CN103163581A - 彩色滤光片的制造方法及具有该彩色滤光片的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种彩色滤光片的制造方法及显示装置，该显示装置包括一第一基板、一第二基板、一彩色滤光片及一显示介质。彩色滤光片设置于第一基板上，彩色滤光片包括一彩色层、一保护层及一遮光层。保护层设置于彩色层上，遮光层将彩色层分为多个区段，遮光层包括一第一遮光层及一第二遮光层。第一遮光层设置于第一基板上，第二遮光层，设置于第一遮光层上。显示介质设置于彩色滤光片与第二基板之间。

Description

彩色滤光片的制造方法及具有该彩色滤光片的显示装置

技术领域

本发明涉及一种制造彩色滤光片的制造方法及具有该彩色滤光片的显示装置，且特别是涉及一种以特殊方法制造具有小线宽(Line Width)及高吸光特性的遮光层结构的彩色滤光片及具有该彩色滤光片的显示装置。 

背景技术

随着科技的进步，生活中已经充斥着各式各样的显示器产品。显示器产品可以产生色彩鲜明的色泽，主要通过彩色滤光片(Color Filter，CF)将光源滤波出所欲呈现的色彩。若以液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)来说，液晶显示器是一种非主动发光的元件，必须先通过内部的背光模块(穿透型LCD)或外部的环境入射光(反射型或半穿透型LCD)作为光源，并使用驱动电路以控制液晶分子形成黑、白两色的灰阶显示，再通过彩色滤光片中的红(R)、绿(G)、蓝(B)三种彩色滤光片层提供色相，经由三原色比例的调和，显示出全彩模式的彩色显示画面。因此，在追求高分辨率及高对比度的市场需求下，彩色滤光片的特性即成为液晶显示器彩色化效果的关键。 

传统在制作彩色滤光片时，会在红(R)、绿(G)、蓝(B)三种彩色滤光片层的不同色彩之间，使用黑色矩阵(Black Matrix，BM)作为间隔，以提高对比。黑色矩阵的制作主要有下列三项要求，包括高分辨率、高光学密度(Optical Density，OD)值以及高阻抗。 

然而，现行的高阻抗黑色矩阵的光学密度值仅能做到3.0/μm左右，其所能提供的色彩对比度，尚无法满足市场的需求与趋势，而若为了提高光学密度值，强制调高黑色矩阵厚度，也会造成分辨率无法作小，也就是说，现行黑色矩阵材料要同时符合上述三项要求是非常困难的。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有彩色滤光片的显示装置，此显示装置的 彩色滤光片，具有一种以特殊结构设计而制成的小线宽遮光层，通过此遮光层可以提高显示器的光学对比及彩度，并且具有低反射率的特性。 

为达上述目的，根据本发明的第一方面，提出一种显示装置，包括：一第一基板、一第二基板、一彩色滤光片及一显示介质。彩色滤光片设置于第一基板上，彩色滤光片包括一彩色层、一保护层及一遮光层。保护层设置于彩色层上，遮光层包括一第一遮光层及一第二遮光层。第一遮光层设置于第一基板上，第二遮光层设置于第一遮光层上。显示介质设置于彩色滤光片与第二基板之间。 

根据本发明的第二方面，提出一种彩色滤光片的制造方法，包括提供一基板。形成一图案化第一遮光层于该基板上，图案化第一遮光层包括一第一子遮光部及一设置于该第一子遮光部周围的第二子遮光部。形成一彩色层于第一子遮光部上。形成一保护层于彩色层上。形成一第二遮光层于第一遮光层上。 

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下： 

附图说明

图1A～图1E分别为本发明一实施例的彩色滤光片基板的制造流程图； 

图2A～图2E分别为本发明一实施例的彩色滤光片基板的制造流程图； 

图3A～图3F分别为本发明一实施例的彩色滤光片基板的制造流程图； 

图4A～图4F分别为本发明一实施例的彩色滤光片基板的制造流程图； 

图5A～图5F分别为本发明一实施例的彩色滤光片基板的制造流程图； 

图6为本发明一实施例的有机发光二极管显示装置的结构示意图； 

图7为本发明一实施例的液晶显示装置的结构示意图； 

图8为本发明一实施例的电子纸显示装置的结构示意图。 

主要元件符号说明 

6：有机发光二极管显示装置 

7：液晶显示装置 

8：电子纸显示装置 

10-1、10-2、20-1、20-2、30-1、30-2、40-1、40-2、50-1、50-2、68、 78、88：彩色滤光片基板 

60、61、70、71、80、81、103、203、303、403、503：基板 

62、63、72、73、82、83：导电层 

64、74：框胶 

65、75、85：彩色滤光片 

66：有机发光单元 

67、77-1、77-2：偏光片 

76：液晶单元 

86：显示微粒层 

105、205、305、405、505：图案化第一遮光层 

105a、205a、305a、405a、505a：第一子遮光部 

105b、205b、305b、405b、505b：第二子遮光部 

111-1、111-2、211-1、211-2、409、509：图案化第二遮光层 

111a、111c、211a、211c、311a、409a、509a：第三子遮光部 

111b、211b、311b、409b、509b：第四子遮光部 

107、207、307、407、507：彩色层 

107a、107b、107c、207a、207b、207c、307a、307b、307c、407a、407b、407c、507a、507b、507c：子彩色层 

111d、211d、311c、413、513：间隙控制单元层 

具体实施方式

在此揭露内容的实施例中，提出一种具有彩色滤光片的显示装置，此显示装置的彩色滤光片，具有一种以特殊结构设计而制成的小线宽遮光层，通过此遮光层可以提高显示器的光学对比及彩度，而且此遮光层也具有低反射率的特性，反射率小于1％，较佳为小于0.5％，最佳为0.1％，是一般单层遮光层无法作到的反射率。其中，第一、二实施例的制作工艺中，使用单一次光掩模制作工艺以形成第二遮光层。举例来说，第一实施例的制作工艺以单一次光掩模制作工艺以同时形成第三子遮光部及第四子遮光部。第二实施例的制作工艺以单一光掩模制作工艺以同时形成间隙控制单元层及第三子遮光部。第三～五实施例的制作工艺中使用两次光掩模制作工艺制作工艺以形成第二遮光层。换句话说，第三～五实施例的制作工艺分别以两次光掩模制 作工艺形成第三子遮光部及第四子遮光部，或分别以两次光掩模制作工艺以形成间隙控制单元层及第三子遮光部，其分别在以下第一～五实施例中有详细说明。 

第一实施例 

请参考图1A～图1E，其绘示依照本发明第一实施例的彩色滤光片基板10-1及彩色滤光片基板10-2的制造流程图。图1A绘示形成一图案化第一遮光层105的步骤。首先，提供一基板103，利用光掩模M1以曝光显影的方式，形成一图案化第一遮光层105于基板103，图案化第一遮光层105包括第一子遮光部105a及第二子遮光部105b。请接着参考图1B-图1C，其绘示形成彩色层107的步骤。彩色层107包括多组彩色像素单元，每组彩色像素单元受到第一子遮光部105a分隔为多个区段。其中，每一个区段为一个子像素单元，如红色(R)子像素单元、绿色(G)子像素单元及蓝色(B)子像素单元。如图1C所示的一组彩色像素单元，包括子彩色层107a(例如R子像素单元)、子彩色层107b(例如G子像素单元)及子彩色层107c(例如B子像素单元)，利用光掩模M2(绘示于图1B)以曝光显影的方式，接续地将子彩色层107a～107c形成于基板103及第一子遮光部105a上。接着，如图1C所示，可形成一图案化的保护层109于彩色层107上。 

请参考图1D，其绘示形成一图案化第二遮光层111-1的步骤。如图1D所示，可以利用一光掩模M3，形成一图案化第二遮光层111-1。图案化第二遮光层111-1包括一第三子遮光部111a及一第四子遮光部111b，且第三子遮光部111a及第四子遮光部111b同时形成。其中第三子遮光部111a设置于第二子遮光部105b上，第四子遮光部111b设置于保护层109上且对应于第一子遮光部105a的位置。 

另外，在图1C之后，也可以不执行图1D的步骤，而直接执行图1E的步骤。图1E绘示形成一图案化第二遮光层111-2的步骤。如图1E所示，可以利用一多色调或一半色调光掩模M4，形成一图案化第二遮光层111-2。图案化第二遮光层111-2包括一另一第三子遮光部111c及一间隙控制单元层111d，且另一第三子遮光部111c及间隙控制单元层111d同时形成。其中另一第三子遮光部111c设置于第二子遮光部105b上，间隙控制单元层111d设置于保护层109上。间隙控制单元层111d例如是光间隙材料(Photo Spacer， PS)。 

第二实施例 

请接着参考图2A～图2E，其绘示依照本发明一实施例的彩色滤光片基板20-1及彩色滤光片基板20-2的制造流程图。在此实施例中，图2A～图2B的步骤相似于图1A～图1B的步骤，在此不再赘述其细节。值得注意的是，图2C的步骤中，并不对保护层209作图案化的步骤。接着，如图2D所示，可以利用一光掩模M3，形成一图案化第二遮光层211-1。图案化第二遮光层211-1包括一第三子遮光部211a及一第四子遮光部211b，第三子遮光部211a及第四子遮光部211b同时形成。第三子遮光部211a可以设置于保护层209上且对应于第二子遮光部205b的位置，第四子遮光部211b可以设置于保护层209上且对应于第一子遮光部205a的位置。 

于图2C之后，也可以略过图2D的步骤，而直接执行图2E的步骤。图2E绘示形成一图案化第二遮光层211-2的步骤。如图2E所示，可以利用一多色调或一半色调光掩模M4，形成一图案化第二遮光层211-2。图案化第二遮光层211-2包括一另一第三子遮光部211c及一间隙控制单元层211d(例如PS)，另一第三子遮光部211c及间隙控制单元层211d同时形成。另一第三子遮光部211c设置于保护层209上且对应于第二子遮光部205b的位置，间隙控制单元层211d设置于保护层209上。 

在实施例一至二中，第一子遮光部105a、第二子遮光部105b、第三子遮光部111a、另一第三子遮光部111c、第四子遮光部111b、第一子遮光部205a、第二子遮光部205b、第三子遮光部211a、另一第三子遮光部211c及第四子遮光部211b的厚度范围均约为0.2微米(μm)至1.5μm。此外，可以通过一次的光掩模制作工艺，形成第三子遮光部111a及第四子遮光部111b(或另一第三子遮光部111c及间隙控制单元层111d)。也可以通过一次的光掩模制作工艺，形成第三子遮光部211a及第四子遮光部211b(或另一第三子遮光部211c及间隙控制单元层211d)。因此，可以简化光掩模制作工艺的次数，降低生产流程的复杂度并节省制造成本。其中，第三子遮光部111a、第四子遮光部111b、另一第三子遮光部111c、间隙控制单元层111d、第三子遮光部211a、第四子遮光部211b、另一第三子遮光部211c及间隙控制单元层211d的材料，可以是黑色树脂或其他具有遮光效果的树脂材料。 

第三实施例 

请参考图3A～图3F，其绘示依照本发明一实施例的彩色滤光片基板30-1及彩色滤光片基板30-2的制造流程图。其中，图3A～图3C所绘示的流程相似于图1A～图1C的流程，于此不再赘述。请接着参考图3D，其绘示形成一第四子遮光部311b的步骤。如图3D所示，可以利用一光掩模M3’，形成一第三子遮光部311a于第二子遮光部305b上。接着，如图3E所示，可以利用光掩模M4’，形成一第四子遮光部311b于保护层309上且对应于第一子遮光部305a的位置，如此即形成彩色滤光片基板30-1。当然，于图3D的步骤之后，也可以略过图3E的步骤而直接进行图3F步骤，利用光掩模M5形成间隙控制单元层311c(例如PS)于保护层309上，以形成彩色滤光片基板30-2。 

在此实施例中，图3D的保护层309也可以不需要图案化，亦即，可以先以图2A～图2C的流程制造出未图案化的保护层309’(未绘示出)在彩色层307上，再利用光掩模M3’，形成一第三子遮光部311a在未图案化的保护层309’上，且对应于第二子遮光部305b的位置。接着，可以利用图3E的光掩模M4’形成一第四子遮光部311b在未图案化的保护层309’上且对应于第一子遮光部305a的位置，如此即形成彩色滤光片基板30-1’(未绘示出，其结构会与图2D相同)。当然，未图案化的保护层309’于图3D步骤之后，也可以略过图3E的步骤而直接进行图3F步骤，利用光掩模M5，形成间隙控制单元层311c于未图案化的保护层309’上，以形成彩色滤光片基板30-2’(未绘示出，其结构会与图2E相同)。 

在此实施例中，由于第三子遮光部311a、第四子遮光部311b或间隙控制单元层311c，皆以不同的光掩模曝光显影而制成。因此，可以更精确地控制第三子遮光部311a、第四子遮光部311b或间隙控制单元层311c的线宽。此外，可以使用相同或不同的材料制成第三子遮光部311a、第四子遮光部311b及间隙控制单元层311c，并不作限制。举例来说，第三子遮光部311a、第四子遮光部311b及间隙控制单元层311c的材料，可以是黑色树脂或其他具有遮光效果的树脂材料，间隙控制单元层311c可以由相同于遮光层所使用的材料或其他具有足够的结构强度的材料所制成。 

第四实施例 

请参考图4A～图4F，其绘示依照本发明一实施例的彩色滤光片基板40-1及彩色滤光片基板40-2的制造流程图。其中，图4A～图4C所绘示的流程相似于图1A～图1C的流程，在此不再赘述。请接着参考图4D，其绘示形成一图案化第二遮光层409的步骤。图案化第二遮光层409包括一第三子遮光部409a及一第四子遮光部409b。如图4D所示，可以利用一光掩模M3，形成第三子遮光部409a于第二子遮光部405b上，且同时形成第四子遮光部409b于彩色层407上且对应于第一子遮光部405a的位置。于图4D所示的形成图案化第二遮光层409步骤中，也可以使用不同的光掩模，以分别地形成第三子遮光部409a及第四子遮光部409b，并不作限制。 

请接着参考图4E，形成一图案化保护层411于第四子遮光部409b及彩色层407上以后，即形成一彩色滤光片基板40-1。值得注意的是，于第4E步骤之后，可以选择是否执行图4F的步骤，亦即，可以选择是否利用光掩模M5，形成间隙控制单元层413(例如PS)于保护层411上，以形成具有一间隙控制单元层413的彩色滤光片基板40-2。 

第五实施例 

请参考图5A～图5F，其绘示依照本发明一实施例的彩色滤光片基板50-1及彩色滤光片基板50-2的制造流程图。其中，图5A～图5D所绘示的流程相似于图4A～图4D的流程，于此不再赘述。值得注意的是，在图5E中，形成一保护层511覆盖于第三子遮光部509a、第四子遮光部509b及彩色层507上之后，并不图案化保护层511，如此即形成一彩色滤光片基板50-1。同样地，在图5E步骤之后也可以选择利用是否执行图5F的步骤，亦即，可以选择是否使用光掩模M5，形成间隙控制单元层513(例如PS)于保护层511上，以形成具有一间隙控制单元层513的彩色滤光片基板50-2。 

在实施例三至五中，第一子遮光部305a、第二子遮光部305b、第三子遮光部311a、第四子遮光部311b、第一子遮光部405a、第二子遮光部405b、第三子遮光部409a、第四子遮光部409b、第一子遮光部505a、第二子遮光部505b、第三子遮光部509a、第四子遮光部509b的厚度范围均约为0.2μm至1.5μm。此外，由于第三子遮光部409a、第四子遮光部409b、间隙控制单元层413可以分别使用不同的光掩模曝光显影而制成。同样地，第三子遮光 部509a、第四子遮光部509b或间隙控制单元层513，可以分别使用不同的光掩模曝光显影而制成。因此，可以精确地控制上述的子遮光部及间隙控制单元层的线宽。然而，也可以使用多色调或半色调光掩模，同时形成第三子遮光部409a及第四子遮光部409b，或者，可以使用多色调或半色调光掩模以同时形成第三子遮光部509a及第四子遮光部509b，以节省制作工艺步骤及制造成本，并不作限制。此外，可以使用相同或不同的材料制作第三子遮光部409a、第四子遮光部409b及间隙控制单元层413。也可以使用相同或不同的材料制成第三子遮光部509a、第四子遮光部509b及间隙控制单元层513，并不作限制。 

应用上述实施例于不同种类的显示装置 

上述实施例可应用于不同种类的显示装置，例如有机发光二极管(OLED)、液晶显示装置(LCD)和电子纸(E-Paper)显示装置等态样，以下将就此些不同显示装置的态样作说明。 

请参考图6，其绘示依照本发明一实施例的一有机发光二极管(OLED)6的结构示意图。如图6所示，有机发光二极管显示装置6包括一第一基板60、第二基板61、一第一导电层62、一第二导电层63、一框胶64、一彩色滤光片65、一有机发光单元66、及一偏光片67。值得注意的是，包含第一基板60及彩色滤光片65的彩色滤光片基板68可使用上述任一实施例所制成。

请参考图7，其绘示依照本发明一实施例的一液晶显示装置(LCD)7的结构示意图。如图7所示，液晶显示装置7包括一第一基板70、第二基板71、一第一导电层72、一第二导电层73、一框胶74、一彩色滤光片75、一液晶单元76、一偏光片77-1、一偏光片77-2。值得注意的是，包含第一基板70及彩色滤光片75的彩色滤光片基板78可使用上述任一实施例所制成。

请参考图8，其绘示依照本发明一实施例的一电子纸(E-Paper)显示装置8的结构示意图。如图8所示，电子纸显示装置8包括一第一基板80、第二基板81、一第一导电层82、一第二导电层83、一彩色滤光片85及一显示微粒层86。值得注意的是，包含第一基板80及彩色滤光片85的彩色滤光片基板88可使用上述任一实施例所制成。

综上所述，应用本发明上述实施例所制成的彩色滤光片，使用上下堆叠 的双层遮光层的设计，因为各层厚度可降低，所以使得个别的遮光层的线宽得以缩小，且双层遮光层可兼具高吸光度的优点。并且，低膜厚的遮光层具有较佳的光学分辨率及感光特性，而且当彩色层涂布于遮光层上的时候，低膜厚的遮光层更可以减少彩色层形成时的甩痕问题，有利于上方彩色层的形成。因此，以上述实施例所制成的彩色滤光片应用于显示装置时，将可望提升显示装置的色彩对比度及显示品质。 

综上所述，虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。 

Claims (21)

1.一种显示装置，包括：

第一基板；

第二基板；

彩色滤光片，设置于该第一基板上，包括：

彩色层；

保护层，设置于该彩色层上；以及

遮光层，该遮光层包括：

第一遮光层，设置于该第一基板上；以及

第二遮光层，设置于该第一遮光层上；以及

显示介质，设置于该彩色滤光片与该第二基板之间。

2.如权利要求1所述的显示装置，其中该彩色层包括多组彩色像素单元，每该组彩色像素单元包括多个子像素单元，且该第一遮光层包括：

多个第一子遮光部，设置于该些子像素单元之间；及

多个第二子遮光部，设置于该多组彩色像素单元的周围。

3.如权利要求2所述的显示装置，其中该保护层还设置于该些第二子遮光部上，且该第二遮光层设置于该保护层上。

4.如权利要求2所述的显示装置，其中该保护层还设置于该第二遮光层上。

5.如权利要求2所述的显示装置，该第二遮光层包括：

多个第三子遮光部，对应设置于该些第二子遮光部上；及

多个第四子遮光部，设置于该彩色层上，每该第四子遮光部设置于相邻的像素单元之间。

6.如权利要求5所述的显示装置，还包括一间隙控制单元，设置于该保护层上。

7.如权利要求2所述的显示装置，该第二遮光层包括：

多个第三子遮光部，对应设置于该些第二子遮光部上；及

多个间隙控制单元，设置于该保护层上。

8.如权利要求1所述的显示装置，其中该第二遮光层设置于该保护层的周围。

9.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示介质为一带电粒子。

10.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示介质为一有机发光体。

11.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示介质为一液晶分子层。

12.如权利要求1所述的显示装置，其中该遮光层的反射率小于百分之

13.如权利要求1所述的显示装置，其中该第一遮光层及第二遮光层的厚度皆为0.2微米至1.5微米。

14.一种彩色滤光片的制造方法，包括：

提供一基板；

形成一图案化第一遮光层于该基板上，该图案化第一遮光层包括第一子遮光部及设置于该第一子遮光部周围的第二子遮光部；

形成一彩色层于该第一子遮光部上；

形成一保护层于该彩色层上；

形成一第二遮光层于该第一遮光层上。

15.如权利要求14所述的制造方法，其中该第二遮光层包括第三子遮光部及第四子遮光部，形成该第二遮光层的步骤包括：

形成一遮光材料于该图案化第一遮光层上；以及

图案化该遮光材料以同时形成该第三子遮光部于对应的该第二子遮光部上及形成该第四子遮光部于该彩色层上。

16.如权利要求14所述的制造方法，其中该第二遮光层包括第三子遮光部及第四子遮光部，形成该第二遮光层的步骤包括：

形成一遮光材料于该图案化第一遮光层上；

图案化该遮光材料以形成该第三子遮光部于对应的该第二子遮光部上；

形成另一遮光材料于该图案化第一遮光层上；以及

图案化该另一遮光材料以形成该第四子遮光部于该彩色层上。

17.如权利要求14所述的制造方法，其中该第二遮光层包括第三子遮光部及间隙控制单元，形成该第二遮光层的步骤包括：

形成一遮光材料于该图案化第一遮光层和该保护层上；以及

图案化该遮光材料以同时形成该第三子遮光部于对应的该第二子遮光部上及形成该间隙控制单元于该保护层上。

18.如权利要求14所述的制造方法，其中该第二遮光层包括第三子遮光部及间隙控制单元，形成该第二遮光层的步骤包括：

形成一遮光材料于该图案化第一遮光层和该保护层上；

图案化该遮光材料以形成该第三子遮光部于对应的该第二子遮光部上；

形成一树脂材料于该图案化第一遮光层和该保护层上；以及

图案化该树脂材料以形成该间隙控制单元于该保护层上。

19.如权利要求14所述的制造方法，还包括于该形成该第二遮光层步骤前图案化该保护层。

20.如权利要求14所述的制造方法，还包括形成间隙控制单元于该保护层上。

21.如权利要求14所述的制造方法，其中于该形成该第二遮光层的步骤后，还包括图案化该第二遮光层，且在该图案化该第二遮光层步骤之后，形成该保护层。

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