TW201316048A - 彩色濾光片及其製造方法 - Google Patents

Abstract

在此揭露一種彩色濾光片之製造方法。此製造方法包括以下步驟。提供具有彩色濾光層的基材。在基材上方形成配向材料層。以一物件印壓配向材料層，使物件的表面凹凸結構轉印於配向材料層上，而形成配向結構層。配向結構層具有數個間隔物以及數個配向突起物，且每一間隔物之高度大於每一配向突起物之高度。硬化配向結構層。在此亦揭露一種彩色濾光片。

Description

彩色濾光片及其製造方法

本發明是有關於一種彩色濾光片及其製造方法。

液晶顯示器為目前廣泛使用的顯示器，相較於陰極射線管顯示器具有體積小、質量輕、厚度薄、耗電量低等優點。因此，成為近年來市場上的主流電子產品之一。

液晶顯示器主要由薄膜電晶體基板、彩色濾光片基板及位於兩基板間的液晶分子層所構成。當電流通過薄膜電晶體時會產生電場變化，使液晶分子扭轉。因此，可改變光線的偏極性，再利用偏光片來決定畫素的明暗狀態。以上述之明暗狀態搭配發出不同色彩的畫素便構成了液晶顯示器的影像。

其中，可藉由不同的電場驅動模式及配向層的結構，使中間的液晶分子在施加電場後產生不同的排列方式。一般來說，可分為扭轉向列(Twisted Nematic；TN)模式、橫向電場驅動(In-Plane Switching；IPS)模式及多域配向(Multi-domain Vertical Alignment；MVA)模式。

上述扭轉向列模式及橫向電場驅動模式之液晶顯示器的彩色濾光片基板上方可包含有光間隔物(photo spacer)及一層配向層。配向層是用以在不加電壓的情況下使液晶分子平行於基板。一般而言，通常先在具有彩色濾光片的基板上形成光阻層再進行光學微影製程以形成光間隔物。接著，塗佈配向層於光間隔物及彩色濾光片的基板上。然後，以刷磨(rubbing)方式在配向層上形成溝槽。然而，上述製程步驟較為繁雜，且浪費了部份的光阻材料。

多域配向模式之液晶顯示器的彩色濾光片基板可包含有光間隔物及配向層。但在此指的配向層是垂直配向的配向層，用以在不加電壓的情況下使液晶分子垂直於基板。一般而言，通常是在具有彩色濾光片的基板上先形成光間隙物，然後再形成覆蓋彩色濾光片及光間隙物的配向層。上述形成光間隙物及配向層的方式通常是以光學微影製程來製作，因此製程複雜，製程耗費的時間也較長。然而，上述配向層的結構通常會影響到透光度。

因此，需要一種製造彩色濾光片基板的方法，以期能改善上述問題。

本發明之一態樣是在提供一種彩色濾光片基板之製造方法，包含下列步驟。提供具有彩色濾光層的基材。在基材上方形成配向材料層。以一物件印壓配向材料層，使物件的表面凹凸結構轉印於配向材料層上，而形成配向結構層。配向結構層具有數個間隔物以及數個配向突起物，且每一間隔物之高度大於每一配向突起物之高度。然後，硬化配向結構層。

本發明之另一態樣是在提供一種彩色濾光片，其包含基板、遮光區、彩色濾光層、透明導電層以及配向結構層。遮光區設置於基板上，以定義基板的數個次畫素區。彩色濾光層覆蓋每一個次畫素區。透明導電層位於遮光區以及彩色濾光層上。配向結構層包含數個間隔物以及數個配向突起物。間隔物接觸透明導電層，且位於遮光區上方。配向突起物接觸透明導電層，且位於彩色濾光層上方。每一間隔物以及每一配向突起物為相同的配向材料所製成。

由上述可知，本製造方法以配向材料層進行壓印製程，而可形成具有間隔物及配向突起物的配向結構層。由於不需經過光學微影製程，因此應用上述製造方法可使製程簡化，並可節省製造成本。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

本發明之一態樣是在提供一種彩色濾光片基板之製造方法。第1A-1B圖係繪示依照本發明一實施方式的彩色濾光片基板之各製程階段剖面示意圖。

首先、提供具有彩色濾光層之基材110，如第1A圖所示。在一實施方式中，製作彩色濾光層之基材110的方法，可先在基板102上形成遮光區104，以定義基板102的數個次畫素區104a。接著，在每一次畫素區104a上形成彩色濾光層106。然後，形成透明導電層108以覆蓋彩色濾光層106以及遮光區104。上述遮光區104可呈矩陣形態，而彩色濾光層106可覆蓋每一個次畫素區104a。

基板102可為玻璃基板、石英基板或具可撓性的塑膠基板。遮光區104的材料可為金屬材料與著色的黑色樹脂。遮光區104的製作方法例如可先在基板102上形成一層遮光材料，然後使用光學微影蝕刻製程來形成遮光區104，以定義數個次畫素區104a。彩色濾光層106可為含有顏料的樹脂。在形成彩色濾光層106步驟中，可使用光學微影製程或印刷製程來製作，以在每一次畫素區104a上形成彩色濾光層106。透明導電層108的材料例如可為氧化銦錫。可利用物理氣相沈積法或化學氣相沈積法來製作透明導電層108。

在上述基材110上方形成配向材料層120，如第1A圖所示。例如可使用塗佈方式來形成。配向材料可呈液態或膠態。材料中可包含光硬化型聚醯亞胺、熱硬化型聚醯亞胺或上述之混合物。或者，也可以包含上述聚醯亞胺的前驅物。當上述材料經過紫外光照射方式或加熱方式硬化後，可形成固態的聚醯亞胺。光硬化型聚醯亞胺或其前驅物例如可包含有羧酸基(carboxylic acid group)或醯胺基(amide group)之聚醯胺酸，藉由添加光起始劑後可在紫外光照射下硬化；熱硬化型聚醯亞胺或其前驅物例如可為可溶性的聚醯亞胺或聚醯胺酸。上述材料可以加熱方式來硬化。

形成配向材料層120後，以一物件印壓配向材料層120，使物件的表面凹凸結構轉印於配向材料層120上，而形成配向結構層122，如第1B圖所示。配向結構層122具有數個間隔物122a以及數個配向突起物122b，且每一間隔物122a之高度大於每一配向突起物122b之高度。

上述物件可為表面具有凹凸結構的模具。物件表面的凹凸結構設計是相對於欲形成之間隔物122a及配向突起物122b之結構設計。例如，相對於欲形成間隔物122a或配向突起物122b的位置之物件位置可為不同深度的凹槽結構。在一實施方式中，物件例如可為表面具有雕刻結構的滾輪。因此，當滾輪表面接觸配向材料層120後，可將滾輪上的雕刻結構轉印至配向材料層120上，以形成配向結構層122。

在完成印壓步驟後，接著硬化上述之配向結構層122，而可形成硬化之間隔物122a及配向突起物122b。可使用紫外光照射方式或加熱方式來硬化配向結構層122。紫外光照射硬化相較於加熱硬化，其製程時間較短。配向結構層122的材料可包含光硬化型聚醯亞胺、熱硬化型聚醯亞胺或上述之混合物。上述硬化之間隔物122a可用以間隔兩基板。在一實施方式中，硬化之間隔物122a可設置於液晶顯示器中的薄膜電晶體基板及彩色濾光片基板間，以保持兩基板間的距離及控制液晶分子層的厚度。硬化之間隔物122a高度可為2至10 μm。

在一實施方式中，硬化之配向突起物122b可應用於多域配向型液晶顯示器。硬化之配向突起物122b高度可為1 μm以下。由於上述配向突起物的高度相較一般微影製程製作的配向突起物可更低，因此不影響透光度。每一硬化之間隔物122a對每一硬化之配向突起物122b之高度比可為20至100。

本文中，「配向」之用語是指使液晶分子具有一定程度的排列方向。「配向材料層」是指此材料層在硬化後，能夠使液晶分子在其表面呈現特定的排列方式。例如，在MVA的態樣中，液晶分子的長軸方向垂直於材料層的表面。「硬化之配向突起物」是指配向突起物在硬化後，因其幾何形狀及材料特性，使位於配向突起物表面之液晶分子以一定方式排列。例如，在MVA的態樣中，配向突起物表面之液晶分子的長軸方向相對於液晶層的厚度方向呈現傾斜的狀態。因此，當施加電場時，「硬化之配向突起物」可讓液晶層中的局部液晶分子大致朝向某一方向傾斜。

在一實施方式中，上述形成配向材料層120、印壓配向材料層120以形成配向結構層122及硬化配向結構層122步驟可以利用滾輪設備及捲軸式(roll-to-roll)連續生產製程來實施。在一實施例中，基材110為可撓性的塑膠基板，基板上形成有彩色濾光層106。接著，在基材上塗佈一層配向材料層120。然後，使用表面具有雕刻結構的滾輪來印壓配向材料層120，以將雕刻結構轉印至配向材料層120上，而形成配向結構層122。隨後，將配向結構層122輸送至紫外光照射區或加熱區，以硬化配向結構層122，而形成硬化之間隔物122a及配向突起物122b。根據本發明上述之實施方式，由於不需經過光學微影製程，因此可縮短製程時間及降低製程成本。此外，在同一步驟中，同時形成液晶面板中所須的配向突起物以及間隔物。

本發明之另一態樣是在提供一種彩色濾光片基板。請參照第1B圖及第2圖。第2圖係繪示依照本發明一實施方式的彩色濾光片基板之俯視示意圖。

如第1B圖所示，彩色濾光片基板包含基板102、遮光區104、彩色濾光層106、透明導電層108以及配向結構層122。配向結構層122包含有數個間隔物122a以及數個配向突起物122b。間隔物122a接觸透明導電層108且位於遮光區104上方。配向突起物122b接觸透明導電層108且位於彩色濾光層106上方。由於間隔物122a是位於遮光區104上方，因此不影響透光度。

基板102可為玻璃基板、石英基板或塑膠基板。

遮光區104設置於基板102上，用以定義次畫素區104a。遮光區104可設計為矩陣形態，而未設置遮光區104的地方定義為次畫素區104a。遮光區104的材料可為金屬及著色的黑色樹脂。

彩色濾光層106覆蓋次畫素區104a。彩色濾光層106中可包含紅色光阻、綠色光阻、藍色光阻或其他顏色光阻。

透明導電層108設置於遮光區104及彩色濾光層106上。透明導電層108的材料可為氧化銦錫。

配向結構層122包含數個間隔物122a及數個配向突起物122b。每一間隔物122a以及每一配向突起物122b為相同的配向材料所製成。配向材料例如可為光硬化型聚醯亞胺、熱硬化型聚醯亞胺或上述之混合物。間隔物122a用以間隔兩基板。間隔物122a的高度可約為2至10 μm。在一實施方式中，硬化之配向突起物122b可應用於多域配向型液晶分子顯示器。硬化之配向突起物122b高度可約為1 μm以下。

如第2圖所示，間隔物122a可位於遮光區104的矩陣交點的上方。配向突起物122b可位於遮光區104及彩色濾光層106的上方，且呈彎折的條狀。彎折的條狀用以使液晶分子在空間上具有數個排列方向，以達到廣視角的效果。

綜合上述，提供一種彩色濾光片基板及其製造方法。其中以配向材料層進行壓印製程，而可形成具有間隔物及配向突起物的配向結構層。然後以紫外光照射或加熱方式來硬化上述配向結構層。由於不需經過光學微影製程，因此應用上述製造方法具有製程簡化、節省製造時間及製造成本的優點。此外，由於配向突起物的高度為1 μm以下，因此不會影響透光度，而可提高面板的亮度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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。

102．．．基板

104．．．遮光區

104a．．．次畫素區

106．．．彩色濾光層

108．．．透明導電層

110．．．具有彩色濾光層之基材

120．．．配向材料層

122．．．配向結構層

122a．．．間隔物

122b．．．配向突起物

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施方式能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1A-1B圖係繪示依照本發明一實施方式的彩色濾光片基板之各製程階段剖面示意圖。

第2圖係繪示依照本發明一實施方式的彩色濾光片基板之俯視示意圖。

102．．．基板

104．．．遮光區

104a．．．次畫素區

106．．．彩色濾光層

108．．．透明導電層

110．．．具有彩色濾光層之基材

122．．．配向結構層

122a．．．間隔物

122b．．．配向突起物

Claims (10)

1. 一種彩色濾光片之製造方法，包含：提供具有一彩色濾光層之一基材；形成一配向材料層於該彩色濾光層上方；以一物件印壓該配向材料層，使該物件之一表面凹凸結構轉印於該配向材料層上，而形成一配向結構層，其中該配向結構層具有複數間隔物以及複數配向突起物，且每一該些間隔物之一高度大於每一該些配向突起物之一高度；以及硬化該配向結構層。
2. 如請求項1所述之製造方法，其中該配向材料層之材質為光硬化型聚醯亞胺、熱硬化型聚醯亞胺或上述之混合物。
3. 如請求項1所述之製造方法，其中硬化該配向結構層步驟包含以紫外光照射該配向結構層。
4. 如請求項1所述之製造方法，其中硬化該配向結構層步驟包含加熱該配向結構層。
5. 如請求項1所述之製造方法，其中硬化該配向結構層之步驟包含硬化該些間隔物以及該些配向突起物，其中硬化之每一該些間隔物之一高度為2至10 μm，且硬化之每一該些配向突起物之一高度為0.1至1 μm。
6. 如請求項5所述之製造方法，其中硬化之每一該些間隔物對硬化之每一該些配向突起物之一高度比為20至100。
7. 如請求項1所述之製造方法，其中提供具有該彩色濾光層之該基材的步驟包含：形成一遮光區於一基板上，以定義該基板之複數次畫素區；形成該彩色濾光層於每一該些次畫素區上；以及形成一透明導電層覆蓋該彩色濾光層以及該遮光區。
8. 如請求項1所述之製造方法，其中該物件為一滾輪，其表面具有雕刻結構。
9. 一種彩色濾光片，包含：一基板；一遮光區，設置於該基板上，以定義該基板之複數個次畫素區；一彩色濾光層，覆蓋每一該些次畫素區；一透明導電層，位於該遮光區以及該彩色濾光層上；以及一配向結構層，覆蓋該透明導電層，且該配向結構層包含：複數間隔物，接觸該透明導電層，且位於該遮光區上方；以及複數配向突起物，接觸該透明導電層，且位於該彩色濾光層上方；其中每一該些間隔物以及每一該些配向突起物為相同之一配向材料所製成。
10. 如請求項9所述之彩色濾光片，其中該些間隔物之一高度為2至10 μm，且該些配向突起物之一高度為0.1至1 μm。