TWI384264B - 彩色濾光層及其製造方法 - Google Patents

Description

彩色濾光層及其製造方法

本發明是有關於一種彩色濾光層及其製造方法，且特別是有關於一種可用於液晶顯示面板之彩色濾光層及其製造方法。

為了使液晶顯示面板能夠顯示出全彩畫面，在顯示面板中使用彩色濾光層來達到全彩化之效果已經是很成熟的技術。目前來說，彩色濾光層的製作方法大都是使用曝光以及顯影程序來對彩色光阻材料進行圖案化，以形成具有特定排列形式的彩色濾光圖案。

隨著大尺寸顯示面板的發展，現今液晶顯示面板的畫素陣列(pixel array)結構當中，有一種被稱為半源極驅動(half source driving，以下簡稱為HSD)架構。HSD架構可以使得資料線的數目減半，所以源極驅動器(source driver)的價格也會相對地降低。更詳細來說，HSD架構的畫素陣列中，兩相鄰的子畫素是共用一條資料線，因而得以使資料線數目減半。也就是因為HSD架構下的兩相鄰的子畫素是共用一條資料線，因此HSD架構的畫素陣列中相鄰的兩子畫素圖案是呈現上下左右皆反向。因而，對於使用HSD架構的顯示面板，其彩色濾光層的彩色濾光圖案也需以兩兩上下左右均反向的方式排列。因此，通常HSD架構的彩色濾光層都會使用三道光罩來分別形成紅、綠、 藍三種濾光圖案。

本發明提供一種彩色濾光層的製作方法，其可以使用單一光罩來形成HSD架構的彩色濾光層。

本發明提供一種彩色濾光層，其是以上述方法所製成。

本發明提出一種彩色濾光層的製作方法，其包括提供一基板，基板上具有一畫素區域，且所述畫素區域包括多個第一子畫素區域、多個第二子畫素區域以及多個第三子畫素區域，其中每一第一、第二、第三子畫素區域的間距(pitch)為P。接著，在基板上設置一光罩，其中光罩上具有多個透光圖案。以此光罩進行第一次曝光以及顯影程序，以於每一第一子畫素區域中形成一第一顏色濾光圖案。之後，使光罩相對於基板往一第一方向移動2N×P的距離之後，以光罩進行一第二次曝光以及顯影程序，以於每一第二子畫素區域中形成一第二顏色濾光圖案，其中N為正整數。然後，使光罩相對於基板往一第二方向移動2M×P的距離之後，以光罩進行一第三次曝光以及顯影程序，以於每一第三子畫素區域中形成一第三顏色濾光圖案，其中M為正整數，M不等於N，且第二方向與第一方向相反。特別是，兩相鄰的子畫素區域內的彩色濾光圖案具有不相同的輪廓。

本發明另提出一種彩色濾光層，其包括一基板以及多 個第一、第二以及第三顏色濾光圖案。所述基板具有一畫素區域以及位於畫素區域兩側邊的一第一周邊區以及一第二周邊區，所述畫素區域包括多個第一子畫素區域、多個第二子畫素區域以及多個第三子畫素區域，其中每一第一、第二、第三子畫素區域的間距(pitch)為P。另外，第一、第二以及第三顏色濾光圖案分別位於第一、第二以及第三子畫素區域中，且兩相鄰的子畫素區域內的彩色濾光圖案具有不相同的輪廓。另外，在第一周邊區中還包括設置有至少一個第一顏色濾光圖案以及至少一個第三顏色濾光圖案，且在第二周邊區中還包括設置有至少一個第二顏色濾光圖案。

基於上述，本發明使用單一光罩便可以在基板上形成適合用於HSD架構的彩色濾光層。由於不需使用三道光罩來形成彩色濾光層，因此本發明可以節省光罩所需的費用，進而降低製造成本。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A為根據本發明一實施例之顯示面板之剖面示意圖。請參照圖1A，顯示面板包括基板100、位於基板100上之畫素陣列層102、基板108、位於基板108上之彩色濾光層106以及夾於兩基板100、108之間的顯示介質104(例如是液晶層)。在其他的實施例中，在基板108上還可包括 電極層，且基板100與基板108上亦可包括配向層等等。由於上述各組成膜層的關係為此領域技術人員已知的技術，因此在此不再詳述。另外，根據本發明之另一實施例，上述之彩色濾光層106亦可以設置在畫素陣列層102上，如圖1B所示，其即所謂的彩色濾光層於畫素陣列上之結構(color filter on array,COA)。

上述圖1A或是圖1B之顯示面板皆可為HSD架構的顯示面板。對於HSD架構的顯示面板而言，其畫素陣列層102的子畫素排列如圖2之等效電路圖所示。畫素陣列層102具有掃描線G1、G2、G3、資料線D1、D2、D3以及子畫素結構P1、P2。由圖2之等效電路圖可知，子畫素結構P1與子畫素結構P2是共用一條資料線D2。更詳細而言，子畫素結構P1的薄膜電晶體T1是與掃描線G1以及資料線D2電性連接，而子畫素結構P2的薄膜電晶體T2是與掃描線G2以及資料線D2電性連接。也就是因為子畫素結構P2的薄膜電晶體T2與子畫素結構P1的薄膜電晶體T1是共同使用資料線D2之故，因此子畫素結構P2的薄膜電晶體T2與子畫素結構P1的薄膜電晶體T1是一上一下的排列。因此當於進行子畫素結構P1與子畫素結構P2的佈局設計時，子畫素結構P1與子畫素結構P2的透光區通常會呈現上下左右皆反向。換言之，畫素陣列層102上的各子畫素結構的透光區並非呈現相同的輪廓圖案，而是呈現兩兩上下左右皆反向的形式，也可以呈現兩兩鏡像對稱的形式，或是兩兩不相同的輪廓圖案。

以兩兩上下左右皆反向的HSD架構為例，為了配合畫素陣列層102之子畫素結構之透光區有兩兩上下左右皆反向的特性，因此用於此種具有HSD架構的顯示面板之彩色濾光層通常也會設計成具有兩兩上下左右皆反向的濾光圖案。以下將詳細說明形成具有兩兩上下左右皆反向的濾光圖案之彩色濾光層的製作方法。

圖3A至圖3D為根據本發明一實施例之彩色濾光層的製造方法示意圖。為了詳細說明，圖3A至圖3D僅繪示出彩色濾光層之其中一列的子畫素區域(彩色濾光圖案)。事實上，依照下述實施例所製出的彩色濾光層具有陣列排列的彩色濾光圖案。

首先，請參照圖3A，提供一基板200，基板200上具有一畫素區域202以及位於畫素區域202兩側的第一與第二周邊區204a,204b。基板200可為空白基板或是已形成有HSD架構的畫素陣列層的基板。倘若基板200為空白基板，那麼之後於基板200上完成彩色濾光層的製作之後，即可成為一彩色濾光基板，其可用於與畫素陣列基板組立以構成一顯示面板。倘若基板200為已形成有HSD架構的畫素陣列層的基板，那麼之後於基板200上完成彩色濾光層的製作之後，即可成為彩色濾光層於畫素陣列上之結構(color filter on array,COA)，其可用於與一對向基板組立以構成一顯示面板。

更詳細而言，畫素區域202包括多個第一子畫素區域202a、多個第二子畫素區域202b以及多個第三子畫素區域 202c。特別是，每一第一、第二、第三子畫素區域202a,202b,202c具有間距(pitch)P。基板200上的第一、第二、第三子畫素區域202a,202b,202c分別對應圖2之畫素陣列層102上的一個子畫素結構P1或P2。

接著，請參照圖3B，在基板200上設置一光罩300，其中光罩300上具有多個透光圖案302。特別是，光罩300上之透光圖案302包括第一透光圖案302a以及第二透光圖案302b。在本實施例中，光罩300上的第一透光圖案302a以及第二透光圖案302b之間的距離為3P。另外，第一透光圖案302a以及第二透光圖案302b具有不相同的輪廓，較佳的是，第一透光圖案302a以及第二透光圖案302b彼此成上下左右皆反向。

之後，以光罩300進行第一次曝光以及顯影程序，以於基板200上之每一第一子畫素區域202a中形成一第一顏色濾光圖案210a或210b。上述之曝光以及顯影程序包括先在基板200上形成一第一顏色光阻層(未繪示)，之後利用光罩300作為曝光遮罩進行曝光程序，以使曝光程序之光線通過光罩300上之透光區圖案302而照射至底下的第一顏色光阻層。接著，進行顯影程序，以將第一顏色光阻層未被照射之處移除，而所留下的第一顏色光阻層即為第一顏色濾光圖案210a,210b。特別值得一提的是，因為光罩300上之第一透光圖案302a以及第二透光圖案302b彼此成上下左右皆反向，因此所對應形成的第一顏色濾光圖案210a,210b也具有上下左右皆反向的特性。

另外，在進行上述第一次曝光以及顯影程序以於第一子畫素區域202a中形成第一顏色濾光圖案210a,210b時，也同時在第一周邊區204a中形成了一第一顏色濾光圖案210a。

在形成第一顏色濾光圖案210a,210b之後，接著，請參照圖3C，使光罩300相對於基板200往第一方向d1移動2N×P的距離，其中N為正整數。上述移動步驟可為固定基板200而移動光罩300，或者是固定光罩300而移動基板200。總而言之，上述之移動步驟完成之後，光罩300相對於基板200是往第一方向d1移動了2N×P的距離。本實施例是以N=1，即移動了2P的距離為例來說明，但本發明不限於此。

之後，以光罩300進行一第二次曝光以及顯影程序，以於每一第二子畫素區域202b中形成一第二顏色濾光圖案212a或212。類似地，上述之曝光以及顯影程序包括先在基板200上形成一第二顏色光阻層(未繪示)，覆蓋第一顏色濾光圖案210a,210b。之後利用光罩300作為曝光遮罩進行曝光程序，以使曝光程序之光線透過光罩300上之透光區圖案302而照射至底下的第二顏色光阻層。接著，進行顯影程序，以將第二顏色光阻層未被照射之處移除，而所留下的第二顏色光阻層即為第二顏色濾光圖案212a,212b。特別值得一提的是，因為光罩300上之第一透光圖案302a以及第二透光圖案302b彼此成上下左右皆反向，因此所對應形成的第二顏色濾光圖案212a,212b也具有上 下左右皆反向的特性。

類似地，在進行上述第二次曝光以及顯影程序以於第二子畫素區域202b中形成第二顏色濾光圖案212a,212b時，也同時在第二周邊區204b中形成了一第二顏色濾光圖案212b。

在形成第二顏色濾光圖案212a,212b之後，接著，請參照圖3D，使光罩300相對於基板200往一第二方向d2移動2M×P的距離，其中M為正整數，M不等於N，且第二方向d2與第一方向d1相反。換言之，此移動步驟的移動距離2M×P不等於先前第二次曝光以及顯影程序之前之移動步驟中往第一方向的移動距離2N×P。同樣地，上述移動步驟可為固定基板200不移動而移動光罩300，或者是固定光罩300不移動而移動基板200。總而言之，上述之移動步驟完成之後，光罩300相對於基板200是往第二方向d2移動2M×P的距離。本實施例是以M=2，即移動了4P的距離為例來說明，但本發明不限於此。

之後，以光罩300進行一第三次曝光以及顯影程序，以於每一第三子畫素區域202c中形成一第三顏色濾光圖案214a或214b。類似地，上述之曝光以及顯影程序包括先在基板200上形成一第三顏色光阻層(未繪示)，覆蓋第一顏色濾光圖案210a,210b與第二顏色濾光圖案212a,212b。之後利用光罩300作為曝光遮罩進行曝光程序，以使曝光程序之光線透過光罩300上之透光區圖案302而照射至底下的第三顏色光阻層。接著，進行顯影程序，以將 第三顏色光阻層未被照射之處移除，而所留下的第三顏色光阻層即為第三顏色濾光圖案214a,214b。特別值得一提的是，因為光罩300上之第一透光圖案302a以及第二透光圖案302b彼此成上下左右皆反向，因此所對應形成的第三顏色濾光圖案214a,214b也具有上下左右皆反向的特性。

類似地，在上述第三次曝光以及顯影程序，以於第三子畫素區域202c中形成第三顏色濾光圖案214a,214b時，也同時在第一周邊區204a中形成了一第三顏色濾光圖案214a。上述第一顏色濾光圖案210a,210b、第二顏色濾光圖案212a,212b以及第三顏色濾光圖案214a,214b可分別為紅色、綠色、藍色濾光圖案。

在完成上述第一、第二以及第三曝光顯影程序之後，所形成的彩色濾光層如圖3D所示，第一顏色濾光圖案210a,210b、第二顏色濾光圖案212a,212b以及第三顏色濾光圖案214a,214b分別位於基板200之第一、第二以及第三子畫素區域202a,202b,202c中。而且，兩相鄰的第一、第二以及第三子畫素區域202a,202b,202c內的彩色濾光圖案具有不相同的輪廓。較佳的是，兩相鄰的第一、第二以及第三子畫素區域202a,202b,202c內的彩色濾光圖案彼此成上下左右皆反向。

以最靠近第二周邊區212b的兩個彩色濾光圖案210a,212a來說，第一彩色濾光圖案210a具有一缺角處R1，第二顏色濾光圖案212a具有一缺角處R2。兩缺角R1、R2彼此上下左右皆反向，因而第一彩色濾光圖案210a與第二 顏色濾光圖案212a彼此上下左右皆反向。

特別是，由於上述彩色濾光層的製造過程中，第二次曝光以及顯影程序是使光罩300相對於基板200往第一方向d1移動2N×P的距離，且第三次曝光以及顯影程序是使光罩300相對於基板200往第二方向d2移動2M×P的距離。因此，在完成上述彩色濾光層的製作之後，在第一周邊區204a中會形成有至少一個第一顏色濾光圖案210a以及至少一個第三顏色濾光圖案214a，且在第二周邊區204b中會形成有至少一個第二顏色濾光圖案212b。

更詳細而言，位於第一周邊區204a中的第一顏色濾光圖案210a以及第三顏色濾光圖案214a之間相距至少一個間距P。另外，位於第二周邊區204b中的第二顏色濾光圖案212b與最鄰近的畫素區域202中的彩色濾光圖案210a之間相距至少一個間距P。在第一周邊區204a與第二周邊區204b內的顏色濾光圖案210a,214a,212b之間的距離與先前進行第二次以及第三次曝光以及顯影程序之前的光罩移動距離有關。換言之，若光罩相對基板移動距離越大(N與M值越大)，那麼第一周邊區204a中的第一顏色濾光圖案210a以及第三顏色濾光圖案214a之間距離以及第二周邊區204b中的第二顏色濾光圖案212b與最鄰近的畫素區域202中的彩色濾光圖案210a之間距離也就越大。

綜上所述，本發明使用單一光罩並且配合光罩以兩種不同移動方向移動兩種不同距離，即可使用單一光罩來完成適合用於HSD架構的彩色濾光層。由於不需使用三道光 罩來形成彩色濾光層，因此本發明可以節省光罩所需的費用，進而降低製造成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100,108‧‧‧基板

102‧‧‧畫素陣列層

104‧‧‧顯示介質

106‧‧‧彩色濾光層

200‧‧‧基板

202‧‧‧畫素區域

202a,202b,202c‧‧‧子畫素區域

204a,204b‧‧‧周邊區

210a,210b,212a,212b,214a,214b‧‧‧第一、第二、第三顏色濾光圖案

300‧‧‧光罩

302a,302b‧‧‧透光圖案

D1~D3‧‧‧資料線

G1~G3‧‧‧掃描線

P1、P2‧‧‧子畫素結構

T1、T2‧‧‧薄膜電晶體

P‧‧‧間距

d1,d2‧‧‧方向

R1,R2‧‧‧缺角

圖1A以及圖1B是根據本發明之實施例之顯示面板剖面示意圖。

圖2是根據本發明之實施例之HSD架構之畫素陣列的等效電路圖。

圖3A至圖3D是根據本發明之一實施例之彩色濾光層的製造流程示意圖。

200‧‧‧基板

202‧‧‧畫素區域

204a,204b‧‧‧周邊區

210a,210b,212a,212b,214a,214b‧‧‧第一、第二、第三顏色濾光圖案

300‧‧‧光罩

302a,302b‧‧‧透光圖案

d2‧‧‧方向

R1,R2‧‧‧缺角

Claims (13)

1. 一種彩色濾光層的製造方法，包括：提供一基板，該基板上具有一畫素區域，且該畫素區域包括多個第一子畫素區域、多個第二子畫素區域以及多個第三子畫素區域，其中每一第一、第二、第三子畫素區域的間距(pitch)為P；在該基板上設置一光罩，其中該光罩上具有多個透光圖案，且該些透光圖案的間距為3P；以該光罩進行第一次曝光以及顯影程序，以於每一第一子畫素區域中形成一第一顏色濾光圖案；使該光罩相對於該基板往該第一方向移動2N×P的距離之後，以該光罩進行一第二次曝光以及顯影程序，以於每一第二子畫素區域中形成一第二顏色濾光圖案，其中N為正整數；以及使該光罩相對於該基板往一第二方向移動2M×P的距離之後，以該光罩進行一第三次曝光以及顯影程序，以於每一第三子畫素區域中形成一第三顏色濾光圖案，其中M為正整數，M不等於N，且該第二方向與該第一方向相反，其中兩相鄰的該些第一、第二以及第三子畫素區域內的彩色濾光圖案具有不相同的輪廓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光層的製造方法，其中兩相鄰的該些第一、第二以及第三子畫素區域內的彩色濾光圖案彼此成上下左右皆反向。
3. 如申請專利範圍第2項所述之彩色濾光層的製造方 法，其中該些第一、第二以及第三顏色濾光圖案分別具有一缺角處，且該些第一、第二以及第三顏色濾光圖案中兩相鄰的顏色濾光圖案呈上下左右皆反向。
4. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光層的製造方法，其中該基板包括一第一周邊區以及一第二周邊區，位於該些子畫素區域的兩側，且於進行該第一次曝光以及顯影程序之後，該第一周邊區中形成有至少一個第一顏色濾光圖案；於進行該第二次曝光以及顯影程序之後，該第二周邊區中形成有至少一個第二顏色濾光圖案；以及於進行該第三次曝光以及顯影程序之後，該第一周邊區中形成有至少一個第三顏色濾光圖案。
5. 如申請專利範圍第4項所述之彩色濾光層的製造方法，其中位於該第一周邊區中的該第一顏色濾光圖案以及該第三顏色濾光圖案之間相距至少一個間距P。
6. 如申請專利範圍第4項所述之彩色濾光層的製造方法，其中位於該第二周邊區中的該第二顏色濾光圖案與該畫素區域中最鄰近的彩色濾光圖案之間相距至少一個間距P。
7. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光層的製造方法，其中該第一、第二以及第三顏色濾光圖案分別為紅色、綠色、藍色濾光圖案。
8. 一種彩色濾光層，包括：一基板，該基板上具有一畫素區域以及位於該畫素區域兩側邊的一第一周邊區以及一第二周邊區，該畫素區域 包括多個第一子畫素區域、多個第二子畫素區域以及多個第三子畫素區域，其中每一第一、第二、第三子畫素區域的間距(pitch)為P；多個第一、第二以及第三顏色濾光圖案，分別位於該些第一、第二以及第三子畫素區域中，且兩相鄰的第一、第二以及第三子畫素區域內的彩色濾光圖案具有不相同的輪廓，且在該第一周邊區中包括設置有至少一個第一顏色濾光圖案以及至少一個第三顏色濾光圖案，且在該第二周邊區中包括設置有至少一個第二顏色濾光圖案。
9. 如申請專利範圍第8項所述之彩色濾光層，其中兩相鄰的第一、第二以及第三子畫素區域內的彩色濾光圖案彼此成上下左右皆反向。
10. 如申請專利範圍第9項所述之彩色濾光層，其中該些第一、第二以及第三顏色濾光圖案分別具有一缺角處，且該些第一、第二以及第三顏色濾光圖案中兩相鄰的顏色濾光圖案呈上下左右皆反向。
11. 如申請專利範圍第8項所述之彩色濾光層，其中位於該第一周邊區中的該第一顏色濾光圖案以及該第三顏色濾光圖案之間相距至少一個間距P。
12. 如申請專利範圍第8項所述之彩色濾光層，其中位於該第二周邊區中的該第二顏色濾光圖案與該畫素區域中最鄰近的彩色濾光圖案之間相距至少一個間距P。
13. 如申請專利範圍第8項所述之彩色濾光層，其中該第一、第二以及第三顏色濾光圖案分別為紅色、綠色、藍色濾光圖案。