TWI459050B - 彩色濾光片及彩色濾光片之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種彩色濾光片及彩色濾光片之製造方法。
液晶顯示器(LCD)以出色的畫面質量、外形尺寸以及低功耗等優勢,廣泛應用於個人電腦、電視等領域,近幾年LCD產業發展迅速,並繼續朝著高精細化和大畫面方向發展。於彩色LCD產品中,彩色濾光片為必不可少的元件。
LCD為非主動發光元件,其色彩顯示必須由本身的光源裝置或外部的環境光提供光源,通過驅動器與控制器形成灰階顯示,再利用彩色濾光片產生紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)三基色,依據混色原理形成彩色顯示畫面。
彩色濾光片一般由玻璃基板、黑色矩陣、著色層及透明或者半透明導電層組成。黑色矩陣主要用來遮住不打算透光的部分,從而可以提高彩色濾光片的性能,進而提高液晶顯示器的畫質。
黑色矩陣的材料一般採用黑色樹脂或者金屬鉻、氧化鉻、氮化鉻等,黑色樹脂通常由有機或無機的黑色材料、單體或寡聚體及光起劑構成。惟,上述材料的黑色度較低,從而使得黑色矩陣的遮光效果不是較為理想。
有鑒於此,有必要提供一種黑色程度較高的彩色濾光片及彩色濾光片的製造方法。
一種彩色濾光片,其包括基板和設置於所述基板上的黑色矩陣,所述黑色矩陣主要由氮化物組成,所述氮化物含有鉻、鈦和鋁。
一種彩色濾光片之製造方法,所述彩色濾光片包括基板,所述製造方法包括:將獨立的鈦靶、鋁靶、鉻靶以及基板置入濺鍍腔;對所述濺鍍腔抽真空;通入氮氣和惰性氣體,旋轉所述基板及施加電壓至所述鈦靶、鋁靶、鉻靶;分別製作氮氣流量與靶材電壓的遲滯曲線以反映所述鈦靶、鋁靶、鉻靶的反應狀態,並依據所述遲滯曲線確定一最佳氮氣流量範圍;保持所述氮氣的流量的於所述最佳氮氣流量範圍內,濺鍍形成黑色矩陣;於黑色矩陣之間形成著色層以製造彩色濾光片。
相較於先前技術,本發明實施例的彩色濾光片及彩色濾光片的製造方法中鋁、鉻、鈦於濺鍍過程中與氮氣發生反應生成氮化物,各種氮化物為暗灰色或者暗黑色,又由於鋁、鉻、鈦的結構與原子距離上不同,可以實現互相填補的效果,使得光線較難透過黑色矩陣,因此,可增加黑色矩陣的黑色程度。
20‧‧‧彩色濾光片
10‧‧‧基板
11‧‧‧黑色矩陣
12‧‧‧著色層
13‧‧‧保護層
14‧‧‧導電層
圖1是本發明實施例彩色濾光片的示意圖。
圖2是本發明實施例彩色濾光片之製造方法中濺鍍過程的曲線圖。
下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
如圖1所示,本發明實施例提供的彩色濾光片20包括基板10、黑色矩陣11、位於黑色矩陣11之間的著色層12、保護層13及導電層14。
基板10常見為透明基板,如玻璃基板。
黑色矩陣11的厚度為800奈米至1000奈米,其主要由氮化物組成,氮化物含有鉻、鈦和鋁。
氮化物為氮化鉻、氮化鈦、氮化鋁、氮化鈦鋁或者Ti a Al b Cr c N d ,其中,a、b、c、d為鉻、鈦、鋁與氮氣非化合完全時的質量比例。
由於鉻、鋁、鈦與氮氣化合形成化合物的幾率依次降低,若氮氣足夠則三者與氮氣完全化合會形成TiAlCrN,此時a:b:c:d=1:1:1:1
黑色矩陣11係採用使用氮氣作為反應氣體的反應式濺鍍而成,簡言之,於濺鍍過程中氮氣與鈦、鉻、鋁反應發生從而形成上述化合物。
著色層12包括規則排布的紅顏色層、綠顏色層及藍顏色層。
保護層13覆蓋黑色矩陣11和著色層12,其可以加強彩色濾光片20的防濕性、防污染性、抗氧化性以及改善著色層12表面的平坦度。該保護層13一般採用高可靠性的透明材料製成,如聚亞醯胺樹脂系、環氧樹脂系、壓克力樹脂系、聚乙烯醇樹脂系等。
導電層14設置於保護層13,其材料通常為銦錫氧化物(Indium
Tim Oxide)、銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide)、鎘銦氧化物(Cadmium Tim Oxide)、氧化鋅(Zinc Oxide),可採用真空濺鍍或者蒸鍍技術形成。
由於濺鍍過程中鋁、鉻、鈦均與氮氣發生反應,氮化物為暗灰色或者暗黑色,從結構上看,鋁為面心立方(face centered cubic,fcc),鉻為體心立方(body-centered cubic,bcc),鈦為六角密堆積(hexagonal closed packed,hcp),三者結構與原子距離上不同,因此,可以實現互相填補的效果,使得光線較難透過黑色矩陣11,從而可增加黑色矩陣11的黑色程度。
請參閱圖2所示,於濺鍍鉻、鈦、鋁形成黑色矩陣11過程中,當通入的反應氣體的流量達到某一臨界值時,過多的反應氣體會與靶材進行反應,而於靶材表面形成氮化物,從而完全覆蓋靶材,造成靶中毒的現象,大大降低濺鍍速率,所以於正式濺鍍之初分別作出反應氣體氮氣與靶材(鉻靶、鈦靶、鋁靶)電壓之間的遲滯曲線,並依據三個遲滯曲線以確定正式濺鍍過程的中的一個最佳氮氣流量範圍。
當氮氣流量較小時,濺鍍形成的薄膜偏金屬膜,濺鍍速率較快;當氮氣過量時,薄膜呈化合物態,但濺鍍速率大幅降低。因此,於遲滯曲線上選取介於過度反應與金屬狀態間的參數,即可得到濺鍍速率與薄膜質量皆可接受之參數。
因此,於濺鍍形成黑色矩陣11時,根據遲滯曲線選取最佳氮氣流量範圍為3標準毫升/分(sccm)-5sccm,靶材電壓為430-470伏。
濺鍍時,首先將三個獨立的鈦靶、鋁靶和鉻靶以及基板10放入濺鍍腔並加以固定,進而對濺鍍腔抽真空至1×10-5torr(托)以下,然後通入惰性氣體(例如氬氣或氫氣)和反應氣體(氮氣)約十分鐘,使得濺鍍腔內的氣壓於1×10-3torr左右,旋轉基板10及對靶材施加電壓,於保持氮氣的流量於最佳氮氣流量範圍(3-5sccm)內,濺鍍形成黑色矩陣11,當黑色矩陣11的厚度達到預定厚度時,停止濺鍍過程,待濺鍍腔冷卻後,取出基板10,此時基板10上已形成預定厚度的黑色矩陣11。
後續可採用噴墨法於黑色矩陣11之間形成著色層12、採用濺鍍工藝形成覆蓋黑色矩陣11和著色層12的保護層13以及採用真空濺鍍或者蒸鍍技術形成導電層14,進而製造彩色濾光片20。
綜上所述,本發明確已符合發明專利之要件,遂依法提出專利申請。惟,以上所述者僅為本發明之較佳實施方式,自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
Claims (4)
- 一種彩色濾光片之製造方法,所述彩色濾光片包括基板,所述彩色濾光片之製造方法包括:將獨立的鈦靶、鋁靶、鉻靶以及基板置入濺鍍腔;對所述濺鍍腔抽真空;通入氮氣和惰性氣體,旋轉所述基板及施加電壓至所述鈦靶、鋁靶、鉻靶;分別製作氮氣流量與靶材電壓的遲滯曲線以反映所述鈦靶、鋁靶、鉻靶的反應狀態,並依據所述遲滯曲線確定一最佳氮氣流量範圍;保持所述氮氣的流量於所述最佳氮氣流量範圍內,濺鍍形成黑色矩陣;於黑色矩陣之間形成著色層以製造彩色濾光片。
- 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片之製造方法,其中,所述彩色濾光片之製造方法進一步包括形成覆蓋所述黑色矩陣和著色層的保護層。
- 如申請專利範圍第2項所述之彩色濾光片之製造方法,其中,所述彩色濾光片之製造方法進一步包括於所述保護層上形成導電層。
- 如申請專利範圍第1-3任一項所述之彩色濾光片之製造方法,其中,所述最佳氮氣流量範圍為3-5sccm。
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