TWI236549B - Color filter of liquid crystal display panel and method of fabricating the same - Google Patents

Description

1236549 五、發明說明（1) '一"~'

【發明所屬之技術領域J 本發明係有關於一種液晶顯示面板（Liquid Crystal Display Panel; LCD Panel)之彩色濾光片（c〇1〇r Fi Iter ; CF) ’特別是有關於黑色矩陣（Black Matrix; BM)上具有疏墨層之彩色濾光片。 【先前技術】 液晶顯示面板之所以能夠彩色化，主要是來自於彩色濾光 片。液晶面板透過驅動晶片（Integrate(i Circuit; 1C)的 電壓改變’使液晶分子排排站立或呈扭轉狀，形成閘鬥來 選擇背光源光線穿透與否，因而產生畫面。但這樣僅有遂 光程度的差別’所產生的顏色只有黑、白兩種顏色，若要 形成彩色的話’需要靠紅（R) '綠（G )、藍（B )三種光源組 合，因此具有紅、綠、藍三色之彩色層的彩色濾光片便成 為液晶顯示面板的關鍵零組件。 請參閱第1圖’其係繪示習知彩色濾光片的剖面圖。彩色 渡光片1 〇 〇至乂包含透明基材1 〇 1，例如玻璃。在透明基材 1 0 1上設有黑色矩陣1 〇 3，其中黑色矩陣1 〇 3係作為抗反射 的遮光層，以隔絕混色並提高色彩對比度。在黑色矩陣 1 0 3中更具有複數個開口 1 〇 5並暴露出部分之透明基材 1 (Π。開口 1 0 5中可分別具有例如透光性紅（R )、綠（G)、藍 (B )三色之彩色層1 〇 7。在彩色層1 0 7上依序覆蓋保護層i 〇 9 及透明的氧化銦錫導電膜（ITO Film)ll卜 彩色濾光片通常需要高色彩純度、高透明度、高對比、及

第8頁 1236549 五、發明說明（2) 低反射’且能咼穩定抗熱、光、及化學品。目前已知有四 種方法可塗佈彩色濾光片之彩色層，分別為染色（Dyeing) 法、顏料分散（Pigment Dispersion)法、電鐘沉積 (Electro-Deposition; ED)法、及印刷（printing)法。然 而上述方法不只需要複雜的製程與昂貴的設備，而且在彩 色濾光片的尺寸上也有所限制。此外，當製程及尺寸增加 時，良率將會減少，因此會浪費大量材料及提高生產成 本。為了解決上述彩色濾光片之彩色層的製造問題，近來 發展出喷墨（Ink-Jet)技術，以節省負型光阻的消耗，並 減少曝光及顯影步驟。 喷墨（I n k - J e t)技術係以小巧的設備、減少製程時間及墨 水量消耗而取勝’ 一般可分成例如壓電式喷墨 (Piezoelectric Ink-Jet)法或熱氣泡式喷墨（Thermai

Bubble Ink-Jet)法，未來可望取代上述傳統彩色層的製 造方法。然而，在以噴墨技術生產彩色濾光片之彩色層 時，由於彩色墨水具有高液滴擴散能力，因此當彩色墨滴 喷入黑色矩陣之開口時，容易產生溢流現象，而造成混色 且影響色彩對比度。 请參閱弟2 ( a )圖至弟2 ( c )圖’其係繪示習知彩色渡光片之 製程剖面圖，此製程可例如美國專利公告號第6，3 9 9，2 5 7 號所揭感之♦色濾、光片之製造方法。此方法係於透明基材 1 3 1及黑色矩陣1 3 3之開口 1 3 5上塗佈感光樹脂1 4 1，如第 2 (a)圖所示之結構。接著，進行背面曝光1 4 3步驟，使感 光樹脂1 4 1之曝光區域形成親墨層1 4 5，而感光樹脂1 4 1之

第9頁 1236549 五、發明說明（3) 未曝光區域則形成疏墨層1 4 7，如第2 (b )圖所示之結構。 然後，利用喷墨技術將彩色墨滴喷入黑色矩陣1 3 3之開口 13 5中而形成彩色層149，如第2(c)圖所示之結構。藉由上 · 述形成之疏墨層1 47隔開彩色層1 49，以改善彩色墨滴溢流 的問題。 ’ 請參閱第3 ( a )圖至第3 ( c )圖，其係繪示另一習知彩色濾光 片之製程剖面圖，此製程可例如歐洲專利公告號第1，0 6 1， 3 8 3號所揭露之彩色濾光片及其製造方法。此方法係於透 明基材1 5 1及黑色矩陣1 5 3上塗佈有機感光薄膜1 5 5，如第 3 ( a )圖所示之結構。接著，進行曝光顯影步驟，在有機感春 光薄膜1 5 5及黑色矩陣1 5 3中形成複數個開口 1 5 7並暴露出 部分之透明基材1 5 1，如第3 ( b)圖所示之結構，其中有機 感光薄膜1 5 5係作為疏墨層。然後，利用喷墨技術將彩色 墨滴喷入黑色矩陣1 5 3之開口 1 5 7中而形成彩色層1 5 9，如 第3 ( c )圖所示之結構。藉由上述有機感光薄膜1 5 5形成之 疏墨層隔開彩色層1 5 9以改善彩色墨.滴溢流的問題。 簡言之，上述以喷墨技術製作彩色層之製程中彩色墨滴溢 流的問題，習知技術的解決之道大都針對於黑色矩陣表面 的改質，也就是於黑色矩陣上增加疏墨層，以改善彩色墨 滴溢流的問題。然而，上述疏墨層的製造成本較高，且需 _ 耗費較多量的疏墨層才能均勻塗佈於透明基材及黑色矩陣 上，同時均需經過曝光及顯影步驟才能形成疏墨層。 因此有必要提供一種液晶顯示面板之彩色濾光片，以降低 疏墨層之成本及用量，並減少曝光及顯影步驟，以提供彩

第10頁 1236549 五、發明說明（4) 色層有更佳的區隔。 【發明内容】 本發明的目的之一就是揭露一種液晶顯示面板之彩色濾光 片，此彩色濾光片係利用成本低廉的材料形成疏墨層以改 ' 變黑色矩陣之表面特性，藉此提供彩色層有較佳的區隔， 不僅降低疏墨層之成本，又可避免彩色墨滴著墨於透明基 材時產生溢流現象。 本發明之另一目的是揭露一種液晶顯示面板之彩色濾光片 之製造方法，其係利用轉印方式將疏墨層形成於黑色矩陣籲 上，再形成彩色層，因此疏墨層可有效隔開彩色層。本發 明降低疏墨層之用量，並可減少曝光及顯影步驟，可以大 大降低製造彩色濾光片之成本及時間。 根據本發明上述之目的，提出一種液晶顯示面板之彩色濾 光片，至少包含透明基材，而在透明基材上設有黑色矩 陣，其中黑色矩陣具有複數個開口以暴露出部分之透明基 材。在黑色矩陣上設有疏墨層，其中疏墨層之材料至少包 含酯類化合物及含矽混合物。在黑色矩陣之開口中具有彩 色層。 依照本發明一較佳實施例，上述之酯類化合物之結構式 _ (I )如下所示：

Ri—C—0—R2

I 〇 (I )

第11頁 1236549 五、發明說明（5) 其中R !可例如氫原子或1至3個碳原子之烧基，且R 2可例如 經取代和未經取代之具有5至1 8個碳原子間之正和支鏈烷 . 基、具有5至1 8個碳原子間之經取代和未經取代之環烷 基、或具有5至1 8個碳原子間之經取代和未經取代之芳香 胃 基。 依照本發明一較佳實施例，上述含矽混合物之材料為氧化 矽（SiOx)。 根據本發明上述之目的，更提出一種液晶顯示面板之彩色 濾光片之製造方法，至少包含：首先，提供透明基材；接鲁 著，形成黑色矩陣於透明基材上，其中此黑色矩陣具有複 數個開口，藉以暴露出部分之透明基材；然後，形成疏墨 層於黑色矩陣上，其中此疏墨層之材料至少包含酯類化合 物及含矽混合物；以及利用喷墨法形成彩色層於此些開口 中 〇 依照本發明一較佳實施例，上述形成疏墨層之步驟更至少 包括：進行塗佈步驟，係將疏墨層塗佈於轉印膜上，以形 成具有疏墨層之轉印膜；以及進行轉印步驟，係利用具有 疏墨層之轉印膜將疏墨層轉印於黑色矩陣上，藉以形成疏 墨層於黑色矩陣上。 ® 應用上述液晶顯不面板之彩色渡光片5係利用成本低廉的 材料形成疏墨層以改變黑色矩陣之表面特性，藉此提供彩 色層有較佳的區隔。如此一來，不僅避免彩色墨滴著墨於 透明基材時產生溢流現象，同時此疏墨層用量少又減少曝

第12頁 1236549 五、發明說明（6) 光及顯影步驟，大大降低製造彩色濾光片之成本及時間。 【實施方式】 本發明之液晶顯示面板之彩色濾光片係利用成本低廉的材 料形成疏墨層於黑色矩陣上，藉此提供彩色層有較佳的區 隔，進而避免彩色墨滴著墨於透明基材時產生溢流現象。 以下配合第4圖至第6 ( b )圖，詳細說明本發明之液晶顯示 面板之彩色濾光片。 請參閱第4圖，其係繪示根據本發明一較佳實施例之彩色 濾光片之剖面圖。彩色濾光片2 0 0至少包含透明基材2 0 1， · 此透明基材2 0 1之材質可例如玻璃。黑色矩陣2 0 3係設於透 明基材2 0 1上，其中黑色矩陣2 0 3之材質可例如樹脂或金 屬，且黑色矩陣2 0 3係作為抗反射的遮光層，以隔絕混色 並提高色彩對比度。在黑色矩陣2 0 3中更具有複數個開口 2 0 5並暴露出部分之透明基材2 0 1，其中開口 2 0 5排列方式 係視其需求而定，可例如為馬赛克式、三角形式、或直條 式等。在黑色矩陣2 0 3上設有疏墨層2 0 7，其中疏墨層2 0 7 之材料至少包含酯類化合物及含矽混合物。 在本發明的一個例子中，酯類化合物之結構式（I )如下所 示：

Ri-C—0—R2 〇 (I )

第13頁 1236549 五、發明說明（7) 其中R可例如氫原子或^ 3個 ρ -Γ 經取代和未經取代之且古u Γ之烷基，且R2可例如 某、亘有5?有至個碳原子間之正和支鏈烷 i、i且有碳原子間之經取代和未經取代之環烷 基。此^，上個石厌原子間之經取代和未經取代之芳香 上迷a矽混合物之材料為氧化 在開口 205中具有彩色層2〇9，直中參备 1 :L色層；綠色彩色層/二：：= ^^之/*色光片2 0 0 ’係利用疏墨層207改變黑色矩陣 生，？供彩色層209有較佳的區隔。在彩色層 I Φ胺/ t序覆蓋保護層（圖未繪示）及透明的氧化銦錫 =膜（圖未输示），此為熟習此技藝者所熟知，在此不另 負迷。 八#戶I述’本發明更提供一種液晶顯示面板之彩色遽光片 之f造方法。以下配合第5(a)圖至第6(b)圖，係利用數個 實施例詳細說明本發明液晶顯示面板之彩色濾光片的製造 方法。 ~ 清參閱第5 (a)圖至第5 (d)圖，其係繪示根據本發明一較佳 實施例之彩色濾光片的製程剖面圖。請參閱第5 ( a)圖，首 先’提供透明基材3 0 1，此透明基材3 0 1之材質可例如玻 瑪。接著，形成黑色矩陣3 0 3於透明基材3 0 1上，其中此黑 色矩陣3 0 3之材質可例如樹脂或金屬，且黑色矩陣3 0 3中具 有複數個開口 3 0 5，藉此暴露出部分之透明基材3 0 1，而形 成如第5 ( b )圖所示之結構。然後，形成疏墨層3 0 7於黑色 矩陣3 〇 3上，其中此疏墨層3 0 7之材料至少包含酯類化合物

第14頁 1236549 五、發明說明（8) 及含矽混合物，而形成如第5 ( c )圖所示之結構。至於酯類 化合物及含矽混合物已悉如上述，在此不另贅述。之後， 利用喷墨法例如壓電式喷墨法或熱氣泡式喷墨法，將彩色 光阻液滴注入於上述之開口 3 0 5中並形成彩色層3 0 9，其中 彩色層3 0 9可例如紅色彩色層、綠色彩色層、藍色彩色層 或上述之組合，而形成如第5 ( d )圖所示之結構。 在本發明一較佳實施例中，疏墨層3 0 7可以直接方式形成 於黑色矩陣3 0 3上。而在本發明另一較佳實施例中，疏墨 層3 0 7更可以間接形式形成於黑色矩陣3 0 3上。請參閱第 6 ( a )圖至第6 ( b )圖，其係繪示根據本發明另一較佳實施例 之彩色濾光片的製程剖面圖。當疏墨層3 0 7以間接方式形 成於黑色矩陣3 0 3時，首先，進行塗佈步驟，係將疏墨層 3 0 7塗佈於例如轉印膜3 1 1上，以形成具有疏墨層3 0 7之轉 印膜3 1 1，而形成如第6 (a)圖所示之結構。隨後，進行轉 印步驟，係利用具有疏墨層3 0 7之轉印膜3 1 1將疏墨層3 0 7 轉印於黑色矩陣3 0 3上，藉以形成疏墨層3 0 3於黑色矩陣 3 0 3上，而形成如第6 ( b )圖所示之結構。 值得一提的是，本發明之液晶顯示面板之彩色濾光片係利 用疏墨層改變黑色矩陣之表面特性，藉此提供彩色層有較 佳的區隔，因而避免彩色墨滴著墨於透明基材時產生溢流 現象。再者，由於疏墨層用量少且成本低廉，加上應用本 發明液晶顯示面板之彩色濾光片之製造方法更減少曝光及 顯影步驟，所以大大降低製造彩色濾光片之成本。 由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明之液晶顯示面

第15頁 1236549 五、發明說明（9) 板之彩色濾光片，其優點在於利用成本低廉的材料形成疏 墨層以改變黑色矩陣之表面特性，藉此提供彩色層有較佳 的區隔’因此避免彩色墨滴著墨於透明基材時產生溢流現 象。 由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明之液晶顯示面 板之彩色濾光片之製造方法，其優點在於利用轉印方式將 疏墨層形成於黑色矩陣上，再形成彩色層，因此疏墨層可 有效隔開彩色層，並可避免習知彩色層著墨於透明基材時 產生溢流現象。再者，由於疏墨層用量少，又減少曝光及 顯影步驟，可以大大降低製造彩色濾光片之成本及時間。鄱 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

第16頁 1236549 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1圖係繪示習知彩色濾光片的剖面圖； 第2 ( a )圖至第2 ( c )圖係繪示習知彩色濾光片之製程剖面 圖； 第3 ( a )圖至第3 ( c )圖係繪示另一習知彩色濾光片之製程剖 ¥ 面圖； 第4圖係繪示根據本發明一較佳實施例之彩色濾光片之剖 面圖； 第5 ( a )圖至第5 (d )圖係繪示根據本發明一較佳實施例之彩 色濾光片的製程剖面圖；以及 ❶ 第6 ( a )圖至第6 ( b )圖係繪示根據本發明另一較佳實施例之 彩色濾光片的製程剖面圖。 【元件代表符號簡單說明】 1 0 0 :彩色濾光片 1 0 1 :透明基材 1 0 3 :黑色矩陣 1 0 5 :開口 1 0 7 :彩色層 1 0 9 :保護層 1 3 5 :開口 1 4 3 :背面曝光 1 4 7 :疏墨層 1 5 1 :透明基材 1 5 5 :有機感光薄膜 1 5 9 :彩色層 1 1 1 ··氧化銦錫導電膜 1 3 1 ··透明基材 1 3 3 :黑色矩陣 1 4 1 :感光樹脂 1 4 5 :親墨層 149：彩色層 1 5 3 :黑色矩陣 157:開口

第17頁 1236549 圖式簡單說明 200 彩色濾光片 201 透明基材 203 黑色矩陣 205 開 U 207 疏墨層 209 彩 色層 301 透明基材 303 愛 色矩陣 305 開口 307 疏 墨層 309 彩色層 311 轉 印膜 參

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Claims (1)

1236549 六、申請專利範圍 1. 一種彩色濾光片之黑色矩陣，其特徵在於該黑色矩陣 上更設有一疏墨層，其中該疏墨層之材料至少包含一酯類 化合物及一含砍混合物。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片之黑色矩陣， 其中該黑色矩陣之材質係選自於由樹脂及金屬所組成之一 族群。 3.如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片之黑色矩陣， 其中該酯類化合物之一結構式（I )如下所示： R|—C~0—1¾ II 〇 (I ) 其中該R係選自於由氫原子及1至3個碳原子之烷基所組成 之一族群，且該R係選自於由經取代和未經取代之具有5至 1 8個碳原子間之正和支鏈烷基、具有5至1 8個碳原子間之 經取代和未經取代之環烷基、以及具有5至1 8個碳原子間 之經取代和未經取代之芳香基所組成之一族群。

第19頁 1236549 六、申請專利範圍 5. —種液晶顯示面板之彩色濾光片，至少包含： 一透明基材； - 一黑色矩陣，該黑色矩陣係設於該透明基材上並具有複數 個開口以暴露出部分之該透明基材； w 一疏墨層，該疏墨層設於該黑色矩陣上，其中該疏墨層之 材料至少包含一酯類化合物及一含矽混合物；以及 一彩色層，該彩色層係利用一喷墨法形成於該些開口中。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板之彩色濾光鲁 片，其中該透明基材之材質為玻璃。 7. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板之彩色濾光 片，其中該黑色矩陣之材質係選自於由樹脂及金屬所組成 之一族群。 8. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示面板之彩色渡光 片，其中該酯類化合物之一結構式（I )如下所示： R|—C—0—Ri . II Ο (ΐ ) 其中該R係選自於由氫原子及1至3個碳原子之烷基所組成 之一族群，且該R #選自於由經取代和未經取代之具有5至

第20頁 1236549 六、申請專利範圍 1 8個碳原子間之正和支鏈烷基、具有5至1 8個碳原子間之 經取代和未經取代之環烷基、以及具有5至1 8個碳原子間 之經取代和未經取代之芳香基所組成之一族群。 9.如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示模組之彩色濾光 片，其中該含矽混合物之材料為氧化矽（S i 0 x)。 1 0 ·如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示模組之彩色濾 光片，其中該些開口之一排列方式係選自於由馬赛克式、 三角形式、及直條式所組成之一族群。 1 1 ·如申請專利範圍第5項所述之液晶顯不模組之彩色濾、 光片，其中該彩色層係選自於由一紅色彩色層、一藍色彩 色層、一綠色彩色層及上述之組合所組成之一族群。 1 2.如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示模組之彩色濾、 光片，其中該喷墨法係選自於由壓電式喷墨 (Piezoelectric Ink-Jet)法及熱氣泡式喷墨（Thermal Bubble Ink-Jet)法所組成之一族群。 1 3. —種液晶顯示面板之彩色濾光片之製造方法，至少包 含： 提供一透明基材； 形成一黑色矩陣於該透明基材上，其中該黑色矩陣具有複

第21頁 1236549 六、申請專利範圍 數個開口，藉以暴露出部分之該透明基材； 形成一疏墨層於該黑色矩陣上，其中該疏墨層之材料至少 包含一酯類化合物及一含矽混合物；以及 、 利用一喷墨法形成一彩色層於該些開口中。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所述之液晶顯示面板之彩色濾、 光片之製造方法，其中該透明基材之材質為玻璃。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項所述之液晶顯示面板之彩色濾 光片之製造方法，其中該黑色矩陣之材質係選自於由樹脂籲 及金屬所組成之一族群。 1 6 .如申請專利範圍第1 3項所述之液晶顯示面板之彩色濾 光片之製造方法，其中該酯類化合物之一結構式（I )如下 所示： R|—C--0~1¾ I 〇 (I ) 其中該R係選自於由氫原子及1至3個碳原子之烷基所組成 _ 之一族群，且該R孫選自於由經取代和未經取代之具有5至 1 8個碳原子間之正和支鏈烷基、具有5至1 8個碳原子間之 經取代和未經取代之環烷基、以及具有5至1 8個碳原子間 之經取代和未經取代之芳香基所組成之一族群。

第22頁 1236549 六、申請專利範圍 色C 彩矽 之化 板氧 面為 示料 顯材 晶之 液物 之合 述混 所矽 項含 3 1該 第中 圍其 範， 利法 專方 請造 Φ— 如之 •片 7 1光 x)〇 1 8.如申請專利範圍第1 3項所述之液晶顯示面板之彩色濾 光片之製造方法，其中形成該疏墨層之步驟更至少包括： 進行一塗佈步驟，係將該疏墨層塗佈於一轉印膜上，以形 成具有該疏墨層之該轉印膜；以及 進行一轉印步驟，係利用具有該疏墨層之該轉印膜將該疏_ 墨層轉印於該黑色矩陣上，藉以形成該疏墨層於該黑色矩 陣上。 1 9.如申請專利範圍第1 3項所述之液晶顯示面板之彩色渡 光片之製造方法，其中該些開口之一排列方式係選自於由 馬賽克式、三角形式、直條式、及四晝素配置式所組成之 一族群。 2 0 .如申請專利範圍第1 3項所述之液晶顯示面板之彩色濾 光片之製造方法，其中該彩色層係由一紅色彩色層、一藍 色彩色層、一綠色彩色層及上述之組合所組成之一族群。 2 1.如申請專利範圍第1 3項所述之液晶顯不面板之彩色滤· 光片之製造方法，其中該喷墨法係選自於由壓電式喷墨法

第23頁 1236549 六、申請專利範圍 及熱氣泡式喷墨法所組成之一族群 Φ IBS 第24頁