CN102305954B - 图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图案垂直配向型(patternedverticalalignment；PVA)彩色滤光片的制作方法包含下列步骤：提供彩色滤光半成品基板，其中彩色滤光半成品基板的一表面具有颜色层。形成平坦层覆盖于彩色滤光半成品基板的颜色层上。于平坦层上形成导电层，其中导电层系在功率范围3kW至5kW以真空溅镀方式直接附着于平坦层上。

Description

图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法

技术领域

本发明是有关于一种彩色滤光片的制作方法，且特别是有关一种图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法。 

背景技术

随着科技的发展，因液晶显示器(liquid crystal display；LCD)具有高质量的显示能力与低耗电量的特性，已逐渐取代传统的阴极射线管显示器(cathode ray tube；CRT)。液晶显示器中通常具有薄膜晶体管(thin film transistor；TFT)基板、彩色滤光片与背光模块，其中彩色滤光片因具有红、绿、蓝三原色(red、green、blue；RGB)的颜色层，使得液晶显示器可以于液晶面板的显示区显示不同的颜色。

一般而言，液晶显示器的液晶面板包含薄膜晶体管基板、彩色滤光片与夹置于薄膜晶体管基板与彩色滤光片之间的液晶。液晶面板依照液晶的种类与驱动方式通常可区分为扭曲向列型(twisted nematic；TN)、垂直配向型 (vertical alignment；VA)与平面切换型(in plane switching；IPS)三种。其中，垂直配向型液晶面板又可细分为多区域垂直配向型(multi domain vertical alignment；MVA)与图案垂直配向型(patterned vertical alignment；PVA)。

图1A至图1G绘示泛用型图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法的剖面示意图。图1A绘示遮光层120与颜色层110间隔地覆盖透明基板130而形成彩色滤光半成品基板100。图1B绘示平坦层140覆盖于遮光层120与颜色层110上。第1C图绘示黏着层150覆盖于平坦层140上。图1D绘示导电层160覆盖于黏着层150上。图1E绘示正型光阻层170覆盖导电层160的保留区域172上。图1F绘示蚀刻液将图1E的保留区域172以外的导电层160去除后的结构。图1G绘示剥膜液将图1F覆盖于导电层160上的正型光阻层170去除后的结构。经过上述步骤后，导电层160会形成开口174。

上述的平坦层140、黏着层150与导电层160分别具有特定的功用。例如，黏着层150的功用是为了让导电层160可以附着于平坦层140上方而不会发生脱离的现象。因此，制造者想要直接省略平坦层140、黏着层150或导电层160的材料与制程时间并不容易，而使垂直配向型彩色滤光片的制作成本无法有效地降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种图案垂直配向型 (patterned vertical alignment；PVA)彩色滤光片的制作方法，其利用平坦层的材料特性与导电层形成的功率而让导电层能直接附着于平坦层上。

根据本发明一实施方式，一种图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法，包含下列步骤：

(a) 提供彩色滤光半成品基板，其中彩色滤光半成品基板的一表面具有颜色层；

(b) 形成平坦层覆盖于彩色滤光半成品基板的颜色层上；以及

(c) 于平坦层上形成导电层，其中导电层系在功率范围3 kW至5 kW以真空溅镀方式直接附着于平坦层上。

在本发明一实施方式中，其中上述平坦层的材料包含丙烯酸树脂(acryl resin)、交联剂、添加剂与溶剂。

在本发明一实施方式中，其中上述颜色层的材料包含彩色光阻剂(color resist)，而导电层的材料包含铟锡氧化物(indium tin oxide；ITO)。

在本发明一实施方式中，其中上述图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法更包含形成正型光阻层覆盖于导电层的保留区域。

在本发明一实施方式中，其中上述图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法更包含使用蚀刻液将保留区域以外的导电层去除，以使导电层形成开口。

在本发明一实施方式中，其中上述图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法更包含于导电层形成开口后，使用剥膜液将正型光阻层去除。其中剥膜液的材料包含氢氧化钾与界面活性剂。

在本发明一实施方式中，其中上述彩色滤光半成品基板系于透明基板上形成遮光层与颜色层，且颜色层至少覆盖部分遮光层。

在本发明一实施方式中，其中上述透明基板为玻璃基板。

在本发明一实施方式中，其中上述遮光层的材质包含黑色树脂、铬或其金属化合物。

在本发明一实施方式中，其中上述平坦层的材料包含重量百分比5至25%的丙烯酸树脂、1至20%的交联剂、0至10%的添加剂与45至94%的溶剂。

在本发明上述实施方式中，由于导电层能直接附着于平坦层上，因此可以省略泛用型图案垂直配向型彩色滤光片的黏着层。如此一来，对于图案垂直配向型彩色滤光片的制造者来说，可节省形成黏着层的制程时间与材料的成本。

附图说明

 图1A至图1G绘示泛用型图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法的剖面示意图。

图2A至图2F绘示根据本发明一实施方式图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法的剖面示意图。

图3绘示根据本发明一实施方式的三种平坦层材料在不同温度与时间下的气体析出重量百分比结果。

图4绘示图2F的光学检测区域的俯视示意图。

图5A至图5D分别绘示图4的光学检测区域经由自动光学检测机检测后的四种图例。

图6绘示图4的光学检测区域的平均分数之和与形成导电层的功率的数据分布图。

图7绘示图4的光学检测区域的平均分数之和与剥膜液种类的资料分布图。

图8绘示图2F的后续制程的光学检测图例。

【主要组件符号说明】

100：彩色滤光半成品基板

120：遮光层

140：平坦层

160：导电层

172：保留区域

200：彩色滤光半成品基板

212：红色单元

216：蓝色单元

230：透明基板

240：平坦层

244：第二平坦层材料曲线

260：导电层

270：正型光阻层

274：开口

S2：第二资料点

S4：第四资料点

110：颜色层

130：透明基板

150：黏着层

170：正型光阻层

174：开口

210：颜色层

214：绿色单元

220：遮光层

232：光学检测区域

242：第一平坦层材料曲线

246：第三平坦层材料曲线

264：裂痕

272：保留区域

S1：第一资料点

S3：第三资料点

T：温度曲线。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单示意的方式绘示之。

图2A至图2F绘示根据本发明一实施方式图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法的剖面示意图。

图2A绘示在透明基板230的一表面上形成遮光层220与颜色层210，且颜色层210至少覆盖部分遮光层220。此外，遮光层220位于每两个颜色层210之间的透明基板230表面。在以下说明中，彩色滤光半成品基板200意指透明基板230、遮光层220与颜色层210所形成的结构。在制造方面来说，一般以微影(lithography)制程来完成此彩色滤光半成品基板200。

在本实施方式中，透明基板230可以为玻璃基板。遮光层220为黑色矩阵，其材质可以包含黑色树脂、铬或其金属化合物。颜色层210包含红色单元212、绿色单元214与蓝色单元216。此外，颜色层210的材料包含彩色光阻剂(color resist)。

图2B绘示平坦层240形成于彩色滤光半成品基板200的颜色层210上，以使彩色滤光半成品基板200的具有颜色层210的表面平坦化。也就是说，平坦层240可以缩小各颜色层210的膜厚差异。此外，平坦层240还可以保护遮光层220与颜色层210在后续制程中不会受到化学品的伤害。另一方面，平坦层240可以为光阻材料(photo resist)，在本实施方式中，平坦层240是采用三养电子材料 (Samyang Electronic Materials Solutions；Samyang EMS)提供的平坦层材料，其型号为SOC-1003T-R02。然而在其它实施方式中，制造者也可采用具有相似成分的平坦层材料来替代，例如使用重量百分比5至25%的丙烯酸树脂(acryl resin)、1至20%的交联剂(cross-linker)、0至10%的添加剂(additives)与45至94%的溶剂(solvent)调配成的平坦层材料。

图2C绘示导电层260形成于平坦层240上，其中此导电层260系在功率3kW 至5 kW的范围内以真空溅镀方式直接附着于平坦层240上。其中，导电层260的材料包含铟锡氧化物(indium tin oxide；ITO)。此外，导电层260可作为透明电极，可用来传送电压讯号。

图2D绘示正型光阻层270覆盖于导电层260的保留区域272上。正型光阻层270一般以狭缝式涂布(slit coating)与显影(developing)方式来制作。在本实施方式中，被正型光阻层270覆盖的导电层260的保留区域272将不受后续蚀刻制程的影响。

图2E绘示使用蚀刻液将保留区域272以外的导电层260去除后的结构。在本实施方式中，蚀刻液可以为王水。未被正型光阻层270覆盖的导电层260经由蚀刻制程会形成开口274使导电层260仅剩下保留区域272。其中，导电层260的开口274位置系对应红色单元212、绿色单元214与蓝色单元216的中央区域。

图2F绘示在导电层260形成开口274后使用剥膜液将正型光阻层270(见第2E图)去除后的结构。经过上述步骤完成导电层260开口274的制作。在本实施方式中，剥膜液是采用铠旸科技(TopGiga Material)提供的剥膜液，其型号为TG-ET03。然而在其它实施方式中，制造者也可采用具有相似成分的剥膜液来替代，例如使用重量百分比约1.2%的氢氧化钾(KOH)与界面活性剂(surfactant)调配成的剥膜液。

图3绘示根据本发明一实施方式的三种平坦层材料在不同温度与时间下的气体析出重量百分比结果，同时参阅图2F与图3。在本实施方式中的数据数据系以热重分析仪(thermogravimetric analyzer；TGA)量测。如图所示，温度曲线T约在60分钟后维持在225℃至240℃之间。在时间坐标约200分钟时，第一平坦层材料曲线242的气体析出重量百分比约为2.8%，第二平坦层材料曲线244的气体析出重量百分比约为3.5%，而第三平坦层材料曲线246的气体析出重量百分比约为6.8%。其中第一平坦层材料曲线242系由上述三养电子材料提供的平坦层材料。

当平坦层240于高温时具有较低的气体析出重量百分比时，这样的平坦层材料表示能够加强导电层260与平坦层240之间的附着性，使得在导电层260附着于平坦层240之后的制程中(例如蚀刻制程)不易造成导电层260剥离于平坦层240。藉由此实验图表，制造者可选用在时间坐标约200分钟时，气体析出重量百分比在0%至3.0%范围内的平坦层材料。

为了使导电层260具有较佳的开口274。制造者可使用上述三养电子材料提供的平坦层材料与铠旸科技提供的剥膜液，并在功率3kW 至5 kW的范围内以真空溅镀方式将导电层260直接附着于平坦层240上。在以下叙述中将具体说明上述实验结果。

图4绘示图2F的光学检测区域的俯视示意图。将具有图2F结构的基板区分为九个光学检测区域232，并使用自动光学检测机(automated optical inspection；AOI)来分别检测这些光学检测区域232中导电层260的裂痕状况。在以下叙述中，皆为剥膜液已将正型光阻层270(见图2E)去除后的光学检测图例。

图5A至图5D分别绘示图4的光学检测区域232经由自动光学检测机检测后的四种图例。如图所示，图5A的导电层260的开口274周围无因剥离产生的裂痕，这样的图例给予9分的评分标准。图5B的导电层260的开口274周围有微量因剥离产生的裂痕264，这样的图例给予7分的评分标准。图5C的导电层260的开口274周围有多个因剥离产生的裂痕264，这样的图例给予3分的评分标准。图5D的导电层260的开口274周围几乎被因剥离产生的裂痕264所围绕，这样的图例给予1分的评分标准。这些光学检测区域232的分数越高代表导电层260与平坦层240之间的附着性越高。在以下统计图表中的分数皆以上述评分标准为依据。

图6绘示图4的光学检测区域的平均分数之和与形成导电层的功率的数据分布图。同时参阅图2F、图4与图6，第一资料点S1与第二数据点S2皆使用上述铠旸科技提供的剥膜液。其中，第一数据点S1是使用功率5 kW形成的导电层260，而第二数据点S2是使用功率7 kW形成的导电层260。平均分数之和意指多片具有图2F结构的基板分别经由自动光学检测机后平均每片在九个光学检测区域232的分数加总。如图所示，使用功率5 kW形成的导电层260其九个光学检测区域232的平均分数之和高于使用功率7 kW形成的导电层260的平均分数之和。因此，使用功率5 kW形成的导电层260与平坦层240之间的附着性较好，不易有裂痕产生。

图7绘示图4的光学检测区域的平均分数之和与剥膜液种类的资料分布图。同时参阅图2F、图4与图7，第三资料点S3与第四数据点S4皆使用功率5 kW来形成导电层260。其中，第三数据点S3是使用上述铠旸科技提供的剥膜液，而第四数据点S4是使用3%重量百分比的氢氧化钾。如图所示，使用上述铠旸科技提供的剥膜液可让九个光学检测区域232的平均分数之和高于使用3%重量百分比氢氧化钾的平均分数之和。因此，使用上述铠旸科技提供的剥膜液材料所形成的导电层260与平坦层240之间的附着性较好，不易有裂痕产生。

图8绘示图2F的后续制程的光学检测图例。同时参阅图2F与图8，只要制造时采用上述三养电子材料提供的平坦层材料作为平坦层240，并使用真空溅镀方式在功率3 kW至5 kW的范围内将导电层260直接形成于平坦层240上，之后采用上述铠旸科技提供的剥膜液，则不论在光阻间隙子(photo spacer；PS)显影前、光阻间隙子显影后、光阻间隙子烘烤后或是经镀膜瑕疵检测机(MACRO)洗净后的光学检测图例皆如图8所示，不易有裂痕产生。

与先前技术相较，由于导电层能直接附着于平坦层上，因此可以省略泛用型图案垂直配向型彩色滤光片的黏着层。如此一来，对于图案垂直配向型彩色滤光片的制造者来说，可节省形成黏着层的制程时间与材料(例如二氧化硅)的成本。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。 

Claims (7)

1.一种图案垂直配向型(patterned vertical alignment；PVA)彩色滤光片的制作方法，其特征在于，包含：

(a) 提供一彩色滤光半成品基板，其中该彩色滤光半成品基板的一表面具有一颜色层；

(b) 形成一平坦层覆盖于该彩色滤光半成品基板的该颜色层上；以及

(c) 于该平坦层上形成一导电层，其中该导电层系在功率范围3 kW至5 kW以真空溅镀方式直接附着于该平坦层上；

更包含：形成一正型光阻层覆盖于该导电层的一保留区域；

更包含：使用一蚀刻液将该保留区域以外的该导电层去除，以使该导电层形成一开口；

更包含：于该导电层形成该开口后，使用一剥膜液将该正型光阻层去除，其中该剥膜液的材料包含氢氧化钾与界面活性剂。

2.根据权利要求1所述的图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法，其特征在于：其中该平坦层的材料包含丙烯酸树脂(acryl resin)、交联剂、添加剂与溶剂。

3.根据权利要求1所述的图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法，其特征在于：其中该颜色层的材料包含彩色光阻剂(color resist)，而该导电层的材料包含铟锡氧化物(indium tin oxide；ITO)。

4.根据权利要求1所述的图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法，其特征在于，其中该彩色滤光半成品基板系于一透明基板上形成一遮光层与该颜色层，且该颜色层至少覆盖部分该遮光层。

5.根据权利要求4所述的图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法，其特征在于，其中该透明基板为玻璃基板。

6.根据权利要求4所述的图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法，其特征在于，其中该遮光层的材质包含黑色树脂、铬或其金属化合物。

7.根据权利要求1所述的图案垂直配向型彩色滤光片的制作方法，其特征在于，其中该平坦层的材料包含重量百分比5至25%的丙烯酸树脂(acryl resin)、1至20%的交联剂、0至10%的添加剂与45至94%的溶剂。

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