CN1831609A - 彩色滤光基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种彩色滤光基板及其制造方法，此彩色滤光基板包括一基板、多个彩色滤光图案、一黑矩阵层、多个间隔物、多个凸出结构以及一共用电极。其中，彩色滤光图案配置于基板上。黑矩阵层配置于基板上，且位于这些彩色滤光图案之间。间隔物配置于黑矩阵层上，并与黑矩阵层连接在一起。凸出结构配置于这些彩色滤光图案上，且黑矩阵层、间隔物以及凸出结构的材料相同。共用电极覆盖彩色滤光图案、黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。基于上述，本发明具有制作成本较低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种滤光装置及其制造方法，且特别是有关于一种彩色滤光基板及其制造方法。
背景技术
由于显示器的需求与日剧增，因此业界全力投入相关显示器的发展。其中，又以阴极射线管(cathode ray tube，CRT)因具有优异的显示品质与技术成熟性，因此长年独占显示器市场。然而，近来由于绿色环保概念的兴起，基于阴极射线管的能源消耗较大与产生辐射量较大的特性，加上其产品扁平化空间有限，故阴极射线管无法满足市场对于轻、薄、短、小、美以及低消耗功率的市场需求。因此，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(thin filmtransistor liquid crystal display，TFT-LCD)已逐渐成为市场的主流。其中，彩色滤光基板为组立液晶显示器的重要构件之一。
图1A至图1G绘示公知一彩色滤光基板的制作流程图。请先参照图1A，首先，公知彩色滤光基板的制作方法是先利用一第一掩膜(未绘示)以在一基板11上定义出一黑矩阵层(black matrix)12。接着，如图1B至图1D所示，依序利用一第二掩膜(未绘示)、一第三掩膜(未绘示)以及一第四掩膜(未绘示)以在基板10上定义出多个红色滤光图案13a、多个绿色滤光图案13b以及多个蓝色滤光图案13c，这些红色滤光图案13a、绿色滤光图案13b以及蓝色滤光图案13c即形成了彩色滤光层13。的后，如图1E所示，在黑矩阵层11与彩色滤光层13上先形成一保护层(overcoatlayer)14，再于保护层14上形成一共用电极(common electrode)15。接着，如图1F所示，再利用一第五掩膜(未绘示)以在彩色滤光层13上方的共用电极15定义出形成多个凸出结构(protrusion)16。然后，如图1G所示，利用一第六掩膜(未绘示)以在黑矩阵层12上方的共用电极15上定义出多个间隔物(photo spacer)17。然后，如图1H所示，在共用电极15、凸出结构16以及间隔物17上形成一配向膜层18。在完成上述的流程后，一彩色滤光基板10便可被制作出。
值得注意的是，公知彩色滤光基板10的制造方法是采用六道掩膜的工艺。若要降低彩色滤光基板10的制造时间与成本，则必须要改变制作工艺，采行更少道的掩膜的制作方法。亦即，若要将降低公知彩色滤光基板10的制造时间与成本，公知彩色滤光基板10的制造方法仍有相当大的改善空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种制造成本较低的彩色滤光基板。
本发明要解决的另一技术问题是：提供一种制造步骤较少的彩色滤光基板。
本发明要解决的另一技术问题是：提供一种彩色滤光基板的制造方法，其可利用较低成本制造彩色滤光基板。
本发明要解决的又一技术问题是：提供一种彩色滤光基板的制造方法，其可利用较少步骤制造彩色滤光基板。
本发明的技术解决方案是：一种彩色滤光基板，此彩色滤光基板包括一基板、多个彩色滤光图案、一黑矩阵层、多个间隔物、多个凸出结构以及一共用电极。其中彩色滤光图案配置于基板上。黑矩阵层配置于基板上，且位于彩色滤光图案之间。间隔物配置于黑矩阵层上，并与黑矩阵层连接在一起。凸出结构配置于彩色滤光图案上，且黑矩阵层、间隔物以及凸出结构的材料相同。共用电极覆盖彩色滤光图案、黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板，其中基板具有多个次像素区，且每一彩色滤光图案是配置于其中一次像素内。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板更包括一配向膜层，此配向膜层配置于共用电极上。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板，其中彩色滤光图案包括至少一红色滤光图案、至少一绿色滤光图案以及至少一蓝色滤光图案。
本发明另提出一种彩色滤光基板，此彩色滤光基板包括一基板、多个彩色滤光图案、一共用电极、一黑矩阵层、多个间隔物以及多个凸出结构。其中，彩色滤光图案配置于基板上。共用电极覆盖彩色滤光图案以及基板。黑矩阵层配置于共用电极上，且位于彩色滤光图案之间。间隔物配置于黑矩阵层上，并与黑矩阵层连接在一起。凸出结构配置于彩色滤光图案上方的共用电极上，且黑矩阵层、间隔物以及凸出结构的材料相同。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板，其中基板上具有多个次像素区，且每一彩色滤光图案是配置于其中一次像素区内。
依照本发明一实施例，彩色滤光基板更包括一配向膜层，此配向膜层覆盖共用电极、黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板，其中彩色滤光图案包括至少一红色滤光图案、至少一绿色滤光图案以及至少一蓝色滤光图案。
本发明再提出一种彩色滤光基板的制造方法，此彩色滤光基板的制造方法包括下列步骤。首先，提供一基板。在基板上形成多个彩色滤光图案。接着，在基板上形成一遮光材料层，以覆盖基板以及彩色滤光图案。然后，图案化遮光材料层，以同时定义出一黑矩阵层、多个凸出结构以及多个间隔物。在基板上形成一共用电极，以覆盖彩色滤光图案、黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板的制造方法，其中图案化遮光材料层的方法包括下列步骤。首先，在遮光材料层上设置一掩膜，此掩膜具有一透光区、一非透光区以及一半透光区。然后，进行一曝光工艺以及一显影工艺，以图案化遮光材料层，而形成黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板的制造方法，其中形成彩色滤光图案的方法包括下列步骤。首先，在基板上形成一红色滤光材料层。图案化红色滤光材料层，以在基板上形成至少一红色滤光图案。接着，在基板上形成一绿色滤光材料层。图案化绿色滤光材料层，以在基板上形成至少一绿色滤光图案。然后，在基板上形成一蓝色滤光材料层。图案化蓝色滤光材料层，以在基板上形成至少一蓝色滤光图案。
本发明又提出另一种彩色滤光基板的制造方法，此彩色滤光基板的制造方法包括下列步骤。首先，提供一基板。在基板上内形成多个彩色滤光图案。接着，在基板上形成一共用电极，以覆盖基板与彩色滤光图案。在共用电极上形成一遮光材料层。然后，图案化遮光材料层，以同时定义一黑矩阵层、多个凸出结构以及多个间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板的制造方法，其中图案化遮光材料层的方法包括下列步骤。首先，在遮光材料层上设置一掩膜，此掩膜具有一透光区、一非透光区以及一半透光区。进行一曝光工艺以及一显影工艺，以图案化遮光材料层，而形成黑矩阵层、凸出结构以及间隔物。
依照本发明一实施例所述的彩色滤光基板的制造方法，其中形成彩色滤光图案的方法包括下列步骤。首先，在基板上形成一红色滤光材料层。图案化红色滤光材料层，以在基板上形成至少一红色滤光图案。接着，在基板上形成一绿色滤光材料层。图案化绿色滤光材料层，以在基板上形成至少一绿色滤光图案。然后，在基板上形成一蓝色滤光材料层。图案化蓝色滤光材料层，以在基板上形成至少一蓝色滤光图案。
基于上述，本发明所提出的彩色滤光基板及其制造方法采用较少道掩膜的工艺，因此可以较短时间与较少耗材制作彩色滤光基板。若以上述的制造方法制作彩色滤光基板，将可大幅降低彩色滤光基板的生产成本。
附图说明
图1A至图1H绘示公知一彩色滤光基板的制作流程图。
图2绘示本发明第一实施例的彩色滤光基板的结构示意图。
图3A至图3L绘示本发明第一实施例的彩色滤光基板的制造方法流程图。
图4绘示本发明第二实施例的彩色滤光基板的结构示意图。
图5A至图5D绘示本发明第二实施例的彩色滤光基板的制造方法流程图。
主要元件符号说明：
10：彩色滤光基板 11、110：基板
12、130、230：黑矩阵层 13：彩色滤光层
13a、120a：红色滤光图案 13b、120b：绿色滤光图案
13c、120c：蓝色滤光图案 14：保护层
15、160、210：共用电极 16、150：凸出结构
17、140：间隔物 18、170：配向膜层
100：彩色滤光基板 110a：次像素区
120：彩色滤光图案 120d：红色滤光材料层
120e：绿色滤光材料层 120f：蓝色滤光材料层
130a、230a：遮光材料层 R1：第一区
R2：第二区 R3：第三区
R4：第四区
具体实施方式
为让本发明的上述技术方案、特征和优点能更明显易懂，下文特举具体实施例，并配合附图详细说明如下。
第一实施例
图2绘示本发明第一实施例的彩色滤光基板的结构示意图。请参照图2，彩色滤光基板100包括一基板110、多个彩色滤光图案120、一黑矩阵层130、多个间隔物140、多个凸出结构150以及一共用电极160。其中，彩色滤光图案120配置于基板110上。黑矩阵层130配置于基板110上，且位于彩色滤光图案120之间。间隔物140配置于黑矩阵层130上，并与黑矩阵层130连接在一起。凸出结构150配置于彩色滤光图案120上，且黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150的材料相同。共用电极160则覆盖彩色滤光图案120、黑矩阵层130、凸出结构150以及间隔物140。
在本实施例中，基板110具有多个次像素区110a，且每一彩色滤光图案120是配置于其中一次像素区110a内。更详细而言，彩色滤光图案120包括至少一红色滤光图案120a、至少一绿色滤光图案120b以及至少一蓝色滤光图案120c。此外，彩色滤光基板100更包括一配向膜层170，此配向膜层170配置于共用电极160上。
承上述，基板110例如为玻璃基板、石英基板或是其他适当材料的基板。彩色滤光图案120(红色滤光图案120a、绿色滤光图案120b以及蓝色滤光图案120c)的材料例如为树脂(resin)或其他适当的材料。黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150的材料例如为黑色感光树脂或其他适当的材料。共用电极160的材料例如为铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)或是其他适当的材料。配向膜层170的材料例如为聚乙酰类树脂(polyimide resin，PI)或是其他适当材料。以下将详细说明彩色滤光基板100的制造方法。
图3A至图3J绘示本发明第一实施例的彩色滤光基板的制造方法流程图。请先参照图3A，彩色滤光基板的制造方法是先提供一基板110。
然后，在基板110上形成一彩色滤光图案120，而形成如图3G所示的结构。其中，基板110上具有多个次像素区110a。在这些次像素区110a内的彩色滤光图案120包括红色滤光图案120a、绿色滤光图案120b以及蓝色滤光图案120c，而形成彩色滤光图案120的详细说明如图3B至图3G所示。
首先，如图3B所示，先在基板110上形成一红色滤光材料层120d，而形成此红色滤光材料层120d的方法例如是旋涂(spin coating)或是其他适当方法。
接着，利用一第一掩膜M1以图案化红色滤光材料层120d，以在基板110上部分次像素区110a内形成红色滤光图案120a，如图3C所示。其中，若红色滤光图案120a为感光材料，则图案化红色滤光材料层120d的方法例如是利用一第一掩膜M1直接对红色滤光材料层120d进行曝光工艺(exposure process)与显影工艺(develop process)。若红色滤光图案120a并非感光材料，则必需先在红色滤光材料层120d上形成一光刻胶层(未绘示)，并利用一第一掩膜M1对此光刻胶层进行曝光与显影工艺，以形成一图案化光刻胶层(未绘示)。接着，以图案化光刻胶层为遮罩，对红色滤光材料层120d进行刻蚀工艺，并再对图案化光刻胶层进行剥膜工艺(stripprocess)，以形成红色滤光图案120a。
如图3D所示，然后，在基板110上形成一绿色滤光材料层120e，并利用一第二掩膜M2图案化绿色滤光材料层120e，以在基板110上形成如图3E所示的至少一绿色滤光图案120b。由于绿色滤光材料层120e的形成以及图案化方法与红色滤光材料层120d的方法类似，故在此不再赘述。
如图3F所示，在基板110上形成一蓝色滤光材料层120f，并利用一第三掩膜M3图案化蓝色滤光材料层120f，以在基板110上形成如图3G所示的至少一蓝色滤光图案120c。类似地，蓝色滤光材料层120f的形成与图案化方法与上述相同或相似。
请参照图3H，接着，在基板110上形成一遮光材料层130a，以覆盖基板110以及彩色滤光图案120。形成此遮光材料层130a的方法例如为旋涂法或其他适当方法。特别要注意的是，此遮光材料层130a为感光材料。
请参照图3I至图3J，然后，图案化遮光材料层130a，以同时定义出一黑矩阵层130、多个间隔物140以及多个凸出结构150。其中，如图3I所示，图案化遮光材料层130a的方法是在遮光材料层130a上设置一掩膜M4，此掩膜M4具有一第一区R1、一第二区R2、一第三区R3以及一第四区R4。其中，第三区R3为非透光区，第二区R2以及第四区R4为半透光区，第一区R1为透光区与半透光区结合而成的区域。然后，如图3J所示，进行一曝光工艺以及一显影工艺，以图案化遮光材料层130a，而形成黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150。
要注意的是，由于第一区R1、第二区R2、第三区R3以及第四区R4的光线穿透强度皆不相同，造成遮光材料层130a的各区域的感光深度不同。在进行显影工艺后，被留下的部份遮光材料层(未标示)即形成了黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150。
请参照图3K，之后，在基板110上形成一共用电极160，以覆盖彩色滤光图案120、黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150。形成共用电极160的方法例如采用溅镀(sputter)或是其他适当方法。
请参照图3L，然后，在共用电极160上形成一配向膜层170。形成此配向膜层170的方法例如为平版印刷法(offset)或是其他适当方法。在完成上述的步骤后，彩色滤光基板100便可被完成。
值得一提的是，本实施例的彩色滤光基板100的制造方法中的黑矩阵、间隔物以及凸出结构是用一道掩膜形成。与公知技术中对于黑矩阵、间隔物以及凸出结构需使用三道掩膜相比而言，本实施例所提出的彩色滤光基板100的制造方法更可以较短的时间与较少的耗材制作彩色滤光基板100。换言之，彩色滤光基板100的制作步骤较少且制作成本较低。
需注意的是，在本实施例的彩色滤光基板100中，彩色滤光基板100虽包括一配向膜层170，但其并不限定要具有配向膜层170。在其他实施例中，彩色滤光基板(未绘示)是否包括配向膜层(未绘示)则端视需在彩色滤光基板的制造方法中是否形成配向膜层。
第二实施例
图4绘示本发明第二实施例的彩色滤光基板的结构示意图。请参照图4，彩色滤光基板200与第一实施例的彩色滤光基板100类似，其不同之处在于：共用电极210覆盖彩色滤光图案120以及基板110。此外，黑矩阵层230配置于共用电极210上，且位于彩色滤光图案120之间，而凸出结构150则配置于彩色滤光图案120上方的共用电极210上。其中，黑矩阵层230与共用电极210的材料与第一实施例中的黑矩阵层130以及共用电极160的材料相同。
上述彩色滤光基板200的制造方法类似于彩色滤光基板100的制造方法。图5A至图5D绘示本发明第二实施例的彩色滤光基板200的制造方法流程图。
请先参照图5A，彩色滤光基板200的制造方法是先提供一基板110。此基板110上具有多个次像素区110a。然后，利用先前所述的方法在基板110上的这些次像素区110a内形成红色滤光图案120a、绿色滤光图案120b以及蓝色滤光图案120c，即构成彩色滤光图案120。由于在基板110上的次像素区110a内形成彩色滤光图案120的方法与第一实施例中所述相同，因此在此不再赘述。
请参照图5B，之后，在基板110上形成一共用电极210，以覆盖基板110以及彩色滤光图案120。形成共用电极210的方法例如采用溅镀(sputter)或是其他适当方法。之后，在基板110上形成一遮光材料层230a，以覆盖共用电极210。形成此遮光材料层230a的方法例如为旋涂或其他适当方法，且此遮光材料层230a为感光材料。
请参照图5C，然后，利用掩膜M4图案化遮光材料层230a，以同时定义出一黑矩阵层230、多个间隔物140以及多个凸出结构150。其中，图案化遮光材料层230a的方法与第一实施例所述相同。
请参照图5D，然后，在共用电极210、黑矩阵层130、间隔物140以及凸出结构150上形成一配向膜层170。形成此配向膜层170的方法与第一实施例中所述相同。在完成上述的步骤后，彩色滤光基板200便可被完成。
类似于第一实施例，本实施例的彩色滤光基板200的制造方法中的黑矩阵、间隔物以及凸出结构是用一道掩膜形成。因此，本实施例所提出的彩色滤光基板200的制造方法也可以较短的时间与较少的耗材制作彩色滤光基板200。换言之，彩色滤光基板200的制作步骤较少且制作成本较低。
需注意的是，本实施例的彩色滤光基板200虽也包括一配向膜层170，但其并不限定要具有配向膜层170。
综上所述，本发明所提出的彩色滤光基板的制造方法采用较少道掩膜的工艺，因此可以较短时间与较少耗材制作彩色滤光基板。若以上述的彩色滤光基板的制造方法制作彩色滤光基板，将可大幅降低彩色滤光基板的生产时间与成本。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。
Claims (14)
1.一种彩色滤光基板，其特征在于，包括：
一基板；
多个彩色滤光图案，配置于该基板上；
一黑矩阵层，配置于该基板上且位于所述彩色滤光图案之间；
多个间隔物，配置于该黑矩阵层上，并与该黑矩阵层连接在一起；
多个凸出结构，配置于所述彩色滤光图案上，其中该黑矩阵层、该间隔物以及该凸出结构的材料相同；以及
一共用电极，覆盖所述彩色滤光图案、该黑矩阵层、该凸出结构以及该间隔物。
2.如权利要求1所述的彩色滤光基板，其特征在于，该基板上具有多个次像素区，且每一彩色滤光图案配置于其中一次像素区内。
3.如权利要求1所述的彩色滤光基板，其特征在于，更包括一配向膜层，该配向膜层配置于该共用电极上。
4.如权利要求1所述的彩色滤光基板，其特征在于，所述彩色滤光图案包括至少一红色滤光图案、至少一绿色滤光图案以及至少一蓝色滤光图案。
5.一种彩色滤光基板，其特征在于，包括：
一基板；
多个彩色滤光图案，配置于该基板上；
一共用电极，覆盖所述彩色滤光图案以及该基板；
一黑矩阵层，配置于该共用电极上，且位于所述彩色滤光图案之间；
多个间隔物，配置于该黑矩阵层上，并与该黑矩阵层连接在一起；以及
多个凸出结构，配置于该彩色滤光图案上方的该共用电极上，其中该黑矩阵层、该间隔物以及该凸出结构的材料相同。
6.如权利要求5所述的彩色滤光基板，其特征在于，该基板上具有多个次像素区，且每一彩色滤光图案配置于其中一次像素区内。
7.如权利要求5所述的彩色滤光基板，其特征在于，更包括一配向膜层，该配向膜层覆盖该共用电极、该黑矩阵层、该凸出结构以及该间隔物。
8.如权利要求5所述的彩色滤光基板，其特征在于，该彩色滤光图案包括至少一红色滤光图案、至少一绿色滤光图案以及至少一蓝色滤光图案。
9.一种彩色滤光基板的制造方法，包括：
提供一基板；
在该基板上形成多个彩色滤光图案；
在该基板上形成一遮光材料层，以覆盖该基板以及该彩色滤光图案；
图案化该遮光材料层，以同时定义出一黑矩阵层、多个凸出结构以及多个间隔物；以及
在该基板上形成一共用电极，以覆盖该彩色滤光图案、该黑矩阵层、该凸出结构以及该间隔物。
10.如权利要求9所述的彩色滤光基板的制造方法，其特征在于，图案化该遮光材料层的方法包括：
在该遮光材料层上设置一掩膜，该掩膜具有一透光区、一非透光区以及一半透光区；以及
进行一曝光工艺以及一显影工艺，以图案化该遮光材料层，而形成该黑矩阵层、该凸出结构以及该间隔物。
11.如权利要求9所述的彩色滤光基板的制造方法，其特征在于，形成该彩色滤光图案的方法包括：
在该基板上形成一红色滤光材料层；
图案化该红色滤光材料层，以在该基板上形成至少一红色滤光图案；
在该基板上形成一绿色滤光材料层；
图案化该绿色滤光材料层，以在该基板上形成至少一绿色滤光图案；
在该基板上形成一蓝色滤光材料层；以及
图案化该蓝色滤光材料层，以在该基板上形成至少一蓝色滤光图案。
12.一种彩色滤光基板的制造方法，包括：
提供一基板；
在该基板上形成多个彩色滤光图案；
在该基板上形成一共用电极，以覆盖该基板与该彩色滤光图案；
在该共用电极上形成一遮光材料层；以及
图案化该遮光材料层，以同时定义一黑矩阵层、多个凸出结构以及多个间隔物。
13.如权利要求12所述的彩色滤光基板的制造方法，其特征在于，图案化该遮光材料层的方法包括：
在该遮光材料层上设置一掩膜，该掩膜具有一透光区、一非透光区以及一半透光区；以及
进行一曝光工艺以及一显影工艺，以图案化该遮光材料层，而形成该黑矩阵层、该凸出结构以及该间隔物。
14.如权利要求12所述的彩色滤光基板的制造方法，其特征在于，形成该彩色滤光图案的方法包括：
在该基板上形成一红色滤光材料层；
图案化该红色滤光材料层，以在该基板上形成至少一红色滤光图案；
在该基板上形成一绿色滤光材料层；
图案化该绿色滤光材料层，以在该基板上形成至少一绿色滤光图案；
在该基板上形成一蓝色滤光材料层；以及
图案化该蓝色滤光材料层，以在该基板上形成至少一蓝色滤光图案。
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