彩色滤光基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种滤光装置及其制造方法,且特别是有关于一种彩色滤光基板及其制造方法。
背景技术
由于显示器的需求与日剧增,因此业界全力投入相关显示器的发展。其中,又以阴极射线管(cathode ray tube,CRT)因具有优异的显示品质与技术成熟性,因此长年独占显示器市场。然而,近来由于绿色环保概念的兴起,基于阴极射线管的能源消耗较大与产生辐射量较大的特性,加上其产品扁平化空间有限,故阴极射线管无法满足市场对于轻、薄、短、小、美以及低消耗功率的市场需求。因此,具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(thin filmtransistor liquid crystal display,TFT-LCD)已逐渐成为市场的主流。其中,彩色滤光基板为组立液晶显示器的重要构件之一。
图1A至图1G绘示公知一彩色滤光基板的制作流程图。请先参照图1A,首先,公知彩色滤光基板的制作方法是先利用一第一掩膜(未绘示)以在一基板11上定义出一黑矩阵层(black matrix)12。接着,如图1B至图1D所示,依序利用一第二掩膜(未绘示)、一第三掩膜(未绘示)以及一第四掩膜(未绘示)以在基板10上定义出多个红色滤光图案13a、多个绿色滤光图案13b以及多个蓝色滤光图案13c,这些红色滤光图案13a、绿色滤光图案13b以及蓝色滤光图案13c即形成了彩色滤光层13。的后,如图1E所示,在黑矩阵层11与彩色滤光层13上先形成一保护层(overcoatlayer)14,再于保护层14上形成一共用电极(common electrode)15。接着,如图1F所示,再利用一第五掩膜(未绘示)以在彩色滤光层13上方的共用电极15定义出形成多个凸出结构(protrusion)16。然后,如图1G所示,利用一第六掩膜(未绘示)以在黑矩阵层12上方的共用电极15上定义出多个间隔物(photo spacer)17。然后,如图1H所示,在共用电极15、凸出结构16以及间隔物17上形成一配向膜层18。在完成上述的流程后,一彩色滤光基板10便可被制作出。
值得注意的是,公知彩色滤光基板10的制造方法是采用六道掩膜的工艺。若要降低彩色滤光基板10的制造时间与成本,则必须要改变制作工艺,采行更少道的掩膜的制作方法。亦即,若要将降低公知彩色滤光基板10的制造时间与成本,公知彩色滤光基板10的制造方法仍有相当大的改善空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种制造成本较低的彩色滤光基板。
本发明要解决的另一技术问题是:提供一种制造步骤较少的彩色滤光基板。
本发明要解决的另一技术问题是:提供一种彩色滤光基板的制造方法,其可利用较低成本制造彩色滤光基板。
本发明要解决的又一技术问题是:提供一种彩色滤光基板的制造方法,其可利用较少步骤制造彩色滤光基板。
本发明的技术解决方案是:一种彩色滤光基板,此彩色滤光基板包括一基板、多个彩色滤光图案、一黑矩阵层、多个间隔物、多个凸出结构以及一共用电极。其中彩色滤光图案配置于基板上。黑矩阵层配置于基板上,且位于彩色滤光图案之间。间隔物配置于黑矩阵层上,并与黑矩阵层连接在一起。凸出结构配置于彩色滤光图案上,且黑矩阵层、间隔物以及凸出结构的材料相同。共用电极覆盖彩色滤光图案、黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板,其中基板具有多个次像素区,且每一彩色滤光图案是配置于其中一次像素内。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板更包括一配向膜层,此配向膜层配置于共用电极上。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板,其中彩色滤光图案包括至少一红色滤光图案、至少一绿色滤光图案以及至少一蓝色滤光图案。
本发明另提出一种彩色滤光基板,此彩色滤光基板包括一基板、多个彩色滤光图案、一共用电极、一黑矩阵层、多个间隔物以及多个凸出结构。其中,彩色滤光图案配置于基板上。共用电极覆盖彩色滤光图案以及基板。黑矩阵层配置于共用电极上,且位于彩色滤光图案之间。间隔物配置于黑矩阵层上,并与黑矩阵层连接在一起。凸出结构配置于彩色滤光图案上方的共用电极上,且黑矩阵层、间隔物以及凸出结构的材料相同。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板,其中基板上具有多个次像素区,且每一彩色滤光图案是配置于其中一次像素区内。
依照本发明一实施例,彩色滤光基板更包括一配向膜层,此配向膜层覆盖共用电极、黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板,其中彩色滤光图案包括至少一红色滤光图案、至少一绿色滤光图案以及至少一蓝色滤光图案。
本发明再提出一种彩色滤光基板的制造方法,此彩色滤光基板的制造方法包括下列步骤。首先,提供一基板。在基板上形成多个彩色滤光图案。接着,在基板上形成一遮光材料层,以覆盖基板以及彩色滤光图案。然后,图案化遮光材料层,以同时定义出一黑矩阵层、多个凸出结构以及多个间隔物。在基板上形成一共用电极,以覆盖彩色滤光图案、黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板的制造方法,其中图案化遮光材料层的方法包括下列步骤。首先,在遮光材料层上设置一掩膜,此掩膜具有一透光区、一非透光区以及一半透光区。然后,进行一曝光工艺以及一显影工艺,以图案化遮光材料层,而形成黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板的制造方法,其中形成彩色滤光图案的方法包括下列步骤。首先,在基板上形成一红色滤光材料层。图案化红色滤光材料层,以在基板上形成至少一红色滤光图案。接着,在基板上形成一绿色滤光材料层。图案化绿色滤光材料层,以在基板上形成至少一绿色滤光图案。然后,在基板上形成一蓝色滤光材料层。图案化蓝色滤光材料层,以在基板上形成至少一蓝色滤光图案。
本发明又提出另一种彩色滤光基板的制造方法,此彩色滤光基板的制造方法包括下列步骤。首先,提供一基板。在基板上内形成多个彩色滤光图案。接着,在基板上形成一共用电极,以覆盖基板与彩色滤光图案。在共用电极上形成一遮光材料层。然后,图案化遮光材料层,以同时定义一黑矩阵层、多个凸出结构以及多个间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板的制造方法,其中图案化遮光材料层的方法包括下列步骤。首先,在遮光材料层上设置一掩膜,此掩膜具有一透光区、一非透光区以及一半透光区。进行一曝光工艺以及一显影工艺,以图案化遮光材料层,而形成黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板的制造方法,其中形成彩色滤光图案的方法包括下列步骤。首先,在基板上形成一红色滤光材料层。图案化红色滤光材料层,以在基板上形成至少一红色滤光图案。接着,在基板上形成一绿色滤光材料层。图案化绿色滤光材料层,以在基板上形成至少一绿色滤光图案。然后,在基板上形成一蓝色滤光材料层。图案化蓝色滤光材料层,以在基板上形成至少一蓝色滤光图案。
基于上述,本发明所提出的彩色滤光基板及其制造方法采用较少道掩膜的工艺,因此可以较短时间与较少耗材制作彩色滤光基板。若以上述的制造方法制作彩色滤光基板,将可大幅降低彩色滤光基板的生产成本。
附图说明
图1A至图1H绘示公知一彩色滤光基板的制作流程图。
图2绘示本发明第一实施例的彩色滤光基板的结构示意图。
图3A至图3L绘示本发明第一实施例的彩色滤光基板的制造方法流程图。
图4绘示本发明第二实施例的彩色滤光基板的结构示意图。
图5A至图5D绘示本发明第二实施例的彩色滤光基板的制造方法流程图。
主要元件符号说明:
10:彩色滤光基板 11、110:基板
12、130、230:黑矩阵层 13:彩色滤光层
13a、120a:红色滤光图案 13b、120b:绿色滤光图案
13c、120c:蓝色滤光图案 14:保护层
15、160、210:共用电极 16、150:凸出结构
17、140:间隔物 18、170:配向膜层
100:彩色滤光基板 110a:次像素区
120:彩色滤光图案 120d:红色滤光材料层
120e:绿色滤光材料层 120f:蓝色滤光材料层
130a、230a:遮光材料层 R1:第一区
R2:第二区 R3:第三区
R4:第四区
具体实施方式
为让本发明的上述技术方案、特征和优点能更明显易懂,下文特举具体实施例,并配合附图详细说明如下。
第一实施例
图2绘示本发明第一实施例的彩色滤光基板的结构示意图。请参照图2,彩色滤光基板100包括一基板110、多个彩色滤光图案120、一黑矩阵层130、多个间隔物140、多个凸出结构150以及一共用电极160。其中,彩色滤光图案120配置于基板110上。黑矩阵层130配置于基板110上,且位于彩色滤光图案120之间。间隔物140配置于黑矩阵层130上,并与黑矩阵层130连接在一起。凸出结构150配置于彩色滤光图案120上,且黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150的材料相同。共用电极160则覆盖彩色滤光图案120、黑矩阵层130、凸出结构150以及间隔物140。
在本实施例中,基板110具有多个次像素区110a,且每一彩色滤光图案120是配置于其中一次像素区110a内。更详细而言,彩色滤光图案120包括至少一红色滤光图案120a、至少一绿色滤光图案120b以及至少一蓝色滤光图案120c。此外,彩色滤光基板100更包括一配向膜层170,此配向膜层170配置于共用电极160上。
承上述,基板110例如为玻璃基板、石英基板或是其他适当材料的基板。彩色滤光图案120(红色滤光图案120a、绿色滤光图案120b以及蓝色滤光图案120c)的材料例如为树脂(resin)或其他适当的材料。黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150的材料例如为黑色感光树脂或其他适当的材料。共用电极160的材料例如为铟锡氧化物(indium tin oxide,ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide,IZO)或是其他适当的材料。配向膜层170的材料例如为聚乙酰类树脂(polyimide resin,PI)或是其他适当材料。以下将详细说明彩色滤光基板100的制造方法。
图3A至图3J绘示本发明第一实施例的彩色滤光基板的制造方法流程图。请先参照图3A,彩色滤光基板的制造方法是先提供一基板110。
然后,在基板110上形成一彩色滤光图案120,而形成如图3G所示的结构。其中,基板110上具有多个次像素区110a。在这些次像素区110a内的彩色滤光图案120包括红色滤光图案120a、绿色滤光图案120b以及蓝色滤光图案120c,而形成彩色滤光图案120的详细说明如图3B至图3G所示。
首先,如图3B所示,先在基板110上形成一红色滤光材料层120d,而形成此红色滤光材料层120d的方法例如是旋涂(spin coating)或是其他适当方法。
接着,利用一第一掩膜M1以图案化红色滤光材料层120d,以在基板110上部分次像素区110a内形成红色滤光图案120a,如图3C所示。其中,若红色滤光图案120a为感光材料,则图案化红色滤光材料层120d的方法例如是利用一第一掩膜M1直接对红色滤光材料层120d进行曝光工艺(exposure process)与显影工艺(develop process)。若红色滤光图案120a并非感光材料,则必需先在红色滤光材料层120d上形成一光刻胶层(未绘示),并利用一第一掩膜M1对此光刻胶层进行曝光与显影工艺,以形成一图案化光刻胶层(未绘示)。接着,以图案化光刻胶层为遮罩,对红色滤光材料层120d进行刻蚀工艺,并再对图案化光刻胶层进行剥膜工艺(stripprocess),以形成红色滤光图案120a。
如图3D所示,然后,在基板110上形成一绿色滤光材料层120e,并利用一第二掩膜M2图案化绿色滤光材料层120e,以在基板110上形成如图3E所示的至少一绿色滤光图案120b。由于绿色滤光材料层120e的形成以及图案化方法与红色滤光材料层120d的方法类似,故在此不再赘述。
如图3F所示,在基板110上形成一蓝色滤光材料层120f,并利用一第三掩膜M3图案化蓝色滤光材料层120f,以在基板110上形成如图3G所示的至少一蓝色滤光图案120c。类似地,蓝色滤光材料层120f的形成与图案化方法与上述相同或相似。
请参照图3H,接着,在基板110上形成一遮光材料层130a,以覆盖基板110以及彩色滤光图案120。形成此遮光材料层130a的方法例如为旋涂法或其他适当方法。特别要注意的是,此遮光材料层130a为感光材料。
请参照图3I至图3J,然后,图案化遮光材料层130a,以同时定义出一黑矩阵层130、多个间隔物140以及多个凸出结构150。其中,如图3I所示,图案化遮光材料层130a的方法是在遮光材料层130a上设置一掩膜M4,此掩膜M4具有一第一区R1、一第二区R2、一第三区R3以及一第四区R4。其中,第三区R3为非透光区,第二区R2以及第四区R4为半透光区,第一区R1为透光区与半透光区结合而成的区域。然后,如图3J所示,进行一曝光工艺以及一显影工艺,以图案化遮光材料层130a,而形成黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150。
要注意的是,由于第一区R1、第二区R2、第三区R3以及第四区R4的光线穿透强度皆不相同,造成遮光材料层130a的各区域的感光深度不同。在进行显影工艺后,被留下的部份遮光材料层(未标示)即形成了黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150。
请参照图3K,之后,在基板110上形成一共用电极160,以覆盖彩色滤光图案120、黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150。形成共用电极160的方法例如采用溅镀(sputter)或是其他适当方法。
请参照图3L,然后,在共用电极160上形成一配向膜层170。形成此配向膜层170的方法例如为平版印刷法(offset)或是其他适当方法。在完成上述的步骤后,彩色滤光基板100便可被完成。
值得一提的是,本实施例的彩色滤光基板100的制造方法中的黑矩阵、间隔物以及凸出结构是用一道掩膜形成。与公知技术中对于黑矩阵、间隔物以及凸出结构需使用三道掩膜相比而言,本实施例所提出的彩色滤光基板100的制造方法更可以较短的时间与较少的耗材制作彩色滤光基板100。换言之,彩色滤光基板100的制作步骤较少且制作成本较低。
需注意的是,在本实施例的彩色滤光基板100中,彩色滤光基板100虽包括一配向膜层170,但其并不限定要具有配向膜层170。在其他实施例中,彩色滤光基板(未绘示)是否包括配向膜层(未绘示)则端视需在彩色滤光基板的制造方法中是否形成配向膜层。
第二实施例
图4绘示本发明第二实施例的彩色滤光基板的结构示意图。请参照图4,彩色滤光基板200与第一实施例的彩色滤光基板100类似,其不同之处在于:共用电极210覆盖彩色滤光图案120以及基板110。此外,黑矩阵层230配置于共用电极210上,且位于彩色滤光图案120之间,而凸出结构150则配置于彩色滤光图案120上方的共用电极210上。其中,黑矩阵层230与共用电极210的材料与第一实施例中的黑矩阵层130以及共用电极160的材料相同。
上述彩色滤光基板200的制造方法类似于彩色滤光基板100的制造方法。图5A至图5D绘示本发明第二实施例的彩色滤光基板200的制造方法流程图。
请先参照图5A,彩色滤光基板200的制造方法是先提供一基板110。此基板110上具有多个次像素区110a。然后,利用先前所述的方法在基板110上的这些次像素区110a内形成红色滤光图案120a、绿色滤光图案120b以及蓝色滤光图案120c,即构成彩色滤光图案120。由于在基板110上的次像素区110a内形成彩色滤光图案120的方法与第一实施例中所述相同,因此在此不再赘述。
请参照图5B,之后,在基板110上形成一共用电极210,以覆盖基板110以及彩色滤光图案120。形成共用电极210的方法例如采用溅镀(sputter)或是其他适当方法。之后,在基板110上形成一遮光材料层230a,以覆盖共用电极210。形成此遮光材料层230a的方法例如为旋涂或其他适当方法,且此遮光材料层230a为感光材料。
请参照图5C,然后,利用掩膜M4图案化遮光材料层230a,以同时定义出一黑矩阵层230、多个间隔物140以及多个凸出结构150。其中,图案化遮光材料层230a的方法与第一实施例所述相同。
请参照图5D,然后,在共用电极210、黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150上形成一配向膜层170。形成此配向膜层170的方法与第一实施例中所述相同。在完成上述的步骤后,彩色滤光基板200便可被完成。
类似于第一实施例,本实施例的彩色滤光基板200的制造方法中的黑矩阵、间隔物以及凸出结构是用一道掩膜形成。因此,本实施例所提出的彩色滤光基板200的制造方法也可以较短的时间与较少的耗材制作彩色滤光基板200。换言之,彩色滤光基板200的制作步骤较少且制作成本较低。
需注意的是,本实施例的彩色滤光基板200虽也包括一配向膜层170,但其并不限定要具有配向膜层170。
综上所述,本发明所提出的彩色滤光基板的制造方法采用较少道掩膜的工艺,因此可以较短时间与较少耗材制作彩色滤光基板。若以上述的彩色滤光基板的制造方法制作彩色滤光基板,将可大幅降低彩色滤光基板的生产时间与成本。
虽然本发明已以具体实施例揭示,但其并非用以限定本发明,任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换,或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰,皆应仍属本专利涵盖的范畴。