CN101029946A - 彩色滤光片的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种彩色滤光片的制造方法。该方法包括，首先提供一基板，并接着于基板上形成黑矩阵，其中黑矩阵于基板上定义出多个第一滤光区以及与各第一滤光区对应的多个第二滤光区。之后，于各第一滤光区以及与各第一滤光区对应的各第二滤光区内分别形成第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜，以形成彩色滤光片。第一彩色滤光膜的厚度与第二彩色滤光膜的厚度不相同。因此，具有上述彩色滤光片的半穿透－半反射式液晶显示器所显示的影像有均匀的色彩。本发明提供的方法有制造工艺简单以及制造工艺裕度大的优点，可以快速且稳定地制造出具有不同厚度的彩色滤光膜的彩色滤光片，对于制造工艺成本的降低以及产能的提升有很大的帮助。

Description

彩色滤光片的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种彩色滤光片的制造方法，且特别是有关于一种可应用于半穿透-半反射式液晶显示器(transflective liquid crystal display)的彩色滤光片的制造方法。

背景技术

由于液晶显示器为非自发光的显示器，因此液晶显示面板必须搭配光源(背光源、前光源或外界光源)方可进行影像的显示。依照光源的利用方式不同，可将液晶显示器分为穿透式液晶显示器、半穿透-半反射式液晶显示器与反射式液晶显示器三种。日前，由于半穿透-半反射式液晶显示器能够同时运用外界光源与背光源所提供的光线，有利于应用在可携式产品上，因此已逐渐受到瞩目。

一般而言，常见的半穿透-半反射式液晶显示器是将其次像素区划分成穿透区与反射区，其中反射区上具有适于将外界光源反射的反射电极或是反射层。为了呈现多彩显示效果，可进一步地将彩色滤光片制作于半穿透-半反射式液晶显示器中。然而，反射区中的光线会经过彩色滤光片两次，相对地，穿透区中的光线由背光源直接射出而只经过彩色滤光片一次。此时，半穿透半反射式液晶显示器的同一个次像素区中，反射区与穿透区所显示的影像将会有色彩不协调的情形发生。

为了改善上述色彩不协调的情形，可以将彩色滤光片中彩色滤光膜的厚度进行调整，以形成不同厚度的彩色滤光膜，而调整方式是使对应于穿透区的彩色滤光膜的厚度增加，或是使对应于反射区的彩色滤光膜的厚度减少。如此，则穿透区与反射区中的光线受到彩色滤光膜作用的程度可以大致相同，而达到色彩协调的效果。

图1A为现有技术具有不同厚度的彩色滤光膜的彩色滤光片。请参照图1B，彩色滤光片100包括配置于基板110上的第一彩色滤光膜122与第二彩色滤光膜124，其中第一彩色滤光膜122位于第一滤光区I，而第二彩色滤光膜124位于第二滤光区II。此外，第一彩色滤光膜122的厚度大致为第二彩色滤光膜124的厚度的两倍。当彩色滤光片100应用于半穿透-半反射式液晶显示器时，第一滤光区I的位置是对应于穿透区，而第二滤光区II的位置是对应于反射区，以使穿透区与反射区内所呈现的影像色彩均匀一致。

图1B为上述的第一彩色滤光膜122与第二彩色滤光膜124的制作方法。请参照图1B，先在基板110上形成彩色光刻胶层140，接着以一半阶调式掩膜150(Half-tone mask)为罩幕，对彩色光刻胶层140进行曝光。由图1B可知，半阶调式掩膜150包括可完全透光的透光部份150a与仅容许部份光线穿透的半透光部分150b。其中，穿过透光部分150a的光线可使彩色光刻胶层140完全曝光，而穿过半透光部份150b的光线仅使彩色光刻胶层140被部分曝光。之后，对彩色光刻胶层140进行显影。以负型的彩色光刻胶层140为例，理论上，被完全曝光的彩色光刻胶层140可完整地被硬化而形成第一彩色滤光膜122，而被部分曝光的彩色光刻胶层140则仅有部分被硬化而保留下来，以形成第二彩色滤光膜124。

但实际上，利用调整曝光程度以得到不同厚度的彩色滤光膜并不容易。以上述制造方法而言，在利用半阶调式掩膜150为罩幕进行曝光制造工艺时，半透光部分150b仅容许部份光线通过而使此处的彩色光刻胶层140仅被部份曝光(硬化)，通常，位于半透光部份150b下方的光刻胶材料在接受光线照射之后，不是完全反应，就是几乎不反应，其曝光程度不易精准地控制，进而使得彩色滤光膜的厚度也不易控制。在实际操作上，欲通过图1B所述的制造方法来制作第一彩色滤光膜122以及第二彩色滤光膜124的制造工艺裕度(process window)很低。

另外，若以蚀刻的方式或是以多次曝光步骤的方式形成不同厚度的彩色滤光膜，会使得制造工艺复杂且提高制造成本。因此，要在不增加制造成本及制造工艺困难度的前提之下制造出图1A所绘示的彩色滤光片100，仍非易事。

发明内容

本发明是提供一种彩色滤光片的制造方法，以在不增加制造工艺困难度的前提下，于同一次像素区中形成不同厚度的彩色滤光膜。

本发明另提供一种彩色滤光片的制造方法，可以精确地控制同一次像素区中不同厚度的彩色滤光膜的厚度差异。

本发明又提供一种彩色滤光片，其可应用在半穿透-半反射式液晶显示器中，以解决其穿透区与反射区影像色彩不均匀的问题。

本发明提出一种彩色滤光片的制造方法。首先，提供一基板，并接着于基板上形成黑矩阵，其中，黑矩阵于基板上定义出多个第一滤光区以及与各第一滤光区对应的多个第二滤光区。然后，于各第一滤光区以及与各第一滤光区对应的各第二滤光区内分别形成第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜。第一彩色滤光膜的厚度与第二彩色滤光膜的厚度不相同。

在本发明的一实施例中，上述的形成第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜的方法包括喷墨印刷。

在本发明的一实施例中，第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜例如是同时形成。具体而言，上述的第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜的形成方法例如是通过喷墨印刷的方式于第一滤光区内及与第一滤光区对应的第二滤光区内填入颜料，其中位于各第一滤光区内的颜料的厚度与位于各第二滤光区内的颜料的厚度不同。然后，干燥位于第一滤光区以及第二滤光区内的颜料，以同时形成第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜。

在本发明的一实施例中，上述的第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜是依序形成。具体而言，上述的第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜的形成方法包括先通过喷墨印刷的方式于第一滤光区内填入一颜料，并干燥位于第一滤光区内的颜料，以形成第一彩色滤光膜。接着，通过喷墨印刷的方式于第二滤光区内填入颜料，并干燥位于第二滤光区内的颜料，以形成第二彩色滤光膜，其中，位于第一滤光区内的颜料的厚度与位于第二滤光区内的颜料的厚度不同。

在本发明的一实施例中，上述的第一彩色滤光膜的厚度大致为与其对应的第二彩色滤光膜的厚度的两倍。

在本发明的一实施例中，上述的在形成黑矩阵于基板上之后，还包括对黑矩阵的表面进行一疏水处理。

在本发明的一实施例中，上述的第一彩色滤光膜与第二彩色滤光膜是通过黑矩阵分隔。

本发明另提出一种彩色滤光片的制造方法。其步骤如下。先提供一基板。接着，于基板上形成黑矩阵，以于基板上定义出多个次像素区，其中各次像素区具有第一滤光区以及位于第一滤光区以外的第二滤光区。然后，通过第一喷墨印刷制造工艺于各第一滤光区形成第一彩色滤光膜，并通过第二喷墨印刷制造工艺于第二滤光区内形成第二彩色滤光膜，其中各次像素区中的第一彩色滤光膜的厚度与第二彩色滤光膜的厚度不相同。

在本发明的一实施例中，上述的第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜是依序形成。

在本发明的一实施例中，上述的第一彩色滤光膜以及第二彩色滤光膜的形成方法例如是先通过喷墨印刷的方式于第一滤光区内填入颜料。接下来，干燥位于第一滤光区内的颜料，以形成第一彩色滤光膜。然后，通过喷墨印刷的方式于第二滤光区内填入颜料，其中位于第一滤光区内的颜料的厚度与位于第二滤光区内的颜料的厚度不同。然后，干燥位于第二滤光区内的颜料，以形成第二彩色滤光膜。

在本发明的一实施例中，上述的各次像素区中的第一彩色滤光膜的厚度大致为第二彩色滤光膜的厚度的两倍。

在本发明的一实施例中，上述的在形成黑矩阵于基板上之后，还包括对黑矩阵的表面进行一疏水处理。

在本发明的一实施例中，上述的各次像素区中的第一彩色滤光膜与第二彩色滤光膜彼此连接。

本发明又提供一种彩色滤光片。其包括基板、黑矩阵、多个第一彩色滤光膜以及多个第二彩色滤光膜。黑矩阵配置于基板上，并于基板上定义出多个第一滤光区以及与各第一滤光区对应的多个第二滤光区。此外，第一彩色滤光膜配置于第一滤光区内，而第二彩色滤光膜配置于第二滤光区内，其中各第一彩色滤光膜的厚度与各第二彩色滤光膜的厚度不相同。

在本发明的一实施例中，上述的第一彩色滤光膜的厚度大致为与其所对应的各第二彩色滤光膜的厚度的两倍，并且第一彩色滤光膜与其所对应的各第二彩色滤光膜例如具有相同的颜色，其例如是红色、绿色或蓝色。

在本发明的一实施例中，上述的各第一彩色滤光膜与其所对应的第二彩色滤光膜是通过黑矩阵分隔。

本发明通过喷墨印刷的方式，在彩色滤光片的同一次像素区中形成具有颜色相同却厚度不同的彩色滤光膜。因此，本发明的彩色滤光片应用在半穿透-半反射式液晶显示器时，可改善同一次像素区中呈现的影像色彩不均匀的现象。另外，本发明的彩色滤光片的制造方法步骤简单且制造工艺容易控制，具有良好的制造工艺裕度。

本发明提供的方法有制造工艺简单以及制造工艺裕度大的优点，可以快速且稳定地制造出具有不同厚度的彩色滤光膜的彩色滤光片，对于制造工艺成本的降低以及产能的提升有很大的帮助。

附图说明

图1A为现有技术具有不同厚度的彩色滤光膜的彩色滤光片的示意图。

图1B为现有技术的第一彩色滤光膜与第二彩色滤光膜的制作方法。

图2A至图2C为本发明的第一实施例的彩色滤光片的制造方法。

图2D为本发明的第一实施例的彩色滤光片的俯视示意图。

图3A至图3D为本发明的第二实施例的彩色滤光基板的制造方法。

附图标号

100、200、300：彩色滤光片

110、210、310：基板

122、222、322：第一彩色滤光膜

124、224、324：第二彩色滤光膜

140：彩色光刻胶层

150：半阶调式掩膜

150a：透光部分

150b：半透光部分

212、312：黑矩阵

220、320：颜料

I：第一滤光区

II：第二滤光区

P：次像素区

具体实施方式

为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

第一实施例：

图2A至图2C为本发明的第一实施例的彩色滤光片的制造方法。其步骤如下所述。首先，请参照图2A，提供基板210，并于基板210上形成分隔物，例如为光刻胶分隔物、金属、或黑矩阵，本实施例以黑矩阵212为例，其中黑矩阵212于基板210上定义出多个第一滤光区I以及与各第一滤光区I对应的多个第二滤光区II。一般而言，基板210例如是玻璃基板、非晶硅基板等透光基板，而黑矩阵例如是树脂黑矩阵、金属黑矩阵或是同时具有金属与树脂的黑矩阵。

接着，请参照图2B，通过喷墨(ink jet)印刷的方式于第一滤光区I内及与其所对应的第二滤光区II内填入色料，色料例如为颜料、染料或上述组合，在本实施例中，以颜料220为例。在进行喷墨印刷时，本实施例可以调整喷入颜料220的体积或量，以使位于各第一滤光区I内的颜料220的厚度与位于各第二滤光区II内的颜料220的厚度不同。值得一提的是，在第一滤光区I内及与其所对应的第二滤光区II内所填入的颜料220可具有相同的颜色。具体地说，每个第一滤光区I都有与其所对应的第二滤光区II，其中相对应的第一滤光区I与第二滤光区II内所填入的颜料220具有相同的颜色，但具有不同的厚度。另外，在黑矩阵212形成之后以及进行喷墨印刷之前，本实施例可在黑矩阵212表面上进行疏水制造工艺，以防止喷墨印刷时，颜料220溅溢而相互混染。

然后，请参照图2C，干燥位于第一滤光区I以及第二滤光区II内的颜料220，以同时形成第一彩色滤光膜222以及第二彩色滤光膜224，此时，彩色滤光片200的制作已大致完成。由于，第一滤光区I以及第二滤光区II内填有不同厚度的颜料220，因此第一彩色滤光膜222以及第二彩色滤光膜224也会具有不同的厚度。

以本实施例而言，第一彩色滤光膜222的厚度大于第二彩色滤光膜224的厚度。若欲应用彩色滤光片200在半穿透-半反射式液晶显示器中，第一彩色滤光膜222可对应于半穿透-半反射式液晶显示器的穿透区，而第二彩色滤光膜224可对应于半穿透-半反射式液晶显示器的反射区。如此一来，半穿透-半反射式液晶显示器中穿透区与反射区所呈现的影像便可因不同厚度的第一彩色滤光膜222与第二彩色滤光膜224的作用，而有较为均匀的色彩。

更详细而言，在半穿透-半反射式液晶显示器中，由于反射区所显示的影像是光线经过第二彩色滤光膜224两次后所呈现的结果，而穿透区所显示的影像是光线经过第一彩色滤光膜222一次所呈现的结果，因此，若欲使穿透区与反射区所显示的影像有十分接近的色彩，则第二彩色滤光膜224的厚度约为第一彩色滤光膜222的厚度的40％-60％，较佳的是，可将第一彩色滤光膜222的厚度设定为第二彩色滤光膜224的厚度的两倍。第一彩色滤光膜222的厚度可约为1-2微米。

然而，本发明并不限定必须同时完成第一彩色滤光膜222以及第二彩色滤光膜224的制作。举例而言，在其他实施例中，可以先在第一滤光区I中填入颜料220并干燥颜料220以形成第一彩色滤光膜222，之后再于第二滤光区II中填入颜料220，并干燥以形成第二彩色滤光膜224。或是，将第二彩色滤光膜224先形成之后，再形成第一彩色滤光膜222。换句话说，本发明不限定一彩色滤光膜222与第二彩色滤光膜224的形成顺序。

图2D为本发明的第一实施例的彩色滤光片的俯视示意图。请同时参照图2C与图2D，本实施例的彩色滤光片200包括基板210、黑矩阵212、多个第一彩色滤光膜222以及多个第二彩色滤光膜224。黑矩阵212配置于基板210上，并于基板210上定义出多个第一滤光区I以及与各第一滤光区I对应的多个第二滤光区II。此外，第一彩色滤光膜222配置于第一滤光区I内，而第二彩色滤光膜224配置于第二滤光区II内。

彩色滤光片200中，第一彩色滤光膜222与其所对应的第二彩色滤光膜224是通过黑矩阵分隔的，且第一彩色滤光膜222的厚度与其所对应的各第二彩色滤光膜224的厚度不相同。同时，第一彩色滤光膜222与其所对应的各第二彩色滤光膜224可具有相同的颜色，例如是红色、绿色或蓝色。如此一来，具有彩色滤光片200的半穿透-半反射式液晶显示器，其同一像素中的穿透区与反射区所呈现的影像色彩可较为均匀。在本实施例中，第一彩色滤光膜222与其所对应的各第二彩色滤光膜224可具有近似但不相同的颜色，以用于在同一像素中的穿透区与反射区所呈现的影像色彩较均匀即可。

本实施例仅需控制颜料220的喷入体积或量，即可轻易地完成具有不同厚度的第一彩色滤光膜222以及第二彩色滤光膜224的制作。整体而言，制造工艺控制相当容易，且彩色滤光膜222、224的厚度也可以精准的调整。与现有技术的光刻制造工艺相较，本实施例所采用的喷墨印刷具有很宽松的制造工艺裕度(process window)。

第二实施例：

图3A至图3D为本发明的第二实施例的彩色滤光基板的制造方法。请先参照图3A，提供基板310，并于基板310上形成分隔物，例如为光刻胶分隔物、或黑矩阵，本实施例以黑矩阵312为例，其中黑矩阵312在基板310上定义出多个次像素区P(本实施例中仅绘出一个)，且各个次像素区P具有第一滤光区I以及第一滤光区I以外的第二滤光区II。具体来说，基板310例如是透光基板，而黑矩阵312例如是不透光的树脂黑矩阵或金属黑矩阵。

接着，请参照图3B，通过第一喷墨印刷制造工艺于各第一滤光区I形成第一彩色滤光膜322。具体来说，形成第一彩色滤光膜322的方式例如是通过喷墨印刷的方式于第一滤光区I内填入色料，色料例如为颜料、染料或上述组合，在本实施例中，以颜料320为例。接下来，干燥位于第一滤光区I内的颜料320，以形成第一彩色滤光膜322。当然，在黑矩阵312形成之后，可以先在黑矩阵312表面进行疏水处理再进行第一喷墨印刷制造工艺，以避免第一喷墨印刷制造工艺时，颜料320溅溢或是扩散到第一区域I之外。

然后，请参照图3C，通过第二喷墨印刷制造工艺于第二滤光区II内形成第二彩色滤光膜324，其中各次像素区P中的第一彩色滤光膜322的厚度与第二彩色滤光膜324的厚度不相同。形成第二彩色滤光膜324的方式可以是通过喷墨印刷的方式于第二滤光区II内填入颜料320，并随之干燥位于第二滤光区II内的颜料320，以形成第二彩色滤光膜324。实际上，于第二滤光区II内填入的颜料320与于第一滤光区I内填入的颜料320具有相同的颜色，例如是红色、蓝色或绿色。

进行第一与第二喷墨印刷制造工艺时，可以调整颜料320的喷入体积或量，以使位于第一滤光区I内的颜料320的厚度与位于第二滤光区II内的颜料320的厚度不同，进而使得第一彩色滤光膜322的厚度就可与第二彩色滤光膜324的厚度不同。举例而言，第二彩色滤光膜324的厚度约为第一彩色滤光膜322的厚度的40％-60％，较佳的是，第一彩色滤光膜322的厚度大致为第二彩色滤光膜324的厚度的两倍。第一彩色滤光膜322的厚度可约为1-2微米。当然，在其他实施例中，第一彩色滤光膜322的厚度与第二彩色滤光膜324的厚度比例还可根据产品设计需求作适当的调整。

请参照图3D，在根据上述各步骤所制得的彩色滤光片300中，具有不同厚度的第一彩色滤光膜322与第二彩色滤光膜324是彼此连接的，换言之，第一彩色滤光膜322与第二彩色滤光膜324之间没有黑矩阵312分隔。

综上所述，本发明的彩色滤光片及其制造方法至少具有以下所述的优点：

1.本发明通过喷墨印刷制造工艺，可以快速且稳定地制造出具有不同厚度的彩色滤光膜的彩色滤光片，对于制造工艺成本的降低以及产能的提升有很大的帮助。

2.本发明的彩色滤光片可应用在半穿透-半反射式液晶显示器中，以避免穿透区与反射区中所呈现的影像色彩不协调的现象。

3.本发明的彩色滤光片的制造方法以喷墨印刷的方式形成彩色滤光膜，因此彩色滤光膜的厚度可通过喷墨量的调整而获得精确的控制。换言之，本发明的彩色滤光片的制造方法有很高的制造工艺良品率。

4.本发明的彩色滤光片的制造方法不需利用光刻或是蚀刻等较复杂且控制难度高的制造工艺步骤，因此有制造工艺简单以及制造工艺裕度大的优点。

虽然本发明已以实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种彩色滤光片的制造方法，其特征在于，该方法包括：

提供一基板；

于所述的基板上形成一分隔物，以于所述的基板上定义出多个次像素区，其中各所述的次像素区具有一第一滤光区以及一位于所述的第一滤光区以外的一第二滤光区；

通过一第一喷墨印刷制造工艺于各所述的第一滤光区内形成一第一彩色滤光膜；以及

通过一第二喷墨印刷制造工艺于各所述的第二滤光区内形成一第二彩色滤光膜，其中各所述的次像素区中的所述的第一彩色滤光膜的厚度与所述的第二彩色滤光膜的厚度不相同。

2.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述的这些第一彩色滤光膜以及所述的这些第二彩色滤光膜是依序形成。

3.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述的这些第一彩色滤光膜以及所述的这些第二彩色滤光膜的形成方法包括：

通过所述的第一喷墨印刷制造工艺于所述的这些第一滤光区内填入一第一色料；

干燥位于所述的这些第一滤光区内的所述的第一色料，以形成所述的这些第一彩色滤光膜；

通过所述的第二喷墨印刷制造工艺于所述的这些第二滤光区内填入一第二色料，其中所述的第一色料的体积与所述的第二色料的体积不相同；以及

干燥位于所述的这些第二滤光区内的所述的第二色料，以形成所述的这些第二彩色滤光膜。

4.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述的第一色料以及所述的第二色料包括相同颜色的颜料、染料或上述组合。

5.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，各所述的次像素区中的所述的第一彩色滤光膜的厚度大致为所述的第二彩色滤光膜的厚度的两倍。

6.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，各所述的次像素区中的所述的第二彩色滤光膜的厚度大致为所述的第一彩色滤光膜的厚度的40％-60％。

7.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，各所述的次像素区中的所述的第一彩色滤光膜的厚度约为1-2微米。

8.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，在形成所述的分隔物于所述的基板上之后，还包括对所述的分隔物的表面进行一疏水处理。

9.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，各所述的次像素区中的所述的第一彩色滤光膜与所述的第二彩色滤光膜彼此连接。

10.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于，所述的分隔物还定义出各所述的次像素区的所述的第一滤光区以及位于所述的第一滤光区以外的所述的第二滤光区。

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