示器的平面图；

图2绘示的是彩色液晶显示器的部分剖面图；

图3A、B绘示的是本发明的第一实施例的制程示意图；

图4A、B绘示的是本发明的第二实施例的制程示意图。

图5绘示的是彩色液晶显示器的部分剖面图；及

图6绘示的是本发明的第三实施例的制程示意图。

图式符号说明：

11：讯号线

12：扫描线

13：薄膜晶体管

15：画素区域

20：玻璃基板

21：层间绝缘层

23：二氧化硅层

24：多晶硅层或非晶硅层

25：彩色滤光片

31、32、41：光罩

33、43、63：紫外线

具体实施方式

本发明的一些实施例将详细描述如下。然而，除了详细描述外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本发明的范围不受限定，本发明要求保护的范围以本发明权利要求书所限定的范围为准。

本发明的第一个实施例请见图1所示的彩色液晶显示器的平面图及图2所示的彩色液晶显示器的剖面图。又图3A、B系制程的概要示意图。首先，在玻璃基板20上形成薄膜晶体管13(TFT：Thin Film Transistor)，此薄膜晶体管13可运用一般的半导体制程方法而被制得。接着，形成大致全面覆盖的层间绝缘膜21于玻璃基板20和薄膜晶体管13上，然后配置扫描线12及垂直扫描线12的讯号线11于层间绝缘膜21上且呈矩阵状，其中扫描线12、讯号线11与薄膜晶体管13电性连接。接着，如图3A所示，在层间绝缘膜21形成一二氧化硅层23，然后在玻璃基板20正面***一光罩31而照射紫外线33。此时，经光罩31制成覆盖画素区域15的遮光图案，因此，仅在该遮光图案的未遮光而露出部份的二氧化硅层23选择性地照射紫外线33。二氧化硅层经紫外线的照射，将形成亲水性表面(hydrophilic surface)，故非画素区域的二氧化硅层都将因紫外线的照射而形成亲水性表面。接着，如图3B所示，二氧化硅层23上形成一多晶硅层(poly silicon)或非晶硅层(amorphous silicon)24，依然在玻璃基板20正面***一光罩32而照射紫外线33。此时，经光罩32制成覆盖非画素区域的遮光图案，因此，仅在该遮光图案的未遮光而露出部份得多晶硅层或非晶硅层24选择性地照射紫外线33。多晶硅层或非晶硅层经紫外线的照射，将形成疏水性表面(hydrophobic surface)，故画素区域15的多晶硅层或非晶硅层24都将因紫外线的照射而形成疏水性表面。下一步骤是将非画素区域的多晶硅层或非晶硅层去除，以露出已经过紫外线照射的二氧化硅层。再接着，采用喷墨装置利用喷墨法将R、G、B三色着色材料投射于前述画素区域15，藉此，玻璃基板20的被涂覆部份被着色，而形成彩色滤光片25。

由于疏水性材料在疏水性表面上，其表面张力小故易覆盖在疏水性表面上。另一方面，疏水性材料在亲水性表面上，其表面张力非常大，故非常不容易覆盖在亲水性表面上。此时，各色着色材料为疏水性材料，经由前述紫外线照射画素区域的多晶硅层或非晶硅层而形成疏水性表面。另一方面，非画素区域亦以紫外线照射二氧化硅层而形成亲水性表面。因此，喷墨装置利用喷墨法将R、G、B三色着色材料投射于前述画素区域时，将因画素区域表面已处理成疏水性表面而特别容易覆盖，但非画素区域则因表面已处理成亲水性表面而非常不容易覆盖。如此可抑制各画素边界区域被涂覆之着色材料的渗混，其结果为可制得色再现性良好的彩色滤光片25。

本发明的第二个实施例请见图1所示的彩色液晶显示器的平面图及图2所示的彩色液晶显示器的剖面图。又图4A、B系制程的概要示意图。首先，在玻璃基板20上形成薄膜晶体管13(TFT：Thin Film Transistor)，此薄膜晶体管13可运用一般的半导体制程方法而被制得。接着，形成大致全面覆盖的层间绝缘膜21于玻璃基板20和薄膜晶体管13上，然后配置扫描线12及垂直扫描线12的讯号线11于层间绝缘膜21上且呈矩阵状，其中扫描线12、讯号线11与薄膜晶体管13电性连接。接着，如图4A所示，在基板上形成一二氧化硅层23。接着在二氧化硅层23上形成一多晶硅层(polysilicon)或非晶硅层(amorphous silicon)24，在玻璃基板20的正面涂覆光阻42且利用光罩41图案化该光阻。光罩41为一覆盖画素区域15的遮光图案，因此，仅在该遮光图案下的光阻42未被去除，其余光阻42皆在显影时被去除。接着，蚀刻未被光阻所覆盖的多晶硅层或非晶硅层24，以露出二氧化硅层23。将光阻42去除后即全面性地照射紫外线43，多晶硅层或非晶硅层24经紫外线43的照射，将形成疏水性表面(hydrophobicsurface)，而二氧化硅层23经紫外线43的照射，将形成亲水性表面(hydrophilic surface)。故画素区域15的多晶硅层或非晶硅层24都将因紫外线43的照射而形成疏水性表面。非画素区域的二氧化硅层23将因紫外线43的照射而形成亲水性表面。再接着，采用喷墨装置利用喷墨法将R、G、B三色着色材料投射于前述画素区域15，藉此，玻璃基板20的被涂覆部份被着色，而形成彩色滤光片25。

由于疏水性材料在疏水性表面上，其表面张力小故易覆盖在疏水性表面。另一方面，疏水性材料在亲水性表面上，其表面张力非常大，故非常不容易覆盖在亲水性表面。此时，各色着色材料为疏水性材料，经由前述紫外线照射画素区域的多晶硅层或非晶硅层而形成疏水性表面。另一方面，非画素区域亦以紫外线照射二氧化硅层而形成亲水性表面。因此，喷墨装置利用喷墨法将R、G、B三色着色材料投射于前述画素区域时，将因画素区域表面已处理成疏水性表面而特别容易覆盖，但非画素区域则因表面已处理成亲水性表面而非常不容易覆盖。如此可抑制各画素边界区域被涂覆的着色材料的渗混，其结果为可制得色再现性良好的彩色滤光片25。

本发明的第三个实施例请见图1所示的彩色液晶显示器的平面图及图5所示的彩色液晶显示器的剖面图。又图6是制程的概要示意图。首先，在玻璃基板20上形成薄膜晶体管13(TFT：Thin Film Transistor)，此薄膜晶体管13可运用一般的半导体制程方法而被制得。接着，形成大致全面覆盖的层间绝缘膜21于玻璃基板20和薄膜晶体管13上，此层间绝缘层21的材质为二氧化硅，然后配置扫描线12及垂直扫描线12的讯号线11于层间绝缘膜21上且呈矩阵状，其中扫描线12、讯号线11与薄膜晶体管13电性连接。接着，如图6所示，利用扫描线12与讯号线11当作光罩。从玻璃基板20正面照射紫外线63。此时，未被扫描线12及讯号线11遮住的层间绝缘层21皆照射到紫外线63。因二氧化硅经紫外线63的照射，将形成亲水性表面(hydrophilic surface)，而扫描线12与讯号线11是以金属制成，金属表面本身就是疏水性表面(hydrophobic surface)，且不会因紫外线63的照射而改变其疏水特性。故画素区域15的二氧化硅层21都将因紫外线63的照射而形成亲水性表面。非画素区域的扫描线12与讯号线11本身即为疏水性表面。再接着，采用喷墨装置利用喷墨法将R、G、B三色着色材料投射于前述画素区域15。要特别注意的是，本实施例与前两个实施例最大的不同点，在于各色着色材料要使用亲水性材料。藉此，玻璃基板20的被涂覆部份被着色，而形成彩色滤光片25。

由于亲水性材料在亲水性表面上，其表面张力小故易覆盖在亲水性表面。另一方面，亲水性材料在疏水性表面上，其表面张力非常大，故非常不容易覆盖在疏水性表面。此时，各色着色材料为亲水性材料，经由前述紫外线照射画素区域的二氧化硅层而形成亲水性表面。另一方面，非画素区域的扫描线12与讯号线11本身即为疏水性表面。因此，喷墨装置利用喷墨法将具亲水性的R、G、B三色着色材料投射于前述画素区域时，将因画素区域表面已处理成亲水性表面而特别容易覆盖，但非画素区域则因表面为疏水性表面而非常不容易覆盖。如此可抑制各画素边界区域被涂覆的着色材料的渗混，其结果为可制得色再现性良好的彩色滤光片25。

即使本发明是通过所举出的数个较佳实施例来描述的，但是本发明并不限定于所举出的这些实施例。先前虽已举出并叙述了特定实施例，但是显而易见地，在其它未脱离本发明所揭示的精神的基础上，所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明权利要求书所要求保护的范围内。此外，凡其它在未脱离本发明所揭示的精神的基础上，所完成的其它类似与近似改变或修饰，也均包含在本发明权利要求书所保护的范围内。同时应以最广的定义来解释本发明的范围，藉以包含所有的修饰与类似方法。

Claims (28)

1.一种彩色滤光片的制造方法，包含：

在一基板上形成一层间绝缘层；

在该层间绝缘层上形成复数条扫描线及复数条讯号线，用以定义复数个画素区域和一非画素区域；

在该复数个画素区域形成一疏水性表面；

在该非画素区域形成一亲水性表面；及

利用喷墨法将一着色材料投射于该复数个画素区域。

2.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线相互垂直。

3.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其中该基板包含复数个薄膜晶体管。

4.如权利要求3所述的彩色滤光片的制造方法，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线与该复数个薄膜晶体管电性连接。

5.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其中该着色材料为一疏水性材料。

6.一种彩色滤光片的制造方法，包含：

在一基板上形成一层间绝缘层；

在该层间绝缘层上形成复数条扫描线及复数条讯号线，用以定义复数个画素区域和一非画素区域；

在该层间绝缘层上形成一二氧化硅层；

以紫外线照射该二氧化硅层；

在该二氧化硅层上形成一遮盖层；

以紫外线照射该遮盖层；

去除位于该非画素区域的该遮盖层以露出该二氧化硅层；及

利用喷墨法将一着色材料投射于该复数个画素区域。

7.如权利要求6所述的彩色滤光片的制造方法，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线相互垂直。

8.如权利要求6所述的彩色滤光片的制造方法，其中该基板包含复数个薄膜晶体管。

9.如权利要求8所述的彩色滤光片的制造方法，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线与复数个薄膜晶体管电性连接。

10.如权利要求6所述的彩色滤光片的制造方法，其中以紫外线照射该二氧化硅层的步骤包含：

在该基板的主面侧***一第一光罩；及

透过该第一光罩以紫外线照射该二氧化硅层。

11.如权利要求10所述的彩色滤光片的制造方法，其中该第一光罩于该复数个画素区域上方的图案具不透光性。

12.如权利要求6所述的彩色滤光片的制造方法，其中该遮盖层的材质从下列族群中选出：多晶硅和非晶硅。

13.如权利要求6所述的彩色滤光片的制造方法，其中以紫外线照射该遮盖层的步骤包含：

在该基板的主面侧***一第二光罩；及

透过该第二光罩以紫外线照射该遮盖层。

14.如权利要求13所述的彩色滤光片的制造方法，其中该第二光罩于该非画素区域上方的图案具不透光性。

15.如权利要求6所述的彩色滤光片的制造方法，其中该着色材料为一疏水性材料。

16.一种彩色滤光片的制造方法，包含：

在一基板上形成一层间绝缘层；

在该层间绝缘层上形成复数条扫描线及复数条讯号线，用以定义复数个画素区域和一非画素区域；

在该层间绝缘层上形成一二氧化硅层；

在该二氧化硅层上形成一遮盖层；

去除位于该非画素区域的该遮盖层以露出该二氧化硅层；

以紫外线照射该基板；及

利用喷墨法将一着色材料投射于该复数个画素区域。

17.如权利要求16所述的彩色滤光片的制造方法，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线相互垂直。

18.如权利要求16所述的彩色滤光片的制造方法，其中该基板包含复数个薄膜晶体管。

19.如权利要求18所述的彩色滤光片的制造方法，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线与该复数个薄膜晶体管电性连接。

20.如权利要求16所述的彩色滤光片的制造方法，其中该遮盖层的材质从下列族群中选出：多晶硅和非晶硅。

21.如权利要求16所述的彩色滤光片的制造方法，其中去除位于该非画素区域的该遮盖层以露出该二氧化硅层的步骤包含：

在该遮盖层上涂覆一光阻层；

图案化该光阻层；及

蚀刻未被该光阻层所覆盖的该遮盖层。

22.如权利要求16所述的彩色滤光片的制造方法，其中该着色材料为一疏水性材料。

23.一种彩色滤光片的制造方法，包含：

在一基板上形成一层间绝缘层；

在该层间绝缘层上形成复数条扫描线及复数条讯号线，用以定义复数个画素区域和一非画素区域；

以紫外线照射该基板；及

利用喷墨法将一着色材料投射于该复数个画素区域。

24.如权利要求23所述的彩色滤光片的制造方法，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线相互垂直。

25.如权利要求23所述的彩色滤光片的制造方法，其中该基板包含复数个薄膜晶体管。

26.如权利要求25所述的彩色滤光片的制造方法，其中该复数条扫描线及该复数条讯号线与该复数个薄膜晶体管电性连接。

27.如权利要求23所述的彩色滤光片的制造方法，其中该层间绝缘层为二氧化硅。

28.如权利要求23所述的彩色滤光片的制造方法，其中该着色材料为一亲水性材料。

Images