TWI494618B - 彩色濾光陣列及其製造方法 - Google Patents

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TWI494618B TW100128930A TW100128930A TWI494618B TW I494618 B TWI494618 B TW I494618B TW 100128930 A TW100128930 A TW 100128930A TW 100128930 A TW100128930 A TW 100128930A TW I494618 B TWI494618 B TW I494618B
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Description

彩色濾光陣列及其製造方法
本發明是有關於一種彩色濾光陣列及其製造方法，且特別是有關於以噴墨印刷程序所形成的彩色濾光陣列及其製造方法。
一般顯示器之彩色濾光陣列是藉由旋轉塗佈製程以及微影(photolithography)製程來形成陣列排列的紅、綠、藍彩色光阻(photo resist)圖案。然而，由於上述旋轉塗佈程序容易浪費大部分的彩色光阻材料，且微影製程所耗費的成本不低，因此此種製作方式的成本較高。近來，一種利用噴墨印刷(inkjet printing，IJP)的方法來形成彩色濾光陣列的方法已被發展出來。噴墨印刷法可同時噴墨印刷紅、綠、藍三種彩色油墨於特定的單元區域中。因此，相較於傳統需採用微影製程來說可以減少製造成本，且大幅降低製程時間。
然而，以噴墨印刷法來彩色濾光陣列存在著一個問題是，當彩色墨水本身的內聚力大於彩色墨水與基板之間的附著力時，彩色墨水就不容易平坦地填充於單元區域內。如此一來，在彩色墨水於固化之後，所形成的彩色濾光圖案同樣會有明顯的膜厚差異，進而影響顯示器的顏色表現。
本發明提供一種彩色濾光陣列及其製造方法，其可以降低彩色濾光圖案之膜厚差異以改善顯示器之顏色表現。
本發明提出一種彩色濾光陣列，包括基板、遮光圖案層以及多個彩色濾光圖案。遮光圖案層位於基板上，遮光圖案層具有多個單元開口，以暴露出基板之表面，其中遮光圖案層的厚度為H。彩色濾光圖案分別位於遮光圖案層之單元開口內，每一彩色濾光圖案具有最高膜厚值Lc以及最低膜厚值Ls，最高膜厚值Lc與最低膜厚值Ls的差值為ΔL，其中彩色濾光圖案之最高膜厚值Lc滿足0.83H＜Lc＜0.91H，遮光圖案層的厚度H滿足1.6um＜H＜2.2um，且差值ΔL滿足ΔL＜0.39um。
本發明另提出一種彩色濾光陣列的製造方法，其包括提供基板。在基板上形成遮光圖案層，此遮光圖案層具有多個單元開口，以暴露出該基板之表面，其中遮光圖案層的厚度為H。進行噴墨印刷製程，以於遮光圖案層之單元開口內各自噴入彩色濾光墨水。進行固化程序，以使彩色濾光墨水固化以形成多個彩色濾光圖案，其中每一彩色濾光圖案具有最高膜厚值Lc以及最低膜厚值Ls，且最高膜厚值Lc與最低膜厚值Ls的差值為ΔL。特別是，彩色濾光圖案之最高膜厚值Lc滿足0.83H＜Lc＜0.91H，遮光圖案層的厚H度滿足1.6um＜H＜2.2um，且所述差值ΔL滿足ΔL＜0.39um。
基於上述，彩色濾光圖案之最高膜厚值Lc滿足0.83H＜Lc＜0.91H，遮光圖案層的厚度H滿足1.6um＜H＜2.2um，且差值ΔL滿足ΔL＜0.39um。由於彩色濾光圖案之最高膜厚值Lc與最低膜厚值Ls的差值ΔL＜0.39um，因此彩色濾光圖案之膜厚均勻度可以提高，進而使使用此彩色濾光陣列之顯示器具有較佳的顏色表現。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1C是根據本發明一實施例之彩色濾光陣列的製造流程示意圖。圖2A至圖2C是沿著圖1A至圖1C之剖面線A-A’的剖面示意圖。請參照圖1A以及圖2A，本實施例之彩色濾光陣列的製造方法首先提供基板100。基板100之材質可為玻璃、石英、聚合物、或是不透光/反射材料(例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷、或其它可適用的材料)、或是其它可適用的材料。此外，基板100可為單純的空白基板或是已經形成有其他膜層或是元件之基板。倘若基板100為單純的空白基板，那麼最後所形成的結構為單純的彩色濾光陣列。但是，此單純的彩色濾光陣列之上仍可形成其他膜層或是元件之基板(例如是畫素陣列)，那麼最後所形成的結構例如是陣列於彩色濾光(array on color filter,AOC)上之結構。倘若基板100為已經形成有其他膜層或是元件之基板(例如是畫素陣列)，那麼最後所形成的結構例如是彩色濾光於陣列(color filter on array,COA)上之結構。
之後，在基板上100形成遮光圖案層102。此遮光圖案層102具有多個單元開口103，以暴露出基板100之表面。為了清楚地繪示出本實施例之彩色濾光陣列結構，本實施例之圖式僅繪示出遮光圖案層102之二個單元開口103為例來說明。實際上，遮光圖案層102具有二個以上的單元開口103。另外，在本實施例中，上述之單元開口103之寬度例如是約132~約135.5um且長度為約399~約428.5um。
根據本實施例，遮光圖案層102之材質包括感光材料或是非感光材料。倘若遮光圖案層102之材質為感光材料，那麼形成遮光圖案層102之方法例如是先以塗佈程序以及固化程序以形成遮光材料層(未繪示)之後，直接對所述遮光材料層進行曝光以及顯影程序即可形成。倘若遮光圖案層102之材質為非感光材料，那麼形成遮光圖案層102之方法例如是先形成遮光材料層(未繪示)之後，先進行微影程序，再利用蝕刻程序對所述遮光材料層進行圖案化即可形成。倘若遮光圖案層102之材質為非感光材料的另一製造方法，利用網版印刷方法或噴墨塗佈方法，將非感光材料直接圖案化形成於基板上，而不經過曝光顯影蝕刻程序。
特別是，本實施例之遮光圖案層102的厚度為H。另外，圖2A所繪示的遮光圖案層102的縱向剖面圖案是梯形剖面，但本發明不限於此。根據其他實施例，遮光圖案層102的縱向剖面圖案也可以是矩形剖面、方形剖面、或是其他形狀之剖面、或上述形狀剖面之倒置。
之後，請參照圖1B及圖2B，進行噴墨印刷製程110，以於遮光圖案層102之單元開口103內各自噴入彩色濾光墨水104。根據本實施例，噴入各單元開口103內之彩色濾光墨水104例如是紅色油墨、綠色油墨或藍色油墨。在此，所述彩色濾光墨水104的黏度約為10cP～14cP。於其它實施例中，單元開口103的個數可以至少三個以上，而彩色色彩可選自色座標所示之色彩，例如：黃、紫、白、藍綠、或其它色彩。
值得一提的是，在進行噴墨印刷製程110之前，可先對遮光圖案層102之上表面102a進行疏墨處理程序，以使得遮光圖案層102具有疏墨表面102a。根據本實施例，使遮光圖案層102具有疏墨表面102a之方法例如是在形成遮光圖案層102之過程之中，先在遮光材料層中加入疏墨高分子聚合物，之後當對遮光材料層進行加熱程序時，疏墨高分子聚合物會往遮光材料層的頂部遷移，而使得遮光材料層的頂部具有疏墨性質。因此，當後續對遮光材料層進行圖案化以形成遮光圖案層102之後，其頂部表面102a即具有疏墨性質。但本發明不限於此，根據其他實施例，使遮光圖案層102具有疏墨表面102a之方法也可以是採用在遮光圖案層102之頂部表面另外形成疏墨薄層。
值得一提的是，在本實施例中，基板100之表面100a為未經過親墨處理之表面。換言之，本實施例可以不需要對基板100之表面100a另外進行親墨處理，但本發明不限於此。換言之，在其他實施例中，基板100之表面100a也可以進行親墨處理。
承上所述，當於進行噴墨印刷製程110時，噴入單元開口103內之彩色濾光墨水104與基板100之表面100a接觸。另外，因遮光圖案層102具有疏墨表面102a，因此當於進行噴墨印刷製程110時，彩色濾光墨水104不會殘留遮光圖案層102之表面102a上，且也不容易溢流到鄰近的單元開口中。
接著，進行固化程序，以使彩色濾光墨水104固化以形成多個彩色濾光圖案106，如圖1C以及圖2C所示。上述之固化程序例如是照光固化程序或是加熱固化程序。
特別是，在本實施例中，每一彩色濾光圖案106具有最高膜厚值Lc以及最低膜厚值Ls，且最高膜厚值Lc與最低膜厚值Ls的差值為ΔL。而且，彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc滿足0.83H＜Lc＜0.91H，遮光圖案層102的厚度H滿足1.6um＜H＜2.2um，且所述差值ΔL滿足ΔL＜0.39um。
更詳細來說，通常彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc為彩色濾光圖案106之中央區域之膜厚值。彩色濾光圖案106之最低膜厚值Ls為彩色濾光圖案106之兩邊緣區域的膜厚值。這是因為，本實施例之彩色濾光圖案106是以噴墨印刷製程所形成。當以噴墨印刷法來形成彩色濾光圖案106時，因彩色濾光墨水本身的內聚力大於彩色墨水與基板之間的附著力，因此彩色濾光墨水在中央區域的液面高度會高於在邊緣區域的液面高度。而當彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc與最低膜厚值Ls的差值為ΔL太高時，亦即當彩色濾光圖案106的膜面斷差過大時，就會對使用此彩色濾光陣列之顯示器的顏色表現造成不良的影響。
另外，彩色濾光圖案106的平均膜厚(也可解釋成彩色濾光墨水的量)的多寡也會影響彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc與最低膜厚值Ls的差值ΔL。如圖4所示，橫軸為彩色濾光圖案106的平均膜厚(也可解釋成彩色濾光墨水的量)，且縱軸為彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc與最低膜厚值Ls的差值ΔL。由圖4可知，當彩色濾光圖案106的平均膜厚(也可解釋成彩色濾光墨水的量)越大時，彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc與最低膜厚值Ls的差值ΔL就會越高。換言之，當膜厚與差值ΔL之關係曲線為III以及II時，那麼可使彩色濾光圖案106具有一定的彩色表現。當厚與差值ΔL之關係曲線為I時，那麼彩色濾光圖案106之彩色表面將不佳。因此，為了使彩色濾光陣列的顏色表現具有一定的水準，本實施例特別對彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc(0.83H＜Lc＜0.91H)、遮光圖案層102的厚度H(1.6um＜H＜2.2um)作了特殊設計，以使得所述差值ΔL能夠低於約0.39um。
承上所述，在本實施例中，上述最低膜厚值Ls為彩色濾光圖案106之第一最低膜厚值Ls1以及第二最低膜厚值Ls2兩者之平均值，且第一最低膜厚值Ls1以及為第二最低膜厚值Ls2為彩色濾光圖案106之兩邊緣區域之膜厚值，如圖2C所示。在此實施例中，所述第一最低膜厚值Ls1以及所述第二最低膜厚值Ls2為彩色濾光圖案106與遮光圖案層102接觸之處之膜厚值。
根據一實例，所述遮光圖案層102的厚度H實質上為2.0um，所述彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc實質上為1.75um，所述彩色濾光圖案106之第一最低膜厚值Ls1以及第二最低膜厚值Ls2實質上分別為1.49um以及1.41um。此時，ΔL實質上為0.30um。
在上述實施例中，如圖2C所示，彩色濾光圖案106之第一最低膜厚值Ls1以及第二最低膜厚值Ls2為彩色濾光圖案106與遮光圖案層102接觸之處之膜厚值，但本發明不限於此。根據其他實施例，如圖3所示，第一最低膜厚值Ls1以及第二最低膜厚值Ls2為彩色濾光圖案未與遮光圖案106之側邊S相接觸之兩邊緣區域之膜厚值。
承上所述，當以噴墨印刷法來形成彩色濾光圖案106時，彩色濾光墨水之液面分佈為中央區域具有最高液面高度，且在兩邊緣區域(未與遮光圖案106之側邊S相接觸)之處具有最低液面高度。因此當進行固化程序之後，彩色濾光圖案106之上表面之輪廓即如圖3所示。
類似地，在本實施例中，彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc滿足0.83H＜Lc＜0.91H，遮光圖案層102的厚度H滿足1.6um＜H＜2.2um，且所述差值ΔL滿足ΔL＜0.39um。較佳的是，所述遮光圖案層102的厚度H實質上為2.0um，所述彩色濾光圖案106之最高膜厚值Lc實質上為1.75um，所述彩色濾光圖案106之第一最低膜厚值Ls1以及第二最低膜厚值Ls2實質上分別為1.49um以及1.41um。此時，ΔL實質上為0.30um。
基於上述，在本發明中，因彩色濾光圖案之最高膜厚值Lc滿足0.83H＜Lc＜0.91H，遮光圖案層的厚度滿足1.6um＜H＜2.2um，且差值ΔL滿足ΔL＜0.39um。由於彩色濾光圖案之最高膜厚值Lc與最低膜厚值Ls的差值ΔL＜0.39um，因此彩色濾光圖案之膜厚均勻度可以提高，進而使使用此彩色濾光陣列之顯示器具有較佳的顏色表現。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．基板
100a．．．表面
102．．．遮光圖案層
102a．．．上表面
103．．．單元開口
104．．．彩色濾光墨水
106．．．彩色濾光圖案
110．．．噴墨印刷製程
H．．．厚度
Lc．．．最高膜厚值
Ls1、Ls2．．．第一/第二最低膜厚值
圖1A至圖1C是根據本發明一實施例之彩色濾光陣列的製造流程示意圖。
圖2A至圖2C是沿著圖1A至圖1C之剖面線A-A’的剖面示意圖。
圖3是根據本發明另一實施例之彩色濾光陣列的之局部剖面示意圖。
圖4是彩色濾光圖案之最高膜厚值與最低膜厚值之差異與彩色濾光圖案之膜厚的關係圖。
100．．．基板
102．．．遮光圖案層
106．．．彩色濾光圖案
H．．．厚度
Lc．．．最高膜厚值
Ls1、Ls2．．．第一/第二最低膜厚值

Claims (19)

  1. 一種彩色濾光陣列，包括：一基板；一遮光圖案層，位於該基板上，該遮光圖案層具有多個單元開口，以暴露出該基板之一表面，其中該遮光圖案層的厚度為H；多個彩色濾光圖案，分別位於該遮光圖案層之該些單元開口內，每一彩色濾光圖案具有一最高膜厚值Lc以及一最低膜厚值Ls，該最高膜厚值Lc與該最低膜厚值Ls的差值為ΔL，其中該彩色濾光圖案之該最高膜厚值Lc滿足0.83H＜Lc＜0.91H，該遮光圖案層的厚度滿足1.6um＜H＜2.2um，且該差值ΔL滿足ΔL＜0.39um。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光陣列，其中該最高膜厚值Lc為該彩色濾光圖案之一中央區域之膜厚值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光陣列，其中該最低膜厚值Ls為該彩色濾光圖案之一第一最低膜厚值Ls1以及一第二最低膜厚值Ls2兩者之平均值，且該第一最低膜厚值Ls1以及該為第二最低膜厚值Ls2為該彩色濾光圖案之兩邊緣區域之膜厚值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之彩色濾光陣列，其中該第一最低膜厚值Ls1以及該第二最低膜厚值Ls2為該彩色濾光圖案與該遮光圖案層接觸之處之膜厚值
  5. 如申請專利範圍第3項所述之彩色濾光陣列，其中該第一最低膜厚值Ls1以及該第二最低膜厚值Ls2為該彩色濾光圖案未與該遮光圖案相接觸之兩邊緣區域之膜厚值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光陣列，其中該遮光圖案層的厚度H實質上為2.0um，該彩色濾光圖案之該最高膜厚值Lc實質上為1.75um，且ΔL實質上為0.30um。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之彩色濾光陣列，其中該第一最低膜厚值Ls1以及該第二最低膜厚值Ls2實質上分別為1.49um以及1.41um。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光陣列，其中該遮光圖案層之一上表面為一經過疏墨處理之表面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光陣列，其中該基板之該表面為一未經過親墨處理之表面，且該彩色濾光圖案與該未經過親墨處理之表面接觸。
  10. 一種彩色濾光陣列的製造方法，包括：提供一基板；在該基板上形成一遮光圖案層，該遮光圖案層具有多個單元開口，以暴露出該基板之一表面，其中該遮光圖案層的厚度為H；進行一噴墨印刷製程，以於該遮光圖案層之該些單元開口內各自噴入一彩色濾光墨水；以及進行一固化程序，以使該些彩色濾光墨水固化以形成多個彩色濾光圖案，其中每一彩色濾光圖案具有一最高膜厚值Lc以及一最低膜厚值Ls，該最高膜厚值Lc與該最低膜厚值Ls的差值為ΔL，且該彩色濾光圖案之該最高膜厚值Lc滿足0.83H＜Lc＜0.91H，該遮光圖案層的厚度滿足1.6um＜H＜2.2um，且該差值ΔL滿足ΔL＜0.39um。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光陣列的製造方法，其中該彩色濾光墨水的黏度實質上為10～14cP。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光陣列的製造方法，其中該最高膜厚值Lc為該彩色濾光圖案之一中央區域之膜厚值。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光陣列的製造方法，其中該最低膜厚值Ls為該彩色濾光圖案之一第一最低膜厚值Ls1以及一第二最低膜厚值Ls2兩者之平均值，且該第一最低膜厚值Ls1以及該為第二最低膜厚值Ls2為該彩色濾光圖案之兩邊緣區域之膜厚值。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之彩色濾光陣列的製造方法，其中該第一最低膜厚值Ls1以及該第二最低膜厚值Ls2為該彩色濾光圖案與該遮光圖案層接觸之處之膜厚值。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之彩色濾光陣列的製造方法，其中該第一最低膜厚值Ls1以及該第二最低膜厚值Ls2為該彩色濾光圖案未與該遮光圖案相接觸之兩邊緣區域之膜厚值。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光陣列的製造方法，其中該遮光圖案層的厚度H實質上為2.0um，該彩色濾光圖案之該最高膜厚值Lc實質上為1.75um，且ΔL實質上為0.30um。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之彩色濾光陣列的製造方法，其中該第一最低膜厚值Ls1以及該第二最低膜厚值Ls2實質上分別為1.49um以及1.41um。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光陣列的製造方法，更包括對該遮光圖案層之一上表面進行一疏墨處理程序。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光陣列的製造方法，其中該基板之該表面為一未經過親墨處理之表面，且該彩色濾光墨水與該未經過親墨處理之表面接觸。
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