TWI286346B - Method of fabricating color filter substrate - Google Patents

Description

1286346 _案號92119939_年月曰 修正_ 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種彩色濾光膜基板的製造方法，且 特別是有關於一種利用黑樹脂作為黑矩陣材料之彩色濾光 膜基板的製造方法。 【先前技術】 隨著高科技之發展，視訊產品，特別是數位化之視訊 或影像裝置已經成為在一般日常生活中所常見的產品。這 些數位化之視訊或影像裝置中，顯示器是一個重要元件， 以顯示相關資訊。使用者可由顯示器讀取資訊，或進而控 制裝置的運作。 為了配合現代生活模式，視訊或影像裝置之體積日漸 趨於薄輕。傳統的陰極層射線顯示器，雖然仍有其優點， 但是其需佔用大體積且耗電。因此，配合光電技術與半導 體製造技術，面板式的顯示器已被發展出成為目前常見之 顯示器產品，例如液晶顯示器。液晶顯示器由於具有低電 壓操作、無輻射線散射、重量輕以及體積小等傳統陰極射 線管（cathode ray tube，簡稱CRT)所製造之顯示器無法 達到的優點，與其他平板式顯示器如電漿顯示器及電致發 光（electroluminance)顯示器，成為近年來顯示器研究的 主要課題，更被視為二十一世紀顯示器的主流。 而以薄膜電晶體（thin film transistor，簡稱TFT) 液晶顯示器為例，其液晶面板係由薄膜電晶體陣列基板、 彩色濾光陣列基板和液晶層所構成，且液晶層位於薄膜電 晶體陣列基板與彩色濾光陣列基板之間。其中，上述之彩

11613twf2.ptc 第7頁 1286346 ----案號92119939_年月日 —修正 _ 五、發明說明（2) 色渡光陣列基板的形成方式例如是先形成黑矩陣（B 1 a c k Matrix)，之後形成彩色光阻層，然後再形成保護層或電 極層等等的膜層。 由於一般形成黑矩陣所用的材質通常是鉻金屬，且其 厚度約為0 · 2微米，因此在形成彩色光阻層時，在黑矩陣 與彩色光阻層的交界處（黑矩陣邊緣處）會產生些微的色間 斷差（height difference)(如第1圖所示）。在第1圖中， g黑矩陣1 〇 2形成之後，會先於基板1 〇 〇上全面性地形成一 層彩色光阻層（未繪示），然後再用微影蝕刻的技術來定義 出彩色光阻層1 0 4。由於一開始之彩色光阻層（未繪示）是 以旋轉塗佈的方式全面性地覆蓋於基板丨〇 〇上，因此在鄰 近黑矩，1 〇 2與彩色光阻層1 〇 4處，會產生些微的色間斷差 h 1 ，其高度約為0 · 2微米，但此微小之色間斷丨 於影響顯示器的顯示。 不過，雖然 產生影響，但是 等環保問題，所 黑樹脂來取代原 了環保問題，但 方式來進行，所 厚（大約為1 · 0〜1 邊緣上方的色間 〜0 · 8微米（如第2 晶偏折的效果而 微小之色 採用鉻金 以基於環 本的絡金 是由於形 以所形成 • 2微米） 斷差的高 圖所示） 使得光線 M , ......乃，·，时口V彌巳 屬作為黑矩陣卻會造成環境污染 ^的考量，黑矩陣的材質可以用 屬。然而，利用黑樹脂雖然解決 成黑樹脂的方法係以旋轉塗佈的 之黑樹脂的厚度會比原來的鉻層 所以’於黑樹脂材質之黑矩 度h2、^從原本的〇·2微米Ϊ成〇.5 /而這樣的色間斷差將會影響液 彺產生非預期的偏折，而且，

1286346 _案號 92119939_年月日___ 五、發明說明（3) 同顏色（R、G、B)之彩色光阻層所產生的色間斷差h2亦可 能不同，如此會造成顯示器的顯示效果不佳等問題 上述色間斷差的問題可以藉由研磨來解決，但是這必 須增加額外的研磨製程，而造成產品的產出率降低，所以 就長遠來看，這並不是一個根本的解決之道。 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種彩色濾光膜 基板的製造方法，以解決當使用黑樹脂作為黑矩陣之材料 會於黑矩陣邊緣產生色間斷差的問題。 本發明提出一種彩色濾光膜基板的製造方法，此方法 係先於基板上形成黑矩陣，其中黑矩陣之材質例如是黑樹 脂。之後，於基板上形成彩色光阻層以覆蓋黑矩陣。然 後，於基板上方設置光罩以對此彩色光阻層進行曝光製 程，其中此光罩具有透光區、部分透光區以及不透光區， 且此部分透光區係位於透光區與不透光區之間，並對應下 方黑矩陣的邊緣處。而且，部分透光區的透光面積係由透 光區至不透光區逐漸減少。接著，進行顯影製程以圖案化 此彩色光阻層。值得一提的是，此部分透光區的透光比例 例如是由透光區往不透光區逐漸減少。 本發明提出另一種彩色濾光膜基板的製造方法，此方 法係先於基板上形成黑矩陣，此黑矩陣係將基板劃分出第 一區域、第二區域與第三區域。然後，於基板上形成第一 彩色光阻層，以覆蓋該黑矩陣。之後，於基板上方設置第 一光罩，以對第一彩色光阻層進行第一曝光製程，其中第

11613twf2.ptc 第9頁 1286346 _案號 92119939_年月日__ 五、發明說明（4) 一光罩具有第一透光區、第一部分透光區以及第一不透光 區，且第一部分透光區係位於第一透光區與第一不透光區 之間，並對應下方黑矩陣的邊緣處。而且。第一部分透光 區的透光面積係由第一透光區至第一不透光區逐漸減少。 接著，進行第一顯影製程，以保留下位於第一區域之第一 彩色光阻層。繼之，於基板上形成第二彩色光阻層，以覆 蓋圖案化之第一彩色光阻層與黑矩陣。之後，於基板上方 設置第二光罩，以對第二彩色光阻層進行第二曝光製程， 其中第二光罩具有第二透光區、第二部分透光區以及第二 不透光區，且第二部分透光區係位於第二透光區與第二不 透光區之間，而且對應下方黑矩陣的邊緣處。然後，進行 第二顯影製程，以保留下位於第二區域之第二彩色光阻 層。接著，於基板上形成第三彩色光阻層，以覆蓋圖案化 之第一彩色光阻層、圖案化之第二彩色光阻層與黑矩陣。 繼之，於基板上方設置第三光罩，以對第三彩色光阻層進 行第三曝光製程，其中第三光罩具有第三透光區、第三部 分透光區以及第三不透光區，且第三部分透光區係位於第 三透光區與第三不透光區之間，而且對應下方黑矩陣的邊 緣處。之後，進行第三顯影製程，以保留下位於第三區域 之第三彩色光阻層。特別是，上述之第一光罩之第一部分 透光區的透光面積係由第一透光區至第一不透光區逐漸減 少，且第二光罩之第二部分透光區的透光面積係由第二透 光區至第二不透光區逐漸減少，而且第三光罩之第三部分 透光區的透光面積係由第三透光區至第三不透光區逐漸減

11613twf2.ptc 第10頁 1286346 _案號92119939_年月日___ 五、發明說明（5) 少 〇 由於本發明係利用具有部分透光區的光罩來進行曝光 製程，經由此部分透光區曝光的光阻區域，於進行顯影製 程之後，此光阻區域的移除速率是介於透光區與不透區所 對應之光阻區域之間，所以可以解決習知使用黑樹脂作為 黑矩陣之材料，而於黑矩陣邊緣處產生色間斷差的問題， 並且使得所形成之彩色光阻層具有平坦之表面。 此外，由於彩色濾、光膜基板上的彩色光阻層，其表面 係為平坦的表面，所以具有此彩色渡光基板的液晶顯不 器，不會產生習知顯示效果不佳的問題。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 【實施方式】 第3 A圖至第3 D圖是繪示依照本發明一較佳實施例的一 種彩色濾光膜基板的製造流程剖面示意圖。 請參照第3 A圖，彩色濾光膜基板的製造方法係先於基 板2 0 0上全面性地形成不透光材料（未繪示），此不透光的 材料例如是黑樹脂，且其厚度例如是介於1. 0至1 . 2微米之 間。之後，在對此不透光的材料進行一般的微影製程，以 定義出黑矩陣2 0 2。 之後，請參照第3 B圖，於基板2 0 0上形成彩色光阻層 2 0 4以覆蓋黑矩陣2 0 2。其中形成彩色光阻層2 0 4的顏色例 如是紅色（R )、綠色（G )或藍色（B )，且其形成方法例如是

11613twf2.ptc 第11頁 1286346 _MM 92119939_年月日 修正 _ 五、發明說明（6) 進行旋轉塗佈製程（spin coating)以及烘烤製程等步驟。 此外，彩色光阻層2 0 4的材料特性更例如是會藉由之後的 曝光製程而加強光阻結構的負光阻，或是會藉由之後的曝 光製程而破壞光阻結構的正光阻，在本實施例中係以具有 負光阻特性的彩色光阻層2 0 4為例加以說明。 而且，值得一提的是，由於在基板2〇〇上已形成有厚 的黑矩陣2 0 2，所以在黑矩陣2 0 2上方的彩色光阻層2 〇 4會 隆起’而形成表面不平坦的彩色光阻層204。 然後，請參照第3 C圖，於基板2 0 0上方設置光罩2 〇 6以 對彩色光阻層2 0 4進行曝光製程210。其中光罩2 0 6係由玻 璃與不透光膜層所組成，並且依照不同的需求設計出具有 透光或不透光區域的光罩’其中不透光的部分係為不透光 膜層所配置之處，且一般習知常用的不透光膜層的材料例 如是鉻。另外，曝光製程2 1 0進行的方式例如是利用uv光 源來進行。 此外，值得一提的是，光罩206除了透光區2〇8a以及 不透光區208c外，更包括位於透光區208a與不透光區2〇8c 之間的部分透光區2 0 8b，且其對應下方之黑矩陣2〇2的邊 緣處’如此可以使部分透光區2 0 8 b下方所對應之彩色光阻 層204其曝光程度介於透光區208a與不透光區2〇8c所對森 之彩色光阻層2 0 4之間。 … 另外’由於在本實施例中係以負光ρ且的彩色光阻芦 2 0 4來說明’所以欲保留下的彩色光阻圖案需藉由曝光曰來 加強本身結構的強度’以避免後續進行顯影製程時，本身

11613twf2.ptc 1286346 _ 案號92119939_年月日 倏正__ 五、發明說明（7) 的結構遭受破壞。當然，在另一較佳實施例中，若使用正 光阻作為彩色光阻層，則光罩2 〇 6之透光區2 〇 8 a、部分透 光區208b以及不透光區208c的配置方式會與本實施例相 反。 特別的是’光罩206之部分透光區208b的透光面積是 由透光區208a往不透光區2〇8c逐漸減少（如第4圖所示）， 如此可以使光罩2 0 6下方所對應之彩色光阻層2 〇 4，其曝光 程度由透光區208a至不透光區2〇8c逐漸減少。 身 接著’請參照第3 D圖，進行顯影製程以圖案化此彩色 光阻層204，並且形成圖案化之彩色光阻層2〇4a。在先前 步驟中’係利用具有部分透光區的2〇8b的光罩206來對彩 色光阻層2 0 4進行曝光製程2 1 〇，所以後續於進行顯影步驟 時’對應於部分透光區的2〇8b處之彩色光阻層204，其光 阻移除速率會介於對應於透光區2〇8a與不透光區2〇8c之彩 色光阻層2 0 4的移除速率，因此在黑矩陣2 〇 2與彩色光阻層 2 0 4 a界面（黑矩陣邊緣處）產生色間斷差的問題可以獲得解 決’而且所形成之彩色光阻層2 〇 4a其表面係為一平坦的表 面。 請繼續參照第3 D圖，以下係對本發明之彩色濾光膜基 板的結構加以說明，此結構包括基板2 〇 〇、黑矩陣2 〇 2與彩 色光阻層2 0 4a。其中，黑矩陣2〇2係配置於基板2 0 0上，此 黑矩陣2 0 2材質例如是黑樹脂。 此外’彩色光阻層2 0 4 a係覆蓋於基板2 0 0上，且部分 彩色光阻層2 0 4 a係覆蓋於黑矩陣2 〇 2的邊緣處，而且此彩

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色光阻層204a的表面係為平坦的表面。 當然’本發明並不限於上述之單色彩色濾光膜基板的 應用i本發明亦可應用於全彩之彩色濾光臈基板的製作， 以下係對此全彩之彩色渡光膜基板的製作加以說明。 第5A圖至第5D圖是繪示依照本發明一較佳實施例的一 種全彩的彩色濾光膜基板的製造流程剖面示意圖。 請參照第5 A圖，彩色濾光膜基板的製造方法係先於美 板3 0 0上全面性的形成不透光材料（未繪示），此不透光;的"* 材料例如是黑樹脂，且其厚度例如是介於丨· 〇至丨· 2微米之 間。之後，對此不透光材料進行一微影製程，以，定義出、黑 矩陣3 0 2，此時黑矩陣3〇2係將基板3 0 0劃分成數個次畫素、、 區’廷些次晝素區係依照所欲形成之彩色光阻層的顏色’可 分為紅色（R)次晝素區3〇1、綠色（G)次晝素區3〇3盥誌色 (B)次畫素區3 0 5。 ’、广 然後，請參照第5 B圖，於基板3 〇 〇上形成紅色（R )光阻 層3 0 4覆盍黑矩陣3 〇 2，其中形成紅色光阻層3 〇 4的方法例 如是進行旋轉塗佈製程以及烘烤製程等步驟，且在本實施 例中係=具有負光阻性質之紅色光阻層3 〇 4為例來說明。 接著’請參照第5C圖，於基板3〇〇上方設置光罩306， 以對紅色光阻層3 0 4進行曝光製程310，其中光罩3 〇6具有 透光區308a、部分透光區308b以及不透光區3〇8c，且部分 透光區3 0 8b係位於透光區3 0 8a與不透光區3 0 8c之間，並對 應下方黑矩陣302的邊緣處。而且，光罩3〇6之部分透光區 308b的透光面積係由透光區308a至不透光區3〇8c逐漸減

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第15頁 1286346 _案號 92119939_年月日__ 五、發明說明（10) 3 1 8 a可以依排列方式再細分為馬赛克型、三角形、條紋型 等等。 當然在所形成之彩色濾光膜基板上方（包括單色或是 全彩）還包括配置有複數層膜層（未緣示），例如保護膜、 電極膜及配向膜等依序配置。其中保護膜用以保護及平坦 化彩色光阻層（204a、304a、312a與318a)，此外，電極膜 之材質例如為氧化銦錫等具有同等效能之材質，另外，配 向膜係用來使後續配置於其上之液晶分子以一定方向排列 (配向），以使液晶分子達到預傾之目的。而在基板（2 0 0、 300)之另一表面更包括配置有一偏光板（未繪示），以達到 顯示之功效。 此外，除了彩色濾光膜基板外，再另外提供一薄膜電 晶體陣列基板，並且於此二基板之間配置一層液晶層，即 完成一液晶顯示器的製作。其中，形成薄膜電晶體陣列基 板與液晶層方法例如是採用習知之製程技術。 因此由上可知，本發明利用具有部分透光區的光罩來 進行曝光製程，經由此部分透光區曝光的光阻區域，在進 行顯影製程之後，此光阻區域的移除速率是介於透光區與 不透光區所對應之光阻區域之間，所以可以解決習知利用 黑樹脂作為黑矩陣之材料，而黑矩陣邊緣處產生色間斷差 的問題。 此外，利用本發明之彩色濾光膜基板的製造方法，不 但較不會產生環境污染之問題，而且由於所形成之彩色光 阻層具有一平坦的表面，所以具有此彩色濾光基板的液晶

11613twf2.ptc 第16頁 1286346 _案號92119939_年月曰 修正_ 五、發明說明（11) 顯示器，不會產生習知顯色不佳的問題。。 雖然本發明已以一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，當可作些許之更動與潤飾，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。

11613twf2.ptc 第17頁 1286346 __案號 92119939 一-^-3-9-^-- 圖式簡單說明 第1圖是習知的一種彩色濾光膜基板之剖面示意圖； 第2圖是習知的另一種彩色濾光膜基板之剖面示意 圖； 第3 A圖至第3 D圖是依照本發明之一較佳實施例的一種 彩色濾光膜基板之製造流程剖面示意圖； 第4圖是第3C圖中之光罩的部分透光區的上視示意 圖；以及 第5 A圖至第5 J圖是依照本發明之另一較佳實施例的一 種（全彩的）彩色濾光膜基板之製造流程剖面示意圖。 【圖式標記說明】 100、200、300 ··基板 1 0 2、2 0 2、3 0 2 :黑矩陣 104、204、204a :彩色光阻層 206 、306 、314 、 320 :光罩 208a 、308a 、316a 、322a :透光區 208b、308b、316b、322b :部分透光區 208c 、308b 、316c 、322c :不透光區 210、310、315、321 :曝光製程 301 、303、305 ··次晝素區 304、304a ··紅色光阻層 312、312a :綠色光阻層 318、318a :藍色光阻層 hi、h2 :高度差

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Claims (1)

1286346 _案號 92119939_年月日___ 六、申請專利範圍 1 . 一種彩色濾光膜基板的製造方法，該方法包括： 於一基板上形成一黑矩陣； 於該基板上形成一彩色光阻層，覆蓋該黑矩陣； 於該基板上方設置一光罩，以對該彩色光阻層進行一 曝光製程，其中該光罩具有一透光區、一部分透光區以及 一不透光區，且該部分透光區係位於該透光區與該不透光 區之間，而且對應下方該黑矩陣的邊緣處，該光罩之該部 分透光區的透光面積係由該透光區至該不透光區逐漸減 少；以及 進行一顯影製程，以圖案化該彩色光阻層。 2 .如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光膜基板的製 造方法，其中該黑矩陣的材質包括黑樹脂。 3 . —種彩色濾光膜基板的製造方法，該方法包括： 於一基板上形成一黑矩陣，該黑矩陣係將該基板劃分 出一第一區域、一第二區域與一第三區域； 於該基板上形成一第一彩色光阻層，以覆蓋該黑矩 陣； 於該基板上方設置一第一光罩，以對該第一彩色光阻 層進行一第一曝光製程，其中該第一光罩具有一第一透光 區、一第一部分透光區以及一第一不透光區，且該第一部 分透光區係位於該第一透光區與該第一不透光區之間，而 且對應下方該黑矩陣的邊緣處，該第一光罩之該第一部分 透光區的透光面積係由該第一透光區至該第一不透光區逐 漸減少；

11613twf2.ptc 第19頁 1286346 案號 92119939 Λ_η 曰 修正 六、申請專利範圍 進行一第 第一彩色光阻層； 於該基板上形 該第一彩色光阻層 於該基板上方 層進行一第二曝光 區、*一第二部 分透光區係位 且對應下方該 進行一第 第二彩 顯影製程，以保留下位於該第一區域之該 於 之第一 色光阻 該基板 彩色光 分透 於該 黑矩 二顯 層； 上形 阻層 成一第二彩色光阻層，以覆蓋圖案化之 與該黑矩陣； 設置一第二光罩，以對該第二彩色光阻 製程，其中該第二光罩具有一第二透光 光區以及一第二不透光區，且該第二部 第二透光區與該第二不透光區之間，而 陣的邊緣處； 影製程，以保留下位於該第二區域之該 成一第三彩色光阻層，以覆蓋該圖案化 、該圖案化之第二彩色光阻層與該黑矩 陣； 於該基板 層進行 區 His 一第二 第三部 區係位 分透光 且對應下方該 進行一第 第三彩色光阻 4.如申請 造方法，其中 係由該第二透 上方設置一第三光罩，以對該第三彩色光阻 曝光製程，其中該第三光罩具有一第三透光 分透光區以及一第三不透光區，且該第三部 於該第三透光區與該第三不透光區之間，而 黑矩陣的邊緣處；以及 三顯影製程，以保留下位於該第三區域之該 層。 專利範圍第3項所述之彩色濾光膜基板的製 該第二光罩之該第二部分透光區的透光面積 光區至該第二不透光區逐漸減少。

11613twf2.ptc 第20頁 1286346 _案號92119939_年月日__ 六、申請專利範圍 5.如申請專利範圍第3項所述之彩色濾光膜基板的製 造方法，其中該第三光罩之該第三部分透光區的透光面積 係由該第三透光區至該第三不透光區逐漸減少。 6 .如申請專利範圍第3項所述之彩色濾光膜基板的製 造方法，其中該黑矩陣的材質包括黑樹脂。

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