TW200910000A - Photomask for liquid crystal display and method for manufacturing color filter using the same - Google Patents

Description

200910000 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種能適用於如液晶顯示器之平面顯示 裝置之光罩、及使用其以製造彩色據光片之方法。更詳:田 5的說，本發明係關於一種液晶顯示器用光軍及使用 造彩色溏光片之方法，其中此光罩包含相互平行排列在= 先區域之至少—邊緣之複數個狹缝構造、或透光率調節社 構。 。 本申請案主張在2007年6月14日於韓國專利局提出之 10申請案第10-2007-0058530號之申請日為優先權日，而其所 有之内容皆併入本發明中。 【先前技術】 15 /體來說’液晶顯示器用之液晶面板構造係由驅動用 之溥膜電晶體基板、顯色之彩色濾光片、及在兩基板間的 液晶所組成。彩色濾光片係為—種形成有晝素的基板，並 製造方法係、使用具有顏料分散於其中之感光性有機材料了 經由光刻法圖案化後，並使用三種以上具有不同之透過率- 波長的顏料以呈現彩色晝面。為了使液晶顯示器能展現色 彩鮮明且自然的晝面，必須使用具有 。 、“對比度及色差較低 在彩色濾光片的製作過程中，形成晝素的時候，必須 使用黑色矩陣以使各個晝素有所分隔。但是，形成黑色矩 陣之後，在形成晝素的過程中所面臨最大的問題為，在畫 20 200910000 素的介面會有段差產生。在段差產生的情況下，因在液晶 面板中彩色濾光片與薄膜電晶體間的距離不一致，造成帝 場不均勻的情形產生。因此，便造成對比度降低且色差i 情形產生。為了彌補這些缺點，必須進行其他加工製程。 例如’在對比度降低的情形下，則添加光學補償膜以提升 對比度，而在色差的情形下，則使用其他的補正方法來加 強笔路訊號。但是，土言A g丸 提升的主要原因。疋為什麼液晶顯示器的製造成本 ίο 減少段差常用的其他方法，係為另外塗佈一層透明的 機溥月旲但疋’此方法亦造成加工製程的費用增加，且 ^有機薄膜製程時，因異物所導致產品不良，反 率不佳等問題。 【發明内容】 為解決上述的問題，本發明之主要目的係在提供—種 ::顯不益用之光罩，其包含複數個狹缝構造、或透光率 凋即構造，以減少彩色濾光片的段差。 再者’本發明之另—目的係在提供―種彩色渡光片之 胺方法，其係使用上述之光罩，即使沒有進行光學補償 日、、電路補償、或其他的加H亦能達到對比度提升 且減少色差的情形發生。 且本發明係提供-種光罩，包括··一遮光區域，其對光 、有遮光性；—透光區域’係、包圍遮光區域且對光具有透 200910000 光性，以及複數個狹縫構造或透光率調節構造，其相互平 行排列於遮光區域之至少一邊緣。 再者，本發明提供一種彩色濾光片之製造方法，包括： a)形成一彩色濾光層在一形成有專、色矩陣之基板上；以及 5 b)使用上述之光罩對彩色濾光層進行曝光及顯影。 利用本發明之光罩所製造之彩色渡光片，能減少由黑 色矩陣所分割的晝素介面之段差，亦能減低液晶面板内彩 色濾光片與薄膜電晶體間的距離不一致之情形。此外，利 用此才/色;慮光片製造之液晶顯示器，不需經過其他製程和 H)光學補償、或電路補償即可改善電場特性，且亦能提升對 比度並減少色差現象的產生。 【實施方式】 15 接下來，將對於本發明作詳細之描述。 =與圖2係本發明—實施態樣之光罩構造之 所示，灰色部分為不透光之遮光區域，而白色部分為 可透光之透光區域。圖丨之光罩 二 構造相互平行__光區^構；有複數個狹縫 縫構造之形式並無特殊限制，可為長方 子狀之形式，而較佳為設計成長方形。 上述之狹縫構造其寬度與間距較佳 ^ 縫構造的寬度與間距少於 為〇·5至2〇拜。右狹 若狹縫構造、. 貝1不易形成穩定之狹縫，· 案，且距超過—無法得峨^ …、冼使在晝素界面的段差減小。 20 200910000 少-=以=:構造，較佳為形成在遮光區域之至 上，最佳為形成才/ 成在遮光區域之至少兩邊緣以 ，’’、形成在遮光區域的所有邊緣上。 調節二的數目及大小與透光量的 而形成有狹縫;=匚=:域是完全將繼 過，且相較於避光^ 狹縫構造使—部分的光通 些微的光能，、：t i形成有狹縫構造的區域可接收到 ίο 15 行反庫。利用上、Λ礼透過的光，可使彩色遽光層進 的5〜9；^ ^狹縫構造透光的區域，較佳為遮光區域 =的St:構造f光的區域小於遮光區域的 法達到本發明的效果。、❿右超過遮光區域的9〇%，則無 造。上述構造為在遮光區域排列有透光率調節構 :之透先率調節構造的形式並無特殊限 可為長方形或圓形等形式，較 透光率調節的方法，可使用丄為成長方形的形式。 等金屬和金屬氧化物等鉻，和她 先線的有機物質，如鈦青素 (-1), (siucon)4，亦可用以調 、， 方法，只要㈣·特定錢卩限於上述之 之二各==節的區域，較佳為最小遮光區域 右上达經透光率調節的區域不滿最小遮光區域 20 200910000 的10%，則不能 與相鄰的構造重1’，所㈣的調節效果；若超過5G%，則會 再者，透二：而产法調節透光率。 少一邊f· 周即構造較佳係形成在遮光區域上的至 ίο 15 上，最 =九’更佳係形成在遮光區域上的至少二邊緣以 利用二&域的全部邊緣皆形成有透光率調節構造。 過的先旦:之狹、.逢構造或透光率調節構造，可調節所透 上述之狹縫構造或透光率結構造所透過的光 佳為5〜90%。若上述透光率未達5%，則無法 ^ 0 k、/圖案，且若超過90〇/〇，則無法展現本發 明所述之 ^圖6係為觀察漏光現象其透光率的照片，在透光率未 達或超過90%時，得之可能會有漏光的現象產生。 b此外’本發明提供一種彩色渡光片之製造方法，其步 驟匕括.a)形成一彩色濾光層在一形成有黑色矩陣之基板 上；以及b)使用本發明之光罩，並對上述所形成之彩色滤 光層進行曝光及顯影。 .上述的步驟a)，係在一形成有黑色矩陣之基板上，形 成一彩色濾光層。上述的基板材料並無特殊限制，可使用 玻璃基板、塑膠等可撓式基膽、或塗佈有導電物質之玻璃 基板’較佳為具有較佳耐熱性之透明玻璃基板。 上述之黑色基板’可使用樹脂黑色矩陣和黑 色聚陣等，但並不限於上述等例子，只要能達到黑色矩陣 的功能即可。 200910000 上述之彩色渡光材料較佳為一種負型㈣沾叫 性樹脂組成物，其曝光後之結構可轉變為對於驗金屬卿 液溶解度較低之結構，而可對非曝光部分進行顯影。、/ 上述之樹脂彩色據光層，係可使用本技術領域已知的 5方法所形成，如使用旋轉式塗佈、浸沾式塗佈、或刮 塗佈等方法塗佈後，在1(M_秒及5G〜15G°C溫度，進行^ 烤製程。 預 上述的步驟b) ’係、使用|發明之光罩，並對上述所形 成之彩色濾光層進行曝光及顯影。本發明之光罩，在其遮 10光區域上設置有狹縫構造或透光濾調節構造。因此，在將 利用上述光罩曝光之彩色滤光層浸泡在顯影液中或用顯影 液喷塗後，經顯影)夜曝光的部分可阻斷A的通過；而相當 於光罩遮光區域之彩色濾、光層部分，其未與光進行反應， 則可利用與上述顯影液反應而移除之；另外相當於光罩透 15光區域之彩色滤光層部分，則可保留在基板上。如圖5所 不，利用上述光罩的狹縫構造、或透光濾調節構造而達到 調節透光量之區域，而相當於此區域之彩色濾光層部分， 其在藉由黑色矩陣圖案分隔的界面上之高度可減低。 本發明之曝光方法，可使用熟知本技術領域者常用的 20方法來進打曝光。本發明之曝光方法，可使用光罩對準機 (mask aligner)、步進重複曝光機（stepper)、或掃描曝光儀 (scanner)等曝光設備，且可單獨或混合使用&線（436 11爪）、 h-線（405 nm)、i-線（365 nm)、j-線（313 nm)等光源。 10 200910000 曝光能量係由彩色濾光層的感光度來決定，一般而 言’曝光能量係為10〜200 mj/cm2。若曝光能量未達10 mJ/cm2 ’則不易形成適當的圖案；若曝光能量超過2〇〇 mJ/cm2，則無法展現出本發明所訴求的效果。 5 因曝光而使溶解度較低之彩色濾光層，其顯影後可製 得彩色濾光片，而彩色濾光片的製作方法，可使用熟知本 技術領域者一般習知的方法製作。 接下來，將說明本發明之較佳實施例。但是，下述實 施例僅本發明一較佳的實施例，而本發明並不限於下述實 10 施例。 實施例 在一厚度約為1 μηι之形成有黑色矩陣之玻璃基板上， 利用旋轉式塗佈法將彩色濾光材料（LG化學之彩色濾光片 用之負型光阻HCR3)塗佈在玻璃基板上後，在1 下進行 15 預烤製程以形成彩色濾光層。接下來，利用具有本發明之 遮光領域之狹縫構造、或透光率調節構造之光罩，其透光 率分別為5%、1 〇%、20%、50%、以及90%之光罩，在高壓 水銀燈下以100mJ/cm2的能量進行曝光。在25°c下將曝光後 之基板，以0.04% KOH水溶液利用喷塗方式進行曝光後， 20 发水Μ洗後’在政風乾燥機（air blowing)中進行乾燥。款' 後’利用220 C之烤爐（convection oven)進行事後供烤 (post-bake)製程30分鐘。上述所形成之彩色濾光片之開口部 面積為60μηιχ80μηι，透光率調節部份之面積為晝素之縱向 區域20μιηχ180μηι，横向區域5(^mX6(^m。在上述所形成之 200910000 彩色濾光片中，從開口部的中心表面至玻璃表面的距離為 1 ·5μηι。 使用透光率為5%之料，㈣色攄光片巾的界面 7所示。 5 比較例1 除了使用遮光領域之透光率為3%之光罩外，利用與實 施例相同的方法製造彩色濾光片。 、Λ 如圖8所示，此為使用透光率為3%之光罩時界面的圖 案。如圖8所示，在界面的區域中，圖案的形成並不完整， 10並可發現所形成的線條間的寬度較細且不平滑。 比較例2 除了使用遮光領域之透光率為95%之光罩外，利用盘 實施例相同的方法製造彩色濾光片。 〃 比較例3 15

除了使用沒有透光濾調節之光罩外 同的方法製造彩色濾光片。 實驗例 利用與實施例相 段差測定 20 在二有黑色矩陣圖案的玻璃基板上，利用上述實施例丨 ㈣1〜3方法之製造彩色濾片，其開口部的中央區娀之 墨水膜之厚度唯持在彳s , m 、&或之 μ μηι。如圖4所示，開”中央區域 果：下/水突出部分兩者間的段差，其段差測量結 Α二表1所示。段差的測量係使用丁一公司的 Alpha-Step儀器測定。 们 12 200910000 【表1】 依透光率之段差變化 透光率 (%) 段差(μηι) 狹縫調節 (縱軸） 狹縫調節 (横軸） 透光率調節 (縱軸） 透光率調節 (横軸） 實施例 5 0.12 0.13 0.14 0.12 10 0.33 0.33 0.32 0.30 20 0.42 0.42 0.41 0.43 50 0.65 0.66 0.65 0.64 90 0.77 0.77 0.77 0.78 比較例1 3 0.08 0.09 0.08 0.10 比較例2 95 0.80 0.81 0.81 0.80 比較例3 1.05 對比度測定 5 彩色濾光片之對比度測定，係在線型偏光光源上方設 置上述實施例1及比較例1〜3製造之彩色濾光片後，在偏光 板旋轉下測定光的強度，而以最大值除以最小值所得的數 值做為基準。而光強度測定的方法，係使用日本Minolta公 司所生產之裝設有CCD晝素之相機。測量結果如下表2所 10 示。 【表2】 依透光率之對比度變化 透光率(％) 對比度 狹縫構造 透光率調節構造 實施例1 5 35638 35638 10 4712 5702 20 2909 2775 50 1214 1252 90 865 851 比較例1 3 ~ ~ 比較例2 95 801 801 比較例3 602 13 200910000 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限 於上述實施例。 5 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之包含狹縫構造之光罩之示意圖。 圖2係本發明之包含透光率調節構造之光罩之示意圖。 () 圖3係圖1之一部分放大之放大圖。 圖4係在由黑色矩陣所分隔之界面段差之剖示圖。 10 圖5係在形成有黑色矩陣的基板上塗佈彩色濾光層後，再利 用習知之光罩與本發明之光罩經曝光及顯影後段差的比較 之剖面圖。 圖6係顯示與光罩之透光率相關之漏光現象之照片。 圖7係顯示本發明實施例1之使用透光率為5%之光罩所形 15 成之圖案之照片。 圖8係顯示本發明比較例1之使用透光率為3%之光罩所形 ί ' 成之圖案之照片。 【主要元件符號說明】 20 無 14

Claims (1)

1. 200910000 十、申睛專利範圍： 1 ·—種光罩，包括： 一遮光區域，其對光具有遮光性； 透光區域’係包圍該遮光區域且對光具有透光性; 複數個狹縫構造，並相万伞α π， /、相互干仃排列於該遮光區域之至 少一邊緣。 2. 如申响專利範圍第丨項所述之光罩，其中該等狹縫 構造之各個寬度及間距係、介於Μ至20_之範圍内。 3. 如申請專利範圍第丨項所述之光罩，其中從該等狹 縫構造透光之區域，係為該遮光區域之5〜9〇〇/。。 4. 如申請專利範圍第丨項所述之光罩，其中光從該等 狹縫構造透過之透光率係為5〜9〇0/〇。 5. —種光罩，包括： 一遮光區域’其對光具有遮光性； 一透光區域’係包圍該遮光區域且對光具有选光性； 以及 一透光率調節構造，其相互平行排列於該遮光區域之 至少一邊緣。 6. 如申請專利範圍第5項所述之光罩，其中該透光率 調節構造係由鉻、氧化鉻、鉬、氧化鉬、鈦青素 (phthalocyanine)高分子、聚醯亞胺（p〇lyimide)、二氧化石夕 (silica)、或石夕（silicon)所組成。 15 200910000 7. 如申請專利範圍第5項所述之光罩，其中從該透光 率調節構造透光之區域’係為該遮光區域之⑺〜观。 8. 如申請專鄉㈣5項所述之光罩，其中光從該透 光率調節構造透過之透光率係為5〜9〇%。 9. 一種彩色濾光片之製造方法，包括： a)形成一彩色濾光層在一形成有黑色矩陣之基板 上；以及

   10 15 b)使用申請專利範圍第丨項至第8項所述之任一項之 光罩並對該彩色濾光層進行曝光及顯影。 10. 如申請專利範圍第9項所述之彩色濾光片之製造方 法，其中該基板係為玻璃基板、可撓式基板、或塗佈有導 電物質之玻璃基板。 11. 如申請專利範圍第9項所述之彩色濾光片之製造方 法’其中形成該彩色濾光層之彩色濾光材料係為負型感光 性樹脂組成物。 16