TWI525402B - 用於剝離彩色濾光片之組合物及使用該組合物之彩色濾光片再生方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種用於剝離彩色濾光片之組合物及使用該組合物再生彩色濾光片之方法。
用於液晶顯示器之彩色濾光片通常包括形成於基板上之黑色矩陣及由該黑色矩陣圍住之彩色光阻(例如，紅色、綠色及藍色圖案)。
為了形成彩色光阻，主要使用顏料分散法、染色法、電化學沈積法及噴墨印刷法。在該等方法中，顏料分散法使用最廣泛。顏料分散法使用彩色光阻組合物，其中顏料分散於光硬化樹脂組合物中，從而獲得精密圖案。然而，當該方法用於高色彩再現性及用於大尺寸基板(諸如TV)上時，會在該方法之塗布及顯影階段產生諸如污染之問題，以致難以控制製程。
由於該等問題，亦對噴墨印刷法進行研究以使噴墨印刷更適合於批量生產並使用該方法簡化製造製程。然而，當使用噴墨印刷法製造彩色濾光片時，可能出現諸如圖案部分隆起(lifting)、線寬度膨脹及未與黑色矩陣對準之問題，且在未對準情況下，通常不可能僅選擇性地移除先前已硬化之彩色光阻的未對準部分。
當彩色濾光片中存在缺陷時，玻璃基板(包括該彩色濾光片)將作廢或經再生供進一步使用。為了再生基板，必須移除彩色濾光片。按照慣例，使用強鹼(諸如KOH及TMAH)移除彩色濾光片。然而，該等習知移除方法在剝離彩色濾光片之製程中會降低黑色矩陣之厚度及/或增加表面粗糙度。
在此[先前技術】部分中所揭示之上述資訊僅為增進對本發明背景之理解，且因此其可能含有不構成一般技術者已知之先前技術的資訊。
本發明係關於一種用於選擇性移除缺陷彩色濾光片而不破壞隔離物或阻光構件的組合物及方法。
在一個態樣中，用於剝離彩色濾光片之組合物包括二醇及氫氧化鉀(KOH)，且二醇之濃度在83 wt%至91 wt%範圍內，並且氫氧化鉀之濃度滿足以下條件：(KOH之wt%)6-(0.065*二醇之wt%)。
可在20℃至30℃範圍內之溫度下製造用於剝離彩色濾光片之組合物。
用於剝離彩色濾光片之組合物可包括極性溶劑、胺及無機溶劑中之一者。
二醇可包括二乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚及乙二醇單乙醚中之一者。
在另一態樣中，用於剝離彩色濾光片之組合物包括二醇及氫氧化鉀(KOH)，其中二醇之濃度大於91 wt%，且氫氧化鉀(KOH)之濃度大於0.2 wt%。
可在20℃至30℃範圍內之溫度下製造用於剝離彩色濾光片之組合物。
用於剝離彩色濾光片之組合物可包括極性溶劑、胺及無機溶劑中之一者。
二醇可包括二乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚及乙二醇單乙醚中之一者。
彩色濾光片再生方法包括：在基板上形成隔離物；形成第一彩色濾光片填充在該隔離物內；及以用於剝離彩色濾光片之組合物移除該第一彩色濾光片，該組合物包括二醇及氫氧化鉀(KOH)，其中(a)二醇之濃度在83 wt%至91 wt%範圍內且氫氧化鉀之濃度滿足條件(KOH之wt%)6-(0.065*(二醇之wt%))，或(b)二醇之濃度大於91 wt%且氫氧化鉀(KOH)之濃度大於0.2 wt%。
可在20℃至30℃範圍內之溫度下移除該第一彩色濾光片。
可在20℃至30℃範圍內之溫度下製造用於剝離彩色濾光片之組合物。
該方法可進一步包括在形成該第一彩色濾光片之後進行自然乾燥或在低於150℃之溫度下烘烤。
該第一彩色濾光片可在形成該隔離物之後藉由噴墨印刷法形成。
該方法可進一步包括在移除該第一彩色濾光片之後，在不移除該隔離物下藉由使用噴墨印刷法在該隔離物內形成第二彩色濾光片。
該方法可進一步包括在形成該第二彩色濾光片之前用電漿處理該隔離物。
該方法可進一步包括在形成該隔離物之後用電漿處理該隔離物。
在一個態樣中，當藉由使用噴墨印刷法製造彩色濾光片時，在產生印刷錯誤或污染的情況下，可在不破壞隔離物或阻光構件下選擇性地移除彩色濾光片。
下文將參考隨附圖式更充分地描述本發明，在該等圖式中展示例示性實施例。然而，本發明不限於本文所述之例示性實施例，且可以其他形式實施。
在圖式中，出於清晰目的而誇示層及區域之厚度。應注意，當層被稱為在另一層或基板「上」時，其可能直接形成於另一層或基板上，或可能形成於另一層或基板上同時其間插有第三層。在本說明書通篇中，相同組成元件以相同參考數字表示。
根據一例示性實施例，用於剝離彩色濾光片之組合物包括二醇及氫氧化鉀(KOH)，其中(a)二醇濃度在83 wt%至91 wt%範圍內，且氫氧化鉀濃度滿足以下條件：(KOH之wt%)6-(0.065*(二醇之wt%))，或(b)二醇濃度大於91 wt%且氫氧化鉀(KOH)之濃度大於0.2 wt%。
當用於剝離彩色濾光片之二醇及氫氧化鉀組合物用於剝離藉由噴墨印刷法形成之彩色濾光片時，可使對阻光構件(黑色矩陣)之破壞最小。同樣，可降低剝離製程後殘餘之彩色濾光片的量。
二醇可包括二乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚及乙二醇單乙醚中之至少一者。
用於剝離彩色濾光片之組合物可包括極性溶劑、胺及無機溶劑中之至少一者。
可在20℃至30℃範圍內之溫度下製造用於剝離彩色濾光片之組合物。
圖1為說明使用根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物之彩色濾光片再生方法的流程圖。圖2至圖4為說明使用根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物之彩色濾光片再生方法的剖面圖。
將參考圖1至圖4描述使用上述用於剝離彩色濾光片之組合物再生彩色濾光片的方法。
如圖2中所示，在由透明玻璃或塑膠製成之絕緣基板100上形成隔離物110(圖1中之S10)。舉例而言，隔離物110可在絕緣基板100上具有網格形狀。隔離物110可由有機層或透明有機層形成。隔離物110充當防止漏光之阻光構件(例如黑色矩陣)。
在形成隔離物110之前，可在絕緣基板100上形成諸如閘極線、資料線及薄膜電晶體之線路。
隔離物110通常使用CF4進行電漿處理(圖1中之S20)以使隔離物110具有疏水性。
接著，如圖3中所示，形成第一彩色濾光片120，以使該彩色濾光片120填充隔離物110內形成之空間(圖1之S30)。第一彩色濾光片120可使用噴墨印刷法形成。第一彩色濾光片120包括例如紅色濾光片120a、綠色濾光片120b及藍色濾光片120c。
第一彩色濾光片120可在無額外加熱下，亦即在環境條件下在約室溫下自然乾燥(本文中稱為「自然乾燥」)，或可在低於150℃之溫度下烘烤乾燥(圖1之S40)。
在自然乾燥法中，第一彩色濾光片120可在形成之後依原樣放置約10分鐘至約300分鐘，更特定言之約60分鐘，而不需要烘烤。
烘烤法可在特定溫度，例如110℃下進行特定時間，例如90秒。
當使用噴墨印刷法在隔離物110內形成彩色濾光片時，可能產生缺陷，例如彩色濾光片可能在非所要位置形成，或可能由於粒子而產生污染。當彩色濾光片中存在缺陷時，如以上所描述，藉由使用根據一例示性實施例之彩色濾光片剝離溶劑來移除彩色濾光片，且接著可再次形成彩色濾光片。
根據一例示性實施例，如圖4中所示，當彩色濾光片存在缺陷且需要移除時，藉由使用剝離溶劑在室溫下選擇性地移除第一彩色濾光片120(圖1之S50)，以便僅移除彩色濾光片120，而例如保留隔離物110及絕緣基板100。
剝離溶劑包括二醇及氫氧化鉀(KOH)，且使用用於剝離彩色濾光片之組合物，其中二醇濃度在83 wt%至91 wt%範圍內，且氫氧化鉀之濃度滿足以下條件：(KOH之wt%)6-(0.065*(二醇之wt%))，或二醇濃度大於91 wt%且氫氧化鉀(KOH)之濃度大於0.2 wt%。
在此，「室溫」可意謂在20℃至30℃範圍內之溫度。舉例而言，約25℃之室溫可能適當。如上文所述，當在室溫下(在20℃至30℃範圍內)使用根據一例示性實施例之用於移除彩色濾光片之組合物移除第一彩色濾光片120時，可使對隔離物110之破壞最小。
若在室溫下藉由使用剝離溶劑移除第一彩色濾光片120，則僅保留絕緣基板100及隔離物110。在習知高溫彩色濾光片剝離法中，僅保留絕緣基板100，而移除第一彩色濾光片120及隔離物110兩者，或在移除製程中降低隔離物110之厚度且增加表面粗糙度。然而，當使用根據一例示性實施例之剝離溶劑及方法時，僅移除第一彩色濾光片120，且在不破壞隔離物110下將其移除。
接著，再次使用CF4對隔離物110進行電漿處理(圖1中之S60)。
接著，藉由使用噴墨印刷法形成第二彩色濾光片(未圖示)(圖1中之S70)。
形成該第二彩色濾光片後，可形成覆蓋隔離物110及該第二彩色濾光片之外塗層(未圖示)。
現將描述使用根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物的效果。
圖5及圖6為在使用根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物移除彩色濾光片之前及之後獲得的SEM照片。
圖5展示移除彩色濾光片前隔離物的厚度。圖5B為圖5A之放大照片。圖6為移除彩色濾光片後隔離物之照片，且顯示移除彩色濾光片後隔離物之厚度與移除彩色濾光片前隔離物之厚度極為相似。若隔離物之厚度在剝離彩色濾光片後降低，則當重新形成彩色濾光片時可能出現溢出。
<例示性實施例1>
在室溫下，使用包括大於0.4 wt%氫氧化鉀(KOH)及大於91 wt%二醇之剝離溶劑。
下表1比較用作隔離物之黑色矩陣在使用根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物剝離彩色濾光片之前及之後的表面粗糙度。
根據5次測試，剝離彩色濾光片前平均粗糙度為72.5 ，而剝離彩色濾光片後平均粗糙度為82.3 ，因此表面粗糙度平均增加9.8 。此結果意謂，當使用根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物剝離彩色濾光片時，對黑色矩陣所造成之破壞在極小範圍內。
下表2展示當使用剝離溶劑之4種不同組合物時，在電漿處理後的平均接觸角。各剝離溶劑通常包括濃度為91 wt%之二醇，且分別包括(1)0.2 wt% KOH、(2)2 wt% MAH、(3)PGMEA，或(4)LGL。「接觸角」意謂由黑色矩陣之上表面與彩色濾光片之側表面形成之角。若接觸角極小，則可能出現彩色濾光片溢出。
剝離彩色濾光片前，平均接觸角為約58度。當剝離組合物包括0.4 wt%氫氧化鉀(KOH)及91 wt%二醇(組合物(1))時，所測試之兩個實例樣本的接觸角分別為59度及59.9度。與剝離前約58度之平均接觸角相比，此等接觸角稍微增加，且在兩次測試之間接觸角僅存在極小變化。
當使用2 wt%氫氧化四甲基銨(TMAH)及91 wt%二醇(組合物(2))時，平均接觸角結果與剝離前之結果相似。然而，當使用丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)(組合物(3))時，在兩次測試中量測到之結果為58.9度及56.4度，且兩次測試結果間之差異顯示此化合物存在再現性問題。
當使用有機清潔劑(LGL)(組合物(4))時，接觸角為55.0度及55.9度，此與剝離前相比降低。
圖7為展示使用習知剝離溶劑後彩色濾光片區域之透射率的圖。
圖7展示使用習知剝離溶劑剝離彩色濾光片後玻璃基板之透射率。當玻璃基板為新的時，透射率為100%。
當已使用習知剝離溶劑剝離彩色濾光片時，短波長之透射率降低。
圖8為展示使用根據一例示性實施例之新型剝離方法後彩色濾光片區域之透射率的圖。
與使用習知剝離溶劑時所保留彩色濾光片之情況相比，當使用根據該例示性實施例之剝離溶劑時，移除彩色濾光片後之透射率與裸基板相同。
接下來將描述使用根據該實施例之具有不同濃度氫氧化鉀之剝離溶劑來移除彩色濾光片的實驗實例。圖9至圖11為展示當改變根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物中KOH的濃度時玻璃基板及彩色濾光片區域在剝離彩色濾光片後之透射率變化的圖。
<實驗實例1>
在實驗實例1中，氫氧化鉀之濃度為約0.1 wt%、約0.2 wt%及約0.4 wt%。又，藉由噴墨印刷法形成彩色濾光片，自然乾燥約60分鐘，且在室溫下移除。又，在剝離溶劑中包括91 wt%卡必醇(Carbitol)作為二醇。
圖9展示在使用具有0.1 wt% KOH之剝離溶劑後玻璃基板及彩色濾光片區域的透射率。若裸玻璃基板A1及A2之透射率為約100%，則紅色濾光片區域R1、R2及R3，綠色濾光片區域G1及G2，以及藍色濾光片區域B1、B2及B3之透射率為約96%至99%。特定言之，藍色濾光片之殘餘量較大，因此藍色濾光片區域B1、B2及B3之透射率較低。
圖10展示使用具有0.2 wt% KOH之剝離溶劑後藍色濾光片區域B1、B2及B3的透射率。在短波長區之情況下，透射率接近100%，然而在波長大於530 nm之情況下，透射率在97%至99%範圍內。
圖11展示在使用具有0.4 wt% KOH之剝離溶劑後彩色濾光片區域的透射率。紅色濾光片區域R1及R2、綠色濾光片區域G1及G2，以及藍色濾光片區域B1及B2中大部分之透射率接近100%。
因此，當KOH以大於0.4 wt%之濃度存在於剝離溶劑組合物中時，實驗結果證實彩色濾光片完全移除。
接下來將描述使用根據該實施例之具有不同濃度二醇之剝離溶劑來移除彩色濾光片的實驗實例。圖12至圖14為展示當改變根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物中二醇的濃度時玻璃基板及彩色濾光片區域在剝離彩色濾光片後之透射率變化的圖。
<實驗實例2>
在實驗實例2中，在使用以下三種不同組合物剝離彩色濾光片後量測玻璃基板及彩色濾光片區域之透射率：(a)0.7 wt%氫氧化鉀及83 wt%二醇；(b)0.4 wt%氫氧化鉀及91 wt%二醇；及(c)0.2 wt%氫氧化鉀及96 wt%二醇。又，藉由噴墨印刷法形成彩色濾光片且自然乾燥約60分鐘，並在室溫下移除。
圖12展示在使用組合物(a)：0.7 wt%氫氧化鉀及83 wt%二醇剝離彩色濾光片後紅色濾光片區域R1、R2及R3的透射率。在短波長區中，彩色濾光片之透射率顯著降低。
圖13展示在使用組合物(b)：0.4 wt%氫氧化鉀及91 wt%二醇剝離彩色濾光片後彩色濾光片區域之透射率。紅色濾光片區域R1及R2、綠色濾光片區域G1及G2，以及藍色濾光片區域B1及B2中大部分之透射率接近100%。
圖14展示在使用組合物(c)：0.2 wt%氫氧化鉀及96 wt%二醇剝離彩色濾光片後彩色濾光片區域之透射率。紅色濾光片區域R1及R2、綠色濾光片區域G1及G2，以及藍色濾光片區域B1及B2中大部分之透射率接近100%。
圖15展示彙編於單一圖中的實驗實例1及實驗實例2之結果。
X軸為二醇之wt%，Y軸為氫氧化鉀(KOH)之wt%，且斜線區域展示根據一例示性實施例之彩色濾光片剝離溶劑之組合物的濃度。
在二醇濃度在83 wt%與91 wt%之間的圖區域中，氫氧化鉀(KOH)之濃度滿足以下條件：(KOH之wt%)6-(0.065*(二醇之wt%))。
在二醇濃度為91 wt%或高於91 wt%的圖區域中，氫氧化鉀(KOH)之濃度滿足以下條件：KOH之wt%>0.2 wt%。
根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物及彩色濾光片再生方法可應用於液晶顯示器之上基板。
液晶顯示器(LCD)為一種最廣泛使用之平板顯示器(FPD)，且其係由兩個顯示面板構成，在該兩個顯示面板上形成電極，且在該兩個顯示面板之間插入液晶層。向電極施加電壓以在液晶層上產生電場，該電場改變液晶層中液晶分子之取向，且因而藉由所產生之電場使顯示面板上之入射光偏振以顯示影像。
在LCD中，廣泛使用具有產生電場之電極分別形成於兩個顯示面板上之結構的LCD。在該兩個顯示面板中，複數個像素電極及薄膜電晶體以矩陣格式排列在一個顯示面板上，紅色、綠色及藍色彩色濾光片及阻光構件形成於另一顯示面板上，且一個共用電極覆蓋該另一顯示面板之整個表面。
然而，當像素電極及彩色濾光片形成於不同顯示面板上時，可能難以正確對準像素電極與彩色濾光片，並且可能產生對準誤差。
為了解決此問題，提供陣列上彩色濾光片(color filter on array，COA)結構，其中像素電極及彩色濾光片形成於同一顯示面板上。
當在具有薄膜電晶體之同一顯示面板上形成彩色濾光片時，可藉由噴墨印刷法形成彩色濾光片。在噴墨印刷法中，將形成彩色濾光片之液態墨水噴霧(噴射)至顯示面板上之預定分隔部分以獲得各經墨水著色之濾光片。使用此方法可一次形成複數種色彩，包括紅色、綠色及藍色，使得製造製程得以簡化，從而可顯著減少製造時間及成本。
當藉由噴墨印刷形成彩色濾光片時，墨水可藉由使用隔離物注入所要區域中，該隔離物具有防止像素邊界區域漏光的作用。
根據另一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物及彩色濾光片再生方法可應用於彩色濾光片形成於薄膜電晶體基板(如COA結構)上的情況。
雖然已結合目前認為可實施之例示性實施例描述本發明，但應瞭解，本發明不限於所揭示之實施例，而是相反，意欲涵蓋隨附申請專利範圍之精神及範疇內所包括的各種改進及等效配置。
100．．．玻璃基板
110．．．隔離物
120．．．彩色濾光片
120a．．．紅色濾光片
120b．．．綠色濾光片
120c．．．藍色濾光片
圖1為說明使用根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物之彩色濾光片再生方法的流程圖；
圖2至圖4為說明使用根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物之彩色濾光片再生方法的剖面圖；
圖5A及圖5B及圖6為使用根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物移除彩色濾光片之前及之後的SEM(掃描電子顯微鏡)照片；
圖7為展示使用習知剝離溶劑後彩色濾光片區域之透射率的圖；
圖8為展示使用根據一例示性實施例之剝離方法後彩色濾光片區域之透射率的圖；
圖9至圖11為展示透射率隨根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物中KOH之濃度變化而變化的圖；
圖12至圖14為展示透射率隨根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物中二醇之濃度變化而變化的圖；及
圖15為展示根據一例示性實施例之用於剝離彩色濾光片之組合物中KOH與二醇之濃度關係的圖。
(無元件符號說明)
Claims (17)
- 一種用於剝離彩色濾光片之組合物，其包含：二醇；及氫氧化鉀(KOH)，其中該二醇之濃度大於91wt%且小於96wt%，其中該氫氧化鉀(KOH)之濃度大於0.2wt%。
- 如請求項1之組合物，其中該用於剝離彩色濾光片之組合物包括極性溶劑、胺及無機溶劑中之一者。
- 如請求項2之組合物，其中該二醇包括二乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚及乙二醇單乙醚中之一者。
- 一種用於再生彩色濾光片之方法，其包含：在基板上形成隔離物；形成第一彩色濾光片填充在該隔離物內；及以用於剝離該第一彩色濾光片之組合物移除該第一彩色濾光片，該組合物包括二醇及氫氧化鉀(KOH)，其中，該二醇之濃度大於91wt%且小於96wt%，其中該氫氧化鉀(KOH)之濃度大於0.2wt%。
- 如請求項4之方法，其中該第一彩色濾光片係在20℃至30℃範圍內之溫度下移除。
- 如請求項5之方法，其進一步包含在形成該第一彩色濾光片之後，進行自然乾燥或在低 於150℃之溫度下烘烤。
- 如請求項6之方法，其中該第一彩色濾光片係在形成該隔離物之後藉由噴墨印刷法形成。
- 如請求項7之方法，其進一步包含在移除該第一彩色濾光片之後，在不移除該隔離物下藉由使用噴墨印刷法在該隔離物內形成第二彩色濾光片。
- 如請求項8之方法，其進一步包含在形成該第二彩色濾光片之前，用電漿處理該隔離物。
- 如請求項9之方法，其進一步包含在形成該隔離物之後，用電漿處理該隔離物。
- 如請求項5之方法，其中該第一彩色濾光片係在形成該隔離物之後藉由噴墨印刷法形成。
- 如請求項11之方法，其進一步包含在移除該第一彩色濾光片之後，在不移除該隔離物下藉由使用噴墨印刷法在該隔離物內形成第二彩色濾光片。
- 如請求項5之方法，其進一步包含在移除該第一彩色濾光片之後，在不移除該隔離物下藉由使用噴墨印刷法在該隔離物內形成第二彩色濾光片。
- 如請求項4之方法，其中該第一彩色濾光片係在形成該隔離物之後藉由噴墨印刷法形成。
- 如請求項14之方法，其進一步包含在移除該第一彩色濾光片之後，在不移除該隔離物下藉由使用噴墨印刷法在該隔離物內形成第二彩色濾光片。
- 如請求項4之方法，其進一步包含在形成該第一彩色濾光片之後，進行自然乾燥或在低於150℃之溫度下烘烤。
- 如請求項4之方法，其進一步包含在移除該第一彩色濾光片之後，在不移除該隔離物下藉由使用噴墨印刷法在該隔離物內形成第二彩色濾光片。
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