CN101165880A

CN101165880A - 彩色滤光片及其制造方法

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Publication number: CN101165880A
Application number: CNA2006101320303A
Authority: CN
Inventors: 李得俊; 吴德俊; 方斯郁
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2026-10-19
Also published as: CN100514609C

Abstract

一种彩色滤光片的制造方法，包括下列步骤：提供一基板；设置一薄膜晶体管阵列于基板上；形成一绝缘层覆盖于薄膜晶体管阵列上；移除部份绝缘层，用以降低位于薄膜晶体管间扫描线区域的绝缘层厚度；设置一图案化遮光层于绝缘层上；形成一彩色滤光层于绝缘层上且图案化遮光层围绕彩色滤光层；以及形成一透明导电层于彩色滤光层上。此彩色滤光片的结构可利用线段喷墨式色制程直接于基板上制作彩色滤光片。本发明利用线段喷墨式色制程直接应用于阵列基板制作材色滤光片，线段式喷墨色制程相较使用点式喷墨色制程具有较好的膜厚均一性，且相较于传统使用光罩曝光显影将彩色滤光片制作阵列基板上(COA)更能降低成本。

Description

彩色滤光片及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种彩色滤光片，特别是关于一种彩色滤光片及其制造方法。

背景技术

液晶显示器因具有高画质、体积小、重量轻、低电压驱动、低消耗功率及应用范围广等优点，故已广泛应用于电子产品显示装置上，如便携式电视、移动电话、摄录放影机、笔记本电脑以及桌上型显示器等消费性电子或计算机产品，成为显示器的主流。一般薄膜晶体管液晶显示器的制作可大致区分为薄膜晶体管阵列(TFT array)制程、彩色滤光片(color filter)制程、液晶显示单元组装(liquid crystal cellassembly)制程、及液晶显示模块(liquid crystal module)制程。

薄膜晶体管阵列制程用以制作薄膜晶体管基板，其上具有薄膜晶体管阵列与像素电极阵列。彩色滤光片制程是由不同颜色的彩色滤光单元所组成的彩色滤光阵列与包围于其周围的黑色矩阵(black matrix)所构成。黑色矩阵主要用于遮挡薄膜晶体管、氧化铟锡(ITO)上的布线以及显示区域靠近电极的部分，作为遮光层覆盖在薄膜晶体管以及连结不同薄膜晶体管的金属线上方。薄膜晶体管显示器施加电压于个别薄膜晶体管对应的像素电极，使局部的液晶呈现透光或不透光的情况，并利用彩色滤光片的颜色来决定透光光线的显示色彩，复杂的颜色则是经过三原色光的混光作用，呈现出全彩的影像。

传统上制作彩色滤光片，需消耗许多的颜料经复杂的制程始能完成包含红绿蓝三种颜色的彩色滤光片。如彩色滤光片于薄膜晶体管阵列制程(color filter on array)制作的制程，在阵列基板制作色层为利用光阻涂布、光罩曝光、显影、蚀刻等程序，较为费时且须设计制作光罩，且为了降低成本通常使用相异色层堆栈方式取代黑色矩阵。

目前，使用喷墨技术可直接在薄膜晶体管阵列上使用喷墨技术来制作彩色滤光片，其具有低成本及无需使用光罩的特性。此喷墨技术分为连续式喷墨色制程(线段式喷墨)与单一像素喷墨制程(点式喷墨)，针对基板上所需颜色与位置进行着色，可解决彩色滤光片的对准问题与有效的降低颜料的使用量。由于使用喷墨技术进行彩色滤光片的制作时，墨水为流体材质所构成具有良好扩散性与低粘度，因此，进行喷墨时必须使用特殊挡墙的设计将墨水限制于一预定的区域内，挡墙通常使用黑色矩阵。使用喷墨技术于阵列基板尚需考量挡墙的设计，因色层厚度约为1.4微米以上，故无法使用阵列基板上组件膜厚来制作。然而，挡墙的高度会影响彩色滤光片的厚度，且墨水与挡墙间的表面力量于制作彩色滤光片时亦会增加许多挡墙与墨水材料与制程的限制。

鉴于彩色滤光片使用喷墨式(Ink-Jet)制程为未来趋势，因此，如何提供一种有效的喷墨技术制作生产彩色滤光片是非常重要的课题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明之一目的是提供一种彩色滤光片及其制造方法，利用线段喷墨式色制程直接于基板上制作彩色滤光片。

本发明的另一目的是提供一种彩色滤光片及其制造方法，线段式喷墨色制程相较使用点式喷墨色制程具有较好的膜厚均一性，且相较于传统使用光罩曝光显影将彩色滤光片制作阵列基板上(COA)更能降低成本。

为了达到上述目的，本发明一实施例的彩色滤光片的制造方法，包括下列步骤：提供一基板；设置一薄膜晶体管阵列于基板上，其中薄膜晶体管阵列包含多个薄膜晶体管；形成一绝缘层覆盖于薄膜晶体管阵列上；移除部份绝缘层，用以降低位于薄膜晶体管间扫描线区域的绝缘层厚度；设置一图案化遮光层覆盖于绝缘层上；形成一彩色滤光层于绝缘层上且图案化遮光层围绕彩色滤光层；以及形成一透明导电层于彩色滤光层上。

本发明另一实施例的彩色滤光片，包括：一基板；多个薄膜晶体管，设置于基板上为一薄膜晶体管阵列；一绝缘层，覆盖于薄膜晶体管阵列上，其中位于薄膜晶体管间扫描线区域绝缘层的厚度被部份移除；一图案化遮光层，覆盖于绝缘层上；一彩色滤光层，设置于绝缘层上且图案化遮光层围绕彩色滤光层；以及一透明导电层，设置于彩色滤光层上。

本发明利用线段喷墨式色制程直接应用于阵列基板制作材色滤光片，线段式喷墨色制程相较使用点式喷墨色制程具有较好的膜厚均一性，且相较于传统使用光罩曝光显影将彩色滤光片制作阵列基板上(COA)更能降低成本，

附图说明

图1A与图1B为本发明彩色滤光片及其制造方法的不同实施例的部分俯视示意图。

图2A至图2G为本发明彩色滤光片的制造方法之一实施例的各步骤结构部分剖视示意图。

图中符号说明：

10 基板

20 薄膜晶体管阵列

22 薄膜晶体管

24 扫描线

26 信号线

30 绝缘层

30’ 绝缘层

40 图案化遮光层

42 薄膜晶体管设置处

44 接触窗

44’ 接触窗

46 接触窗

50 彩色滤光层

60 透明导电层

具体实施方式

图1A与图1B所示为本发明彩色滤光片的制造方法及其结构的不同实施例的部分俯视示意图。参照图1A，于本实施例中，多条信号线26与多条扫描线24交叉设置于基板(图上未示)上定义出多个像素区，而薄膜晶体管设置于每一像素区的扫描线上，如薄膜晶体管设置处42所示。图案化遮光层40用来覆盖薄膜晶体管与连接薄膜晶体管的金属线上，如信号线26。此图案化遮光层40与薄膜晶体管阵列间有一绝缘层(图上未示)，图案化遮光层40会暴露出薄膜晶体管之一接触窗44。

接续上述实施例，如图1A所示，图案化遮光层40为多个条状图案于基板上。薄膜晶体管间扫描线区域的绝缘层30’会被部分移除用以降低此区域的绝缘层厚度。如此，之后进行连续式喷墨涂布彩色滤光层时，墨水可均匀扩散分布于图案化遮光层40的条状图案间。于本实施例中，虽然图案化遮光层40为多个条状图案，然而本发明并不限于此，亦可应用于一般呈矩阵状(matrix)的图案化遮光层。

请参阅图1B，于本实施例中，可将薄膜晶体管的漏极电极迂回设计至薄膜晶体管阵列的信号线26一侧而偏离扫描线24一侧。因此，薄膜晶体管的接触窗44’可远离扫描线24，而其后彩色滤光层的墨水也不易溅入。由于，像素电极(图上未示)设置于彩色滤光层的上方，而彩色滤光层至少有1微米以上的厚度具有良好的绝缘性，故可采用漏极电极迂回设计并不会导致容易短路的问题。当像素区内设置有辅助电极需要与像素电极电性连接时，于微影蚀刻形成图案化遮光层40时，经由设计图案化遮光层40可于适当位置暴露出辅助电极之一接触窗46。

图2A至第2G图所示为根据本发明彩色滤光片的制造方法之一实施例的各步骤结构部分剖视示意图。于本实施例中，请参阅图1A与图1B所示，首先提供一基板10并于其上设置一薄膜晶体管阵列20，此薄膜晶体管阵列20由多个薄膜晶体管22所构成。此时，于基板10上多条信号线与多条扫描线交叉设置定义出多个像素区(图上未示)，而任一薄膜晶体管体22设置于每一像素区的扫描线上。其中，基板10例如为薄膜晶体管阵列基板。

接着，如图2C所示，形成一绝缘层30于基板10上覆盖薄膜晶体管阵列20。之后，请参阅图2D，移除部分绝缘层30用以降低位于薄膜晶体管22间扫描线区域部分绝缘层30’的厚度。此步骤利用制作薄膜晶体管22的接触窗(图上未示)时同时制作，故并不需额外的光罩或改变既有制程。在移除薄膜晶体管22间扫描线区域的部分绝缘层30’时，亦同时移除部份绝缘层30形成薄膜晶体管之一接触窗(图上未示)。

接续上述说明，接着，请参阅图2E，利用微影蚀刻技术形成一图案化遮光层40覆盖于绝缘层30上，此图案化遮光层40的材质包括一树脂材料、金属铬(Cr)、或一氧化铬。此图案化遮光层40可用作挡墙，并于基板10上形成长条状的沟渠结构。之后，如图2F所示，于绝缘层30上图案化遮光层40所构成的沟渠结构内，利用连续式喷墨技术形成一彩色滤光层50，另外，此彩色滤光层50包括红蓝绿三原色墨水。

接下来，请参阅图2G，于彩色滤光层50上形成一透明导电层60用以作为像素电极。此透明导电层60的材质包括由氧化铟锡(indium tinoxide，ITO)、氧化锌(zinc oxide，ZnO)、镉锡氧化物(cadmium tin oxide，CTO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)、二氧化锆(zirconiumoxide，ZrO₂)或铝锌氧化物(aluminum zinc oxide，AZO)。于本实施例中，于基板10上的彩色滤光层50的制作利用图案化遮光层40做挡墙用来隔离彩色滤光层50的墨水。由于位于薄膜晶体管22间扫描线区域绝缘层30’的厚度已减少，故利用连续式喷墨技术涂布彩色滤光层50时，其墨水可于图案化遮光层40所构成长条状的沟渠结构中顺利均匀扩散。

请继续参照图2G，本发明彩色滤光片的结构包括：一基板10；多个薄膜晶体管22，设置于基板上形成一薄膜晶体管阵列；一绝缘层30，覆盖于薄膜晶体管阵列上，其中位于薄膜晶体管22间扫描线区域绝缘层30’的厚度被部份移除；一图案化遮光层40，覆盖于绝缘层30上；一彩色滤光层50，利用喷墨技术形成于绝缘层30上且图案化遮光层40围绕彩色滤光层50；以及一透明导电层60，设置于彩色滤光层上。其中，基板10可为薄膜晶体管阵列基板或彩色滤光片基板。

本发明特征之一在于使用连续式喷墨色制程于阵列基板上制作彩色滤光片，彩色滤光层直接跨越像素间的扫描线(scan line)，故彩色滤光层为连续条状。像素电极设置于彩色滤光层上方，故需在遮光层上制作接触窗，接触窗位置的设计可视需要设置于信号线(source line)侧离扫描线较远之处，避免彩色滤光层于喷墨制程中溅入。本发明于制程中利用制作接触窗的光罩同时减少像素间扫描线区域上方的绝缘层厚度，使连续条状彩色滤光层能顺利扩散。

综合上述，本发明利用线段喷墨式色制程直接应用于阵列基板制作材色滤光片，线段式喷墨色制程相较使用点式喷墨色制程具有较好的膜厚均一性，且相较于传统使用光罩曝光显影将彩色滤光片制作阵列基板上(COA)更能降低成本，可有效解决现有技术所衍生的问题。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims

1.一种彩色滤光片的制造方法，包含下列步骤：

提供一基板；

设置一薄膜晶体管阵列于该基板上，其中该薄膜晶体管阵列包含多个薄膜晶体管；

形成一绝缘层覆盖于该薄膜晶体管阵列上；

移除部份该绝缘层，用以降低位于这些薄膜晶体管间扫描线区域的该绝缘层厚度；

设置一图案化遮光层覆盖于该绝缘层上；

形成一彩色滤光层于该绝缘层上，且该图案化遮光层围绕该彩色滤光层；以及

形成一透明导电层于该彩色滤光层上。

2.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其中在移除位于该薄膜晶体管阵列的扫描线区域的部份该绝缘层时，更包含同时移除部分该绝缘层以形成该薄膜晶体管阵列的这些薄膜晶体管的一接触窗。

3.如权利要求2所述的彩色滤光片的制造方法，其中该图案化遮光层为暴露出该接触窗。

4.如权利要求2所述的彩色滤光片的制造方法，其中该接触窗设置于该薄膜晶体管阵列的信号线一侧，且偏离该薄膜晶体管阵列的扫描线一侧。

5.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其中该图案化遮光层为多个条状图案。

6.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其中形成该彩色滤光层包含利用一喷墨技术。

7.一种彩色滤光片，包含：

一基板；

多个薄膜晶体管，设置于该基板上为一薄膜晶体管阵列；

一绝缘层，覆盖于该薄膜晶体管阵列上，其中位于这些薄膜晶体管间扫描线区域该绝缘层的厚度被部份移除；

一图案化遮光层，覆盖于该绝缘层上；

一彩色滤光层，设置于该绝缘层上，且该图案化遮光层围绕该彩色滤光层；以及

一透明导电层，设置于该彩色滤光层上。

8.如权利要求7所述的彩色滤光片，更包含该薄膜晶体管阵列的这些薄膜晶体管的一接触窗设置于该绝缘层上。

9.如权利要求8所述的彩色滤光片，其中该图案化遮光层为暴露出该接触窗。

10.如权利要求8所述的彩色滤光片，其中该接触窗设置于该薄膜晶体管阵列的信号线一侧，且偏离该薄膜晶体管阵列的扫描线一侧。

11.如权利要求7所述的彩色滤光片，其中该图案化遮光层为多个条状图案且设置于该基板上。

12.如权利要求7所述的彩色滤光片，其中该图案化遮光层包含一矩阵状。

13.如权利要求7所述的彩色滤光片，其中该图案化遮光层包含一树脂材料。

14.如权利要求7所述的彩色滤光片，其中该图案化遮光层包含一金属铬。

15.如权利要求7所述的彩色滤光片，其中该图案化遮光层包含一氧化铬。

16.如权利要求7所述的彩色滤光片，其中该透明导电层包含氧化铟锡、氧化锌、镉锡氧化物、铟锌氧化物、二氧化锆或铝锌氧化物。

17.如权利要求7所述的彩色滤光片，其中该彩色滤光层包含红色墨水、绿色墨水与蓝色墨水。