CN100434947C - 滤色片基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滤色片基板包括：基板、在基板上限定单元区域并防止光泄漏的黑矩阵、形成在黑矩阵限定的单元区域内的滤色片；和形成在基板后表面上用于防止静电产生的导电薄膜，其中导电薄膜由包含导电材料的光刻胶形成的。

Description

滤色片基板及其制造方法
本申请要求2005年12月8日韩国专利申请号为P2005-0119956的优先权，在此对其全文引用作为参考。
技术领域
本发明涉及一种显示器件的组成部件，并且尤其涉及一种滤色片基板及其制造方法。虽然本发明适用于宽范围的应用，但尤其适用于防止滤色片基板上的静电。
背景技术
通常，液晶显示器件利用越过液晶分子层的电场来控制液晶的透光率以显示图像，上述液晶分子层位于两个基板之间。液晶显示器件使用呈有源矩阵形成的单元，在该有源矩阵中每个单元中都形成有开关器件。液晶显示器件可以用于电视显示器、计算机监视器、办公设备、以及便携式电话。
液晶显示器件可以分为垂直电场型或水平电场型，在垂直电场型液晶显示器件中垂直方向的电场在两个基板之间延伸，而在水平电场型液晶显示器件中水平方向的电场在两个基板之一的表面延伸。垂直电场型液晶显示器件可以利用位于上基板的公共电极和位于下基板的像素电极之间的垂直电场驱动TN(扭曲向列)型液晶。垂直电场型液晶显示器件的优点是孔径比高，而另一方面它的缺点是视角窄，大约是90°。水平电场型液晶显示器件利用像素电极和公共电极之间的水平电场驱动IPS(共平面开关)型液晶，且上述像素电极和公共电极并列形成在下基板上。水平电场型液晶显示器件的优点是视角宽，大约是160°，而另一方面它的缺点是孔径比低。
图1是现有技术中水平电场型液晶显示器件的截面图。如图1所示，水平电场型液晶显示器件包括滤色片基板、薄膜晶体管基板和夹在该两基板之间的空隙内的液晶(未示出)。滤色片基板包括顺序形成在上玻璃基板2上的黑矩阵4、滤色片6、涂覆层8、衬垫料13和上定向膜12。此外，用于防止静电的透明电极(ITO)3也形成在滤色片基板的玻璃基板2的另一侧。薄膜晶体管基板包括形成在下玻璃基板32上的薄膜晶体管、公共电极10、像素电极56和下定向膜52。
滤色片基板的黑矩阵4与下玻璃基板2上的薄膜晶体管、栅线(未示出)和数据线(未示出)重叠，并且限定后面将形成滤色片6的单元区域。黑矩阵4通过吸收外部光防止光泄漏并提高了对比度。滤色片6形成在黑矩阵4限定的单元区域内。滤色片6是红、绿和蓝色滤色片以得到红色、绿色和蓝色。
涂覆层8覆盖滤色片6所形成的台阶差以使上基板2变平整。衬垫料13保持了上玻璃基板2和下玻璃基板32之间的盒间隙。衬垫料13可以与涂覆层8使用相同材料并同时形成。上定向膜12形成在形成有衬垫料13的涂覆层8上，并以指定方向初始排列夹在薄膜晶体管基板和滤色片基板之间的液晶。下定向膜52形成在覆盖薄膜晶体管的钝化层50上，并以指定方向初始排列夹入在薄膜晶体管基板和滤色片基板之间的液晶。
薄膜晶体管基板中的薄膜晶体管包括与栅线(未示出)一起形成在下玻璃基板32上的栅极38；半导体层93，其与栅极38重叠并且二者之间具有栅绝缘膜34；源极46和漏极48。接触半导体层92降低了半导体层93与源极46和漏极48中的任一个之间的接触电阻。响应来自于栅线的栅信号，薄膜晶体管将来自于数据线的像素信号提供到像素电极56，其通过保护钝化膜50中的接触孔连接到漏极48。
与像素电极56交替存在的条形公共电极10沿栅线同时形成在下玻璃基板32上。作为驱动液晶24的参考电压的参考电压通过公共线提供到公共电极10。水平电场形成在像素电极56和公共电极10之间，通过薄膜晶体管将像素信号提供到像素电极并且通过公共线将参考电压提供到公共电极。水平电场使在薄膜晶体管基板和滤色片基板之间最初沿水平排列的液晶分子以指定方向旋转从而改变通过液晶的透光率，而显示图像。
图2A到2I图解了形成现有技术中水平电场型液晶显示器件的滤色片基板的步骤。如图2A所示，通过溅射法在玻璃基板2上形成防止静电产生的透明导电膜ITO 3。更确切地讲，将高RF(DC)能量施加到与玻璃基板2相对目标上，上述玻璃基板和目标都位于充满了氩气(Ar)的腔室内。如图2B所示，由RF(DC)能量形成的等离子内的具有高能量的氩(Ar)分子失去(-)电荷并在Ar+状态撞击目标表面，从而使目标粒子从目标内分离出来并沉积在玻璃基板2上，这样就形成了防止产生静电的透明导电膜(ITO)3。
在形成了防止产生静电的透明导电膜3后，在玻璃基板2上形成黑矩阵4以防止光泄漏。更确切地讲，将不透明材料涂在玻璃基板2上与形成透明导电膜3的一侧相对的侧上。不透明材料是不透明树脂或不透明金属，如铬。接下来，如图2C所示，利用掩模和蚀刻工序通过光刻工艺对不透明材料进行构图，从而形成黑矩阵4。在形成了黑矩阵4后将红、绿和蓝色滤色片形成在黑矩阵限定的单元区域内。
确切地讲，将红色感光树脂沉积在形成黑矩阵4的玻璃基板2的整个表面上。接下来，如图2D所示，利用掩模和蚀刻工序通过光刻工艺对红色感光树脂进行构图，从而形成红色滤色片R。
在形成了红色滤色片后，接下来将绿色感光树脂沉积在形成了红色滤色片R的玻璃基板2的整个表面上。接下来，如图2E所示，利用掩模和蚀刻工序通过光刻工艺对绿色感光树脂进行构图，从而形成绿色滤色片G。
在形成了绿色滤色片后，接下来将蓝色感光树脂沉积在形成了红色和绿色滤色片R和G的玻璃基板2的整个表面上。接下来，如图2F所示，利用掩模和蚀刻工序通过光刻工艺对蓝色感光树脂进行构图，从而形成蓝色滤色片B。
随后，如图2G所示，在形成了R、G、B滤色片6后，形成涂覆层8以提供平整的表面。更确切地讲，将有机绝缘材料覆盖在形成了滤色片6的玻璃基板2的整个表面上。接下来，利用掩模和蚀刻工序通过光刻工艺对有机绝缘材料进行构图，从而形成覆盖滤色片6形成的台阶差而具有平整表面的涂覆层8。
在形成了涂覆层后，如图2H所示，接下来形成保持薄膜晶体管和滤色片基板之间的盒间隙的衬垫料13。更确切地讲，将与形成涂覆层8相同的有机绝缘材料覆盖在形成了涂覆层8的玻璃基板2的整个表面上。接下来，如图2H所示，利用掩模和蚀刻工序通过光刻工艺对有机绝缘材料进行构图，从而形成保持盒间隙的衬垫料13。
在形成了衬垫料13后，如图2I所示，在形成了衬垫料13的玻璃基板2的整个表面上形成以指定方向初始排列液晶分子的定向膜12，这样就完成了滤色片基板。
在现有技术中，在通过上述制造工序形成滤色片基板的情况下，以溅射法将透明导电膜(ITO)3形成在玻璃基板2的后表面上，该溅射法是一种需要大量时间的复杂方法。此外，在玻璃基板2的后表面上形成现有的具有透明导电膜3的滤色片基板的情况下，存在这样一个问题即不可能使滤色片基板重量轻并且薄，这是因为当在玻璃基板2的后表面上形成透明导电膜3时在玻璃基板的另一侧形成了黑矩阵、滤色片、涂覆层和定向膜后玻璃基板2就不能被蚀刻了。
发明内容
因此，本发明涉及一种滤色片基板及其制造方法，其能基本上克服由于现有的限制和缺陷造成的一个或多个问题。
因此，本发明的一个目的是提供一种滤色片基板及其制造方法，其能减少形成导电薄膜的时间，该导电薄膜能防止基板后表面产生静电。
本发明的另一个目的是提供一种重量轻且薄的滤色片基板及其制造方法。
本发明的其他特征和优点将出现在下面描述的说明书中，并且部分从说明书中是显而易见的，或可以从本发明中实际得到的。本发明的目的和优点可以通过说明书正文和权利要求以及附图描述的结构中实现和得到。
为了实现上述和其他优点并且根据本发明的目的，如具体或概括描述的，制造滤色片的方法包括以下步骤：形成在基板上限定单元区域并防止光泄漏的黑矩阵；在黑矩阵限定的单元区域内形成滤色片；在滤色片上形成具有平整表面的涂覆层；蚀刻该基板的后表面以减小该基板的厚度；以及在蚀刻该基板的后表面之后，在该基板的后表面上形成防止产生静电的导电薄膜，其中导电薄膜由包含导电材料的光刻胶形成，并且其中在蚀刻其上形成有黑矩阵、滤色片和涂覆层的基板的后表面之后，在该基板的后表面上形成该导电薄膜。。
可以理解前面的概述和下面详细的描述都是示意性和解释性的并且试图提供本发明的进一步解释如权利要求。
附图说明
给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方案并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是现有技术中水平电场型液晶显示器件的截面图；
图2A到2I图解了形成现有技术中水平电场型液晶显示器件的滤色片基板的工序；
图3是本发明实施例中的水平电场型液晶显示器件的滤色片基板的平面图；
图4是沿着图3I-I’线的滤色片基板的截面图；
图5A和5B分别是本发明实施例中形成了黑矩阵的滤色片基板的平面图和截面图；
图6A是本发明实施例中的形成了滤色片的滤色片基板的平面图；
图6B是沿着图6A中II-II’线的滤色片基板的截面图；
图7A到7C图解了在黑矩阵限定的单元区域内形成滤色片的工序；
图8A是本发明实施例中的形成了涂覆层的滤色片基板的平面图；
图8B是沿着图8A中III-III’线的滤色片基板的截面图；
图9A和9B分别是本发明实施例中形成了定向膜的滤色片基板的平面图和截面图；以及
图10A和10B分别是本发明实施例中在玻璃基板的后表面上形成了导电薄膜的滤色片基板的平面图和截面图。
具体实施方式
下面将参考附图中的例子详细描述本发明的优选实施例。
图3是本发明实施例中的滤色片基板的平面图，并且图4是沿着图3I-I’线的滤色片基板的截面图。如图3和图4所示，根据本发明的滤色片基板包括一个形成在基板101上的黑矩阵102；形成在黑矩阵102限定的单元区域内的滤色片104；通过覆盖滤色片104所形成的台阶差以形成一平整表面的涂覆层106；形成在涂覆层106上以以指定方向初始排列液晶分子的定向膜108；和形成在基板101的后表面上以防止静电产生的导电薄膜110。根据本发明实施例的滤色片基板可以进一步包括形成在涂覆层106上以保持其间充满有液晶的盒间隙的衬垫料107。
在此，在基板101上以矩阵形状形成黑矩阵102以将滤色片104形成的区域分成多个单元区域，并且同时，黑矩阵102用于防止相邻单元区域之间的光干扰。因而，黑矩阵102与除薄膜晶体管基板上的像素电极之外的栅线、数据线和薄膜晶体管重叠。在基板101上沉积了不透明金属，如铬(Cr)或铬的氧化物(CrOx)后通过光刻工序和蚀刻工序使不透明金属形成图案而形成黑矩阵102以具有5-25μm的线宽和大约1500-2000
Figure C20061008366800081
的厚度。作为选择，在基板101上沉积了绝缘树脂后通过光刻工序和蚀刻工序对绝缘树脂进行构图而形成黑矩阵102以具有1.0-1.5μm的线宽和5-25μm的厚度。
滤色片104形成在黑矩阵102限定的单元区域内。此刻，通过颜料喷射法在基板101上顺续喷射了具有红、绿和蓝三种颜色的感光彩色树脂后通过利用掩模的光刻工序和蚀刻工序对感光彩色树脂进行构图，这样就形成了包括实现红色的红色滤色片104R、实现绿色的绿色滤色片104G和实现蓝色的蓝色滤色片104B的滤色片。
得到滤色片104的方法不限于使用感光彩色树脂的颜料喷射法，并且滤色片104也可以通过除颜料喷射法之外的很多方法，如染色法、电泳沉积法、或印刷法形成。
通过形成平整的上表面，涂覆层106消除了滤色片104形成的台阶差，从而可在随后的工序中在平整表面上形成定向膜108。
衬垫料107的作用是在薄膜晶体管和滤色片基板间的液晶中保持盒间隙。与黑矩阵102重叠的衬垫料107可以涂覆层106使用相同的材料。
定向膜108形成在涂覆层106上，在涂覆层106上形成有以预定方向初始排列液晶分子的衬垫料107。在形成定向膜108中包括对例如聚酰亚胺的有机定向膜的摩擦工序，以形成用于按照预定方向排列液晶的定向凹槽(未示出)。
导电薄膜110利用包含导电材料的光刻胶通过涂覆工序形成在滤色片基板的后表面上以防止在滤色片基板上产生静电。包含在光刻胶内的导电材料是碳纳米管。碳纳米管是由碳构成的碳的同素异形体，其在于地球上大量存在，并且碳纳米管是一种一个碳原子和另一个碳原子以六边形蜂窝形状合组合在一起从而形成管状的材料并且该管的直径大约是纳米级(nm＝1/1,000,000,000米)。碳纳米管与铜的导电性相似。碳纳米管的导热性在自然界中是最好的。碳纳米管与金刚石的强度相同。
在基板101的后表面上设置液体光刻胶后执行涂覆和热处理工序，其中液体光刻胶包含具有上述传导性的碳纳米管，这样就在基板101的后表面上形成了防止静电产生的导电膜110。下文中，将参考附图，根据本发明的实施例详细描述制造水平电场型液晶显示器件的滤色片基板的方法。
图5A和5B分别是本发明实施例中形成了黑矩阵的滤色片基板的平面图和截面图。图5B是沿着图5A中I-I’线的滤色片基板的截面图。如图5A和5B所示，将不透明金属，如铬(Cr)或铬的氧化物(CrOx)沉积在滤色片基板的基板101上以具有大约5-25μm的线宽和1500-2000
Figure C20061008366800091
的厚度。更确切地讲，在沉积在基板101上的不透明金属上执行利用掩模工序的光刻工艺和蚀刻上序，这样就形成了黑矩阵102，黑矩阵限定了多个在其中随后将形成滤色片104的单元区域。作为选择，在基板101上沉积了绝缘树脂后通过光刻工序和蚀刻工序对绝缘树脂进行构图而形成黑矩阵102以具有1.0-1.5μm的线宽和5-25μm的厚度。黑矩阵102也可以用于防止相邻单元之间的光干扰并提高对比度。
图6A是根据本发明实施例形成了滤色片的滤色片基板的平面图，并且图6B是沿着图6A中II-II’线提取的滤色片基板的截面图。在基板101上形成了黑矩阵102后，在黑矩阵限定的单元区域内形成滤色片，如图6A和6B所示。更确切地讲，通过颜料喷射法在基板101上连续喷射了感光彩色树脂后通过利用掩模的光刻工艺和蚀刻工序对感光彩色树脂进行构图，上述感光彩色树脂包括红、绿和蓝三种颜色，这样就形成了包括红色滤色片104R、绿色滤色片104G和蓝色滤色片104B。
图7A到7C图解了在黑矩阵限定的单元区域内形成滤色片的步骤。更确切地讲，通过颜料喷射法在基板101的整个表面上喷射红色感光彩色树脂。然后，通过利用掩模的光刻工艺和蚀刻工序对红色感光树脂进行构图，这样就形成了红色滤色片104R，其在黑矩阵102内限定的单元区域内显示红色，如图7A所示。
在形成了上述红色滤色片后，通过颜料喷射法在基板101的整个表面上喷射绿色感光树脂，如图7B所示。然后，通过利用掩模的光刻工艺和蚀刻工序对绿色感光树脂进行构图，这样就形成了绿色滤色片104G，其在黑矩阵102内限定的单元区域内显示绿色，如图7B所示。
在形成了上述红色和绿色滤色片后，通过颜料喷射法在基板101的整个表面上喷射蓝色感光树脂。然后，通过利用掩模的光刻工艺和蚀刻工序对蓝色感光树脂进行构图，这样就形成了蓝色滤色片104B，其在黑矩阵102内限定的单元区域内显示蓝色，如图7C所示。
图8A是本发明的一个实施例中的形成了涂覆层的滤色片基板的平面图，并且图8B是沿着图8A中III-III’线提取的滤色片基板的截面图。在黑矩阵限定的单元区域内形成了滤色片后，形成覆盖由滤色片104在基板101上形成的台阶差的涂覆层106以使其具有平整的上表面，如图8A和8B所示。
参考图8A和8B，将热固化树脂，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成在基板101的整个表面上，在该基板上形成有覆盖由滤色片104形成的台阶差的涂覆层106。因而，涂覆层106可以为随后形成定向膜108提供平整的上表面。更确切地讲，将热固化树脂提供在基板101上并且然后通过利用掩模的光刻工序和蚀刻工序对其进行构图，这样就在形成了滤色片104的基板101表面上形成了涂覆层106。然后将执行保持盒间隙功能的衬垫料107形成在涂覆层的平整表面上。
图9A是本发明实施例中形成了定向膜的滤色片基板的平面图，并且9B是沿着图9A中IV-IV’线提取的滤色片基板的截面图。在形成了涂覆层106和衬垫料107后，将用于以预定方向排列液晶分子的定向膜108形成在涂覆层106上。参考图9A和9B，将有机定向膜，如聚酰亚胺，喷射在形成了涂覆层106的基板的整个表面上。然后，在有机定向膜上执行摩擦工序，这样就形成了具有定向凹槽的定向膜108，其以预定方向初始排列液晶分子。
图10A是形成了导电薄膜的滤色片基板的平面图，并且图10B是沿着图10A中V-V’线提取的滤色片基板的截面图。在形成了上述定向膜后，在基板101的后表面上形成用于防止产生静电的导电薄膜。参考图10A和10B，通过涂覆工序利用包含导电材料的光刻胶PR在基板101的后表面上形成用于防止产生静电的导电薄膜110。更确切地讲，通过涂覆工序将包含作为导电材料的碳纳米管的液体光刻胶PR置于基板101的后表面上。在基板101的后表面上形成导电薄膜110之前在基板101上执行蚀刻工序以使滤色片重量轻并且薄。
碳纳米管是由碳构成的碳的同素异形体，并且碳纳米管是一种一个碳原子和另一个碳原子以六边形蜂窝形状结合在一起以形成管状的材料并且该管的直径大约是纳米级(nm＝1/1,000,000,000米)。碳纳米管与铜的导电性相似。碳纳米管的导热性在自然界中是最好的。碳纳米管与金刚石的强度相同。
通过使用用于保持基板101的旋转吸盘(未示出)在光刻胶上执行涂覆工序，从而在基板101的整个后表面上喷射包含导电材料的液体光刻胶。接下来，通过热处理使液体光刻胶硬化，从而在滤色片基板的后表面上形成导电薄膜110以防止静电产生。
如上所述，根据本发明本发明的滤色片及其制造方法通过使用包含导电材料的光刻胶在基板后表面上形成导电薄膜，从而提供了与现有技术相比又快又简单的方法，并形成了防止静电产生的膜。此外，本发明的实施例在滤色片基板后表面上形成导电薄膜之前在滤色片基板上执行蚀刻工序，上述导电薄膜可以防止静电产生，从而可以使滤色片基板重量轻并且薄。
对于本领域的普通技术人员来说各种修改和变化都落入本发明内而没有脱落本发明实质范围。因而，可以确定本发明覆盖了落入在从属权利要求及其等同物范围内的本发明的修改和变化。

Claims (5)

1、一种制造滤色片基板的方法，包括以下步骤：
在基板上形成限定单元区域并防止光泄漏的黑矩阵；
在黑矩阵限定的单元区域内形成滤色片；
在滤色片上形成具有平整表面的涂覆层；
蚀刻该基板的后表面以减小该基板的厚度；以及
在蚀刻该基板的后表面之后，在该基板的后表面上形成防止产生静电的导电薄膜，
其中导电薄膜是由包含碳纳米管的光刻胶形成的，并且
其中在蚀刻其上形成有黑矩阵、滤色片和涂覆层的基板的后表面之后，在该基板的后表面上形成该导电薄膜。
2、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
在涂覆层上形成按照预定方向排列液晶分子的定向膜。
3、根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
在涂覆层上形成保持盒间隙的衬垫料。
4、根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
摩擦定向膜。
5、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，其中形成导电薄膜的步骤包括：
在基板后表面上设置包含导电材料的液体光刻胶；
在基板后表面上喷射光刻胶以涂覆具有光刻胶的基板的后表面；以及
加热喷射在基板后表面上的液体光刻胶以硬化光刻胶。
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