专利名称：滤光片以及彩色滤光片的制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种滤光片的制造方法，且特别是有关于一种能够增
进膜厚均匀度(thickness uniformity)的彩色滤光片的制造方法。
背景技术：
由彩色滤光片的配置可使液晶显示器进行全彩化显示。近来， 一种利用 喷墨印刷(inkjet printing)形成彩色滤光片的方法已被发展出来。此制
造方法首先于基板上形成黑矩阵，其具有多个开口。然后，进行喷墨印刷 工艺以将滤光材料(红色、绿色或蓝色等)注入到黑矩阵的开口中。继之， 以烘烤或是加热板(hotplate)加热的方式，进行热处理以使滤光材料干 燥并固化。
喷墨印刷(Ink-jet printing)的技术可直接将滤光材料涂布于基板上，
以制成彩色滤光片。其好处在于，不需利用掩膜(mask)或是网版(stencil)
即可以制作彩色滤光片。喷墨印刷技术让彩色滤光片的制作流程变得简易，
且不会因需使用其它酸碱溶液而衍生相关问题。
图1为已知利用喷墨印刷方式所制作的彩色滤光片的剖面示意图。请
参考图1，已知彩色滤光片100包括基板110以及配置于基板110上的黑
矩阵120。其中，黑矩阵120具有多个开口 P，且开口 P内填有滤光材料
130。值得注意的是，滤光材料130是利用喷墨印刷(Ink-jet printing)
的方式填入开口 P的。
填入滤光材料130时，喷墨印刷后墨水尚未千燥前的液面常会超过黑
矩阵的高度，容易造成滤光材料130溢流而交互混染的问题，因此黑矩阵
120上常会进行疏水处理(hydrophobic treatment)，以提高滤光材料130 在黑矩阵120上的表面张力而防止滤光材料130交互混染。然而，如图l 所示，在表面张力的作用下，干燥后的滤光材料130会呈现中央突起、周 围凹陷的厚度均匀度不佳的情况。当彩色滤光片100具有不平坦的表面 时，在后续制造过程中所形成的其它膜层的阶梯覆盖性(step coverage) 较差，因而需要再多加一层平坦层(over coat)于黑矩阵120以及滤光材 料130上，以使后续形成的膜层能够具有较佳的阶梯覆盖性。另外，将彩 色滤光片100应用在液晶显示器时，由于滤光材料130膜厚不均匀而容易 导致显示影像色度不均匀(mura)的现象。因此，滤光材料130干燥之后的 厚度均匀性一直是彩色滤光片100的制造过程中备受重视的一环。
发明内容
本发明提供一种滤光片的制造方法，以解决彩色滤光片中滤光材料 的膜厚均匀度不佳的问题。
本发明提出一种滤光片的制造方法。此方法包括以下步骤。首先， 提供一基板，并于基板上形成一黑矩阵，其中黑矩阵具有多个阵列排列的 开口。接着，形成一滤光材料于开口内，滤光材料包括一溶剂以及与溶剂 混合的一染料。随后，进行一热处理，并减缓热处理进行时，溶剂的挥发 速率，以使滤光材料固化。
本发明的一实施例中，上述的进行热处理例如是先对滤光材料进行 预烘烤，以使滤光材料成形，再对滤光材料进行后烘烤，以使滤光材料固 化。其中，预烘烤例如是在高于常压的环境(如1 5atm)下进行。另外， 后烘烤可以是在常压的环境下、高于常压的环境下或是低于常压的环境下 进行。同时，预烘烤的工艺温度例如是介于8(TC至12(TC之间，而较佳为 90°C。后烘烤的工艺温度例如是介于19(TC至250'C之间，而较佳为230 。C。
本发明的一实施例中，上述的预烘烤是于一腔体中进行，且通入腔 体内的气体包括溶剂的气态组成物，或是包括一非反应气体，为不与该滤 光材料反应的气体。举例来说，通入腔体内的气体包括空气、氮气、惰性 气体及其组合。
本发明的一实施例中，上述的溶剂包括丙二醇单甲基醚乙酯
(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA)。
本发明的一实施例中，形成滤光材料的方法包括喷墨印刷。 本发明的一实施例中，在形成黑矩阵于基板上之后，更包括对黑矩 阵进行一疏水处理，其中疏水处理包括等离子工艺。
本发明的一实施例中，上述的滤光材料固化后具有一平坦表面。 一种彩色滤光片的制造方法，包括以下步骤。首先，提供一基板。 接着，形成黑矩阵于基板上，其中黑矩阵具有多个阵列排列的第一组开口、 第二组开口与第三组开口。然后，形成第一滤光材料、第二滤光材料、第 三滤光材料分别于第一组开口、第二组开口与第三组开口内，且第一滤光 材料、第二滤光材料、第三滤光材料包括溶剂与染料。之后，进行热处理， 并减缓热处理进行时，溶剂的挥发速率，以使第一、第二与第三滤光材料 固化。
本发明的一实施例中，上述的第一、第二与第三滤光材料包括蓝色、
绿色与红色滤光材料。
本发明的一实施例中，上述的热处理包括在高于常压的环境下进行。 本发明的一实施例中，上述的第一、第二与第三滤光材料固化后具
有平坦表面。
由于本发明在进行预烘烤步骤以使滤光材料成形的过程中，由高于常 压的环境或其它方式以减缓滤光材料中溶剂的挥发速率，因此滤光材料在 固化的过程中仍具有流动性，而使固化后的滤光材料具有平坦的表面与均 匀的膜厚。
图1为已知利用喷墨印刷方式所制作的彩色滤光片的剖面示意图。
图2A至图2D绘示本发明的一实施例的彩色滤片的制造方法。
附图标号
100:彩色滤光片 110、 210:基板
120、 220:黑矩阵 130、 230:滤光材料
200:滤光片
240:喷嘴
250:预烘烤 P:开口
具体实施例方式
图2A到图2D绘示本发明的一实施例的滤光片的制造方法。本实施 例的滤光片的制造方法包括下列步骤。首先，请先参照图2A，提供一基 板210，并且在基板210上形成黑矩阵220。黑矩阵220具有多个开口 P， 各开口 P成阵列排列，而黑矩阵220例如是树脂黑矩阵或是金属黑矩阵。
在形成黑矩阵220之后，例如可以于黑矩阵220表面进行疏水处理， 以避免后续工艺当中滤光材料溢流的情形。 一般而言，疏水处理的方式例 如是进行一等离子工艺以将疏水性物质形成于黑矩阵220的表面。
接着，请参照图2B，于黑矩阵220的多个开口 P内形成滤光材料230。 在本实施例中，形成滤光材料230的方式包括进行一喷墨印刷工艺，以将 滤光材料230由喷嘴240填入开口 P中。具体而言，滤光材料230包括溶 剂以及与此溶剂混合的染料，其中溶剂例如是丙二醇单甲基醚乙酯(PGMEA)
或其它类似的溶剂，而染料例如是具有红色、绿色或蓝色等不同颜色的染 料。
由于黑矩阵220表面已进行疏水处理，当滤光材料230填入开口 P 时，滤光材料230与黑矩阵220表面之间的接口张力较大。因此，不同颜 色的滤光材料230不易溢出而发生互相混染的情形，同时，经过疏水处理 后的黑矩阵220容易使得滤光材料230呈现出中央突起而周围凹陷的不均 匀表面(如图2B所绘示)。
然后，进行热处理步骤，并减缓热处理步骤进行时，溶剂的挥发速 率。请参照图2C，热处理步骤例如是先对滤光材料230进行预烘烤250， 以使滤光材料230成形。值得一提的是，预烘烤250的步骤例如是在高于 常压(如1 5atm)的环境下进行，且预烘烤250的工艺温度例如是介于80 'C至12(TC之间，而较佳的工艺温度例如是9CTC左右。
在本发明的一实施例中，预烘烤250可于一腔体中进行，为了增加 此腔体中的压力，本实施例可采用通入气体的方式以使腔体中的压力高于 常压。通入腔体内的气体可以是溶剂的气态组成物，或是包括一非反应气 体，为不与该滤光材料230反应的气体。详言之，以本实施例而言，腔体 内例如可通入丙二醇单甲基醚乙酯的气体、空气、氮气，或是惰性气体等。 本发明可通入不与滤光材料230反应的气体，以提高腔体内的气体总压 (total pressure),也可通入溶剂的气态组成物，以提高腔体内溶剂的气 体分压(gas partial pressure),同样可达到减缓溶剂的挥发速率。
在通有气体的腔体的中进行预烘烤250时，气体所施与滤光材料230 的压力会使溶剂挥发的速率减缓，且当气体施与的压力越大，则溶剂的挥 发速率越慢。具体来说，在滤光材料230未完全成形之前，溶剂的挥发速 率较为缓慢(与常压状况相较)，使得滤光材料230可保有流动性。因此， 滤光材料230成形后，可以得到较为平整的表面及相当均匀的膜厚(如图 2C所示)以及平坦的表面。
另外，热处理步骤还包括于预烘烤250之后，再对滤光材料230进行 后烘烤(未绘示)，以将滤光材料230完全千燥与固化，而形成滤光片200。 由于，预烘烤250步骤中，滤光材料230的形状已固定，因此不论在何种 压力之下进行后烘烤步骤，都不影响滤光材料230的外观及其平坦程度。 因此，后烘烤可以在常压、高于常压或是低于常压的环境下进行。此外， 后烘烤(未绘示)的工艺温度例如是介于19(TC至25(TC之间，而较佳是 23CTC左右，以使溶剂挥发，而形成滤光片200(如图2D所示)。
另外，在其它实施例中，可以应用上述方法以制作彩色滤光片。其 中，黑矩阵220的开口 P可以为阵列排列的第一组开口、第二组开口与第 三组开口。当黑矩阵220的开口 P可以为阵列排列的第一组开口、第二组 开口与第三组开口时，可以在各个开口中对应地形成第一滤光材料、第二 滤光材料、第三滤光材料。第一滤光材料、第二滤光材料、第三滤光材料 可以是蓝色、绿色与红色滤光材料。并且，固化第一、第二与第三滤光材 料时所进行的热处理步骤例如是在高于常压(如1 5atm)的环境下进行， 以使第一、第二与第三滤光材料固化后具有平坦表面。
一般来说，以喷墨印刷的方式形成滤光片200时，滤光材料230中 溶剂的选择常是重要的课题。举例来说，若选择沸点较低的材质作为溶剂， 则溶剂挥发速率较快，因此干燥滤光材料230所需的温度较低且工艺时间 也较短。不过，若要制作大型彩色滤光片，须进行多次填入滤光材料230 的步骤，则较早填入开口 P的滤光材料230可能在未进行热处理步骤前就 已部份干燥，而造成制造过程不易控制。为了改善上述问题，可以同时使 用多个多头喷嘴，以缩短填入滤光材料230的时间。然而，同时使用多个 多头喷嘴却又使工艺设备的成本增加。
若使用沸点较高的材质作为溶剂，溶剂挥发速率较慢，却不易发生 干燥不均匀的问题，因此不需采用较为昂贵的多头喷嘴而节省设备成本。 特别的是，依据本发明所提出的实施例，溶剂的挥发速率较慢有助于使滤
光片200有更平坦的表面。相较之下，为了制造有平坦表面的滤光片200，
滤光材料230的溶剂较佳是釆用沸点较高的材质。举例来说，丙二醇单甲
基醚乙酯的沸点约为145'C 146'C，即属于沸点较高的溶剂，其可作为
本实施例所选用的溶剂。
综上所述，本发明的彩色滤光片的制造过程中，滤光材料成形时，
溶剂的挥发速率受到压力的影响而减缓，使得干燥后的滤光材料具有平坦
的表面及均匀的膜厚。因此，彩色滤光片应用于液晶显示器时，不会发生
色度不均匀的现象。另外，本发明的制造方法所制的彩色滤光片的平坦度
佳，不需为了后续膜层的制作而进行平坦层的覆盖，因此可以减少制造成
本及简化制作流程。
虽然本发明己以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本
领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组
件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本
专利涵盖之范畴。
权利要求
1.一种滤光片的制造方法，该方法包括提供一基板；形成一黑矩阵于该基板上，其中该黑矩阵具有多个阵列排列的开口；形成一滤光材料于所述开口内，该滤光材料包括一溶剂与一染料；进行一热处理，并减缓该热处理进行时，该溶剂的挥发速率，以使该滤光材料固化。
2. 如权利要求1所述的滤光片的制造方法，其特征在于进行该热 处理包括对该滤光材料进行一预烘烤，以使该滤光材料成形； 对该滤光材料进行一后烘烤，以使该滤光材料固化。
3. 如权利要求2所述的滤光片的制造方法，其特征在于该预烘烤 是在高于常压的环境下进行。
4. 如权利要求3所述的滤光片的制造方法，其特征在于该后烘烤 是在常压的环境下进行。
5. 如权利要求3所述的滤光片的制造方法，其特征在于该后烘烤 是在高于常压的环境下进行。
6. 如权利要求3所述的滤光片的制造方法，其特征在于该后烘烤 是在低于常压的环境下进行。
7. 如权利要求2所述的滤光片的制造方法，其特征在于该预烘烤 的工艺温度介于80。C至120。C之间。
8. 如权利要求2所述的滤光片的制造方法，其特征在于该预烘烤 的工艺温度为90°C。
9. 如权利要求2所述的滤光片的制造方法，其特征在于该后烘烤 的工艺温度介于190。C至25(TC之间。
10. 如权利要求2所述的滤光片的制造方法，其特征在于该后烘烤 的工艺温度为230°C。
11. 如权利要求2所述的滤光片的制造方法，其特征在于该预烘烤 是于一腔体中进行。
12. 如权利要求11所述的滤光片的制造方法，其特征在于通入该腔体内的气体包括该溶剂的气态组成物。
13. 如权利要求11所述的滤光片的制造方法，其特征在于通入该腔体内的气体包括一非反应气体，为不与该滤光材料反应的气体。
14. 如权利要求11所述的滤光片的制造方法，其特征在于通入该腔体内的气体包括空气、氮气、惰性气体及其组合。
15. 如权利要求l所述的滤光片的制造方法，其特征在于该溶剂包 括丙二醇单甲基醚乙酯。
16. 如权利要求1所述的滤光片的制造方法，其特征在于形成该滤光材料的方法包括喷墨印刷。
17. 如权利要求l所述的滤光片的制造方法，其特征在于形成该黑 矩阵于该基板上之后，更包括对该黑矩阵进行一疏水处理。
18. 如权利要求17所述的滤光片的制造方法，其特征在于该疏水处理包括等离子工艺。
19. 如权利要求l所述的滤光片的制造方法，其特征在于该滤光材料固化后具有一平坦表面。
20. —种彩色滤光片的制造方法，该方法包括 提供一基板；形成一黑矩阵于该基板上，其中该黑矩阵具有多个阵列排列的一第 一组开口、 一第二组开口与一第三组开口；形成一第一滤光材料、 一第二滤光材料、 一第三滤光材料分别于该 第一组开口、该第二组开口与该第三组开口内，该第一滤光材料、该第二 滤光材料与该第三滤光材料包括一溶剂与一染料； 进行一热处理，并减缓该热处理进行时，该溶剂的挥发速率，以使 该第一滤光材料、该第二滤光材料与第三滤光材料固化。
21. 如权利要求20所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于该 第一滤光材料、该第二滤光材料与第三滤光材料包括蓝色、绿色与红色滤 光材料。
22. 如权利要求20所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于该 热处理包括在高于常压的环境下进行。
23.如权利要求20所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于该第一滤光材料、该第二滤光材料与第三滤光材料固化后具有一平坦表面。
全文摘要
本发明为一种滤光片的制造方法。此制造方法包括以下步骤。首先，提供基板，并于基板上形成黑矩阵，其中黑矩阵具有多个阵列排列的开口。接着，以喷墨印刷或其它方法形成滤光材料于开口内，且滤光材料包括溶剂以及与溶剂混合的染料。随后，进行热处理，并减缓热处理进行时，溶剂的挥发速率，以使滤光材料固化。由于，溶剂的挥发速率较慢使得热处理时，滤光材料仍具有流动性，因而固化后的滤光材料具有平坦的表面。由本方法制造的滤光片有均匀的色度及平坦的表面。
文档编号G02F1/13GK101101347SQ20071014657
公开日2008年1月9日 申请日期2007年8月21日 优先权日2007年8月21日
发明者曹俊杰, 李淑琴, 林永茂, 林永龙, 王薇雅, 蔡馥娟, 陈文龙 申请人:友达光电股份有限公司