專利名稱：：彩色濾光片研磨液組合物的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明是有關于一種研磨液，且特別是有關于一種研磨彩色濾光片用的研磨液組合物。肖艦*隨著電腦性能的大幅進步以及網際網路、多媒體技術的高度發(fā)展，目前影像資訊的傳遞大多已由模擬轉為數字傳輸，而為了配合現代生活模式，視訊或影像裝置的體積也日漸趨于輕薄。傳統(tǒng)的陰極射線顯示器(CRT)，雖然仍有其優(yōu)點，但是由于內部電子腔的結構，使得顯示器體積龐大而占空間，且顯示時仍有輻射線傷眼等問題。因此，配合光電技術與半導體制造技術所發(fā)展的平面式顯示器(FlatPanelDisplay),例如液晶顯示器(LCD)、有機發(fā)光顯示器(OLED)或是等離子體顯示器(PlasmaDisplayPanel,PDP)等，已逐漸成為顯示器產品的主流。目前液晶顯示器皆朝向全彩化、大尺寸、高分辨率的方向發(fā)展，液晶顯示器必須具備彩色濾光片(ColorFilter,CF)來賦予液晶顯示器彩色影像功能。彩色濾光片不僅影響顯示器面板的顏色特性，同時也左右著面板的對比值(Contrast)、亮度(Luminance)、表面反射等性能。液晶顯示器能呈現彩色的影像，主要就是靠彩色濾光片；而彩色濾光片上涂布著紅、綠、藍三色顏料光阻。背光源透過液晶及驅動集成電路(IC)的控制形成灰階光源，此光源再通過彩色濾光片即形成紅、綠、藍色光，最后在人眼中混合形成彩色影像。彩色濾光片為薄膜晶體管(Thin-FilmTransistor,TFT)面板主要零組件，以材料成本來看，彩色濾光片更是占面板成本比重最大的零組件，高于背光組件及驅動集成電路(IC)。圖1所繪示為公知的彩色濾光片的結構示意圖。如圖1所示，彩色濾光片(ColorFilter)基本結構是由玻璃基板(GlassSubstrate)100、黑色矩陣(BlackMatrix)102、彩色層(ColorLayer)104a104c、保護層(OverCoat)106及氧化銦錫(ITO)透明導電膜108所組成。目前，玻璃基板100厚度已逐步減少為0.63mm或0.55mm,以降低大尺寸LCD組件的重量。黑色矩陣102主要是為隔絕彩色層104a104c(RGB)三顏色，且為提高顏色對比的關鍵。黑色矩陣102一般均要求低反射，反射愈低愈好，色彩表現也會愈好，黑色矩陣102的材料有鉻與樹脂兩種。彩色濾光片的制造方法有十多種，較常用的技術有顏料分散法、染色法、印刷法及電著法，其中以顏料分散法因具備高信賴性、高分辨率、及耐高溫等良好特性，廣為業(yè)者采用。以顏料分散法制作彩色濾光片所用的光阻劑墨汁(又稱為彩色光阻劑)的基本組成除了顏料、分散劑、添加劑、接合樹脂和反應性稀釋劑等單體，還包含光聚合引發(fā)劑和溶劑等物質。紅綠藍三原色的著色材料的光阻劑墨汁，一般是堿性顯影的負型光阻(negativephotoresist)。目前彩色濾光片的主流制造方法是顏料分散法，所使用的材料則是以顏料性化合物為主，顏料的結構有偶氮系、酞菁有機顏料(phthalocyanineorganicpigments)、和各種混合多環(huán)系，從不同的特性，產品的功能和工藝等考量而使用不同的混合物。顏料分散法的彩色濾光片制造工程，包括黑色矩陣工程、RGB工程與后工程。首先，黑色矩陣工程是先在已覆蓋有氮氧化硅保護層的無堿硼玻璃基板上，濺鍍形成氧化鉻/鉻的低反射二層膜，作為基板使用。此低反射二層膜即稱為遮光金屬層(metalblack)。然后，再以旋轉涂布(spincoating)的方式于遮光金屬層上形成正型光阻。再經由黑色矩陣的光罩圖案，照射紫外線并加以曝光、光阻顯影后，將遮光金屬層蝕刻，形成黑色矩陣圖案。于黑色矩陣的圖案形成后，接著進行RGB工程；所謂RGB工程，就是在開口部形成R、G、B三色圖案的工程。首先以旋轉涂布的方式涂布著色為紅色(R)的彩色光阻，經由R用圖案光罩，再以波長小于等于248mn的紫外線照射曝光，再使用堿性系顯影劑將未曝光部份去除，形成第一顏色用的R圖案，再施于攝氏200度以上的后烤(postbaking)，使圖案具有耐藥性。接著，以綠色(G)的彩色光阻或藍色(B)的彩色光阻取代紅色(R)的彩色光阻，重復進行與形成R圖案相同的工程，而形成G圖案與B圖案。各圖案之間均有黑色矩陣加以隔開，此功能是為增加顯示時的對比度及避免雜色光產生。最后進行后工程，形成TFT陣列(array)基板的相對電極的ITO透明電極層，而完成彩色濾光片的制作。為求彩色濾光片表面一致的反射率、光譜透過率等光學特性，獲致較佳的視覺效果，完成RGB工程后的彩色濾光片，必須對其表面進行平坦化工藝(一般是利用化學機械研磨法)，再進行ITO透明電極層的層積。如圖2所示，形成R、G、B三色圖案的工程后，各圖案之間均有黑色矩陣BM加以隔開。根據不同規(guī)格要求，研磨后峰頂的高度，即Rl、R2、Bl、B2、Gl、G2的位置必須降至5000A以下。而谷底R、B、G的位置，研磨后的下降量(稱RGB降低(RGBloss))必須控制在小于500A以下。然而，在以化學機械研磨法平坦化彩色濾光片時，所使用的研磨液所具有的化合物，于研磨過程中將導致濾光片中的顏料有變更化學性質之虞，因此尚存有待改良空間。
發(fā)明內容有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種彩色濾光片的研磨液組合物，研磨液組成于研磨過程中，降低與濾光片的材質如樹脂、染料以及分散劑產生相互作用的可能性，以維持濾光片材質的穩(wěn)定性，如此所制作出來的彩色濾光片的可靠度佳，而且具有良好的產能與良率。為達到在化學機械研磨法平坦化彩色濾光片時，更進一步強化機械切削的作用，本發(fā)明使用硬度更高于一般氧化物的磨粒，來提高切削力與降低化學作用的影響。本發(fā)明提出一種彩色濾光片研磨液組合物至少是由研磨料、緩沖溶液及添加劑所構成。研磨料為選自碳化合物、鉆石、氮化合物或其混合物。研磨液組合物中的碳化合物是選自碳化硅、碳化硼、碳化釩、碳化鈦、碳化鎢、碳化鋯或其混合物所組成的族群。研磨液組合物中的氮化合物是選自氮化硼、氮化碳、氮化鋁、氮化鈦、氮化鉭或其混合物所組成的族群。研磨液組合物中的研磨料粒子的一次粒徑分布小于1.0微米，主要粒徑為IO納米至I微米，較佳的粒徑為30納米至800納米。研磨料在該彩色濾光片研磨液組合物中的含量為0.5至45重量百分比，較佳濃度為2至25重量百分比。緩沖溶液則是用于調整pH值及作為緩沖pH值的溶液。緩沖溶液是選自無機酸、有機酸、堿類、及其混合物或其鹽類所組成的族群，并且在彩色濾光片研磨液組合物中的含量為0.010.05重量百分比。緩沖溶液的選用視研磨料不同而定，如選用無機酸可以為硫酸、鹽酸、硝酸等，有機酸則可選自甘氨酸、甲酸、乙酸、丙酸、蘋果酸、檸檬酸、丁二酸及其混合物所組的族群。此外，所選用的有機酸還可添加含有鈉、鉀、鈣、鐵的有機或無機鹽類。堿類則可為氫氧化鈉、氫氧化鉀等。研磨液組合物的添加劑中含表面活性劑，表面活性劑用于校正研磨液組合物的介面電位，用以增進粒子于特定pH值下分散懸浮的程度，以穩(wěn)定研磨液組合物。表面活性劑是可選自氯化鋁、丙烷氧基鋁或其混合物中的一種，或者表面活性劑是可選自多羧酸、多羧酸的銨鹽、堿性鹽類、脂肪族聚合物或其混合物中的一種。表面活性劑在彩色濾光片研磨液組合物中的含量為0.3至1.0重量百分比。脂肪族聚合物分子量為1000至5000道爾頓。視選用研磨料的不同，研磨液組合物的添加劑中尚可以選自N-甲基吡咯烷酮、丁內酯(butyrolactone)、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基咯酮及其依一定比例混合的組合物，或是選自甲基丙烯酰胺、N，N'-亞甲基雙丙酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇單甲基丙烯酸酯及其依一定比例混合的組合物，以提升研磨速率與拋光品質。本發(fā)明的研磨液組合物適用于研磨濾光片，尤其對于彩色濾光片(colorfilter)而言，其研磨速率較公知的研磨液的研磨速率好。此外，本發(fā)明的彩色濾光片研磨液組合物，由于添加特殊研磨料，可降低在研磨過程中與光阻材料發(fā)生化學反應，以避免濾光片被過度研磨，而造成不必要的侵蝕問題。如此可以提升彩色濾光片的圖案的可靠度，進而制作出具有精細化、尺寸精準與光學特性優(yōu)良，且可靠度高的光學元件。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。圖1所繪示為公知的彩色濾光片的結構示意圖。圖2所繪示為公知的彩色濾光片的結構示意圖。圖3所繪示為鉆石磨粒(0.50um)的掃描電子顯微鏡(SEM)照片圖。圖4A及圖4B所繪示為研磨后的彩色濾光片SEM照片圖，使用以鉆石(50nm)為磨粒的彩色濾光片研磨液組合物。圖5所繪示為碳化硅磨粒(0.65um)的SEM照片圖。圖6所繪示為研磨后的彩色濾光片光學顯微鏡(OM)照片圖，使用以碳化硅(0.65um)為磨粒的彩色濾光片研磨液組合物。附圖中的主要元件符號說明如下100:玻璃基板(GlassSubstrate)102、BM:黑色矩陣(BlackMatrix)104a104c:彩色層(ColorLayer)106:保護層(OverCoat)108:透明導電膜R、Rl、R2、B、Bl、B2、G、Gl、G2:位置具體實施方式本發(fā)明的彩色濾光片研磨液組合物是指用來幫助濾光片研磨的化學助劑。此種彩色濾光片研磨液組合物可以單獨作為彩色濾光片研磨工藝的研磨液，或可以與其他彩色濾光片研磨液合并使用。本發(fā)明的彩色濾光片研磨液組合物至少包括一種或一種以上研磨料，研磨料為選自碳化合物、鉆石、氮化合物或其混合物。研磨料若選自碳化合物，則可為碳化硅、碳化硼、碳化釩、碳化鈦、碳化鵒、碳化鋯或其混合物所組成的族群。上述研磨料尚可選自鉆石。前述的研磨料若選自氮化合物，則可為氮化硼、氮化碳、氮化鋁、氮化鈦、氮化鉭或其混合物所組成的族群。其粒子直徑約為50納米至5微米，本發(fā)明的研磨料在彩色濾光片研磨液組合物中的濃度為0.5至45重量百分比，其較佳是含有自2至25重量百分比的研磨料。由于制造彩色濾光片對于研磨料的純度的需求嚴格，因此，研磨料較佳是具有高純度者，所謂「高純度」意指來自來源的總雜質含量(諸如原料雜質與微量處理污染物)小于100ppm，其目的為降低研磨液對濾光片的潛在污染，以避免影響其性能與使用壽命。研磨料較佳是與水性介質(例如去離子水)并用而作為水性分散液。此種研磨料的水性分散液可使用公知技術來制造，舉例來說緩慢將研磨料添加于適當介質中，對此混合液進行公知的高速剪切分散而完成，而形成一種懸浮狀態(tài)的分散液。然后通過調整分散液的pH值，使分散的研磨液具有良好的穩(wěn)定性。本發(fā)明的彩色濾光片研磨液組合物至少包括一種緩沖溶液。此緩沖溶液用于調整彩色濾光片研磨液組合物的pH值，及作為緩沖溶液。此緩沖溶液為選自無機酸、有機酸、堿類、及其混合物或其鹽類所組成的族群。上述緩沖溶液的選用視研磨料不同而定。無機酸例如是硫酸、鹽酸、硝酸等。有機酸則可為甘氨酸、甲酸、乙酸、丙酸、蘋果酸、檸檬酸、丁二酸及其混合物所組成的族群。此外，有機酸尚可添加含有硝酸鉀、碘化鉀、碳酸鉀等有機鹽類、無機鹽類或其混合物。緩沖溶液還包括鈉、鉀、鈣、鐵離子。堿類則可為氫氧化鈉、氫氧化鉀等。緩沖溶液在彩色濾光片研磨液組合物中的含量例如是0.010.05重量百分比。而且，彩色濾光片研磨液組合物較佳是利用由緩沖溶液調整至pH值210，更佳是調整至pH值59。餘了本發(fā)明所揭露的上述各組成之外，其他研磨液添加劑也可以與本發(fā)明彩色濾光片研磨液組合物合并使用。這些添加劑包括表面活性劑。本發(fā)明的彩色濾光片研磨液組合物至少包括一種添加劑，此種添加劑是用于穩(wěn)定研磨液在酸性條件下研磨料的粒徑成長、穩(wěn)定研磨粒的粒子表面電荷及保存研磨液在酸性條件下長期穩(wěn)定性。上述表面活性劑可選自多羧酸、多羧酸的銨鹽、堿性鹽類、脂肪族聚合物或其混合物中的一種。表面活性劑在彩色濾光片研磨液組合物中的含量為0.3至1.0重量百分比。脂肪族聚合物的分子量例如是1000至5000道爾頓。上述添加劑是可選自N-甲基吡咯烷酮、丁內酯、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基咯酮及其依一定比例混合的組合物，或是選自甲基丙烯酰胺、N，N'-亞甲基雙丙酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇單甲基丙烯酸酯及其依一定比例混合的組合物。本發(fā)明的彩色濾光片彩色濾光片研磨方法，是供給上述研磨液組合物于安裝在研磨臺上的彩色濾光片表面上，然后通過彩色濾光片與研磨墊之間的相對運動，而使得彩色濾光被研磨。在研磨過程中，研磨墊的表面與基底被研磨面之間是以泵連續(xù)供應研磨液于其中。研磨完畢后，將被研磨物加以清洗干凈。本發(fā)明的彩色濾光片研磨液組合物，由于添加特殊研磨成份，此研磨成份于研磨過程中，并不會與濾光片單元的光阻材質產生化學反應，而影響濾光片的光學特性濾光片，且可避免濾光片被過度研磨，而造成不必要侵蝕的問題。如此可以提升彩色濾光片的可靠度，進而制作出具有精細化、尺寸精準與光學特性優(yōu)良，且可靠度髙的彩色濾光片組件。以下系舉出實驗例l至實驗例9來說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不僅限于以下的實驗例。實驗例l至實驗例9的研磨液組成如表一所示。當制備出實驗例1至實驗例9的研磨液組合物后，對已經制備好的彩色濾光片試樣進行研磨。實驗例1至實驗例8的研磨結果如表二所示。首先，必須對RGB三個顏色的峰谷的高度做測量與記錄，于研磨后再做測量，以驗證拋光液的效果，在RGB降低(RGBLoss)必須控制在500A下的前提下，針對拋光液的移除率做探討，本實驗的實驗條件如下-研磨機臺的下壓力-0.03psi或0.08psi研磨臺轉速-20rpm研磨時間=20sec研磨液流量=60ml/min然后，以研磨前與研磨后的薄膜厚度差除以研磨用時間，計算出研磨速率。其中，薄膜厚度是利用KLATencorP15表面斷面儀(surfaceprofiler)測得。AhR、Ahc、AhB分別代表R、G、B彩色光阻的平均磨除量。接著，說明實驗例l至實驗例9以及試驗結果。表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表二<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實驗例1~3如表一和表二所示實驗例1~3是以0.5wtX的鉆石(粒徑約50nm)為磨料，制備研磨液(pH值分別為5.0、7.0、9.0)，在0.05psi的下壓力(downforce)下，20秒的平均AhK/Ahe/AhB磨除量雖然偏低，實驗例1與3可滿足彩色率光片工藝生產所需。圖3所繪示為鉆石磨粒(0.50um)的掃描電子顯微鏡(SEM)照片圖。圖4A和圖4B所繪示為研磨后的彩色濾光片SEM照片圖，使用以鉆石(50nm)為磨粒的彩色濾光片研磨液組合物。如圖4A和圖4B所示，研磨后的彩色濾光片上，表面上無刮痕，且具有極佳的平坦性與極低的表面粗糙度。實驗例4如表一和表二所示實驗例4是以5wty。的鉆石(粒徑約50nm)為磨料，制備研磨液(pH-7.0)，在0.08psi的下壓力(downforce)下，20秒的AhR/Ahc/AhB磨除量，與實驗例2相比，有更佳的表現。實驗例5如表一和表二所示實驗例5是以10wt。/。的鉆石(粒徑約100nm)為磨料，此鉆石磨料的制造和形狀與實驗例1~4不同，制備成研磨液(pf^4.3)，在0.05psi的下壓力(downforce)下，20秒的AlWAhG/AhB磨除量，可滿足彩色率光片工藝生產所需。與實驗例l相比，有更佳的表現。實驗例68如表一和表二所示實驗例6~8是以20wt^。的碳化硅(粒徑約0.65um)為磨料，制備研磨液(pH值分別為5.0、7.0、9.0)，在0.05psi的下壓力(downforce)下，20秒的平均AhK/Aho/AhB磨除量可滿足彩色率光片工藝生產所需。圖5所繪示為碳化硅磨粒(0.65um)的SEM照片圖，磨粒的形狀為鋒利的多角形，展現極佳的切削力。圖6所繪示為研磨后的彩色濾光片光學顯微鏡(OM)照片圖，使用以碳化硅(0.65um)為磨粒的彩色濾光片研磨液組合物。如圖6所示，研磨后的彩色濾光片上，表面上無刮痕，且具有較佳的平坦性。實驗例9如表一和表二所示實驗例9是以10wt。/。的立方氮化硼(CBN，CubicBoronNitride,粒徑約0.65nm)為磨料，磨粒的形狀為鋒利的多角形，展現極佳的切削力。制備研磨液(pH值分別為5.0),在0.03psi的下壓力(downforce)下，20秒的平均AlWAhG/AhB磨除量，可滿足彩色率光片工藝生產所需。由實驗結果可知，本發(fā)明的彩色濾光片研磨液組合物，由于研磨料與成份的特性，可降低在研磨過程中與光阻材料發(fā)生化學反應，可避免對光阻材料產生無法預期的影響，進而影響TFTLCD面板的使用壽命。同時可避免濾光片被過度研磨，而造成不必要的侵蝕問題。如此可以提升彩色濾光片的圖案的可靠度，進而制作出具有精細化、尺寸精準與光學特性優(yōu)良，且可靠度高的光學元件。本發(fā)明的彩色濾光片研磨液組合物，研磨液組成可維持長期的穩(wěn)定與活.性，如此所制作出來的彩色濾光片的圖案其可靠度佳，而且具有良好的產能與良率。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而這些實施例并非用以限定本發(fā)明，任何本領域普通技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，應當可以作出一些改動和變更，因此本發(fā)明的保護范圍應當視后附的權利要求書所界定者為準。權利要求1.一種彩色濾光片研磨液組合物，包括一研磨料，該研磨料是選自碳化合物、鉆石、氮化合物或其混合物所組成的族群；一緩沖溶液，它用于調整pH值；以及一添加劑，它用以校正該組合物于特定pH值下粒子的界面電位。2.如權利要求l所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述碳化合物是選自碳化硅、碳化硼、碳化釩、碳化鈦、碳化鎢、碳化鋯或其混合物所組成的族群。3.如權利要求l所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述氮化合物是選自氮化鋁、氮化硼、氮化碳、氮化鈦、氮化鉭或其混合物所組成的族群。4.如權利要求l所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述研磨料在所述彩色濾光片化學研磨液組合物中的一次粒徑包括IO納米至1微米。5.如權利要求l所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述研磨料在所述彩色濾光片化學研磨液組合物中的一次粒徑包括50納米至800納米。6.如權利要求l所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述研磨料在所述彩色濾光片研磨液組合物中的含量包括0.5至45重量百分比。7.如權利要求l所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述研磨料在所述彩色濾光片研磨液組合物中的含量包括2至25重量百分比。8.如權利要求l所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述彩色濾光片研磨液組合物的pH值為210。9.如權利要求l所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述彩色濾光片研磨液組合物的pH值為59。10.如權利要求1所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述緩沖溶液是選自無機酸、有機酸、堿類及其混合物或其鹽類所組成的族群。11.如權利要求IO所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述無機酸是選自硫酸、鹽酸、硝酸及其混合物所組成的族群。12.如權利要求IO所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述有機酸是選自甘氨酸、甲酸、乙酸、丙酸、蘋果酸、檸檬酸、丁二酸及其混合物所組成的族群。13.如權利要求12所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述鹽類含有鈉、鉀、鈣、鐵的有機或無機鹽類。14.如權利要求1所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述添加劑包括表面活性劑。15.如權利要求14所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述表面活性劑的含量為0.3至1.0重量百分比。16.如權利要求1所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述表面活性劑是選自多羧酸、多羧酸的銨鹽、堿性鹽類、脂肪族聚合物或其混合物中的一種。17.如權利要求16所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述脂肪族聚合物的分子量為1000至5000道爾頓。18.如權利要求1所述的彩色濾光片研磨液組合物，其特征在于，所述添加劑是選自N-甲基吡咯垸酮、丁內酯、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基咯酮、N，N'-亞甲基雙丙酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇單甲基丙烯酸酯或混合物中的一種。全文摘要一種彩色濾光片研磨液組合物，至少是由研磨料、緩沖溶液、添加劑所構成。研磨料是選自碳化合物、鉆石、氮化合物或其混合物所組成的族群。緩沖溶液用于調整pH值。添加劑用以穩(wěn)定研磨液組合物和改善研磨效果。文檔編號C09K3/14GK101245234SQ20071008406公開日2008年8月20日申請日期2007年2月14日優(yōu)先權日2007年2月14日發(fā)明者李長泰,鄭裕隆申請人:巴斯夫歐洲公司