專利名稱：彩色濾光片及其制作方法與液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色濾光片的制作方法與液晶顯示裝置的制作方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置是一種被動(dòng)式顯示裝置，為達(dá)到彩色顯示的效果，需為其提供一彩色濾光片，其作用是為了液晶顯示裝置提供色彩，配合薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)陣列及其間的液晶等其它元件而顯示不同的彩色影像。
請(qǐng)參閱圖1，是一種現(xiàn)有技術(shù)的彩色濾光片制作方法示意圖。該彩色濾光片20制作方法包括制作一玻璃基層24；在玻璃基層24表面形成一黑色矩陣23；在該黑色矩陣23間的間隔部(未標(biāo)示)形成由紅(R)、藍(lán)(B)、綠(G)三種著色單元組成的著色層22；然后，在該著色層22表面形成一透明電極層21，該透明電極層21為氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)。
該玻璃基層24作為上述元件的載體。重復(fù)規(guī)則排列該三種著色單元在該玻璃基層24上以分別透過紅、藍(lán)、綠三原色光，阻擋其它波長(zhǎng)的光透過。該黑色矩陣23設(shè)置在該三著色單元之間，其作用是用來遮斷透過三著色單元間的光線，防止光線泄漏且阻止著色材料混合，而透明電極層21則與一TFT陣列(圖未示)配合控制該著色層22的各著色單元透過光線的多少以顯示不同的顏色。
該黑色矩陣23一般由鉻及其化合物組成，其光學(xué)性能取決于其光學(xué)濃度(Optical Density，OD)及反射率。OD代表黑色矩陣23的遮光能力，而反射率則指黑色矩陣兩面的光線反射率。該黑色矩陣23的OD值越高且反射率越低，其應(yīng)用于液晶顯示裝置時(shí)則可使該液晶顯示裝置顯示對(duì)比度高，圖像清晰，反之則顯示效果差。當(dāng)黑色矩陣23應(yīng)用于液晶顯示裝置時(shí)，其會(huì)受到外界光及液晶顯示裝置背光的照射，由鉻及其化合物組成的黑色矩陣OD值高，其反射率過高，會(huì)造成反射光過多而產(chǎn)生光線干擾問題。當(dāng)該黑色矩陣23反射自液晶顯示裝置的背光，該反射的光線照射至玻璃基層上的陣列元件，則會(huì)產(chǎn)生光電流效應(yīng)，導(dǎo)致顯示品質(zhì)下降，如引起對(duì)比下降，閃爍現(xiàn)象等缺陷。
另一種采用由鉻及其化合物制成黑色矩陣的彩色濾光片制作方法如圖2所示。請(qǐng)參閱圖2，該彩色濾光片1制作方法包括制作一透明玻璃基層2；形成一黑色矩陣9、一保護(hù)層6及一透明電極層7。其中該黑色矩陣9系將一第一抗反射膜3、一第二抗反射膜4及一遮光層5依次形成在該透明玻璃基層2上而成。該第一抗反射膜3與該第二抗反射膜4包含不同的金屬化合物，膜厚度的范圍為20～60nm。該遮光層5厚度的范圍為50～150nm，其包含鉻、鉬、鎢或鎳，且不同于該第一抗反射膜3與該第二抗反射膜4的金屬。另外，該透明玻璃基層2的另一側(cè)還形成一偏光片8。
該制作方法是利用第一抗反射膜3、第二抗反射膜4及遮光層5表面的各反射光干涉相消原理降低反射率，然而，由于該方法制作的彩色濾光片1的遮光層5包含鉻等金屬，其對(duì)來自背光的光線反射率過高，當(dāng)該彩色濾光片1應(yīng)用在液晶顯示裝置時(shí)，遮光層5會(huì)反射過多的背光而產(chǎn)生干擾現(xiàn)象，使得該液晶顯示裝置的光學(xué)性能受到影響。
因此，改進(jìn)彩色濾光片的結(jié)構(gòu)及其制作方法與相應(yīng)液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)及其制作方法，降低該黑色矩陣的光反射率，提高顯示畫面的顯示品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容為解決上述彩色濾光片具較高反射率、光學(xué)性能不佳的問題，有必要提供一種具較低反射率、較高光學(xué)性能的彩色濾光片。
為解決上述彩色濾光片具較高反射率、光學(xué)性能不佳的問題，有必要提供一種具較低反射率、較高光學(xué)性能彩色濾光片的制作方法。
為解決上述液晶顯示裝置具較低光學(xué)性能的問題，有必要提供一種具較高光學(xué)性能的液晶顯示裝置。
一種彩色濾光片，其包括一基層、一設(shè)置在該基層表面的黑色矩陣、一設(shè)置在該黑色矩陣間隔處的著色層、一設(shè)置在該黑色矩陣表面的消光層及一透明導(dǎo)電層，該著色層與該黑色矩陣在該基層表面交替分布，該透明導(dǎo)電層覆蓋該著色層及該消光層的表面。
一種彩色濾光片的制作方法包括以下步驟提供一基層；在該基層表面制作一黑色矩陣；在該基層表面形成一著色層，該著色層與該黑色矩陣于該基層表面交替分布；在該黑色矩陣的表面形成一消光層；在該消光層及著色層上形成一透明導(dǎo)電膜。
一種彩色濾光片的制作方法包括以下步驟提供一基層；在該基層表面制作一黑色矩陣；在該黑色矩陣的表面形成一消光層；在該基層表面形成一著色層，該著色層與該黑色矩陣在該基層表面交替分布；在該消光層及著色層上形成一透明導(dǎo)電膜。
一種液晶顯示裝置，其包括一薄膜晶體管陣列基板、一與該薄膜晶體管陣列基板相對(duì)設(shè)置的彩色濾光片基板及一夾設(shè)在該薄膜晶體管陣列基板及該彩色濾光片基板間的液晶層，該彩色濾光片基板包括一基層、一設(shè)置在該基層表面的黑色矩陣、一設(shè)置在該黑色矩陣間隔處的著色層、一設(shè)置在該黑色矩陣表面的消光層及一透明導(dǎo)電層，該著色層與該黑色矩陣在該基層表面交替分布，該透明導(dǎo)電層覆蓋該著色層及該消光層的表面。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，在該彩色濾光片的黑色矩陣表面設(shè)置一消光層，通過該消光層的光波疊加相消原理吸收經(jīng)該黑色矩陣反射光線，降低光反射率；減少該反射光線照射至其它元件引起的光電流，從而提高彩色濾光片的光學(xué)性能。同時(shí)將該彩色濾光片應(yīng)用在液晶顯示裝置，自該液晶顯示裝置背光產(chǎn)生的光線部份被黑色矩陣反射后被該消光層吸收，避免反射光線照射至薄膜晶體管基板上的其它元件，產(chǎn)生光電流，進(jìn)而提高液晶顯示裝置的光學(xué)性能。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，在該彩色濾光片制程中，在該黑色矩陣表面形成一消光層，通過該消光層的光波疊加相消原理吸收經(jīng)該黑色矩陣反射光線，降低光反射率，減少該反射光線照射至其它元件引起的光電流，從而提高彩色濾光片的光學(xué)性能。同時(shí)將該彩色濾光片的制作方法應(yīng)用于液晶顯示裝置的制作方法中，自該液晶顯示裝置背光產(chǎn)生的光線部份被黑色矩陣反射后被該消光層吸收，避免反射光線照射至薄膜晶體管基板上的其它元件，產(chǎn)生光電流，進(jìn)而提高液晶顯示裝置的光學(xué)性能。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)彩色濾光片示意圖。
圖2是另一現(xiàn)有技術(shù)彩色濾光片制作方法的示意圖。
圖3是本發(fā)明彩色濾光片的示意圖。
圖4是圖3所示彩色濾光片的消光層剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖3所示彩色濾光片的消光層另一剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖3所示彩色濾光片的消光層再一剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明圖3所示的彩色濾光片制程示意圖。
圖8是本發(fā)明圖3所示的彩色濾光片另一制程示意圖。
圖9是本發(fā)明一種液晶顯示裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖3，是本發(fā)明一種較佳實(shí)施方式所揭示的彩色濾光片示意圖。該彩色濾光片3包括一基層30、一設(shè)置在該基層30上的黑色矩陣31、設(shè)置在該黑色矩陣31間的間隔處的著色層32、設(shè)置在該黑色矩陣31表面的消光層33及設(shè)置在該著色層32與該消光層33表面的透明導(dǎo)電層34。
該基層30是一透明玻璃基板，該透明玻璃基板作為該彩色濾光片3的其它元件的載體。
該黑色矩陣31是形成在該基層30表面并呈格子狀規(guī)則排列，其采用鉻及其金屬化合物作為材料，如濺鍍鉻(Cr)、鉻及氧化鉻組成的混合物(CrOx/Cr)或者鎳(Ni)，經(jīng)光阻光刻制程形成黑色矩陣。該黑色矩陣31用于增加顯示畫面的對(duì)比度，防止漏光及光電流產(chǎn)生。
該著色層32由紅(R)、藍(lán)(B)、綠(G)三種著色單元組成。該著色層32重復(fù)規(guī)則排列該三種著色單元在該玻璃基板10上以分別透過紅、藍(lán)、綠三原色光，阻擋其它波長(zhǎng)的光透過。該三著色單元設(shè)置在該黑色矩陣31的間隔處，其用以遮斷透過三著色單元間的光線，該黑色矩陣31防止光線泄漏且阻止著色材料混合。
該消光層33是一種采用金屬及其化合物形成的具一定厚度的薄膜，其可以將經(jīng)該黑色矩陣31反射后的各反射光通過干涉相消原理降低反射率。而透明導(dǎo)電層34則與一TFT陣列(圖未示)配合控制該著色層32各著色單元透過光線的多少以顯示不同的顏色。
再請(qǐng)參閱圖4，是一種消光層33單層的剖面示意圖。在圖4中，該消光層33系采用氟化鎂、鉻的金屬化合物、鉬的金屬化合物、鎳的金屬化合物或者鎢的金屬化合物作為材質(zhì)，其中該金屬化合物可以是金屬氧化物、金屬碳化物或者金屬氮化物等。根據(jù)光波疊加相消原理，當(dāng)消光層33的厚度比入射光波長(zhǎng)的整數(shù)倍多四分之一波長(zhǎng)時(shí)，經(jīng)該黑色矩陣31反射后的光束正好與該入射光相差二分之一波長(zhǎng)，則該入射光與該反射光束相互疊加相消。因?yàn)榭梢姽獾牟ㄩL(zhǎng)介于400納米至700納米之間，所以該消光層33的最小厚度設(shè)置為95納米。又因制程考量，該消光層33的厚度不能超過2000納米。通常，選擇綠光波長(zhǎng)的四分之一作為消光層的厚度，其取值為130納米。
再請(qǐng)參閱圖5及圖6，其中圖5是又一種該消光層33的雙層的剖面示意圖，圖6是該消光層33的再一種多層剖面示意圖。在圖5中，該消光層33包括一第一消光層331及一第二消光層333，該第一消光層331及該第二消光層333均可以采用氟化鎂、鉻的金屬化合物、鉬的金屬化合物、鎳的金屬化合物或者鎢的金屬化合物作為材質(zhì)，且該第一消光層331及該第二消光層333使用材質(zhì)不同。其中該第一消光層331與該第二消光層333的厚度總和最小值為95納米。在圖6中，該消光層33是由多層疊置的單層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。該消光層33的多層結(jié)構(gòu)中的每一層均可以為采用氟化鎂、鉻的金屬化合物、鉬的金屬化合物、鎳的金屬化合物或者鎢的金屬化合物作為材質(zhì)，且每二相鄰單層結(jié)構(gòu)的材質(zhì)不同，該多層結(jié)構(gòu)的消光層33的厚度比入射光波長(zhǎng)的整數(shù)倍多四分之一波長(zhǎng)。
請(qǐng)參閱圖7，是本發(fā)明彩色濾光片3的制造方法流程圖。該彩色濾光片3的制造方法主要包括以下步驟提供一基層30(步驟41)；形成黑色矩陣31(步驟42)；形成彩色光阻層(步驟44)；曝光顯影以形成著色層32(步驟45)；形成消光層33(步驟43)；形成透明導(dǎo)電層(步驟46)。根據(jù)該彩色濾光片的制造方法流程圖，其具體制造過程如下所述。
提供一基層30(步驟41)提供一基層30，該基層30作為彩色濾光片3的其它元件的載體，通常系玻璃。通常該玻璃應(yīng)為堿離子濃度較低的玻璃或者無堿玻璃。
形成黑色矩陣31(步驟42)清洗該基層30，之后采用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)于該基層30上涂布厚度均勻的金屬材薄層，如金屬鉻或者金屬鎳等，利用光刻制程得到保護(hù)膜，經(jīng)過蝕刻得到圖樣，以形成黑色矩陣31。
該黑色矩陣31還可采用鉻及其氧化物組成的混合物(CrOx/Cr)薄膜形成，在該CrOx/Cr薄膜上覆蓋一正型光阻材質(zhì)層，經(jīng)紫外光照射后，顯影液將未被紫外光照射的易溶區(qū)域溶解，之后再經(jīng)蝕刻制程，從而形成間隔排列的黑色矩陣31。
(3)形成彩色光阻層(步驟43)采用顏料分散法形成在基層30及該著色層32表面形成一彩色光阻層，該彩色光阻層通常包括顏料分散液、壓克力樹脂及感光材料，其為負(fù)光阻。
利用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)將該彩色光阻涂布在具有黑色矩陣31及位于黑色矩陣之間的基層30表面，預(yù)烤(Pre-bake)該彩色光阻層，以改善涂膜的穩(wěn)定性，保證不影響后續(xù)的顯影特性。
(4)曝光顯影以形成著色層32(步驟44)對(duì)該彩色光阻層進(jìn)行曝光、顯影。該彩色光阻層為一負(fù)型光阻劑，在曝光時(shí)曝光區(qū)進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)而硬化，經(jīng)照射后，照射區(qū)與非照射區(qū)在顯影液中的溶解速度產(chǎn)生極大差別，顯影液溶去部份彩色光阻，形成彩色著色層32。
(5)形成消光層33(步驟45)采用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)在該黑色矩陣31表面上涂布厚度均勻的消光材料層，該消光層為氟化鎂材質(zhì)，其中該消光層33的厚度介于95納米至2000納米之間，通常取該消光層33之厚度為130納米。該消光層33的材質(zhì)還可以為金屬鎂及其化合物組成的混合材質(zhì)、氟化鎂與有機(jī)樹質(zhì)組成的混合材質(zhì)、或者鉻及其金屬化合物與有機(jī)樹脂組成的混合材質(zhì)。
(6)形成透明導(dǎo)電層34(步驟46)該透明導(dǎo)電層34通常為氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)或者氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)。該透明導(dǎo)電層34通常采用濺鍍法制成。在真空腔體內(nèi)施加電場(chǎng)，使氬(Argon，Ar)氣體產(chǎn)生弧光放電，氬離子Ar+在電場(chǎng)內(nèi)將獲得動(dòng)能并沖擊到陰極板上氧化銦錫靶材的表面，使得濺鍍到玻璃基層表面而堆積成膜，并加裝磁極讓磁力線平行于陰極表面使氬離子Ar+沖撞陰極靶材的次數(shù)大為增加，即使在低放電氣體壓力下也能夠在低溫環(huán)境下鍍氧化銦錫膜。
當(dāng)然，在如圖3所示的彩色濾光片3的制造過程中，還可以按照如圖8所示的步驟制得，其步驟與圖7基本相同，惟區(qū)別在于將形成消光層33的步驟移至形成彩色光阻層及曝光顯影以形成著色層32之前。圖8所示的彩色濾光片3按照如下步驟制得，其包括提供一基層30(步驟61)；形成黑色矩陣31(步驟62)；形成消光層33(步驟63)；形成彩色光阻層(步驟64)；曝光顯影以形成著色層32(步驟65)；形成透明導(dǎo)電層(步驟66)。
在該彩色濾光片3的黑色矩陣31表面形成一適當(dāng)厚度的消光層33，吸收部份經(jīng)該黑色矩陣31反射的光線。因?yàn)樵诓噬珵V光片3的基層表面同時(shí)設(shè)置有其它元件，該類元件在光束的照射作用下，能夠引發(fā)光電效應(yīng)，從而會(huì)影響彩色濾光片3的品質(zhì)。通過該消光層33大幅減少該黑色矩陣31的反射光束，提高了彩色濾光片3的品質(zhì)。
再請(qǐng)參閱圖9，是本發(fā)明一種液晶顯示裝置5示意圖。該液晶顯示裝置5的制作方法主要包括以下步驟制作一第一基層50與一第二基層55；其中在該第一基層50表面制作一黑色矩陣51；在該第一基層50表面形成一著色層52，其中，該著色層52與該黑色矩陣51在該第一基層50表面交替分布；在該黑色矩陣表面51形成一消光層53；在著色層52及該消光層53表面濺鍍一透明電極層54；在該第二基層55一側(cè)形成一薄膜晶體管陣列56；將該第一基層50與該第二基層55相對(duì)設(shè)置，并將液晶57注于其間。
該黑色矩陣51與著色層52的具體制作方法與本發(fā)明彩色濾光片3的制作方法相同。
該ITO層54與該薄膜晶體管陣列56配合，以電場(chǎng)控制該液晶57的液晶分子旋轉(zhuǎn)與否，從而控制來自背光系統(tǒng)(圖未示)的光線透過與否。透過液晶57的光線入射到黑色矩陣51、著色層52與消光層53上，該著色層52過濾光線后使其透過；該黑色矩陣51用于遮擋著色層52間的光線，防止光泄漏；該消光層53利用光波疊加相消原理，吸收被該黑色矩陣51反射的光線。通過設(shè)置在該黑色矩陣51表面的消光層53吸收部份被該黑色矩陣51反射光線，從而對(duì)背光的反射率降低，OD值較高。
權(quán)利要求
1.一種彩色濾光片，其包括一基層、一設(shè)置在該基層表面的黑色矩陣、一著色層及一透明導(dǎo)電層，該著色層與該黑色矩陣在該基層表面交替分布，其特征在于該彩色濾光片還包括一設(shè)置在該黑色矩陣表面的消光層，該透明導(dǎo)電層覆蓋該著色層及該消光層的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于該消光層的材質(zhì)是氟化鎂與有機(jī)樹脂組成的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于該消光層是氟化鎂材質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于該消光層的材質(zhì)是鉻及其金屬化合物與有機(jī)樹脂組成的混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于該消光層的厚度介于95納米～2000納米之間。
6.一種彩色濾光片制作方法，其包括以下步驟提供一基層；在該基層表面制作一黑色矩陣；在該黑色矩陣的表面形成一消光層；在該基層表面形成一著色層，該著色層與該黑色矩陣在該基層表面交替分布；在該消光層及著色層上形成一透明導(dǎo)電膜。
7.一種彩色濾光片的制作方法，其包括以下步驟提供一基層；在該基層表面制作一黑色矩陣；在該基層表面形成一著色層，該著色層與該黑色矩陣在該基層表面交替分布；在該黑色矩陣的表面形成一消光層；在該消光層及著色層上形成一透明導(dǎo)電膜。
8.一種液晶顯示裝置，其包括一薄膜晶體管陣列基板；一與該薄膜晶體管陣列基板相對(duì)設(shè)置的彩色濾光片基板及一夾設(shè)在該薄膜晶體管陣列基板及該彩色濾光片基板間的液晶層，其中該彩色濾光片基板包括一基層，一設(shè)置在該基層表面的黑色矩陣，一著色層及一透明導(dǎo)電層，該著色層與該黑色矩陣在該基層表面交替分布，其特征在于該彩色濾光片基板還包括一設(shè)置在該黑色矩陣表面的消光層，該透明導(dǎo)電層覆蓋該著色層及該消光層的表面。
9.如權(quán)利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于該消光層的材質(zhì)是氟化鎂、氟化鎂、鉻的金屬化合物及有機(jī)樹脂組成的混合物。
10.如權(quán)利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于該消光層的厚度介于95納米～2000納米之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彩色濾光片及其制作方法與液晶顯示裝置及其制造方法。該彩色濾光片的制作方法包括以下步驟制作一基層；在該基層表面制作一黑色矩陣；在該基層表面形成一著色層，該著色層與該黑色矩陣在該基層表面交替分布；在該黑色矩陣的表面形成一消光層；在該消光層及著色層上形成一透明導(dǎo)電膜。同時(shí)還提供一種使用該彩色濾光片的液晶顯示裝置及其制作方法。使用該方法的彩色濾光片具較低的光反射率，從而提高使用該彩色濾光片的液晶顯示裝置的顯示品質(zhì)。
文檔編號(hào)G02F1/136GK101059575SQ20061006039
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者詹家明, 卓宏升 申請(qǐng)人:群康科技(深圳)有限公司, 群創(chuàng)光電股份有限公司