TWI299414B - - Google Patents

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1299414 Α7 Β7 五、發明説明（ 發明領域： 本發明係有關於彩色濾光器結構及其製造方法，特別 是有關於利用背向曝光與自行對準(Sel“lignment)技術來 製造彩色濾光器的方法。 發明背景：液日日顯示裔（Liquid Crystal Display ,以下簡稱l(3D)且 有輕薄、低輻射與低用電量的優勢，成為電腦周邊的一新 興產業。而液晶顯示器最重要的零組件為彩色濾光器（c〇1〇r Filter，以下簡稱CF)。 一般彩色遽光器係應用在液晶顯示器上，用來使液晶 顯示器彩色化的材料。彩色濾光器的基本結構如第1圖所 示，由下到上分別是基板/遮光層/彩色濾光片/透明導電 層’其中基板10為玻璃’而彩色遽光片14、16與18 —般 是由紅（R)、綠（G)、藍（B)三原色來構成β (請先閱讀背面之注意事項再 本頁 乃丨 、一SX». 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 彩色遽光裔習知製程如下：在基板1 〇 (如玻璃）上以例 如金屬濺鍍方式沉積遮光材料，此遮光材料如絡 (Chromium，Cr)元素，並利用光罩蝕刻方法，將遮光材料 曝光顯影形成所需圖案化之遮光層（Black Matrix ; 。 本紙張又度適用中國國家標準（cns ) A4規格（21 ox297公釐） 1299414 A7 B7 五' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明説明（） 在遮光層1 2上利用例如旋轉塗佈及光罩蝕刻技術方式形 成所需之紅色濾光片i 4、綠色濾光片1 6或藍色濾光片1 8， 再形成透明導電層20，例如銦錫氧化膜（ΙΊΓ〇 Film)以製作 彩色濾、光器結構。 由於習知製程需經過多次光罩蝕刻才能完成彩色濾光 器製作，除製程方法複雜外’形成之彩色濾光片會因底部 遮光層結構1 2與不同彩色濾光片間之對準誤差而重疊隆 起，或分離成較大間距。如第丨圖所示之結構，其中綠色 遽光片1 6向右偏移而藍色濾光.片1 8向左偏移，兩彩色遽 光片間的重疊塗佈形成隆起區域與較大之分離間距，造成 彩色濾光器平整性受影響，易導致液晶在這些區域之排列 不良。 另外’習知製程為對準形成彩色濾光片，需增加遮光 層寬度使遮住兩彩色濾光片之間隔而不漏光，因此開口率 (Open Ratio)因寬度增加而受到限制，使液晶顯示器亮度降 低。 發明目的及概述： 鑒於上述之發明背景中，習知彩色濾光器在製造時對 準不易，且結構不平整之缺點，會直接影響到液晶顯示器 請 聞 讀 背 面 之 訂-

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1299414 A7 ___B7 五、發明説明（） 之液晶排列以及亮度之品質，本發明乃利用結合背向曝光 方法來製造彩色濾光器，可簡化光罩使用次數並改善平整 性。因此，本發明的目的之一為結合背向曝光與蝕刻方式， 使彩色濾光片自行對準，以形成具平坦性的彩色濾光器。 另外，縮小滤光片之間遮光層的遮光面積’使彩色遽 光片開口部分增大，提高背光源透射率，如此可提高液晶 顯示器顯示品質。因此，本發明的再一目的為改變遮光層 位置使其位在透明導電層上，亦即使透明導電層位於遮光 層與彩色濾光片之間，藉由縮小遮光層寬度、提高開口率 (Open Ratio)與減小遮光層製程窗（Process Window)對準誤 差，以提高液晶顯示器之亮度。 根據以上所述之目的，本發明可在製程中使彩色濾光 片自行對準，避免習知製程與結構之缺點。另外使遮光層 位在透明導電層之上，可減少遮光層寬度以增加開口率與 減小製程窗誤差，如此平坦化之彩色濾、光器可提供液晶顯 示器螢幕高影像亮度。 為了達成上述目的，因此本發明提供一種彩色渡光器 之製造方法，至少包括提供一基板，並在基板上形成第一 樹脂層，以及定義第一樹脂層以曝露出基板之第一部份。 接著，在基板之第一部份上形成第二樹脂層。進行第一背 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事' — 10 — 項再本頁

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製· 1299414 A7 B7 五、發明説明（ =曝光步驟，藉以使得第二樹脂層成為第二彩色濾光片。 隨後，定義第一樹脂層以曝露出基板之第二部份，其中餘 留在基板之第一樹脂層成為第一彩色濾光片。並且在基板 之第二部份上形成第三樹脂層。以及，進行第二背向曝光 步驟，藉以使得第三樹脂層成為第三彩色遽光片。 為了達成上述目的，因此本發明提供一種彩色濾光器 之結構，由下而上分別為基板/自行對準彩色濾光片/透明導 電層/遮光層所構成。其中基板為玻璃，而彩色濾光片可由 紅（R)、綠（G)、藍（B)三個原色來構成。本發明之彩色濾光 器具有平坦的彩色濾光片’並且，本發明彩色濾光器之遮 光層位於透明導電層之上，亦即透明導電層位於遮光層與 彩色濾光片之間。 依據本發明之彩色濾光器及其製造方法，可具有下列 優點：利用背向曝光方式使彩色濾光片自行對準，如此便

訂* 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 移此導可誤 置如 明度準 位，透寬對 層題 之層窗 光問化光程 遮的坦遮製 將起平外免 ， 隆得此避 外生獲，， 另產可題率 。 會 也問口 疊不樣準開 重脂同對片 互樹，心光 相色片擔渡 間彩光必色 片使濾不彩 光，色於加 遽上彩由增 色片的 ，可 彩光化者此 兩濾 坦再因 使色平 。 ， 會彩 得層小 。 不到可電減差 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇x297公釐） 1299414 A 7 B7 五、發明説明（） 圖式簡單說明： (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 本發明的較佳實施例將於往後之說明文字中辅以下列 圖形做更詳細的闡述，其中： 第1圖所繪示為習知製造彩色濾光器之結構； 第2圖所繪示為本發明製造彩色濾光器之結構； 第3 A-3G圖所繪示為本發明彩色濾光器之一實施例製 程步驟及結構示意圖； #第4圖所緣示為形成具圖案性突出物（Protrusion)於本 發明第3G圖結構之示意圖； 第5圖所繪示為形成間隙體於本發明第4圖結構之示 意圖， 第6圖所繪示為形成具遮光性的圖案性突出物於本發 明第3F圖之結構之示意圖；以及 第7圖所繪示為形成具遮光性間隙體於本發明第6圖 結構之示意圖。 圖號對照說明： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 基板 12 遮光層 14 紅色濾光片 16 綠色濾光片 18 藍色濾光片 20 透明導電層 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1299414 五、發明説明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 30 基 板 32 遮 光層 34 紅 色 濾 光 片 36 綠 色濾 光 片 38 藍 色 濾 光 片 40 透 明導 電 層 50 基: 板 52 藍 色樹 脂 53 基 板 之 第 部 份 54 綠 色濾 光 片 56 光 阻 層 58 藍 色遽 光 片 59 基 板 之 第 二 部 份 60 紅 色遽 光 片 62 透 明 導 電 層 64 遮 光層 66 突 出 物 68 光 阻 性 間 隙 體 (Photo Spacer) 70 具 遮 光1 性 之 突 出物 72 具 遮 光 性 之 光 阻性間隙體 發明詳細說明： 習知彩色濾光器（CF)結構如第i圖所示， 由下 別為基板/遮光層/彩色濾光片/透明導電層所構成，$上分 板1 0為玻璃’而彩色渡光片1 4、1 6與1 8 —般是由紅（R) 綠（G)、藍（B)三個原色來構成。其缺點為彩色遽光片14、 16與18在製造時對準不易，造成其表面之透明導電層20 覆蓋性不平整。另外，為補償對準誤差，遮光層12寬度通 常會加大，會造成開口率降低而亮度不高的缺點。而本發 明的優點為使用背向曝光，使彩色濾光片除了具有自行對 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29<7公釐） c請先閲讀背面之注意事項再本頁〕 一 訂- 1299414 A7 B7 五、發明説明（） 準特點之外’更具有平坦表面而不會隆起或凹陷。另外， 使遮光層位於透明導電層上，不但使彩色樹脂不會因形成 表面厚度不均而隆起，亦可縮小遮光層寬度，使開口率增 加與製程窗誤差縮小。 而本發明之結構如第2圖所示，由下而上分別為基板 3 0/自行對準彩色濾光片34、36與3 8/透明導電層40/遮光 層32所構成’其中基板30為玻璃.、，而彩色濾光片34、36 與38分別由紅（R)、綠（G)、藍（B)三個原色來構成。其特點 除了具有自行對準之彩色濾光片34、36與38外，更將遮 光層32配置在透明導電層40上，亦即透明導電層4〇位於 遮光層32與彩色濾光片34、36與38之間。 第3A-3G圖所繪示為本發明彩色濾光器之一實施例製 程步驟及結構示意圖。根據本發明第3 A_3 G圖所繪示，提 供一基板50，其材質通常為平坦性佳之^璃。接著，在基 板5 0上例如以旋轉塗佈方式形成一層藍色樹脂，再應用光 罩#刻方式去除位在基板第一部份5 3上之藍色樹脂以保 留一部份的藍色樹脂52，如第3A圖所示。亦即，此定義 後之藍色樹脂5 2包括後續欲形成之藍色濾、光片$ 8與紅色 濾光片60共同區域。 接著，於基板5 0上，例如以塗佈方式，形成一層綠色 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再本頁)

tT*』 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1299414 Α7 Β7 五、發明説明（） 樹脂，並以背向曝光方式直接從基板5 〇背面（無樹脂面）進 行曝光顯影，使綠色樹脂膜成為綠色濾光片54,如第3b 圖所示。進行此背向曝光方式’可使藍色樹脂52與綠色樹 脂自行互相對準。接著’再進行顯影步驟，去除位於藍色 樹脂52之上與填滿基板50之第一部份53後多餘之綠色樹 脂’如此便形成綠色遽光片54。其中，因為綠色樹脂係填 滿基板5 0之第一部份5 3，因此利用背向曝光方式時，即 可使得綠色濾光片54以自行對準方式形成於基板5〇之第 4伤5 3上’如此便不會有習知彩色遽光片重疊的現象發 生0 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 隨 綠色濾 隨後， 阻覆蓋 保留部 圖所示 覆蓋光 驟中所 刻方式 得知姓 後’再利用塗佈光阻及敍刻方式，在藍色樹脂5 2與 光片54上形成圖案化光阻層56，如第3C圖所示。 再例如使用乾式蝕刻或濕式蝕刻方式，去除未被光 的藍色樹脂52，曝露出基板5〇之第二部份59，並 份的藍色樹脂52藉以形成藍色濾光片58，如第3D 。此去除步驟可利用乾式蝕刻或濕式蝕刻，去除無 阻的部分藍色樹脂。至於，乾式#刻或濕式姓刻步 使用之蝕刻劑則可為任何可獲得之習知蝕刻劑或蝕 。因為，任何熟習此技藝者經由本發明之揭示均可 刻步驟之細節，因此不再贅述。 當去除殘留光阻後，接著例如以塗佈方式形成一層紅 訂: 本紙張U適用中國國家標準（CNS )八4胁（2ΐ〇χ297公後） 1299414 A7 B7 五、發明説明（ 色樹脂，並以背向曝光方式直接對基板5〇背面（無樹脂面） 曝光，再進行顯影步驟，藉以去除藍色濾光片58與綠色濾 光片54上以及填滿基板5〇之第二部份59後多餘的紅色樹 脂，如此紅色樹脂即成為紅色濾光片6〇，達到三種顏色樹 脂之自行對準與平坦化，如第3E圖所示。 上述即是使紅色樹脂填滿基板50所曝露出的第二部份 59，再利用背向曝光步驟與藍色濾光片58、綠色濾光片54 自行互相對準方式，即可避免習知彩色濾光片重疊的缺點 發生。三種彩色濾光片依上述步驟自行填滿及對準，除簡 化繁複的光罩製程外，也有利於濾光片的平整性。 接著利用例如金屬濺鍍方式形成透明導電層6 2，如第 3 F圖、所示，此透明導電層62材料通常為銦錫氧化膜（IT Ο 膜）。接著，在透明導電層62上再形成一層金屬層，例如 為鉻（C〇元素。隨後，以光罩蝕刻等方式製成具圖案性之 遮光層64，如第3G圖所示。此遮光層之材質可為鉻或其 他物質，本發明並不限於此。此遮光層目的在區隔兩種不 (請先閲讀背面之注意事項 __ 再本頁) 訂·

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 度 比 對 色 彩 使 象 現 的 光 白 生 L 幕 螢 輕 減 以 光 的 色。 顏高 同提 製誤 之窗 明程 發製 本少 據減 根並 率 程 可 遮 小 差 使 顯 晶 光器 、示 層 具 Π 開 。 高度 提析 以解 度高 寬有 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1299414 A7 B7 五、發明説明（） (請先閱讀背面之注意事項再本育) 另外，可在本發明第3G圖之透明導電層62表面，利 用沈積與定義製程形成圖案化之突出物66，以形成如第4 圖所示之結構，可使液晶分子呈現廣視角效果。此外，本 發明並可在遮光層64的表面形成光阻性間隙體68，以形 成如第5圖所示之結構。 本發明另一實施例係可利用第3F圖之結構，在透明導 電層62上形成具遮光性之突出物70(如第6圖所示）與間隙 體72(如第7圖所示），作為彩色濾光器的遮光層。 而值得注意的一點是，在上述之實施例中彩色濾光片 的沉積順序僅為舉例，本發明並不限於此。其中，彩色遽 光片54、58、60分別可為藍色濾光片、紅色濾光片與綠色 遽光片；彩色遽光片5 4、5 8、6 0亦分別可為紅色遽光片、 綠色濾光片與藍色濾光片。

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之優點為以背向曝光方式，取代習知光罩钱史j 製程，使彩色濾光片不必重複對準造成重疊誤差。本發明 利用定義的藍色樹脂5 2，加上背向曝光方式，可使彩色漁 光片自行填滿與對準’有利於彩色滤光片的平整性。 本發明之另一優點為改變習知遮光層之位置，使遮光 π 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（210x297公釐） 1299414 A7 B7 五、發明説明（） 層位於透明導電層上，亦即透明導電層位於遮光層和彩色 濾光片之間，除了使彩色濾光片表面均勻具平坦性而不會 有隆起問題外，且不必為對準問題而加寬遮光層，如此可 減小遮光層寬度以增加製程窗，使開口率加大且避免誤 差。 如熟悉此技術之人員所瞭解的，以上所述僅為本發明 之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範 圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改 變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍内。 (請先閲讀背面之注意事項再 H— 本頁 1Γ*

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 太紙後疋凊油用中國國家揉糸（CNS ) A4规格（210X297公磐） '! ί 【 ί

Claims (1)

1299414 AS B8 C8 D8 H:轉二:: ";·' .-Λ*»-!*—*-一—---------------· ~ .·— 六、申請專利範圍 申請專利範圍 1. 一種彩色濾光器之結構，至少包括： 一基板； 複數個彩色濾光片位於該基板上，而該些彩色濾光片 係自行對準彩色遽光片； 一透明導電層位於該些彩色濾光片上；以及 一遮光層位於該透明導電層上。 2. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光器之結構，其中 上述之透明導電層係位於該遮光層與該些彩色濾光片之 間。 3. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光器之結構，其中 上述之基板為玻璃。 4. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光器之結構，其中 該些彩色濾光片包括紅色濾光片、藍色濾光片與綠色濾光 5. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光器之結構，其中 上述之遮光層可為遮光型間隙體。 13 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先-H讀背面之注意事項再填寫本頁) -% 線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1299414 、申請專利範圍 6.如申請專利範圍第1項之彩色濾光器之結構，其中 上述之遮光層可為遮光型突起物。 7· —種彩色濾光器之製造方法，至少包括： 提供一基板，並在該基板上形成一第一樹脂層； 去除該第一樹脂層之一第一部份以曝露出該基板之一 第一部份； 在該基板之該第一部份上形成一第二樹脂層； 進行一第一背向曝光步驟，措以使得遠第^一樹脂層成 為一第二彩色濾光片； 去除該第一樹脂層之一第二部份以曝露出該基板之一 第二部份，其中餘留在該基板之該第一樹脂層成為一第一 彩色滤光片， 在該基板之該第二部份上形成一第三樹脂層；以及 進行一第二背向曝光步驟，藉以使得該第三樹脂層成 為一第三彩色渡光片。 8. 如申請專利範圍第7項之彩色濾光器之製造方法’ 其中在該第二背向曝光步驟之後，更包括沉積一透明導電 層在該第一彩色濾光片、該第三彩色濾光片、與該第二彩 色濾光片上。 9. 如申請專利範圍第8項之彩色濾光器之製造方法， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

[299414 A& B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中該透明導電層為銦錫氧化物。 10·如申請專利範圍第8項之彩色濾光器之製造方 法，更包括形成一遮光層於該透明導電層上。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項之彩色濾光器之製造方 法，其中該遮光層可為遮光型間隙體。 1 2.如申請專利範圍第1 0項之彩色濾光器之製造方 法，其中該遮光層可為遮光型突起物。 1 3.如申請專利範圍第7項之彩色濾光器之製造方 法，其中上述之基板為玻璃。 14.如申請專利範圍第7項之彩色濾光器之製造方 法，其中上述之第一樹脂層為藍色樹脂層、第二樹脂層為 綠色樹脂層、第三樹脂層為紅色樹脂層，且該第一彩色濾 光片為藍色濾光片、第二彩色濾光片為綠色濾光片、第三 彩色濾光片為紅色濾光片。 1 5·如申請專利範圍第7項之彩色濾光器之製造方 法，其中上述之第一樹脂層為紅色樹脂層、第二樹脂層為 藍色樹脂層、第三樹脂層為綠色樹脂層，且該第一彩色濾 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先-M讀背面之注意事項再S本頁) ιέ I I 丁 · 丨 士一口* 線· A8B8C8D8 1299414 六、申請專利範圍 光片為紅色濾光片、第二彩色濾光片為藍色濾光片、第三 彩色濾光片為綠色濾光片。 16.如申請專利範圍第7項之彩色濾光器之製造方 法，其中上述之第一樹脂層為綠色樹脂層、第二樹脂層為 紅色樹脂層、第三樹脂層為藍色樹脂層’且該第一彩色濾 光片為綠色濾光片、第二彩色濾光片為紅色濾光片、第三 彩色濾光片為藍色濾光片。 (請先-H讀背面之注意事項再本頁) 訂、 -丨線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印M4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）