專(zhuān)利名稱(chēng)：一種濾色片和多色液晶顯示裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用濾色片的多色液晶顯示裝置的制造方法，特別是涉及一種這樣的多色液晶顯示裝置的制造方法，在這種多色液晶顯示裝置中，濾色片是高聚合物電極沉積濾色片。


圖1表示的是在已有技術(shù)中一種采用高聚合物電極沉積法制造濾色片的方法。圖1A示的是具有多個(gè)透明電極的玻璃基片1，其中使用涂色端2a在透明電極2上依次形成涂色層。公開(kāi)號(hào)為59-114572的日本未審查專(zhuān)利詳細(xì)說(shuō)明了一種采用高聚合物電極沉積法制造濾色片的方法，這里只是概括地介紹一下。
下面首先簡(jiǎn)要介紹一下制造其它濾色片的方法。制造濾色片的方法除了包括高聚合物電極沉積法(下面稱(chēng)為電極沉積法)以外，還包括染色法，色散法和印刷法。
在染色法中，在玻璃基片上提供一層染料基體材料并通過(guò)光刻形成所需圖案，然后用染料進(jìn)行染色，在濾色器要有R、G和B三種基本顏色的情況下，這個(gè)過(guò)程重復(fù)三遍。
在色散法中，在玻璃基片上散布一層彩色光敏樹(shù)脂，即所謂的光敏樹(shù)脂，這種樹(shù)脂是通過(guò)把顏料散布在一種高聚合物基體中而制備的，這種樹(shù)脂含有一種預(yù)先加入的活性劑，采用光刻形成所需的圖案由此構(gòu)成這種濾色片。與染色法相似，在要使濾色片具有R、G和B三種基本顏色的情況下，這個(gè)過(guò)程要重復(fù)三遍。
在印刷法中，使用彩色高聚合物材料，通過(guò)膠板印刷(offsetprinting)這樣的印刷技術(shù)在玻璃基片上印上所需圖案，這種彩色高聚合物材料是通過(guò)把高聚合物材料和作為印色的顏料混合在一起而制備的。與染色法相似，在濾色片要具有R、G和B三種基本顏色的情況，這個(gè)過(guò)程要重復(fù)三遍，由此形成印制的濾色片。
如上所述，高聚合物電極沉積法是一種在透明電極2上依次形成電極沉積濾色片3R、3G和3B而形成濾色片的方法，如圖1A所示，透明電極2預(yù)先形成有圖案。采用光刻技術(shù)使透明電極2形成圖案，這是在濾色片形成之前在玻璃基片上進(jìn)行的，因此，對(duì)濾色片位置的精確度不會(huì)產(chǎn)生影響。這是因?yàn)闉V色片3R，3G和3B是采用電極沉積法在透明電極2的圖案上形成的，因此，濾色片位置的準(zhǔn)確度取決于首先形成圖案的位置準(zhǔn)確度。這種方法的特點(diǎn)在于能夠通過(guò)所謂的自我取向(Self-alignment)形成濾色片圖案。
濾色片在不同顏色之間一般具有遮光膜。制造遮光膜也可以采用不同的方法，這取決于制造濾色片的方法。
在采用染色法，色散法和印刷法的時(shí)候，在形成濾色片之前，先要采用象濺射這樣的形成膜的方法形成一層象鉻這樣的金屬膜，然后采用光刻形成所需的遮光膜的圖案。另外一種廣泛使用的形成遮光膜的方法是把沒(méi)有使用金屬膜的彼此相鄰放置的兩種顏色的濾色片重疊在一起，由此，降低透光率并提供一種遮光膜的替代物。前一種方法用于象TFT(薄膜晶體管)這樣的有源矩陣(active mafrix)型彩色LCD(液晶顯示裝置)，這種LCD由于漏光而使其特性被破壞。后一種方法用于不太貴的TN(扭曲向列)或STN(超扭曲向列)LCD。
由于遮光膜是采用光刻法形成的，所以，這些遮光膜在采用預(yù)先制備的曝光掩膜形成的圖案形成方面的限制更少。不管是格狀，還是條形的遮光膜的形狀都可以按需要進(jìn)行選擇。
在電極沉積法中，首先如圖1所示形成一個(gè)電極沉積濾色片，然后采用把濾色片作為掩膜的背后曝光法形成一層遮光膜。這種方法有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即遮光膜與濾色片相似，可以通過(guò)自我取向來(lái)形成，這是因?yàn)殡姌O沉積濾色片可以用作一個(gè)掩膜來(lái)使用。但是，當(dāng)濾色片形成在已經(jīng)預(yù)先構(gòu)成圖案的透明電極上的時(shí)候，遮光膜只形成在濾色片的空隙中。這是遮光膜形狀的另一個(gè)次要的特性。
現(xiàn)在說(shuō)明一種采用這些濾色片的多色液晶顯示裝置。
圖2是已有技術(shù)的TFT型的彩色LCD的截面示意圖。圖2A表示的是一個(gè)濾色片基片隔著液晶層9，與形成在TFT陣列基片1上的透明電極7和TFT8相對(duì)設(shè)置。圖2(B)是TFT陣列基片1某一部分的放大示意圖，表示的是在TFT8，濾色片3和遮光膜6之間的位置關(guān)系。圖(2C)只表示了濾色片中由圖(2B)中虛線所包圍的那部分。從這些附圖可以看出，TFT 8被遮光膜6所覆蓋。為了防止光從濾色片3的顯示區(qū)域以外的部分泄漏出去，除了在濾色片3R，3G，3B之間的空隙中提供遮光膜以外，還提供與濾色片3R，3G，3B直角交叉的遮光膜，從而形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的遮光膜。
遮光膜6一般起防止TFT 8元件因受光照射(下面稱(chēng)為光泄漏)而破壞其特性的作用。光泄露是指這樣一種反應(yīng)，在形成在TFT 8元件上的非晶硅薄膜受到一定強(qiáng)度的光照射的時(shí)候，非晶硅的電阻會(huì)降低，由此會(huì)導(dǎo)致由漏光的透明顯示電極7所保持的電壓下降。當(dāng)這種光泄漏發(fā)生時(shí)，在透明電極4和透明顯示電極7之間的電勢(shì)差會(huì)降到液晶9的門(mén)限電壓以下，致使液晶9無(wú)法控制，顯示失制敗。
雖然電極沉積濾色片具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即濾色片和遮光膜能夠通過(guò)自我取向很容易地制造，但是這個(gè)優(yōu)點(diǎn)也產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題，即不能形成適用于一種有源矩陣LCD的網(wǎng)格狀遮光膜，這種LCD由于TFT的光泄漏而使其特性遭到破壞。
產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因是由于透明電極2圖案的存在而使濾色片變化連續(xù)的長(zhǎng)條，如圖1所示，形成圖案的透明電極2對(duì)于形成電極沉積濾色片是必不可少的。因此，通過(guò)背部照射法在濾色片空隙中形成的遮光膜6的形狀也可以長(zhǎng)條的形狀形成。
圖3表示的是紅，綠和蘭三種顏色的電極沉積濾色片的光譜特性。從這些光譜特性中可以知道透射光的強(qiáng)度水平。在不提供網(wǎng)格狀遮光膜的情況中，光透過(guò)液晶層9照射到圖2A所示的TFT元件上，由此產(chǎn)生TFT元件特性被破壞的問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明，采用這樣一種方法，在形成遮光膜之前，移去由高聚合物電極沉積法所形成的濾色片的一部分，以便用可以在TFTLCD中使用的網(wǎng)格狀遮光膜來(lái)形成一種濾色片。
根據(jù)本發(fā)明，可以確定移去電極沉積濾色片一部分的最有效的方法是采用激光。得出這個(gè)結(jié)論的理由是基于這樣一個(gè)事實(shí)，濾色片和用于TFT-LCD的遮光膜的位置精確度很高，在±10微米之內(nèi)，而且在移去電極沉積濾色片一部分之后，對(duì)于濾色片表面要求表面平滑度很高，為±0.15微米。連這兩個(gè)要求都不能滿(mǎn)足的濾色片不能在TFT-LCD中使用。
雖然除了采用激光以外，還可以采用其它各種方法移去電極沉積濾色片的一部分，例如象機(jī)械切割法，噴砂法和化學(xué)處理法(例如，堿溶液)，但是，這些方法中的任何一種不能同時(shí)滿(mǎn)足上述的這兩個(gè)要求。機(jī)械切割法會(huì)產(chǎn)生粗糙的表面，噴砂法不能加工出精細(xì)的圖案?；瘜W(xué)處理法不能均勻地去掉濾色片的一部分。
當(dāng)使用激光去除電極沉積濾色片的一部分的時(shí)候，使用精度很高的驅(qū)動(dòng)臺(tái)使位置精確度保持在±10微米的范圍內(nèi)。高精度驅(qū)動(dòng)臺(tái)可以由在曝光裝置中使用的步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，也可以由線性電機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。
當(dāng)通過(guò)激光的照射而移去電極沉積濾色片的一部分的時(shí)候，用于形成所要移去的濾色片的濾色層和透明電極同時(shí)進(jìn)行蒸發(fā)和散布，因此，對(duì)表面只產(chǎn)生極微量的損害。采用激光進(jìn)行去除的方法還可以在有保護(hù)性樹(shù)脂或透明電極形成在濾色片的情況下采用。為了徹底防止表面受到由激光能量去除的散射材料的影響，可以在靠近濾色片表面受激光照射的部分安裝一個(gè)局部抽吸裝置。
任何類(lèi)型的激光，只要能去除濾色片和透明電極就可以采用，如YAG(釔鋁柘榴石)激光，包括氙激光和氦-氖激光的稀有氣體激光，和準(zhǔn)分子激光。
這樣，在形成遮光膜的處理開(kāi)始之前，通過(guò)先采用激光移去電極沉積濾色片的一部分，就可以制造具有可以在TFT-LCD中使用的網(wǎng)格狀遮光膜的電極沉積濾色片。
上述本發(fā)明的多色液晶顯示裝置的濾色片的制造方法至少包括以下步驟透明電極形成圖案的步驟；在形成圖案的透明電極上形成濾色片的步驟；在濾色片上形成透明電極的步驟；
去除濾色片和透明電極一部分的步驟；和形成遮光膜的步驟。
圖1A到1D是已有技術(shù)的形成電極沉積濾色片的制造步驟的示意圖。
圖2A是使用了已有技術(shù)的和本發(fā)明TFT的多色液晶顯示裝置的截面示意圖。
圖2B是說(shuō)明TFT基片的平面示意圖。
圖2C是形成在圖2B的TFT基片上的遮光膜的平面示意圖。
圖3表示的是一種電極沉積濾色片的光譜特性的例子。
圖4是制造在本發(fā)明所使用的濾色片的方法的流程圖。
圖5A到5D是本發(fā)明制造步驟的示意圖。
圖6是制造在本發(fā)明所使用的濾色片另一種方法的流程圖。
圖7是制造用于本發(fā)明的濾色片又一種方法的流程圖。
下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
圖4是按照本發(fā)明制造濾色片的方法一個(gè)實(shí)施例每一個(gè)制造步驟的流程圖。圖5是圖4所示流程每一個(gè)制造步驟的示意圖。首先，如圖5A所示，在一塊玻璃基片上形成采用高聚合物電極沉積法構(gòu)成一個(gè)濾色片(電極沉積濾色片)所需的一個(gè)透明電極的圖案(圖案形成)，在這塊玻璃基板上有透明電極。這個(gè)形成圖案的步驟由一般都采用的光刻法來(lái)實(shí)現(xiàn)。透明電極由銦-錫(ITO)膜制成，銦-錫膜通過(guò)濺射形成，并具有15歐/□的薄層電阻，薄膜厚度為1500埃。
圖5A中標(biāo)號(hào)1表示一塊玻璃基片，標(biāo)號(hào)2表示形成圖案的透明電極2。透明電極的圖案由每三個(gè)形成圖案的透明電極2的長(zhǎng)度不同的透明電極構(gòu)成，以便能夠順序形成紅，綠和蘭三色濾色片。在透明電極圖案2排列延伸到玻璃基片的另一端的時(shí)候，每隔一恒定間隔就有一個(gè)凹進(jìn)部分，在圖5A中由標(biāo)號(hào)7表示。凹進(jìn)部分7之間的間隔與在本發(fā)明的多色液晶顯示裝置中使用的TFT-LCD的像素之間的間隔相同，凹進(jìn)部分7的面積等于或大于TFT基片側(cè)面上的TFT元件的面積。
然后，把紅，綠，蘭三色電極沉積濾色片裝到形成圖案的透明電極2上。圖5B是一個(gè)截面示意圖，表示的是電極沉積濾色片3R形成在形成圖案的透明電極2上。電極沉積濾色片3R，3G和3B具有1.5微米相同的厚度。
圖5C表示的是在玻璃基片的整個(gè)表面上都形成有電極沉積濾色片3R，3G和3B，在電極沉積濾色片上通過(guò)濺射形成有透明電極4。透明電極4的薄層電阻為50歐/□，厚度為1000埃。
然后用YAG激光(由HOYA制造的LR-230)去除電極沉積濾色片3R，3G和3B的部分和透明電極4的一部分。被激光去除的部分是形成圖案的透明電極2上變窄的部分而且排列間隔恒定，如圖5A所示。通過(guò)調(diào)節(jié)YAG激光器的輸出可以在某些范圍里控制去除部分的深度。在本發(fā)明的這種情況下，至少必須要對(duì)透明電極4和電極沉積濾色片3R，3G和3B進(jìn)行去除。最好也對(duì)透明電極2進(jìn)行去除以形成電極沉積濾色片。這是因?yàn)樾纬蓤D案的透明電極2的剩余部分降低了在下一步所要形成的遮光膜的遮光性能。由于被YAG激光器進(jìn)行去除的電極沉積濾色片和透明電極要隨即蒸發(fā)并散入到周?chē)目諝庵校砸诳拷す馐丈涞母浇惭b一個(gè)抽吸裝置以防止蒸發(fā)的材料污染玻璃基片表面。前面所述的透明電極形成的圖案2中的凹進(jìn)部分7的形狀具有減少激光所去除的部分的數(shù)量的作用。對(duì)玻璃基片1表面沒(méi)有絲毫的損害。
然后，通過(guò)網(wǎng)板印刷(screen，prinfing)在被激光處理過(guò)的電極沉積濾色片3R，3G和3B和透明電極4的表面上涂上一層黑色保護(hù)膜。黑色保護(hù)膜采用的材料是摻有黑色顏料的光敏樹(shù)脂，這種黑色顏料含有碳。這種光敏樹(shù)脂在考慮到電極沉積濾色片3R，3G和3B的光譜特性的情況下可以是一負(fù)電阻作用，與來(lái)自起反應(yīng)玻璃基片1的背面照射的紫外線(背面曝光)起反應(yīng)?？梢圆捎肨okyo Ouka生產(chǎn)的OFPR800，Nippon Kayaku和Fuji Hunt生產(chǎn)的光阻材料。由于玻璃基片能夠透過(guò)一部分波長(zhǎng)為365毫微米的紫外線，而電極沉積濾色片3R，3G和3B吸收了絕大部分紫外線，所以，位于電極沉積濾色片空隙中的黑色保護(hù)膜是光硬化的并因此起到遮光膜的作用。遮光膜6的厚度與電極沉積濾色片相同為1.5微米。這時(shí)，如圖5D所示，不僅在電極沉積濾色片的空隙中，而且圍繞電極沉積濾色片都形成有遮光膜。
通過(guò)把黑色保護(hù)膜的光密度(OD值)調(diào)整到2.5或更高來(lái)使其起到遮光膜的作用，以防止因光泄漏而使TFT特性遭到破壞。
采用上述方法可以制造出帶有在本發(fā)明中使用的網(wǎng)格狀遮光膜的本發(fā)明的電極沉積濾色片。
圖6是制造在本發(fā)明的多色液晶顯示裝置中使用的濾色片的方法的一個(gè)實(shí)施例的制造過(guò)程的流程圖。
圖6中，在步驟1中表示采用第一實(shí)施例使用的YAG激光形成透明電極圖案2的步驟用以在具有ITO透明電極的玻璃基片上形成一個(gè)電極沉積濾色片。采用真空蒸鍍法形成薄層電阻為20歐/□和厚度為1500埃的透明電極2。構(gòu)成透明電極2的圖案以便得到與圖1所示的圖案相似為條形結(jié)構(gòu)，但是，其形狀可以是任意的，只要能形成電極沉積濾色片就行。
接下來(lái)與第一實(shí)施例相似，在形成圖案的透明電極2上形成電極沉積濾色片3R，3G，3B。所有顏色的電極沉積濾色片的薄膜厚度為1.2微米。然后，與第一實(shí)施例相似，采用氙激光器(FLORODLFA)去除電極沉積濾色片和透明電極2的一部分。
然后與第一實(shí)施例相似，在電極沉積濾色片基片的表面上提供一層黑色保護(hù)膜以形成厚度為1.2微米的遮光膜。
在形成有遮光膜6的電極沉積濾色片的表面上形成一種薄層電阻為50歐/□的透明電極，由此完成一個(gè)電極沉積濾色片基片。
用濾色片基片和TFT基片制成與第一實(shí)施例相似的本發(fā)明的多色液晶顯示裝置，這種裝置絕對(duì)沒(méi)有因光泄漏而使TFT元件特性遭到破壞的問(wèn)題。
通過(guò)在電極沉積濾色片表面以所需圖案形成透明電極，這種電極沉積濾色片基片可以用于單純矩陣型的多色液晶顯示裝置。
圖7是制造在本發(fā)明的多色液晶顯示裝置中使用的濾色片的另一種方法的第三實(shí)施例的制造過(guò)程的流程圖。
這個(gè)實(shí)施例是第一實(shí)施例的變型方案，其中形成透明電極的步驟3和激光照射的步驟4的順序顛倒一下，這個(gè)實(shí)施例與第一實(shí)施例相似也能夠形成本發(fā)明所需的濾色片，這是因?yàn)榧词乖谕该麟姌O4存在的情況下也不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，透明電極4可以通過(guò)調(diào)節(jié)激光器的輸出來(lái)形成。
通過(guò)使用濾色片基片和TFT基片，制成與第一實(shí)施例相似的本發(fā)明的多色液晶顯示裝置，這種裝置絕對(duì)沒(méi)有因光泄漏而使TFT元件特性遭到破壞的問(wèn)題。
如上所述，使用激光能夠形成使用高聚合電極沉積法無(wú)法與濾色片一起形成的網(wǎng)格狀遮光膜。采用這種電極沉積濾色片制成的多色液晶顯示裝置絕對(duì)不會(huì)有因光泄漏而使象TFT元件這樣的有源元件的特性遭到破壞的問(wèn)題。
采用由簡(jiǎn)單方法制造的電極沉積濾色片的多色液晶顯示裝置比采用由其它方法制造的濾色片的多色液晶顯示裝置成本要低，因?yàn)槠渌椒ㄐ枰嘿F的生產(chǎn)設(shè)備和復(fù)雜的工藝流程。
權(quán)利要求
1.一種制造濾色片的方法，其中濾色片形成在具有透明電極的透明電極基片上，其至少包括以下制造步驟透明電極形成圖案的步驟；在形成圖案的透明電極上形成一個(gè)濾色片的步驟；在濾色片上形成透明電極的步驟；去除濾色片和透明電極一部分的步驟；形成一個(gè)遮光膜的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的制造濾色片的方法，其中采用高聚合物電極沉積法形成濾色片。
3.如權(quán)利要求1所述的制造濾色片的方法，其中在去除濾色片和透明電極一部分的步驟中采用的是激光。
4.如權(quán)利要求1所述的制造濾色片的方法，其中采用背面曝光法來(lái)形成遮光膜。
5.一種制造多色液晶顯示裝置的方法，其中在具有透明電極的透明電極基片上形成一個(gè)濾色片以供采用這種濾色片的多色顯示裝置所用，制造濾色片的方法至少包括以下制造步驟透明電極形成圖案的步驟；在形成圖案的透明電極上形成一個(gè)濾色片的步驟；在濾色片上形成透明電極的步驟；去除濾色片和透明電極一部分的步驟；形成遮光膜的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的制造多色液晶顯示裝置的方法，其中采用高聚合物電極沉積法形成濾色片。
7.如權(quán)利要求5所述的制造多色液晶顯示裝置的方法，其中在去除濾色片和透明電極一部分的步驟中采用的是激光。
8.如權(quán)利要求5所述的制造多色液晶顯示裝置的方法，其中采用背面曝光法形成遮光膜。
全文摘要
通過(guò)實(shí)現(xiàn)一種網(wǎng)格狀遮光膜，可以擴(kuò)大容易受到光泄漏損害并采用象TFT這樣的有源矩陣的彩色液晶顯示裝置的應(yīng)用范圍，還可以降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G02B5/20GK1116714SQ95103249
公開(kāi)日1996年2月14日 申請(qǐng)日期1995年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月1日
發(fā)明者福地高和 申請(qǐng)人:精工電子工業(yè)株式會(huì)社