CN1272658C - 黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法，先提供一个已经形成红、绿、蓝色色块的透明基板，再于基板上形成一黑色层。接着，利用平坦化将黑色层至一固定厚度，且同时去除红、绿、蓝色色块的牛角区域，使其顶面暴露出来。

Description

黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法

技术领域

本发明是有关于一种黑色矩阵(black matrix，简你BM)和彩色滤光片(color filter)的制作方法，且特别是有关于一种可简化制作工艺的黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法。

背景技术

液晶显示器(liquid crystal display，简称LCD)因为具有低电压操作、无辐射线散射、重量轻以及体积小等传统阴极射线管(cathode ray tube，简称CRT)所制造的显示器无法达到的优点。因此，液晶显示器已成为近年来显示器研究的主要课题，且朝向彩色化发展。

目前彩色化的液晶显示器大多使用背光(back light，简称BL)与彩色滤光片的组合来达到彩色化的功效。而彩色滤光片的结构通常如图1所示。

图1是公知的彩色滤光片(color filter)的剖面示意图。请参照图1，在一玻璃基板100上并列有红色(red)色块102、绿色(green)色块104、蓝色(blue)色块106。而在色块之间配置有黑色矩阵108，其中绿色色块104与蓝色色块106在实际制作上会发生如图所显示的“牛角区域”107，也就是在绿色色块104与蓝色色块106顶面会有中间凹陷边缘尖削的情形。此外，基板100上有一层铟锡氧化物(ITO)透明电极110，而于ITO透明电极110与基板100之间有一层覆盖色块102、104、106与黑色矩阵108的披覆层(overcoat，简称OC)112。

而上述彩色滤光片的制作方法通常是先在玻璃基板100上涂布一层黑色感光树脂材料。然后利用光罩进行曝光、显影、硬烤等黄光微影(lithography)制作工艺，以形成黑色矩阵108。接着，同样利用黄光微影的方法依此将红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)色块102、104、106做出，并将这些色块间隔均匀地排列在黑色矩阵108所形成的开口区域114上。随后，于玻璃基板100上涂布披覆层112。最后，将铟锡氧化物(ITO)透明电极110沉积于玻璃基板100上，以完成彩色滤光片的制作工艺。

然而，公知的彩色滤光片制作工艺因为感光树脂的黏度会随时间变化，所以必须随时调整涂布转速，以得到设定的膜厚。此外，随着液晶显示器反应速度不断提高的要求下，彩色滤光片的平坦性也必须相对提高，而公知制作工艺所形成的彩色色块与黑色矩阵的重叠处的牛角现象却无法去除，因此需要一层披覆层覆盖于其上，但是如此一来不但会造成无法预测的RGB色间差出现，也会增加制作工艺的复杂性。

另外，由于彩色滤光片的黑色矩阵线宽与液晶显示器的开口率有直接关系。若能将开口率提高，则能使液晶显示器的光使用率提高，相对地耗电率就会下降。然而，公知的彩色滤光片因为要考虑制作工艺中如黑色矩阵与彩色色块的对准精度、避免各色色块的彼此重叠造成彩色滤光片整体平坦度下降等缘故，所以其中黑色矩阵的线宽必须限制在约12微米以上，故无法将开口率提高。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法，可简化制作工艺，并轻易控制黑色矩阵的厚度。

本发明的再一目的是提供一种黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法，以去除彩色色块与黑色矩阵的重叠处的牛角现象。

本发明的另一目的是提供一种黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法，以避免RGB色间差的出现。

本发明的又一目的是提供一种黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法，可使开口率提高。

本发明的又一目的是提供一种黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法，能够在不增加制作工艺复杂性的前提下达到提高彩色滤光片全面平坦性的要求。

本发明的又一目的是提供一种黑色矩阵与彩色滤光片的制作方法，能完全去除黑色矩阵、红色色块、绿色色块、蓝色色块以及基板上的感光树脂残渣，进而放宽制作工艺条件的容许范围。

根据上述与其它目的，本发明提出一种黑色矩阵的制作方法，先提供一个已经形成红、绿、蓝三色彩色色块的透明基板，再于基板上形成一黑色层。接着，平坦化黑色层，且同时去除彩色色块的牛角区域，使其顶面暴露出来，其中平坦化黑色层的方法例如是彩色滤光片抛光制作工艺(color filter polishing method，简称CFP法)。

本发明另外提出一种彩色滤光片的制作方法，包括于一透明基板上分别形成红色色块、绿色色块、蓝色色块，再于透明基板上形成一黑色层覆盖上述红色色块、绿色色块、蓝色色块。接着，将黑色层平坦化至设定厚度，其制作工艺譬如是抛光方式(polishing)，并且同时使红色色块、绿色色块、蓝色色块的顶面暴露出来。最后，于红色色块、绿色色块、蓝色色块上形成一层透明电极。

本发明因为利用彩色滤光片抛光制作工艺(CFP)制作黑色矩阵，因此可简化制作工艺并能完全去除黑色矩阵、红色色块、绿色色块、蓝色色块以及基板上的感光树脂残渣，进而放宽制作工艺条件的容许范围。此外，在所有色块均形成后所进行的彩色滤光片抛光制作工艺(CFP)，可以改善彩色滤光片表面凹凸的情况。而且，本发明不需要再加一层披覆层覆盖于彩色色块上，所以能够避免红色色块、绿色色块、蓝色色块有色间差的情形发生，如此一来就可提高彩色滤光片的色度及亮度。

此外，本发明因为采用彩色滤光片抛光制作工艺(CFP)，所以不需像公知技术一样考虑制作工艺上所带来的限制，而能将黑色矩阵的线宽大幅缩小，进而使液晶显示器的开口率大幅提升。另外，本发明因为采用彩色滤光片抛光制作工艺(CFP)，故可在不增加制作工艺复杂性的前提下，达到提高彩色滤光片全面平坦性的要求。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。

附图说明

图1是公知的彩色滤光片(color filter)的剖面示意图；以及

图2A至图2C是依照本发明的一较佳实施例的彩色滤光片的制造流程剖面示意图。

标示说明

100，200：基板           102，202：红色色块

104，204：绿色色块        106，206：蓝色色块

107，207：牛角区域        108，208b：黑色矩阵

110，210：透明电极        112：披覆层

114：开口区域             208a：黑色层

具体实施方式

当本发明应用于彩色滤光片(color filter)的制作时，请见图2A至图2C所示。虽然于图中只有三个色块，但是实际上彩色滤光片的色块数量很多，且其配置方式还分为马赛克型、条纹型、四像素配置型或三角型等，因此本发明并不局限于任一种特定形式的彩色滤光片

图2A至图2C是依照本发明的一较佳实施例的彩色滤光片的制造流程剖面示意图。请参照图2A，先提供一透明基板200譬如是玻璃基板，再于透明基板200上分别形成红色(red)色块202、绿色(green)色块204、蓝色(blue)色块206。形成上述红、绿、蓝色色块之前可先进行一清洁步骤，如刷洗(brush)制作工艺。而形成上述红、绿、蓝色色块的方法例如先将某一色感光材料涂布在基板200上，再进行一预烘步骤，然后利用光罩进行曝光、显影、硬烤等制作工艺，以形成这种颜色的色块，而其余的颜色色块也是利用前述方法来制得。此时，绿色色块204与蓝色色块206会发生如图所显示的“牛角区域”207，也就是在绿色色块204与蓝色色块206顶面会有中间凹陷边缘尖削的情形。

之后，请继续参照图2A，于透明基板200上形成一层黑色层208a覆盖上述红色色块202、绿色色块204、蓝色色块206。而形成上述黑色层208a的方法例如先将一黑色感光树脂材料涂布在基板200上，再进行一预烘步骤，然后进行全面曝光、显影、硬烤等制作工艺。

接着，请参照图2B，平坦化黑色层208a，其例如利用彩色滤光片抛光制作工艺(color filter polishing method，简称CFP法)来进行平坦化的步骤，以形成黑色矩阵(black matrix，简称BM)208b，同时去除绿色色块204与蓝色色块206的牛角区域207(请见图2A)，使红色色块202、绿色色块204、蓝色色块206的顶面暴露出来。本发明因为可将公知制作工艺无法去除的牛角区域去除，因此不需要再加一层披覆层，所以本发明不会造成无法预测的RGB色间差，进而提高彩色滤光片的色度及亮度。而且，本发明的黑色矩阵208b的线宽明显小于公知技术所形成的黑色矩阵108(请见图1)，所以能使液晶显示器的开口率大幅提升。

最后，请参照图2C，于红色色块202、绿色色块204、蓝色色块206上形成一层透明电极210，其材质譬如是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物，而形成透明电极210的方法例如物理气相沉积法(physical vapordeposition，简称PVD)中的溅镀沉积制作工艺(sputtering deposition)。

本发明的特点在于：

1、本发明因为利用彩色滤光片抛光制作工艺(CFP)制作黑色矩阵，因此可简化制作工艺并能完全去除黑色矩阵、红色色块、绿色色块、蓝色色块以及基板上的感光树脂残渣，进而放宽制作工艺条件的容许范围。

2、本发明在所有色块均形成后所进行的平坦化制作工艺，可以改善彩色滤光片表面凹凸的情况。而且，本发明不需要再加一层披覆层覆盖于彩色色块上，所以能够避免红色色块、绿色色块、蓝色色块有色间差的情形发生，如此一来就可提高彩色滤光片的色度及亮度。

3、本发明因为采用彩色滤光片抛光制作工艺(CFP)的平坦化制作工艺，所以不需像公知技术一样考虑制作工艺上所带来的限制，而能将黑色矩阵的线宽大幅缩小，进而使液晶显示器的开口率大幅提升。

4、本发明因为在所有色块均形成后采用彩色滤光片抛光制作工艺(CFP)的平坦化制作工艺，故可在不增加制作工艺复杂性的前提下，达到提高彩色滤光片全面平坦性的要求。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (11)

1、一种黑色矩阵的制作方法，其特征在于：包括：

于该透明基板上已形成一红色色块、一绿色色块以及一蓝色色块；

于该透明基板上形成一黑色层；以及

平坦化该黑色层。

2、如权利要求1所述的黑色矩阵的制作方法，其特征在于：于该透明基板上形成该黑色层的方法包括：

将一黑色感光树脂材料涂布在该透明基板上；以及

进行硬烤制作工艺。

3.如权利要求1所述的黑色矩阵的制作方法，其特征在于：平坦化该黑色层的方法包括进行一彩色滤光片抛光制作工艺。

4、一种彩色滤光片的制作方法，其特征在于：包括：

于一透明基板上形成复数个红色色块；

于该透明基板上形成复数个绿色色块；

于该透明基板上形成复数个蓝色色块；

于该透明基板上形成一黑色层覆盖该些红色色块、该些绿色色块以及该些蓝色色块；

平坦化该黑色层，以形成复数个黑色矩阵；以及

于该些红色色块、该些绿色色块以及该些蓝色色块上形成一透明电极。

5、如权利要求4所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于：平坦化该黑色层的方法包括进行一彩色滤光片抛光制作工艺。

6、如权利要求4所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于：于该透明基板上形成该黑色层的方法包括：

将一黑色感光树脂材料涂布在该透明基板上；以及

进行硬烤制作工艺。

7、如权利要求4所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于：于该透明基板上形成该些红色色块的方法包括：

将一红色感光材料涂布在该透明基板上；

利用光罩进行曝光制作工艺；

进行显影制作工艺；以及

进行硬烤制作工艺。

8、如权利要求4所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于：于该透明基板上形成该些绿色色块的方法包括：

将一绿色感光材料涂布在该透明基板上；

利用光罩进行曝光制作工艺；

进行显影制作工艺；以及

进行硬烤制作工艺。

9、如权利要求4所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于：于该透明基板上形成该些蓝色色块的方法包括：

将一蓝色感光材料涂布在该透明基板上；

进行预烘制作工艺；

利用光罩进行曝光制作工艺；

进行显影制作工艺；以及

进行硬烤制作工艺。

10、如权利要求4所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于：于该透明基板上形成该透明电极的方法包括一物理气相沉积法。

11、如权利要求10所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于：该物理气相沉积法包括溅镀沉积制作工艺。

Images