TWI474300B

TWI474300B - 彩色濾光片之製造方法及具有其之顯示裝置

Info

Publication number: TWI474300B
Application number: TW100146648A
Authority: TW
Inventors: Chih Ming Liang; Kuo Liang Chuang; shu lan Chen
Original assignee: Innolux Corp
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2015-02-21
Also published as: TW201324471A

Description

彩色濾光片之製造方法及具有其之顯示裝置

本發明是有關於一種製造彩色濾光片的方法及具有其之顯示裝置，且特別是有關於一種以特殊方法製造具有小線寬(Line Width)及高吸光特性之遮光層結構的彩色濾光片及具有其之顯示裝置。

隨著科技的進步，生活中已經充斥著各式各樣的顯示器產品。顯示器產品可以產生色彩鮮明的色澤，主要係透過彩色濾光片(Color Filter，CF)將光源濾波出所欲呈現的色彩。若以液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)來說，液晶顯示器係一種非主動發光之元件，必須先透過內部的背光模組(穿透型LCD)或外部的環境入射光(反射型或半穿透型LCD)作為光源，並使用驅動電路以控制液晶分子形成黑、白兩色的灰階顯示，再透過彩色濾光片中的紅(R)、綠(G)、藍(B)三種彩色濾光片層提供色相，經由三原色比例之調和，顯示出全彩模式之彩色顯示畫面。因此，在追求高解析度及高對比度的市場需求下，彩色濾光片的特性即成為液晶顯示器彩色化效果之關鍵。

傳統在製作彩色濾光片時，會在紅(R)、綠(G)、藍(B)三種彩色濾光片層的不同色彩之間，使用黑色矩陣(Black Matrix，BM)作為間隔，以提高對比。黑色矩陣的製作主要有下列三項要求，包括高解析度、高光學密度(Optical Density，OD)值以及高阻抗。

然而，現行之高阻抗黑色矩陣的光學密度值僅能做到3.0/μm左右，其所能提供的色彩對比度，尚無法滿足市場的需求與趨勢，而若為了提高光學密度值，強制調高黑色矩陣厚度，亦會造成解析度無法作小，也就是說，現行黑色矩陣材料要同時符合上述三項要求是非常困難的。

本發明係有關於一種具有彩色濾光片之顯示裝置，此顯示裝置之彩色濾光片，具有一種以特殊結構設計而製成之小線寬遮光層，藉由此遮光層可以提高顯示器之光學對比及彩度，並且具有低反射率的特性。

根據本發明之第一方面，提出一種顯示裝置，包括：一第一基板、一第二基板、一彩色濾光片及一顯示介質。彩色濾光片設置於第一基板上，彩色濾光片包括一彩色層、一保護層及一遮光層。保護層係設置於彩色層上，遮光層包括一第一遮光層及一第二遮光層。第一遮光層設置於第一基板上，第二遮光層係設置於第一遮光層上。顯示介質係設置於彩色濾光片與第二基板之間。

根據本發明之第二方面，提出一種彩色濾光片之製造方法，包括提供一基板。形成一圖案化第一遮光層於該基板上，圖案化第一遮光層包括一第一子遮光部及一設置於該第一子遮光部周圍的第二子遮光部。形成一彩色層於第一子遮光部上。形成一保護層於彩色層上。形成一第二遮光層於第一遮光層上。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

在此揭露內容之實施例中，係提出一種具有彩色濾光片之顯示裝置，此顯示裝置之彩色濾光片，具有一種以特殊結構設計而製成之小線寬遮光層，藉由此遮光層可以提高顯示器之光學對比及彩度，而且此遮光層亦具有低反射率的特性，反射率係小於1%，較佳為小於0.5%，最佳為0.1%，是一般單層遮光層無法作到的反射率。其中，第一、二實施例之製程中，係使用單一次光罩製程以形成第二遮光層。舉例來說，第一實施例之製程係以單一次光罩製程以同時形成第三子遮光部及第四子遮光部。第二實施例之製程係以單一光罩製程以同時形成間隙控制單元層及第三子遮光部。第三~五實施例之製程中係使用兩次光罩製程製程以形成第二遮光層。換句話說，第三~五實施例之製程係分別以兩次光罩製程形成第三子遮光部及第四子遮光部，或分別以兩次光罩製程以形成間隙控制單元層及第三子遮光部，其分別在以下第一～五實施例中有詳細說明。

第一實施例

請參考第1A～1E圖，其繪示依照本發明第一實施例之彩色濾光片基板10-1及彩色濾光片基板10-2的製造流程圖。第1A圖繪示形成一圖案化第一遮光層105的步驟。首先，提供一基板103，利用光罩M1以曝光顯影的方式，形成一圖案化第一遮光層105於基板103，圖案化第一遮光層105包括第一子遮光部105a及第二子遮光部105b。請接著參考第1B-1C圖，其繪示形成彩色層107的步驟。彩色層107包括多組彩色畫素單元，每組彩色畫素單元受到第一子遮光部105a分隔為複數個區段。其中，每一個區段係為一個子畫素單元，如紅色(R)子畫素單元、綠色(G)子畫素單元及藍色(B)子畫素單元。如第1C圖所示之一組彩色畫素單元，包括子彩色層107a(例如係R子畫素單元)、子彩色層107b(例如係G子畫素單元)及子彩色層107c(例如係B子畫素單元)，係利用光罩M2(繪示於第1B圖)以曝光顯影的方式，接續地將子彩色層107a～107c形成於基板103及第一子遮光部105a上。接著，如第1C圖所示，可形成一圖案化之保護層109於彩色層107上。

請參考第1D圖，其繪示形成一圖案化第二遮光層111-1的步驟。如第1D圖所示，可以利用一光罩M3，形成一圖案化第二遮光層111-1。圖案化第二遮光層111-1包括一第三子遮光部111a及一第四子遮光部111b，且第三子遮光部111a及第四子遮光部111b係同時形成。其中第三子遮光部111a係設置於第二子遮光部105b上，第四子遮光部111b係設置於保護層109上且對應於第一子遮光部105a的位置。

另外，於第1C圖之後，亦可以不執行第1D圖的步驟，而直接執行第1E圖的步驟。第1E圖係繪示形成一圖案化第二遮光層111-2的步驟。如第1E圖所示，可以利用一多色調或一半色調光罩M4，形成一圖案化第二遮光層111-2。圖案化第二遮光層111-2包括一另一第三子遮光部111c及一間隙控制單元層111d，且另一第三子遮光部111c及間隙控制單元層111d係同時形成。其中另一第三子遮光部111c係設置於第二子遮光部105b上，間隙控制單元層111d設置於保護層109上。間隙控制單元層111d例如是光間隙材料(Photo Spacer，PS)。

第二實施例

請接著參考第2A～2E圖，其繪示依照本發明一實施例之彩色濾光片基板20-1及彩色濾光片基板20-2的製造流程圖。於此實施例中，第2A～2B圖之步驟係相似於第1A～1B圖之步驟，於此不再贅述其細節。值得注意的是，第2C圖的步驟中，並不對保護層209作圖案化的步驟。接著，如第2D圖所示，可以利用一光罩M3，形成一圖案化第二遮光層211-1。圖案化第二遮光層211-1包括一第三子遮光部211a及一第四子遮光部211b，第三子遮光部211a及第四子遮光部211b係同時形成。第三子遮光部211a可以設置於保護層209上且對應於第二子遮光部205b的位置，第四子遮光部211b可以設置於保護層209上且對應於第一子遮光部205a的位置。

於第2C圖之後，亦可以略過第2D圖的步驟，而直接執行第2E圖的步驟。第2E圖係繪示形成一圖案化第二遮光層211-2的步驟。如第2E圖所示，可以利用一多色調或一半色調光罩M4，形成一圖案化第二遮光層211-2。圖案化第二遮光層211-2包括一另一第三子遮光部211c及一間隙控制單元層211d(例如係PS)，另一第三子遮光部211c及間隙控制單元層211d係同時形成。另一第三子遮光部211c係設置於保護層209上且對應於第二子遮光部205b的位置，間隙控制單元層211d設置於保護層209上。

於實施例一至二中，第一子遮光部105a、第二子遮光部105b、第三子遮光部111a、另一第三子遮光部111c、第四子遮光部111b、第一子遮光部205a、第二子遮光部205b、第三子遮光部211a、另一第三子遮光部211c及第四子遮光部211b的厚度範圍均約為0.2微米(μm)至1.5μm。此外，可以透過一次的光罩製程，形成第三子遮光部111a及第四子遮光部111b(或另一第三子遮光部111c及間隙控制單元層111d)。亦可以透過一次的光罩製程，形成第三子遮光部211a及第四子遮光部211b(或另一第三子遮光部211c及間隙控制單元層211d)。因此，可以簡化光罩製程的次數，降低生產流程的複雜度並節省製造成本。其中，第三子遮光部111a、第四子遮光部111b、另一第三子遮光部111c、間隙控制單元層111d、第三子遮光部211a、第四子遮光部211b、另一第三子遮光部211c及間隙控制單元層211d的材料，可以是黑色樹脂或其他具有遮光效果的樹脂材料。

第三實施例

請參考第3A～3F圖，其繪示依照本發明一實施例之彩色濾光片基板30-1及彩色濾光片基板30-2的製造流程圖。其中，第3A～3C圖所繪示之流程係相似於第1A～1C之流程，於此不再贅述。請接著參考第3D圖，其繪示形成一第四子遮光部311b的步驟。如第3D圖所示，可以利用一光罩M3’，形成一第三子遮光部311a於第二子遮光部305b上。接著，如第3E圖所示，可以利用光罩M4’，形成一第四子遮光部311b於保護層309上且對應於第一子遮光部305a的位置，如此即形成彩色濾光片基板30-1。當然，於第3D圖的步驟之後，亦可以略過第3E圖之步驟而直接進行第3F圖步驟，利用光罩M5形成間隙控制單元層311c(例如係PS)於保護層309上，以形成彩色濾光片基板30-2。

於此實施例中，第3D圖之保護層309亦可以不需要圖案化，亦即，可以先以第2A～2C之流程製造出未圖案化的保護層309’(未繪示出)於彩色層307上，再利用光罩M3’，形成一第三子遮光部311a於未圖案化的保護層309’上，且對應於第二子遮光部305b的位置。接著，可以利用第3E圖之光罩M4’形成一第四子遮光部311b於未圖案化的保護層309’上且對應於第一子遮光部305a的位置，如此即形成彩色濾光片基板30-1’(未繪示出，其結構會與第2D圖相同)。當然，未圖案化之保護層309’於第3D步驟之後，亦可以略過第3E圖之步驟而直接進行第3F圖步驟，利用光罩M5，形成間隙控制單元層311c於未圖案化的保護層309’上，以形成彩色濾光片基板30-2’(未繪示出，其結構會與第2E圖相同)。

於此實施例中，由於第三子遮光部311a、第四子遮光部311b或間隙控制單元層311c，皆係以不同的光罩曝光顯影而製成。因此，可以更精確地控制第三子遮光部311a、第四子遮光部311b或間隙控制單元層311c的線寬。此外，可以使用相同或不同的材料製成第三子遮光部311a、第四子遮光部311b及間隙控制單元層311c，並不作限制。舉例來說，第三子遮光部311a、第四子遮光部311b及間隙控制單元層311c的材料，可以是黑色樹脂或其他具有遮光效果的樹脂材料，間隙控制單元層311c可以由相同於遮光層所使用的材料或其他具有足夠之結構強度的材料所製成。

第四實施例

請參考第4A～4F圖，其繪示依照本發明一實施例之彩色濾光片基板40-1及彩色濾光片基板40-2的製造流程圖。其中，第4A～4C圖所繪示之流程係相似於第1A～1C之流程，於此不再贅述。請接著參考第4D圖，其繪示形成一圖案化第二遮光層409的步驟。圖案化第二遮光層409包括一第三子遮光部409a及一第四子遮光部409b。如第4D圖所示，可以利用一光罩M3，形成第三子遮光部409a於第二子遮光部405b上，且同時形成第四子遮光部409b於彩色層407上且對應於第一子遮光部405a的位置。於第4D圖所示之形成圖案化第二遮光層409步驟中，亦可以使用不同的光罩，以分別地形成第三子遮光部409a及第四子遮光部409b，並不作限制。

請接著參考第4E圖，形成一圖案化保護層411於第四子遮光部409b及彩色層407上以後，即形成一彩色濾光片基板40-1。值得注意的是，於第4E步驟之後，可以選擇是否執行第4F圖的步驟，亦即，可以選擇是否利用光罩M5，形成間隙控制單元層413(例如係PS)於保護層411上，以形成具有一間隙控制單元層413之彩色濾光片基板40-2。

第五實施例

請參考第5A～5F圖，其繪示依照本發明一實施例之彩色濾光片基板50-1及彩色濾光片基板50-2的製造流程圖。其中，第5A～5D圖所繪示之流程係相似於第4A～4D圖之流程，於此不再贅述。值得注意的是，於第5E圖中，形成一保護層511覆蓋於第三子遮光部509a、第四子遮光部509b及彩色層507上之後，並不圖案化保護層511，如此即形成一彩色濾光片基板50-1。同樣地，於第5E步驟之後亦可以選擇利用是否執行第5F圖的步驟，亦即，可以選擇是否使用光罩M5，形成間隙控制單元層513(例如係PS)於保護層511上，以形成具有一間隙控制單元層513之彩色濾光片基板50-2。

於實施例三至五中，第一子遮光部305a、第二子遮光部305b、第三子遮光部311a、第四子遮光部311b、第一子遮光部405a、第二子遮光部405b、第三子遮光部409a、第四子遮光部409b、第一子遮光部505a、第二子遮光部505b、第三子遮光部509a、第四子遮光部509b的厚度範圍均約為0.2μm至1.5μm。此外，由於第三子遮光部409a、第四子遮光部409b、間隙控制單元層413可以分別使用不同的光罩曝光顯影而製成。同樣地，第三子遮光部509a、第四子遮光部509b或間隙控制單元層513，可以分別使用不同的光罩曝光顯影而製成。因此，可以精確地控制上述之子遮光部及間隙控制單元層的線寬。然而，亦可以使用多色調或半色調光罩，同時形成第三子遮光部409a及第四子遮光部409b，或者，可以使用多色調或半色調光罩以同時形成第三子遮光部509a及第四子遮光部509b，以節省製程步驟及製造成本，並不作限制。此外，可以使用相同或不同的材料製作第三子遮光部409a、第四子遮光部409b及間隙控制單元層413。亦可以使用相同或不同的材料製成第三子遮光部509a、第四子遮光部509b及間隙控制單元層513，並不作限制。

應用上述實施例於不同種類的顯示裝置

上述實施例係可應用於不同種類的顯示裝置，例如有機發光二極體(OLED)、液晶顯示裝置(LCD)和電子紙(E-Paper)顯示裝置等態樣，以下將就此些不同顯示裝置之態樣作說明。

請參考第6圖，其繪示依照本發明一實施例之一有機發光二極體(OLED)6的結構示意圖。如第6圖所示，有機發光二極體顯示裝置6包括一第一基板60、第二基板61、一第一導電層62、一第二導電層63、一框膠64、一彩色濾光片65、一有機發光單元66、及一偏光片67。值得注意的是，包含第一基板60及彩色濾光片65之彩色濾光片基板68係可使用上述任一實施例所製成。

請參考第7圖，其繪示依照本發明一實施例之一液晶顯示裝置(LCD)7的結構示意圖。如第7圖所示，液晶顯示裝置7包括一第一基板70、第二基板71、一第一導電層72、一第二導電層73、一框膠74、一彩色濾光片75、一液晶單元76、一偏光片77-1、一偏光片77-2。值得注意的是，包含第一基板70及彩色濾光片75之彩色濾光片基板78係可使用上述任一實施例所製成。

請參考第8圖，其繪示依照本發明一實施例之一電子紙(E-Paper)顯示裝置8的結構示意圖。如第8圖所示，電子紙顯示裝置8包括一第一基板80、第二基板81、一第一導電層82、一第二導電層83、一彩色濾光片85及一顯示微粒層86。值得注意的是，包含第一基板80及彩色濾光片85之彩色濾光片基板88係可使用上述任一實施例所製成。

綜上所述，應用本發明上述實施例所製成之彩色濾光片，使用上下堆疊之雙層遮光層的設計，因為各層厚度可降低，所以使得個別之遮光層的線寬得以縮小，且雙層遮光層可兼具高吸光度的優點。並且，低膜厚之遮光層具有較佳的光學解析度及感光特性，而且當彩色層塗佈於遮光層上的時候，低膜厚之遮光層更可以減少彩色層形成時的甩痕問題，有利於上方彩色層的形成。因此，以上述實施例所製成之彩色濾光片應用於顯示裝置時，將可望提升顯示裝置的色彩對比度及顯示品質。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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。

6．．．有機發光二極體顯示裝置

7‧‧‧液晶顯示裝置

8‧‧‧電子紙顯示裝置

10-1、10-2、20-1、20-2、30-1、30-2、40-1、40-2、50-1、50-2、68、78、88‧‧‧彩色濾光片基板

60、70、80‧‧‧第一基板

61、71、81‧‧‧第二基板

62、63、72、73、82、83‧‧‧導電層

64、74‧‧‧框膠

65、75、85‧‧‧彩色濾光片

66‧‧‧有機發光單元

67、77-1、77-2‧‧‧偏光片

76‧‧‧液晶單元

86‧‧‧顯示微粒層

103、203、303、403、503‧‧‧基板

105、205、305、405、505‧‧‧圖案化第一遮光層

105a、205a、305a、405a、505a‧‧‧第一子遮光部

105b、205b、305b、405b、505b‧‧‧第二子遮光部

111-1、111-2、211-1、211-2、409、509‧‧‧圖案化第二遮光層

111a、111c、211a、211c、311a、409a、509a‧‧‧第三子遮光部

111b、211b、311b、409b、509b‧‧‧第四子遮光部

107、207、307、407、507‧‧‧彩色層

107a、107b、107c、207a、207b、207c、307a、307b、307c、407a、407b、407c、507a、507b、507c‧‧‧子彩色層

111d、211d、311c、413、513‧‧‧間隙控制單元層

第1A～1E圖繪示依照本發明一實施例之彩色濾光片基板的製造流程圖。

第2A～2E圖繪示依照本發明一實施例之彩色濾光片基板的製造流程圖。

第3A～3F圖繪示依照本發明一實施例之彩色濾光片基板的製造流程圖。

第4A～4F圖繪示依照本發明一實施例之彩色濾光片基板的製造流程圖。

第5A～5F圖繪示依照本發明一實施例之彩色濾光片基板的製造流程圖。

第6圖繪示依照本發明一實施例之有機發光二極體顯示裝置的結構示意圖。

第7圖繪示依照本發明一實施例之液晶顯示裝置的結構示意圖。

第8圖繪示依照本發明一實施例之電子紙顯示裝置的結構示意圖。

20-1．．．彩色濾光片基板

203．．．基板

205a．．．第一子遮光部

205b．．．第二子遮光部

209．．．保護層

211a．．．第三子遮光部

211b．．．第四子遮光部

211-1．．．圖案化第二遮光層

M3．．．光罩

Claims

一種顯示裝置，包括：一第一基板；一第二基板；一彩色濾光片，設置於該第一基板上，包括：一彩色層；一保護層，設置於該彩色層上；以及一遮光層，該遮光層包括：一第一遮光層，設置於該第一基板上；以及一第二遮光層，設置於該第一遮光層上；以及一顯示介質，設置於該彩色濾光片與該第二基板之間；其中該第一遮光層及該第二遮光層的厚度實質上皆為0.2至1.5微米。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該彩色層包括複數組彩色畫素單元，該每組彩色畫素單元包括複數個子畫素單元，且該第一遮光層包括：複數個第一子遮光部，設置於該些子畫素單元之間；及複數個第二子遮光部，設置於該複數組彩色畫素單元之周圍。
如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該保護層更設置於該些第二子遮光部上，且該第二遮光層係設置於該保護層上。
如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該保護層更設置於該第二遮光層上。
如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，該第二遮光層包括：複數個第三子遮光部，對應設置於該些第二子遮光部上；及複數個第四子遮光部，設置於該彩色層上，每該第四子遮光部係設置於相鄰之畫素單元之間。
如申請專利範圍第5項所述之顯示裝置，更包括一間隙控制單元，設置於該保護層上。
如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，該第二遮光層包括：複數個第三子遮光部，對應設置於該些第二子遮光部上；及複數個間隙控制單元，設置於該保護層上。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第二遮光層係設置於該保護層之周圍。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示介質係為一帶電粒子。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示介質係為一有機發光體。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示介質係為一液晶分子層。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該遮光層之反射率係小於百分之一。
一種彩色濾光片之製造方法，包括：提供一基板；形成一圖案化第一遮光層於該基板上，該圖案化第一遮光層包括一第一子遮光部及一設置於該第一子遮光部周圍的第二子遮光部；形成一彩色層於該第一子遮光部上；形成一保護層於該彩色層上；形成一第二遮光層於該第一遮光層上；其中該第二遮光層包括一第三子遮光部及一間隙控制單元，形成該第二遮光層之步驟包括：形成一遮光材料於該圖案化第一遮光層和該保護層上；圖案化該遮光材料以形成該第三子遮光部於對應之該第二子遮光部上；形成一樹脂材料於該圖案化第一遮光層和該保護層上；以及圖案化該樹脂材料以形成該間隙控制單元於該保護層上。
如申請專利範圍第13項所述之方法，更包括於該形成該第二遮光層步驟前圖案化該保護層。
如申請專利範圍第13項所述之方法，更包括形成一間隙控制單元於該保護層上。
如申請專利範圍第13項所述之方法，其中於該形成該第二遮光層之步驟後，更包括圖案化該第二遮光層，且於該圖案化該第二遮光層步驟之後，形成該保護層於該第二遮光層上。