CN1725046A - 彩色滤光片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种彩色滤光片的制造方法，其包括以下步骤：提供一基板和具有预定图案的第一光罩，在该基板上形成一黑矩阵层；提供一具有预定图案的第二光罩，采用离子束电子蒸镀方法在该基板上形成第一多层膜干涉层；提供一具有预定图案的第三光罩，采用离子束电子蒸镀方法在该基板上形成第二多层膜干涉层；提供一具预定图案的第四光罩，采用离子束电子蒸镀方法在该基板上形成第三多层膜干涉层。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种彩色滤光片的制造方法，特别是关于一种具有多层膜干涉结构的彩色滤光片的制造方法。
【背景技术】
液晶显示器是一种被动式显示装置，为了达到彩色显示的效果，需要为其提供一彩色滤光片，其作用是将通过的白光转化为红、绿、蓝三原色光束，并且配合薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)层以及其间的液晶层等其它组件以达成显示不同色彩影像的效果。彩色滤光片一般设置在上基板与氧化铟锡(Indium TinOxide，ITO)电极之间，主要包括一黑色矩阵和一着色层。
目前，彩色滤光片的制造方法主要有以下几种方法：染色法(Dyeing)、蚀刻法(Etching)、颜料分散法(Pigment Dispersion)、电镀法、印刷法和干膜转写法。
染色法和蚀刻法是以染料作为主要滤光材质，染料具有种类多、色相均匀、染色力高、色饱和度高以及穿透度高的优点，但耐光性和耐热性不佳，因而这两种方法有逐渐被以颜料作为主要滤光材料的颜料分散法和电镀法所取代。
颜料分散法的材质是研磨后的颜料分散液与感光性树脂溶液所混合形成的颜料光阻，颜料分散法利用光刻技术来达到高分辨率和像素自由配置目的。颜料的耐光性和耐热性较佳，但平坦性和均匀性不易控制，生产成本高。
电镀法是将离子型树脂与颜料的水溶液通过电泳方式电镀沉积在基板上，表面平坦性佳，但受限于电极，无法自由配置像素。
印刷法是将油墨以网印、平版、凸版或凹版等方式，直接印在玻璃基板上，成本低，但尺寸精确度差、平坦度不佳。
干膜转写法是将含颜料的感光性树脂溶液涂布在塑料膜上，经过干燥形成干膜，并且经过曝光、显影、硬烤等步骤得到单色图案。
业界内有人提出采用热蒸镀或溅镀方法在基板上形成中心波长分别是红、绿及蓝三原色的多层干涉滤光图案，该三原色多层干涉滤光图案交错排布，由黑色矩阵彼此间隔。该彩色滤光片的滤光功能是利用光干涉原理，通过改变干涉膜的材质和厚度，控制其不同波长入射光线的穿透和反射特性，实现滤光效果。该多层干涉膜彩色滤光片比上述采用彩色颜料制成的彩色滤光片具有较高的光穿透率以及较好的色彩纯度，而且具有较好耐热性和色彩再现性。
但是上述现有技术中所采用的热蒸镀方法需要在高温条件下进行，基板仅限于玻璃基板，而且镀膜膜质松散，容易吸收水汽，而使其光学特性改变。溅镀方法的成膜速度较慢，而且由于离子带电会产生放电击穿的可能，容易造成膜面不良。
【发明内容】
为了克服现有技术中热蒸镀方法需要高温条件下进行，镀膜膜质松散，溅镀方法的成膜速度较慢，容易造成膜面不良的问题，本发明提供一种低温条件下，可以采用塑料基板且膜质较好的多层膜彩色滤光片的制造方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：提供一种彩色滤光片的制造方法，其包括以下步骤：提供一基板和具有预定图案的第一光罩，在该基板上形成一黑矩阵层；提供一具有预定图案的第二光罩，采用离子束电子蒸镀方法在该基板上形成第一多层膜干涉层；提供一具有预定图案的第三光罩，采用离子束电子蒸镀方法在该基板上形成第二多层膜干涉层；提供一具预定图案的第四光罩，采用离子束电子蒸镀方法在该基板上形成第三多层膜干涉层。
相较于现有技术，本发明彩色滤光片的制造方法采用离子束电子蒸镀方法在基板上形成多层膜干涉滤光图案，离子束电子蒸镀方法是利用电子源的出射电子对镀膜材料进行蒸镀，并且利用离子源发射离子束照射镀膜基板，改善镀膜质量。该方法可以在低温环境下进行，可使显示器的彩色滤光片基材采用光学塑料，并且由于助镀离子与电子中和不会产生放电损伤。
【附图说明】
图1是本发明离子束电子蒸镀镀膜机的结构示意图。
图2是本发明彩色滤光片制造方法蒸镀黑矩阵层的示意图。
图3是本发明彩色滤光片制造方法蒸镀第一多层膜干涉层的示意图。
图4是本发明彩色滤光片制造方法蒸镀第二多层膜干涉层的示意图
图5是本发明彩色滤光片制造方法蒸镀第三多层膜干涉层的示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1，是离子束电子蒸镀镀膜机的结构示意图。该离子束电子蒸镀镀膜机主要包括一真空室10、一电子源12、一离子源14、一镀膜材料放置装置16、一基板放置装置18、石英震荡装置13和波长干涉装置15。在真空条件下，该电子源12发出电子通过加速撞击并且加热该镀膜材料放置装置16上的镀膜材料19，使其由固态转化成气态并且沉积在该基板放置装置18的基板17表面，同时该离子源14产生的离子束照射成长中的薄膜，通过碰撞使膜质得到改善，其中该石英震荡装置13和波长干涉装置15用来监控镀膜厚度。
本发明彩色滤光片的制造方法详细说明如下：
请结合参阅图1与图2，提供一基板60，其材质可以是玻璃，也可以是塑料。首先清洗该基板60，去除其表面的无机或有机物质；然后提供一光罩21，该光罩21上已经具有设计好的图案，将该光罩21与该基板60对准，将二者放置在离子束电子蒸镀镀膜机内进行离子束电子蒸镀。本步骤中所使用的镀膜材料为铬，电子由热电子源产生，其能量是5000-15000电子伏特(eV)，该离子束是氩离子或氧离子，也可以是二者的混合物，其能量是50-150电子伏特，该真空室10内气压抽真空到10-6托(Torr)。蒸镀过程中，该真空室10内温度可以基本保持在35-85摄氏度(℃)，对于采用玻璃基板的情况，该真空室10内温度低于玻璃的转换点温度即可。镀膜完毕后，可以在该基板60表面形成一黑矩阵层31。
请结合参阅图1与图3，提供一具有预定图案的光罩23，将其与该基板60对准，其中，该光罩23的开口区域与该基板60特定区域表面对准，该光罩23的未开口区域遮挡该黑矩阵层31。进行离子束电子蒸镀步骤，此时，所选用的镀膜材料是二氧化硅(SiO2)，镀膜厚度是预先根据光学模拟所得到的理论数据，通过石英震荡装置13或者通过波长干涉装置15监控，镀膜速率为5×10-10m/s，在该基板60表面形成一特定厚度的二氧化硅层，该二氧化硅层层厚度舆理论数据间的差异小于±3％。将所选的镀膜材料换成五氧化二钽(Ta2O5)，其镀膜速率为7×10-10m/s，离子束电子蒸镀后在该二氧化硅层表面形成一五氧化二钽层。重复上述两动作，依次在该基板60的部分表面蒸镀具有特定厚度的介质层，形成第一多层膜干涉层33。该第一多层膜干涉层33的各膜层厚度各不相同。根据多层膜干涉原理，光线入射后，可以仅透射红光波段的光线，因而形成彩色滤光片中可显示红色的滤光区域。
请结合参阅图1与图4，提供一具预定图案的光罩25，将其与该基板60对准，其中，该光罩25的开口区域与该基板60表面的特定区域对准，该光罩25的未开口区域遮挡该黑矩阵层31和该第一多层膜干涉层33。进行离子束电子蒸镀步骤，该离子束电子蒸镀步骤的操作过程与上述形成彩色滤光片中可显示红色的滤光区域的溅镀步骤相同，蒸镀完毕后，所蒸镀的薄膜层构成第二多层膜干涉层35，通过控制镀膜层数和镀膜厚度，仅使绿光波段的光线透射，因而形成彩色滤光片中可显示绿色的滤光区域。
请结合参阅图1与图5，提供一具预定图案的光罩27，将其与该基板60对准，其中，该光罩27的开口区域与该基板60表面的特定区域对准，该光罩27的未开口区域遮挡该黑矩阵层31和该第一多层膜干涉层33与该第二多层膜干涉层35。进行离子束电子蒸镀步骤，该蒸镀步骤与上述形成彩色滤光片中可显示红色的滤光区域的蒸镀步骤相同，蒸镀完毕后，所蒸镀的薄膜层构成第三多层膜干涉层37，通过控制镀膜层数和镀膜厚度，仅使蓝光波段的光线透射，因而形成彩色滤光片中可显示蓝色的滤光区域。
本发明彩色滤光片的制造方法采用离子束电子蒸镀方法将薄膜层镀在该基板60上，并且分别构成该第一多层膜干涉层33、该第二多层膜干涉层35与该第三多层膜干涉层37，三者交错排列并且由该黑色矩阵31相互间隔。根据多层膜干涉原理，只需通过模拟设计好各薄膜层的膜厚和镀膜层数，就可以得到具有较好穿透性能的光学薄膜，而光线入射后可以在多层膜干涉层内显示红、绿及蓝色光。
本发明彩色滤光片的制造方法并不限于上述实施方式，其中制备该黑矩阵层31的材质还可以是钼或者是铬和钼的氧化物或氮化物，该黑矩阵层31还可以通过利用黑色感光树脂材料，利用光刻方法事先制备而成。所镀的薄膜材质只需要采用高低折射率不同的材质即可，除五氧化二钽与二氧化硅外，还可以采用二氧化钛(TiO2)或五氧化二铌(Nb2O5)等镀膜材料。
Claims (22)
1.一种彩色滤光片的制造方法，其包括以下步骤：提供一基板和具预定图案的第一光罩，在该基板上形成一黑矩阵层；提供一具有预定图案的第二光罩，采用离子束电子蒸镀方法在该基板上形成第一多层膜干涉层；提供一具有预定图案的第三光罩，采用离子束电子蒸镀方法在该基板上形成第二多层膜干涉层；提供一具有预定图案的第四光罩，采用离子束电子蒸镀方法在该基板上形成第三多层膜干涉层。
2.如权利要求1所述的彩色滤光片制造方法，其特征在于：该基板是玻璃基板。
3.如权利要求2所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该离子束电子蒸镀方法的真空室温度小于该玻璃基板的转换点温度。
4.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该基板是塑料基板。
5.如权利要求4所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该离子束电子蒸镀方法的真空室温度为35-85℃。
6.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该第一、第二、第三多层膜干涉层分别是红、绿、蓝光带通干涉滤光层。
7.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该第一、第二、第三多层膜干涉层交错排列并且由黑色矩阵彼此间隔。
8.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该多层膜干涉层的镀膜厚度由石英震荡方法监控。
9.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该多层膜干涉层的镀膜厚度由光学干涉方法监控。
10.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该多层膜干涉层至少包括两种折射率不同的材质。
11.如权利要求10所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该多层膜干涉层的材质是二氧化钛、二氧化硅、五氧化二铌与五氧化二钽至少两种的任意组合。
12.如权利要求11所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该多层膜干涉层的材质是二氧化硅和五氧化二钽。
13.如权利要求12所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：二氧化硅的镀膜速率是5×10-10m/s，五氧化二钽的镀膜速率是7×10-10m/s，二者的镀膜速率由石英震荡方法监控。
14.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该黑矩阵层由离子束电子蒸镀方法制得。
15.如权利要求14所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该黑矩阵层的材质是铬、钼、氧化铬、氧化钼、氮化铬或氮化钼的其中一种。
16.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该黑矩阵层由光刻方法制得。
17.如权利要求16所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该黑矩阵层的材质是黑色感光树脂材料。
18.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该离子束电子蒸镀方法真空室的真空度是10-6Torr。
19.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该离子束电子蒸镀方法的电子由热电子源产生。
20.如权利要求19所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该离子束电子蒸镀方法的电子的能量是5000-15000eV。
21.如权利要求1所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该离子束电子蒸镀方法的离子束是氩离子、氧离子其中一种或两者的混合。
22.如权利要求21所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于：该离子束电子蒸镀方法的离子束的能量为50-150eV。
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