TWI657271B

TWI657271B - 彩色濾光元件的製造方法、主動元件基板的製造方法以及主動元件基板

Info

Publication number: TWI657271B
Application number: TW106144778A
Authority: TW
Inventors: 呂思慧; 郭威宏
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2019-04-21
Also published as: TW201841006A

Abstract

本發明提供彩色濾光元件的製造方法、主動元件基板的製造方法以及主動元件基板。本發明提出的彩色濾光元件的製造方法包括形成遮光圖案以及形成多個色料。遮光圖案具有畫素區以及遮光區。每一個色料位於對應的畫素區。色料以及至少一部分之遮光區具有附加特性。附加特性為帶正電荷、帶負電荷或是親脂性。

Description

彩色濾光元件的製造方法、主動元件基板的製造方法以及主動元件基板

本發明是有關於一種彩色濾光元件，且特別是有關於一種主動元件基板中的彩色濾光元件。

隨著科技進展，人們為了追求更精細的顯示效果，不斷的增加顯示螢幕中每英寸含有的像素數目（Pixel Per Inch, PPI）。然而，當顯示螢幕中的像素陣列被縮小以後，彩色濾光元件中的色料將難以輕易地對準於要形成的位置，導致相鄰的色料容易因為靠的太近而互相重疊，導致混色現象發生。因此，目前亟需一種能有效提升色料對位精準度的方法。

本發明之至少一實施例提供一種彩色濾光元件的製造方法，能減少混色的產生。

本發明之至少一實施例提供一種主動元件基板的製造方法，能減少混色的產生。

本發明之至少一實施例提供一種主動元件基板，能減少混色的產生。

本發明之至少一實施例的彩色濾光元件的製造方法包括：形成遮光圖案以及形成多個色料。遮光圖案具有畫素區以及遮光區。每一個色料位於對應的畫素區。色料以及至少一部分之遮光區具有附加特性。附加特性為帶正電荷、帶負電荷或是親脂性。

本發明之至少一實施例的主動元件基板的製造方法包括：形成薄膜電晶體畫素陣列以及形成彩色濾光元件。薄膜電晶體畫素陣列包括共通電極。彩色濾光元件形成於共通電極上。彩色濾光元件的遮光圖案與共通電極接觸。

本發明之至少一實施例的主動元件基板包括：薄膜電晶體畫素陣列、遮光圖案以及多個色料。薄膜電晶體畫素陣列包括共通電極。遮光圖案位於共通電極上，並與共通電極接觸，其中遮光圖案具有多個畫素區以及遮光區。每一個色料位於對應的畫素區。

基於上述，本發明之至少一實施例提供的彩色濾光元件的製造方法、主動元件基板的製造方法以及主動元件基板能有效的提升色料對位的精準度，減少混色的產生。

為讓本發明的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～圖1F是依照本發明的一實施例的一種彩色濾光元件10的製造方法的剖面示意圖。

請參考圖1A，提供基板100，基板100之材質例如為玻璃、石英、塑膠、有機聚合物、不透光/反射材料(例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷、或其他可適用的材料)或是其他可適用的材料。在一實施例中，基板100可以包括畫素陣列，將彩色濾光元件形成於包括畫素陣列的基板上，以構成彩色濾光元件於畫素陣列上(color filter on array, COA)之結構。接著於基板100上提供遮光材料110，遮光材料110的材料包括樹脂、導電材料或是其他可適用的材料。在一實施例中，遮光材料110的材料例如為金屬，且遮光材料110具有低反射率以及高遮光性。

請參考圖1B，於遮光材料110上形成光阻層120，光阻層120覆蓋部分的遮光材料110。形成光阻層120的方法例如是曝光顯影製程。

請參考圖1C，以光阻層120為罩幕，圖案化遮光材料110以形成遮光圖案110’，圖案化遮光材料110的方式例如是乾式蝕刻法或濕式蝕刻法。遮光圖案110’具有畫素區R2以及遮光區R1，圖案化後的遮光材料110位於遮光區R1中。圖案化後的遮光材料110包括對應於畫素區R2的多個通孔OP1，且畫素區R2的寬度對應於通孔OP1的寬度。在一實施例中，遮光區R1的寬度可小於1.5微米，但本發明不以此為限。在一實施例中，畫素區R2與遮光區R1可沿著一方向交替排列。

請參考圖1D，移除光阻層120。

請參考圖1E，在遮光圖案110’的畫素區R2中形成色料130，每一個色料130位於對應的畫素區R2中。色料130位於基板110上，形成色料130的方法例如是利用噴墨印刷技術於對應的畫素區R2中形成色料130。色料130的材料例如包括紅、綠或藍的色阻材料。相鄰的兩個色料130例如為相同或不同的顏色。

色料130以及至少一部分之遮光區R1具有附加特性，在本實施例中，附加特性為帶正電荷或是帶負電荷。在本實施例中，對遮光圖案110’施加一電壓，使遮光圖案110’之遮光區R1帶有正電荷或是負電荷。當遮光圖案110’之遮光區R1帶正電荷時，用同樣帶正電荷的色料130形成於畫素區R2中。當遮光圖案110’之遮光區R1帶負電荷時，用同樣帶負電荷的色料130形成於畫素區R2中。

在本實施例中，當色料130與遮光區R1帶有相同的電荷時，帶有電荷的色料130與帶有電荷的遮光區R1便可互相排斥，使色料130能準確的配置於畫素區R2中，藉此，可避免色料130間互相重疊而產生混色的問題。在一實施例中，由於遮光圖案110’之遮光區R1會與色料130互相排斥，因此，在形成色料130的時後，色料130不會接觸到遮光圖案110’之遮光區R1與基板100之間的夾角。

請參考圖1F，進行烘烤製程，以固化色料130。在本實施例中，色料130的附加特性為帶正電荷或帶負電荷，在烘烤製程中，色料130的附加特性會被移除。色料130的附加特性被移除後，色料130與遮光圖案110’之間已經不會互相排斥，因此，色料130會向基板110攤平。在一實施例中，在烘烤製程後，固化後的色料130’可接觸到遮光圖案110’之遮光區R1與基板100之間的夾角。

接著，於固化後的色料130’以及遮光圖案110’之遮光區R1上形成保護層140。至此，彩色濾光元件10已經大致完成。

基於上述，本實施例的彩色濾光元件10能有效的提升色料130對位的精準度，減少混色的產生。

圖2A～圖2D是依照本發明的一實施例的一種彩色濾光元件的製造方法的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖2A～圖2D的實施例沿用圖1A～圖1F的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖2A～圖2D的實施例與圖1A～圖1F的實施例的差異在於：圖2A～圖2D的彩色濾光元件的製造方法包括了形成親脂層150。

請參考圖1B、圖1C與圖2A，在圖案化遮光材料110之後，進行表面親脂性處理以於遮光圖案110’以及光阻層120的表面形成親脂層150，親脂層150例如是共形地形成於光阻層120、遮光圖案110’以及基板100上。在另一變化例中，進行表面親脂性處理以使得遮光圖案110’的表面、被遮光圖案110’暴露出的基板100的表面以及光阻層120的表面具有親脂性。

請參考圖2B，移除光阻層120以及位於光阻層120上的部分親脂層150。在本實施例中，親脂層150形成於移除光阻層120之前，因此，遮光圖案110’的上表面不具有親脂層150。在本實施例中，親脂層150是共形地形成於光阻層120上，因此，移除光阻層120時會同時移除位於光阻層120上的部分的親脂層150，然而本發明不以此為限。在其他實施例中，親脂層150只形成於遮光圖案110’以及基板100上，因此，移除光阻層120時不會移除親脂層150。

請參考圖2C，在遮光圖案110’的畫素區R2中形成色料130，每一個色料130位於對應的畫素區R2中。色料130位於基板110上，形成色料130的方法例如是利用噴墨印刷技術於對應的畫素區R2中形成色料130。色料130的材料例如包括紅、綠或藍的色阻材料。相鄰的兩個色料130例如為相同或不同的顏色。

在一實施例中，色料130、遮光圖案110’的部分表面以及遮光圖案110’的畫素區R2都具有親脂性，且遮光區R1的上表面不具有親脂性，因此，色料130不容易附著於遮光區R1的上表面，使色料130能輕易的對準畫素區R2。

請參考圖2D，進行烘烤製程，使色料130能夠固化。接著，於固化後的色料130’以及遮光圖案110’上形成保護層140。至此，彩色濾光元件20已經大致完成。

基於上述，本實施例的彩色濾光元件20能有效的提升色料130對位的精準度，減少混色的產生。

圖3A是依照本發明的一實施例的一種主動元件基板30的簡化上視示意圖。圖3B是沿圖3A的剖線A-A’的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖3A與圖3B的實施例沿用圖1A～圖1F的實施例的元件標號與部分內容，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖3A～圖3B對應的實施例與圖1A～圖1F的實施例的差異在於：在圖3A與圖3B的實施例中，色料是形成於薄膜電晶體畫素陣列TA上。

請同時參考圖3A與圖3B，薄膜電晶體畫素陣列TA包括半導體層220、閘極222、掃描線SL、汲極224、源極226、資料線DL、畫素電極PE以及第一共通電極CE1。

遮罩層202位於基板200上，半導體層220位於遮罩層202上，且遮罩層202與半導體層220之間夾有絕緣層232。閘極222位於半導體層220上，且閘極222與掃描線SL電性連接，閘極222與半導體層220之間夾有閘絕緣層234。絕緣層236位於閘絕緣層234上，且源極226與汲極224位於絕緣層236上。源極226與資料線DL電性連接。源極226與汲極224分別通過接觸窗C1與接觸窗C2而與半導體層220電性連接。絕緣層240位於源極226與汲極224上，畫素電極PE位於絕緣層240上。畫素電極PE通過接觸窗C3而與汲極224電性連接。第一共通電極CE1位於畫素電極PE上，且第一共通電極CE1與畫素電極PE之間夾有絕緣層260。

在一實施例中，第一共通電極CE1具有開口O1，開口O1對應於畫素電極PE的位置而設置。開口O1的形成方式例如為將第一共通電極CE1全面性地形成於絕緣層260上後，再對第一共通電極CE1進行部份蝕刻以形成開口O1。在本實施例中，開口O1的輪廓為八邊形，然而本發明不限於此。在其他實施例中，開口O1的輪廓可以是多邊形、圓形、橢圓形或多個彼此分離的條狀。

雖然在本實施例中，薄膜電晶體畫素陣列TA中的開關元件為頂閘極（Top gate）結構的薄膜電晶體，然而本發明不限於此。在其他實施例中，開關元件還可以是底閘極（Bottom gate）結構的薄膜電晶體。此外，本發明中薄膜電晶體畫素陣列TA裡面的絕緣層或閘絕緣層的層數可以依據實際需求而進行調整，本發明並未對絕緣層或閘絕緣層的層數有所限制。

請繼續參考圖3B，遮光圖案210形成於第一共通電極CE1上，遮光圖案210具有遮光區R1以及畫素區R2，遮光圖案210的遮光區R1與第一共通電極CE1接觸。在一實施例中，遮光圖案210的遮光區R1與掃描線SL以及資料線DL重疊且不重疊於開口O1，在其他變化例中，遮光圖案210的遮光區R1與掃描線SL以及資料線DL重疊且不重疊於開口O1及畫素電極PE。在一實施例中，遮光圖案210的遮光區R1會與閘極222以及汲極224重疊，且遮光圖案210的遮光區R1暴露出部分的開關元件的半導體層220。在一實施例中，遮光圖案210的遮光區R1可以完全覆蓋整個開關元件。

請一併參考圖1E及對應的文字說明，在一實施例中，遮光圖案210的遮光區R1包括導電材料，且遮光圖案210與第一共通電極CE1電性連接，遮光圖案210舉例係與第一共通電極CE1接觸。在本實施例中，透過對第一共通電極CE1施加電壓而使遮光圖案210的遮光區R1具有帶正電荷或帶負電荷的附加特性。接著，在遮光圖案210的畫素區R2中形成色料（未繪示），色料與遮光圖案210的遮光區R1具有相同的附加特性，因此，本實施例的主動元件基板30中的色料能準確的形成於畫素區R2中，提升色料對位的精準度，減少混色的產生。

圖4是依照本發明的一實施例的一種主動元件基板40的剖面示意圖。圖4的實施例沿用圖3A與圖3B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖4的實施例與圖3B的實施例的差異在於：圖4的主動元件基板40包括了親脂層270。

請參考圖4並一併參考圖2B~圖2D及對應的文字說明，遮光圖案210的遮光區R1與畫素區R2中包括有親脂層150，在另一變化例中，不形成親脂層150，而是使未被遮光圖案210遮蔽的部分第一共通電極CE1之表面以及被開口O1暴露出的部分絕緣層260之表面具有親脂性。本實施例的遮光圖案210包括親脂層270，且遮光圖案210的遮光區R1與畫素區R2皆具有親脂性。在一實施例中，與薄膜電晶體畫素陣列TA共形的親脂層270位於畫素區R2中。在一實施例中，薄膜電晶體畫素陣列TA包括第一共通電極CE1以及絕緣層260，部分的親脂層270會與第一共通電極CE1共形，且部分的親脂層270會填入開口O1並與絕緣層260接觸。接著，在遮光圖案210的畫素區R2中形成色料（未繪示）。

色料、遮光圖案210的部分遮光區R1以及遮光圖案210的畫素區R2都具有親脂性，且遮光區R1的上表面不具有親脂性，因此，色料不容易附著於遮光區R1的上表面，使色料能輕易的對準畫素區R2，減少混色的產生。

圖5A是依照本發明的一實施例的一種主動元件基板50的簡化上視示意圖。圖5B是沿圖5A的剖線A-A’的剖面示意圖。

圖5A與圖5B的實施例沿用圖3A與圖3B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖5A、圖5B的實施例與圖3A、圖3B的實施例的差異在於：圖5A、圖5B的主動元件基板50中，薄膜電晶體畫素陣列TA1還包括第二共通電極CE2。

在本實施例中，畫素電極PE位於第一共通電極CE1與第二共通電極CE2之間，且畫素電極PE與第二共通電極CE2之間夾有絕緣層250，畫素電極PE可具有多個狹縫或多邊形設計(圖未示)，畫素電極PE與第二共通電極CE2可部分區域重疊產生畫素電容，亦可幾乎不重疊。接觸窗C3位於絕緣層240中，且畫素電極PE通過接觸窗C3而與汲極224電性連接。第二共通電極CE2具有開口O2，開口O2的寬度大於接處窗C3的寬度，且開口O2對應於接處窗C3的位置設置。

在一實施例中，第一共通電極CE1與第二共通電極CE2會電性連接，且第一共通電極CE1與第二共通電極CE2都會與畫素電極PE產生電容。

在本實施例中，遮光圖案210的遮光區R1包括導電材料，且遮光圖案210的遮光區R1與第一共通電極CE1電性連接。在本實施例中，透過對第一共通電極CE1施加電壓而使遮光圖案210的遮光區R1具有帶正電荷或帶負電荷的附加特性。

接著，會在遮光圖案210’的畫素區R2中形成色料（未繪示），色料與遮光圖案210’的遮光區R1具有相同的附加特性，因此，在本實施例的主動元件基板50中，色料能準確的形成於畫素區R2中，提升色料對位的精準度，減少混色的產生。

圖6是依照本發明的一實施例的一種主動元件基板60的剖面示意圖。

圖6的實施例沿用圖5A與圖5B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖6的實施例與圖5B的實施例的差異在於：圖6的主動元件基板60包括了親脂層270。

請參考圖6，遮光圖案210的遮光區R1與畫素區R2包括有親脂層270，且遮光圖案210的遮光區R1與畫素區R2皆具有親脂性。在一實施例中，一部分的親脂層270位於遮光區R1中，另一部分的親脂層270位於畫素區R2中。在一實施例中，薄膜電晶體畫素陣列TA包括第一共通電極CE1以及絕緣層260，部分的親脂層270會與第一共通電極CE1共形，且部分的親脂層270會填入開口O1並與絕緣層260接觸。

接著，會在遮光圖案210的畫素區R2中形成色料（未繪示）。

綜上所述，在本發明的一實施例中，色料與遮光圖案的遮光區皆帶有正電荷或皆帶有負電荷，因此，色料與遮光圖案的遮光區會產生斥力，使色料能準確的形成於遮光圖案的畫素區中，提升色料對位的精準度，減少混色的產生。在本發明的一實施例中，色料、遮光圖案的部分遮光區以及遮光圖案的畫素區都具有親脂性，且遮光區的上表面不具有親脂性，因此，色料不容易附著於遮光區的上表面，使色料能輕易的對準畫素區，減少混色的產生。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10、20‧‧‧彩色濾光元件

30、40、50、60‧‧‧主動元件基板

100、200‧‧‧基板

110‧‧‧遮光材料

110’、210‧‧‧遮光圖案

120‧‧‧光阻層

130、130’‧‧‧色料

140‧‧‧保護層

150、270‧‧‧親脂層

202‧‧‧遮罩層

220‧‧‧半導體層

222‧‧‧閘極

SL‧‧‧掃描線

224‧‧‧汲極

226‧‧‧源極

DL‧‧‧資料線

232、236、240、250、260‧‧‧絕緣層

234‧‧‧閘絕緣層

PE‧‧‧畫素電極

CE1‧‧‧第一共通電極

CE2‧‧‧第二共通電極

OP1‧‧‧通孔

O1、O2‧‧‧開口

C1、C2、C3‧‧‧接觸窗

TA、TA1‧‧‧薄膜電晶體畫素陣列

R1‧‧‧遮光區

R2‧‧‧畫素區

圖1A～圖1F是依照本發明的一實施例的一種彩色濾光元件的製造方法的剖面示意圖。圖2A～圖2D是依照本發明的一實施例的一種彩色濾光元件的製造方法的剖面示意圖。圖3A是依照本發明的一實施例的一種主動元件基板的簡化上視示意圖。圖3B是沿圖3A的剖線A-A’的剖面示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的一種主動元件基板的剖面示意圖。圖5A是依照本發明的一實施例的一種主動元件基板的簡化上視示意圖。圖5B是沿圖5A的剖線A-A’的剖面示意圖。圖6是依照本發明的一實施例的一種主動元件基板的剖面示意圖。

Claims

一種彩色濾光元件的製造方法，包括：形成一遮光圖案於一薄膜電晶體畫素陣列的一共通電極上，該遮光圖案具有多個畫素區以及一遮光區，其中該遮光圖案的材料包括導電材料，且該遮光圖案與該共通電極電性連接，其中形成該遮光圖案的步驟包括：提供一遮光材料；形成一光阻層，覆蓋部分該遮光材料；以該光阻層為罩幕圖案化該遮光材料，以形成對應於該些畫素區的多個通孔，且圖案化後的該遮光材料位於該遮光區；形成一親脂層於該光阻層以及該遮光圖案上；以及移除該光阻層與位於該光阻層上的部分的該親脂層；以及形成多個色料，每一該色料位於對應的該畫素區，其中該些色料具有親脂性。
如申請專利範圍第1項所述的彩色濾光元件的製造方法，更包括：進行一烘烤製程，以固化該些色料；以及於固化後的該些色料以及該遮光區上形成一保護層。
如申請專利範圍第1項所述的彩色濾光元件的製造方法，其中形成該些色料的步驟包括藉由噴墨印刷技術於對應的每一該畫素區分別形成該色料。
如申請專利範圍第1項所述的彩色濾光元件的製造方法，其中該遮光區的寬度小於1.5微米。
如申請專利範圍第1項所述的彩色濾光元件的製造方法，其中形成該親脂層於該光阻層、該遮光圖案以及該共通電極上，其中部分的該親脂層會與該共通電極共形。
如申請專利範圍第1項所述的彩色濾光元件的製造方法，其中該共通電極包括一開口，且部分該親脂層填入該開口。
一種彩色濾光元件的製造方法，包括：形成一遮光圖案於一薄膜電晶體畫素陣列的一共通電極上，該遮光圖案具有多個畫素區以及一遮光區，其中該遮光圖案的材料包括導電材料，且該遮光圖案與該共通電極電性連接，其中形成該遮光圖案的步驟包括：提供一遮光材料；形成一光阻層，覆蓋部分該遮光材料；以該光阻層為罩幕圖案化該遮光材料，以形成對應於該些畫素區的多個通孔，且圖案化後的該遮光材料位於該遮光區；進行一表面親脂性處理使得該遮光圖案的表面、被遮光圖案暴露出的膜層的表面以及該光阻層的表面具有親脂性；以及移除該光阻層；以及形成多個色料，每一該色料位於對應的該畫素區，其中該些色料具有親脂性。
如申請專利範圍第7項所述的彩色濾光元件的製造方法，其中進行該表面親脂性處理使得該遮光圖案的表面、被該遮光圖案暴露出的該共通電極的表面以及該光阻層的表面具有親脂性。
如申請專利範圍第7項所述的彩色濾光元件的製造方法，其中於進行該表面親脂性處理的步驟中，未被該遮光圖案遮蔽的該共通電極之部份表面亦具有親脂性。
如申請專利範圍第9項所述的彩色濾光元件的製造方法，其中該共通電極具有至少一開口，其中於進行該表面親脂性處理的步驟中，被該開口暴露出的一絕緣層之部分表面亦具有親脂性。