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CN100578267C - 彩色滤光片基板及液晶显示器用基板的制作方法 - Google Patents

彩色滤光片基板及液晶显示器用基板的制作方法 Download PDF

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Abstract

一种彩色滤光片基板及液晶显示器用基板的制作方法,彩色滤光片基板适用于多重区块垂直配向的液晶显示器,包括:提供一基板,将黑色矩阵形成在基板上后定义出多个次像素区。之后将包含红(R)、绿(G)、蓝(B)的彩色滤光片形成于次像素区,再将透明电极层形成于黑色矩阵与彩色滤光片上。接着形成透明正光刻胶层于透明电极层上,以半透型掩膜对透明整光刻胶层进行光刻工艺,以同时得到多个间隔物及多个配向凸块;其中,半透型掩膜包括一透光区对应欲移除的透明正光刻胶、一半透光区对应形成配向凸块的透明正光刻胶、以及一屏蔽区对应形成间隔物的正光刻胶。本发明的有益效果在于,减少一道掩膜工艺,并且节省沉积光刻胶及光刻工艺的时间与成本。

Description

彩色滤光片基板及液晶显示器用基板的制作方法
技术领域
本发明有关于一种多重区块垂直配向的液晶显示器(multi-domain verticalalignment LCD,以下简称MVA-LCD),特别有关于一种同时形成间隔层(spacers)与配向凸块于彩色滤光片基板或阵列基板的方法,可减少制作MVA-LCD的成本。
背景技术
液晶显示器是目前平面显示器的主流,其原理是利用液晶分子的介电各向异性与导电各向异性,在外加电场时使液晶分子的排列状态转换,造成液晶薄膜产生各种光电效应。
液晶显示器的面板结构一般由两片基板叠合而成,并以间隔物定义两片基板间的距离,并于两片基板间的空隙灌注液晶。两片基板上分别形成对应电极,用以控制液晶分子的转向及排列。一般薄膜晶体管液晶显示器的面板,由一片薄膜晶体管阵列基板及一片彩色滤光片基板所组成,两者间以间隔物隔离出液晶注入的间隙。
在大屏幕的显示器产品应用中,为了提高LCD的品质,目前的技术包括多象限垂直配向技术(Multi-domain Vertical Alignment,MVA),例如:三星的PVA(Patterned Vertical Alignment),Sharp开发的ASV(Advanced Super V液晶),及横向电场驱动(In-Plane Switching,IPS),例如:日立的IPS(In-Plane Switching)及Super-IPS、现代电子FFS(Fringe Field Switching)液晶模式二个方式,以及其它如松下的OCB(Optical Compensated Birefringence)及NEC的SFT(Super-fine TFT)技术等等,目的都在于提高开口率,改善视差及视角,并同时提高液晶的反应速度。除了广视角外,MVA-LCD更具有高对比、快速响应时间等优点。MVA-LCD元件在TFT阵列基板以及彩色滤光片(color filter,以下简称CF)基板上定义配向凸块(protrusion),并通过配向凸块的倾斜设计可控制液晶配向以形成两种或四种区块,该配向技术称为自动区块形成(automatic domain formation,以下简称ADF)技术。多种配向凸块的图案(如肋状、锯齿状、与菱形),与多种配向凸块的形状(如三角形、半圆形、方形)已被揭露,但制造过程中仍需分开的光刻工艺定义配向凸块与间隔物,增加额外的成本。
请参照图1A-图1E的现有制作MVA-LCD的CF基板的流程。首先如图1A所示,包括提供基板100,将黑色矩阵105形成于基板100上,以第一道掩膜将黑色矩阵层105定义出多个次像素区110。接着如图1B所示,以第二道掩膜、第三道掩膜、第四道掩膜分别形成包含红(R)、绿(G)、蓝(B)的彩色滤光片115于次像素(sub-pixel)区110。接着如图1C所示,将透明电极层120形成于黑色矩阵105与彩色滤光片115上。接着如图1D所示,将光刻胶材料形成于透明电极层120上,并以第五道掩膜定义出间隔物(photospacer)130。接着如图1E所示,将另一光刻胶材料形成于透明电极层120上,并以第六道掩膜定义出配向凸块140。
最后将阵列基板对向设置于此彩色滤光片基板10上,并于两基板的空隙内填入液晶,即完成MVA-LCD的面板。
由上可知现有得制作MVA-LCD的彩色滤光片基板共需六道掩膜,包括黑色矩阵一道,CF(R、G、B)三道,间隔物一道,配向凸块一道。如何减少工艺步骤(如掩膜数目,沉积次数)进而降低生产成本,是目前亟需克服的问题。
发明内容
为解决上述现有技术的问题,本发明的目的在于提供一种彩色滤光片基板及液晶显示器用基板的制作方法,简化MVA-LCD的彩色滤光片基板的工艺,降低MVA-LCD的制造成本。
为达到上述发明目的,本发明提供了一种同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,主要将间隔物与配向凸块的制作整合在同一道掩膜中,该工艺包括提供基板;将黑色矩阵形成于基板上;将黑色矩阵层定义出多个次像素区;将包含红(R)、绿(G)、蓝(B)的彩色滤光片形成于次像素区;将透明电极层形成于黑色矩阵与彩色滤光片上;形成透明正光刻胶层于透明电极层上;以及以一半透型掩膜对透明光刻胶层进行一光刻工艺以同时得到多个间隔物及多个配向凸块;其中,半透型掩膜包括一透光区对应欲移除的透明正光刻胶、一半透光区对应形成配向凸块的透明正光刻胶、以及一屏蔽区对应形成间隔物的正光刻胶。
为达到上述发明目的,本发明提供了一种同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,主要将间隔物与配向凸块的制作整合在同一道掩膜中,该工艺包括提供基板;将黑色矩阵形成于基板上;将黑色矩阵层定义出多个次像素区;将包含红(R)、绿(G)、蓝(B)的彩色滤光片形成于次像素区;将透明电极层形成于黑色矩阵与彩色滤光片上;形成透明负光刻胶层于透明电极层上;以及以一半透型掩膜对透明光刻胶层进行一光刻工艺以同时得到多个间隔物及多个配向凸块;其中,半透型掩膜包括一透光区对应形成间隔物的负光刻胶、一半透光区对应形成配向凸块的负光刻胶、一屏蔽区对应欲移除的负光刻胶。
本发明还提供了一种多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,包括:提供一阵列基板;形成一透明正光刻胶层在阵列基板上;以及利用半透型掩膜提供一次曝光显影工艺以图案化透明正光刻胶层,同时形成多个间隔物与配向凸块;其中,半透型掩膜包括一透光区对应欲移除的透明正光刻胶、一半透光区对应形成配向凸块的透明正光刻胶、以及一屏蔽区对应形成间隔物的正光刻胶。
本发明还提供了一种多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,包括:提供一阵列基板;形成一透明负光刻胶层在阵列基板上;以及利用半透型掩膜提供一次曝光显影工艺以图案化透明负光刻胶层,同时形成多个间隔物与配向凸块;其中,半透型掩膜包括一透光区对应形成间隔物的负光刻胶、一半透光区对应形成配向凸块的负光刻胶、一屏蔽区对应欲移除的负光刻胶。
本发明的有益效果在于,减少一道掩膜工艺,并且节省沉积光刻胶及光刻工艺的时间与成本,可运用具有不同透光率的半透型光刻胶以调整间隔物与配向凸块的高度比。
附图说明
图1A-图1E为一系列剖视图,显示现有技术形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片的方法;
图2A-图2F为一系列剖视图,显示本发明较佳实施例中应用正光刻胶与半透型掩膜以同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片的方法;
图3A-图3B为一系列剖视图,显示本发明另一较佳实施例中应用负光刻胶与半透型掩膜的光刻工艺以同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片的方法。
具体实施方式
本发明第一实施例中,如第2A图所示,首先提供基板200,基板的组成包括但不限定于玻璃基板、塑料基板、或玻璃基板黏附于塑料基板所形成的基板。将黑色矩阵205形成在基板200上,并以第一道掩膜将黑色矩阵205定义出多个次像素(sub-pixel)区210,用以分隔接续制作的彩色滤光层,以增加色彩对比性,黑色矩阵的材质包括但不限于黑色感光树脂或金属铬,黑色感光树脂的厚度约介于1-2微米,金属铬的厚度约介于1000-3000埃。
接着如图2B所示,以三道掩膜将包含红(R)、绿(G)、蓝(B)的彩色滤光片215形成于次像素区210。利用旋涂法在次像素区210形成红色像素,再通过曝光显影的方式,在预定形成红色像素的次像素区形成红色滤光片,并去除其余次像素区的红色像素。重复此一工艺便可得蓝色滤光片、绿色滤光片,且彩色滤光片的厚度约介于1-2.5微米。必需注意的是,形成滤光片颜色的顺序包括但不限于上述顺序。
接着如图2C所示,将透明电极层220形成在黑色矩阵205与彩色滤光片215上。透明电极层的厚度约为500到2000埃,其材质包括但不限于ITO、IZO、或SnO。
接着如图2D所示,形成透明正光刻胶层225在透明电极层220上。形成透明正光刻胶的方法通常为旋转涂布法。
接着进行本发明的关键步骤,以半透型(halffone)掩膜250对透明正光刻胶层225进行光刻工艺,且半透型掩膜250包括透光区250a对应欲移除的预定区、半透光区250b对应形成配向凸块的预定区、以及屏蔽区250c对应形成间隔物的预定区。
经过曝光显影后,形成如图2E的结构,其中对应透光区250a的光刻胶完全被移除;对应半透光区250b的光刻胶被部份移除,形成配向凸块225b;对应屏蔽区250c的光刻胶则保留成为间隔物225a。当半透型掩膜的屏蔽区屏蔽半透性掩膜的半透区的透光率为约0.9-0.5,间隔物225a与配向凸块225b的高度比为约10∶1-2∶1。与现有技术相较,此关键步骤的光刻工艺可同时得到多个间隔物225a及多个配向凸块225b(配向凸块的高度为约1-1.5微米,宽度为约6-12微米),如图2E所示。
与现有技术的六道掩膜相比,本发明由于第五道掩膜同时形成配向凸块,可少一道掩膜并且节省沉积光刻胶及光刻工艺的时间与成本。此外,可运用具有不同透光率的半透型光刻胶以调整间隔物与配向凸块的高度比。值得注意的是,图中配向凸块225a与间隔物225b的相对位置与形状仅用于举例说明,对于本发明得配向凸块与间隔物的配置型态并无任何限制,本领域技术人员可根据实际需要作适当调整。
请参照图2F,最后如现有技术将阵列基板20’对向设置于此彩色滤光片基板20上,阵列基板20’包括形成在基板295上的薄膜晶体管阵列,虽该图仅显示栅极电路290。此外,基板295上更形成有介电层290与透明电极270。透明电极270具有狭缝265,通常与彩色滤光片基板上的配向凸块225b间隔排列,使两基板间的液晶分子260形成多重象限垂直排列。
而图3A与图3B显示本发明使用负光刻胶的另一较佳实施例。其中图3A接续图2A-图2C的步骤,为方便起见,相同元件将沿用相同的符号。
接着如图3A所示,形成透明负光刻胶层325在透明电极层320上,通常使用旋转涂布法形成透明负光刻胶。
接着以半透型掩膜350对透明负光刻胶层325进行光刻工艺,且半透型掩膜350包括一透光区350a对应形成该间隔物的预定区;一半透光区350b对应形成配向凸块的预定区;以及一屏蔽区350c对应欲移除的预定区。
经过曝光显影后,形成如图3B的结构,其中对应透光区350a的光刻胶保留形成间隔物325a;对应半透光区350b的光刻胶被部份移除,形成配向凸块325b;对应屏蔽区350c的光刻胶则被完全移除。
当半透型屏蔽其半透光区的透光率约为0.1-0.5,间隔物与配向凸块高度比约为10∶1-2∶1。由上述可知,本实施例使用负光刻胶也可同时得到多个间隔物325a及多个配向凸块325b。与现有工艺相比,除了第一实施例所述的好处外,负光刻胶一般比正光刻胶便宜,与第一实施例相比可以节省更多成本。但正光刻胶具有较佳的关键尺寸,因此可根据情况决定使用哪一种光刻胶。
最后如现有技术将阵列基板对向设置于彩色滤光片基板上,并在两基板的空隙内灌注液晶,即完成MVA-LCD的面板如图2F所示。
上述实施例虽同时形成配向凸块与间隔物在CF基板侧,但本发明并不限制于此种方法,基板也可为TFT阵列基板或COA(CF on array)基板,本领域技术人员可根据情况需要,以本发明的方法同时形成配向凸块与间隔物在一基板上。
本发明的有益效果在于,减少一道掩膜工艺,并且节省沉积光刻胶及光刻工艺的时间与成本,可运用具有不同透光率的半透型光刻胶以调整间隔物与配向凸块的高度比。
以上实施例仅用于说明本发明,并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (32)

1.一种同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,包括:
提供一基板;
形成一黑色矩阵在基板上,将黑色矩阵层定义出多个次像素区;
形成多个彩色滤光片在次像素区;
形成一透明电极层在黑色矩阵与彩色滤光片上;
形成一透明正光刻胶层在透明电极层上;以及
以一半透型掩膜对透明正光刻胶进行一光刻工艺以同时得到多个间隔物及多个配向凸块;其中,半透型掩膜包括一透光区对应欲移除的透明正光刻胶、一半透光区对应形成配向凸块的透明正光刻胶、以及一屏蔽区对应形成间隔物的正光刻胶。
2.如权利要求1所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,黑色矩阵的材质包括金属铬或黑色感光树脂。
3.如权利要求2所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,黑色感光树脂的厚度介于1-2微米,金属铬的厚度介于1000-3000埃。
4.如权利要求1所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,彩色滤光片的厚度为1-2.5微米。
5.如权利要求1所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,基板的组成为透明材质,基板为玻璃基板、塑料基板、或玻璃基板黏附于塑料基板所形成的基板。
6.如权利要求1所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,透明电极层的材质包括ITO、IZO、或SnO。
7.如权利要求1所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,透明电极层的厚度为500-2000埃。
8.如权利要求1所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,半透光区的透光率为0.9-0.5。
9.如权利要求1所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,间隔物与配向凸块的高度比为10∶1-2∶1。
10.如权利要求1所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,配向凸块的高度为1-1.5微米,宽度为6-12微米。
11.如权利要求1所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,间隔物形成于黑色矩阵上。
12.一种同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,包括:
提供一基板;
形成一黑色矩阵在基板上,将黑色矩阵层定义出多个次像素区;
形成多个彩色滤光片在次像素区;
形成一透明电极层在黑色矩阵与彩色滤光片上;
形成一透明负光刻胶层在透明电极层上;以及
以一半透型掩膜对透明负光刻胶层进行一光刻工艺以同时得到多个间隔物及多个配向凸块;其中,半透型掩膜包括一透光区对应形成间隔物的负光刻胶、一半透光区对应形成配向凸块的负光刻胶、一屏蔽区对应欲移除的负光刻胶。
13.如权利要求12所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,黑色矩阵的材质包括金属铬或黑色感光树脂。
14.如权利要求13所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,黑色感光树脂的厚度介于1-2微米,金属铬的厚度介于1000-3000埃。
15.如权利要求12所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,彩色滤光片的厚度为1-2.5微米。
16.如权利要求12所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,基板的组成为透明材质,基板为玻璃基板、塑料基板、或玻璃基板黏附于塑料基板所形成的基板。
17.如权利要求12所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,透明电极层的材质包括ITO、IZO、或SnO。
18.如权利要求12所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,透明电极层的厚度为500-2000埃。
19.如权利要求12所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,间隔物与配向凸块的高度比为10∶1-2∶1。
20.如权利要求12所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,半透光区的透光率为0.1-0.5。
21.如权利要求12所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,配向凸块的高度为1-1.5微米,宽度为6-12微米。
22.如权利要求12所述的同时形成间隔物与配向凸块于彩色滤光片基板的方法,其特征在于,间隔物形成于黑色矩阵上。
23.一种多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,包括:
提供一阵列基板;
形成一透明正光刻胶层在阵列基板上;以及
利用半透型掩膜提供一次曝光显影工艺以图案化透明正光刻胶层,同时形成多个间隔物与配向凸块;其中,半透型掩膜包括:一透光区对应欲移除的正光刻胶、一半透光区对应形成配向凸块的正光刻胶、以及一屏蔽区对应形成间隔物的正光刻胶。
24.如权利要求23所述的多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,基板包括TFT基板或COA基板。
25.如权利要求23所述的多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,半透光区的透光率为0.9-0.5。
26.如权利要求23所述的多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,间隔物与配向凸块的高度比为10∶1-2∶1。
27.如权利要求23所述的多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,配向凸块的高度为1-1.5微米,宽度为6-12微米。
28.一种多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,包括:
提供一阵列基板;
形成一透明负光刻胶层在阵列基板上;以及
利用半透型掩膜提供一次曝光显影工艺以图案化透明负光刻胶层,同时形成多个间隔物与配向凸块;其中,半透型掩膜包括一透光区对应形成间隔物的负光刻胶、一半透光区对应形成配向凸块的负光刻胶、一屏蔽区对应欲移除的负光刻胶。
29.如权利要求28所述的多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,基板包括TFT基板或COA基板。
30.如权利要求28所述的多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,间隔物与配向凸块的高度比为10∶1-2∶1。
31.如权利要求28所述的多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,半透光区的透光率为0.1-0.5。
32.如权利要求28所述的多重区块垂直配向的液晶显示器用基板的制作方法,其特征在于,配向凸块的高度为1-1.5微米,宽度为6-12微米。
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