CN1249463C - 彩色滤光片的制作方法与液晶显示装置的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种彩色滤光片的制作方法与液晶显示装置的制作方法。该彩色滤光片的制作方法包括以下步骤：制作第一基层；在该第一基层表面制作黑色矩阵，其进一步包括制作一抗反射层及一遮光层，其中该抗反射层至少由两层折射率不同的材料制成，该遮光层形成于该抗反射层表面；在该第一基层表面形成一着色层，其中，该着色层与该黑色矩阵在该第一基层交替分布，并且该着色层的一部份遮盖该遮光层整个表面。

Description

彩色滤光片的制作方法与液晶显示装置的制作方法

【技术领域】

本发明是关于一种彩色滤光片的制作方法与液晶显示装置的制作方法。

【背景技术】

液晶显示器是一种被动式显示装置，为达到彩色显示的效果，需为其提供一个彩色滤光片，其作用是为液晶显示器提供彩色，配合TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)阵列及液晶等其它组件而显示不同的彩色影像。

请参阅图1，是一种现有技术彩色滤光片制作方法示意图。该彩色滤光片20的制作方法包括以下步骤：制作一玻璃基板24；在玻璃基板24表面形成一黑色矩阵23；在黑色矩阵23之间的开口部(未标示)形成由红(R)、蓝(B)、绿(G)三种着色单元组成的着色层22；然后，在着色层22表面形成一透明ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)层21。该玻璃基板24是作为上述组件的载体。重复规则排列该三种着色单元在该玻璃基板24上以分别透过红、蓝、绿三原色光，阻挡其它波长的光透过。该黑色矩阵23设置在该三着色单元之间，其作用是遮断透过三着色单元间的光线，防止光线泄漏并且阻止着色材料混合，而ITO层21则与一TFT阵列(图未示)配合控制该着色层22各着色单元的光线透过多寡以显示不同的颜色。

该黑色矩阵23一般由铬及其化合物或黑色树脂组成，其光学性能取决于其OD值(Optical Density，光学浓度)及反射率。OD值表示黑色矩阵的遮光能力，而反射率则指黑色矩阵两面的光线反射率。当黑色矩阵应用于液晶显示器时，邻近液晶显示屏一侧的黑色矩阵表面及与之相对的另一表面会受到外界光及液晶显示器背光的照射，如反射率过高则会造成反射光过多而产生光线干扰问题。

黑色矩阵的OD值越高并且反射率越低，其应用于液晶显示器时则可使该液晶显示器显示对比度高，图像清晰，反之则显示效果差。由黑色树脂材料组成的黑色矩阵反射率低而OD值也不高；由铬及其化合物组成的黑色矩阵OD值高而反射率也过高。

一种采用由铬及其化合物制成的黑色矩阵的彩色滤光片揭露于2001年9月4日公告的美国专利第6,285,424号。请参阅图2，该彩色滤光片1的制作方法包括以下步骤：制作一透明玻璃基板2；依次形成一黑色矩阵9、一保护层6及一透明电极层7。其中该黑色矩阵9是将一第一抗反射膜3、一第二抗反射膜4及一遮光层5依次形成于该透明玻璃基板2上而成。该第一抗反射膜3与该第二抗反射膜4包含不同的金属化合物，膜厚度最好为20～60nm。该遮光层5厚度最好为50～150nm，其包含铬、钼、钨或镍，并且不同于该第一抗反射膜3与该第二抗反射膜4的金属。另外，在该透明玻璃基板2的另一侧还形成一偏光片8。

该彩色滤光片的制作方法中，黑色矩阵9是依次在玻璃基板2上形成第一抗反射膜3、第二抗反射膜4及遮光层5而形成的，是利用反射光干涉相消原理来降低光反射率的，然而，由于制作该彩色滤光片1时，遮光层5包含铬等金属，其对光线反射率过高。当将该彩色滤光片1的制作方法应用于制作液晶显示器时，金属铬会反射过多的背光而产生干扰现象，使得用该方法制作的液晶显示器的光学性能受到影响。

【发明内容】

为了克服现有技术彩色滤光片制作方法所生产的彩色滤光片黑色矩阵一侧反射率较高的缺陷，本发明提供一种彩色滤光片的制作方法，用该方法制作的彩色滤光片黑色矩阵一侧具有较低的反射率。

为了克服现有技术液晶显示装置制作方法所生产的液晶显示装置对背光反射率较高的缺陷，本发明提供一种对背光反射率低的液晶显示装置的制作方法。

本发明彩色滤光片的制作方法包括以下步骤：制作第一基层；在该第一基层表面制作黑色矩阵，其进一步包括制作一抗反射层及一遮光层，其中该抗反射层至少由两层折射率不同的材料制成，该遮光层形成于该抗反射层表面；在该第一基层表面形成一着色层，其中，该着色层与该黑色矩阵在该第一基层交替分布，并且该着色层的一部份遮盖遮盖该遮光层整个表面。

本发明液晶显示装置的制作方法包括以下步骤：制作第一基层与第二基层；在该第一基层表面制作黑色矩阵，其进一步包括制作一抗反射层及一遮光层，其中该抗反射层至少由两层折射率不同的材料制成，该遮光层形成于该抗反射层表面；在该第一基层表面形成一着色层，其中，该着色层与该黑色矩阵在该第一基层交替分布，并且该着色层的一部份遮盖遮盖该遮光层整个表面；将该第一基层与该第二基层相对设置，并将液晶注入其间。

本发明彩色滤光片的制作方法与液晶显示装置的制作方法的优点在于：该着色层的一部份遮盖遮盖该遮光层整个表面，可降低该彩色滤光片的光反射率，并且可增加该彩色滤光片的黑色矩阵的OD值，进而使该彩色滤光片具较佳的光学性能；由于本发明液晶显示装置的制作方法的相关制程采用上述彩色滤光片的制作方法，因此其可有效降低背光反射，提高显示对比度。另外，该黑色矩阵遮光层表面的着色层是利用制作彩色滤光片的着色层时残留而成，并且残留的着色层厚度可利用现有制程技术轻易控制，因此制程简单，成品成本低。

【附图说明】

图1是现有技术彩色滤光片制作方法的示意图。

图2是另一现有技术彩色滤光片制作方法的示意图。

图3是本发明彩色滤光片的制作方法第一实施例的示意图。

图4是本发明彩色滤光片的制作方法另一实施例的示意图。

图5是本发明液晶显示装置的制作方法的示意图。

【具体实施方式】

请参阅图3，是本发明彩色滤光片的制作方法第一实施例的示意图。首先，制作一第一基层34。再在第一基层34表面制作一黑色矩阵33，该黑色矩阵33是通过将一第一膜层3321、一第二膜层3322及一遮光层333依次形成于该第一基层34表面而成，其中，该第一膜层3321主要由铬金属氧化物材料制成，其厚度为20～60nm；该第二膜层3322主要由铬金属氮化物材料制成，其厚度为20～100nm，该第二膜层3322的折射率不同于该第一膜层3321的折射率；该第一膜层3321与第二膜层3322一并组成抗反射层332；该遮光层333主要由铬制成，其折射率比该第二膜层3322低。然后在该第一基层34表面形成一着色层32，该着色层32包括红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)三种着色单元，其作用是对光线进行过滤，使其仅透过与该着色层32同色的光线；该着色层32与该黑色矩阵33在该第一基层34交替分布，并且该着色层32的一部份321遮盖该遮光层333整个表面，遮盖该黑色矩阵33而形成连续的层体。最后通过溅镀法形成ITO层(图未示)。

该黑色矩阵33在该第一基层34表面呈格子状规则排列，该抗反射层332与该遮光层333是经过光阻涂布、预烘焙、微影、蚀刻及光阻剥离等制程而形成于该第一基层34表面，其中，微影是藉由光罩来完成，其间各层厚度可自由控制，以取得较低的反射率与较高的OD值。

该着色层32主要采用颜料分散法形成于该第一基层34表面，该方法主要包括光阻涂布、微影以及色反复操作等制程。开始时，该着色层32的着色单元(R，G，B)分别重复排列于该黑色矩阵33格子状间隔处即开口区(未标示)。当着色单元(R，G，B)的高度与黑色矩阵33平齐时，更换光罩的图案进行微影处理，使该着色单元(G)的一部份321遮盖右边的该处遮光层333整个表面，并且与着色单元(B)连接。再次更换光罩的图案进行色反复操作，使该着色单元(R)的一部份(未标示)遮盖该着色单元(G)左边的该处遮光层333整个表面，如此，着色单元(R，G，B)依次交迭连续分布，完全遮盖该黑色矩阵33。当然，该着色单元(G)还可具一部份遮盖左边的该处遮光层333整个表面，以代替其左边的该处遮光层333表面的着色单元(R)部份，或着色单元(R)与着色单元(B)皆有一部份遮盖该着色单元(G)左右两侧的遮光层333整个表面，同理，该变换也通过更换光罩图案进行微影处理和色反复操作得以完成。并且由于着色单元(R，G，B)是重复规则排列，因此该着色单元(G)可由着色单元(R)或着色单元(B)置换。残留着色单元(G)的部份321在遮光层333表面时，其厚度可通过对着色单元(G)微影时进行调节来控制，使得其反射率较低，并且与该着色层32其它部份平齐。另外，将该着色层32的一部份321延伸于该遮光层333表面，可增加该黑色矩阵33的OD值，有效降低该黑色矩阵33表面部份着色层321一侧的反射率。

该着色层32还可采用染色法、印刷法及电著法形成于该第一基层34表面。

请参阅图4，是本发明彩色滤光片的制作方法另一实施例的示意图。该彩色滤光片40的制作方法与本发明彩色滤光片制作方法第一实施例基本相同，即形成一第一基层44、一黑色矩阵43及一着色层42，该黑色矩阵43包括一抗反射层432与一遮光层433，其中，该抗反射层432包含第一膜层4321与第二膜层4322，第一膜层4321与第二膜层4322依次形成于该第一基层44表面。通过多次更换光罩的图案进行色反复操作制程，使邻近该黑色矩阵43两侧的着色单元(R)与着色单元(G)均具有一部份421与422在竖直方向重叠形成于该处遮光层433表面，并且与该着色层42其它部份齐平。当然，其也可在水平方向对接排列。由于着色单元(R，G，B)是重复规则排列，因此该着色单元(R，G，B)可相互置换，此设计在有效降低该黑色矩阵43上部份着色层421一侧反射率的同时，进一步增加该黑色矩阵43的OD值。

请参阅图5，是本发明液晶显示装置的制作方法示意图。该液晶显示装置的制作方法主要包括以下步骤：制作一第一基层34与第二基层37；在该第一基层34表面制作黑色矩阵33，其进一步包括制作一抗反射层332及一遮光层333，其中该抗反射层332由两层折射率不同的第一膜层3321与第二膜层3322制成，该遮光层333形成于该抗反射层332表面；在该第一基层34表面形成一着色层32，其中，该着色层32与该黑色矩阵33在该第一基层34交替分布，并且该着色层32的一部份遮盖该遮光层333整个表面，黑色矩阵33与着色层32的具体制作方法与本发明彩色滤光片制作方法类似；在着色层32表面溅镀一ITO层31；在第二基板37一侧形成一薄膜晶体管阵列36；将该第一基层34与该第二基层37相对设置，并将液晶35注入其间。

该ITO层31与该薄膜晶体管阵列36配合，以电场控制该液晶35的液晶分子旋转与否，从而控制来自背光系统(图未示)的光线透过与否。透过液晶35的光线入射到着色层32与黑色矩阵33上，该着色层32过滤光线后使其透过，该黑色矩阵33用于遮挡着色层32间的光线，防止光泄漏。并且该着色层32的一部份321遮盖该遮光层333整个表面，遮盖该黑色矩阵33而形成连续的层，因此其对背光的反射率较低，OD值较高。

本发明彩色滤光片的制作方法与液晶显示装置的制作方法也可做其它变更设计，如：再请一并参照图3与图5，抗反射膜332并不仅限于第一膜层3321与第二膜层3322的两层结构，其可由两层以上的膜层构成。

Claims (8)

1.一种彩色滤光片的制作方法，其包括以下步骤：制作第一基层；在该第一基层表面制作黑色矩阵，其进一步包括制作一抗反射层及一遮光层，其中该抗反射层至少由两层折射率不同的材料制成，该遮光层形成于该抗反射层表面；在该第一基层表面形成一着色层，其中，该着色层与该黑色矩阵在该第一基层交替分布，并且该着色层的一部份遮盖该遮光层整个表面。

2.如权利要求1所述的彩色滤光片的制作方法，其特征是：该抗反射层形成方法包括光阻涂布、预烘焙、微影、蚀刻及光阻剥离步骤。

3.如权利要求1所述的彩色滤光片的制作方法，其特征是：该遮光层形成方法包括光阻涂布、预烘焙、微影、蚀刻及光阻剥离步骤。

4.如权利要求1所述的彩色滤光片的制作方法，其特征是：该着色层是采用颜料分散法、染色法、印刷法或电著法形成。

5.如权利要求1至4中任一项所述的彩色滤光片的制作方法，其特征是：该黑色矩阵呈格子状规则排列。

6.如权利要求5所述的彩色滤光片的制作方法，其特征是：该着色层至少包括红色着色单元、蓝色着色单元和绿色着色单元。

7.如权利要求6所述的彩色滤光片的制作方法，其特征是：该红色着色单元、蓝色着色单元和绿色着色单元重复形成于该黑色矩阵格子状分布的间隔处。

8.一种液晶显示装置的制作方法，其包括以下步骤：制作第一基层与第二基层；在该第一基层表面制作黑色矩阵，其进一步包括制作一抗反射层及一遮光层，其中该抗反射层至少由两层折射率不同的材料制成，该遮光层形成于该抗反射层表面；在该第一基层表面形成一着色层，其中，该着色层与该黑色矩阵在该第一基层交替分布，并且该着色层的一部份遮盖该遮光层整个表面；将该第一基层与该第二基层相对设置，并将液晶注入其间。

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