彩色滤光片及其制作方法

专利名称：彩色滤光片及其制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种显示面板的组件及其制作方法，且特别是有关于一种 彩色滤光片以及彩色滤光片的制作方法。
背景技术：
液晶显示器具有高画质、体积小、重量轻、低电压驱动、低消耗功率及应
用范围广等优点，因此已取代阴极射线管(Cathode Ray Tube, CRT)显示器而
成为新一代显示器的主流。 一般而言，液晶显示器的彩色滤光片制程，乃采用 三原色的彩色颜料光阻(photo resist)经过三道黄光微影(photolithography) 制程，将三个彩色颜料光阻薄膜依序形成于基板上的像素区域内，而形成彩色 滤光片。由于彩色颜料光阻薄膜的形成乃是将彩色颜料光阻涂布在基板上，而 涂布的分式通常是以旋转的方式均匀的涂布于基板上，因而部分彩色颜料光阻 会在旋转的过程中被浪费掉，而增加制作成本。此外，为了使得彩色颜料光阻 在上述涂布制程中具有较佳的均匀度，彩色颜料光阻中通常需要使用大量的有 机溶剂，于涂布制程后再经过软烤(soft bake)或硬烤(hard bake)等制程，以
固化彩色颜料光阻形成彩色滤光薄膜。
现有技术已发展出一种利用喷墨印刷制程(inkjet printing, IJP)形成 彩色滤光片的方法。喷墨印刷法可同时喷印三原色的滤光薄膜于像素内，相较 于传统彩色滤光片采用的黄光微影制程，可以减少大量的制程与材料成本。也 因此使得喷墨印刷技术具有大面积制造的优势。
现有的彩色滤光片包括黑色矩阵层与三原色(红、绿、蓝)的滤光薄膜。如 图1A所示，黑色矩阵层120的形成是将树脂型光阻涂布于基板上，再经过软 烤、曝光、显影、与硬烤等程序而形成黑色矩阵层120。接着，再将彩色颜料 光阻以喷印的方式形成于像素区域P中。此外，为避免彩色颜料溢出黑色矩阵 层120造成像素的混色现象， 一般会在黑色矩阵层120形成之后，进行一改质 处理，使黑色矩阵层120的表面具有疏墨性质，如此一来，彩色颜料便无法附
着于黑色矩阵层120上而流入像素区域中。
然而，以树脂型光阻制作的黑色矩阵层120，不论是采用液态光阻涂布或
是干膜贴合的方式，树脂型光阻在经过曝光、显影以及硬烤后，经上述的改质
处理通常是用大气压等离子制程，黑色矩阵层120在经等离子的轰击后，容易 在黑色矩阵层120与基板110交界处留下些许残渣S(scum)122。此外，残渣S 本身也将具有疏墨性，而导致彩色颜料在被填入黑色矩阵层120之后，会在黑 色矩阵层120边缘发生未填满的状况，而形成如图1B所示的彩色滤光层130。 如此，将导致彩色滤光片漏光或颜色不均匀等问题而降低液晶面板的显示质 量。此外，如图1B所示在填入像素区域中后，彩色颜料受本身材料以及周围 环境，如黑色矩阵层120的表面张力的影响，会使得彩色滤光层的表面在基板 上形成厚度均匀性不佳的外凸表面，进而影响色彩的表现。

发明内容
本发明提供一种彩色滤光片及其制造方法，其可改善彩色颜料因黑色矩阵 层在改质过程中，在黑色矩阵层与基板交界处留下的残渣影响而造成不易填满 像素区域的问题。
本发明提出一种彩色滤光片，此彩色滤光片包括基板、黑色矩阵层以及彩 色滤光层。基板具有多个底切轮廓的凹槽。黑色矩阵层配置于两相邻凹槽之间 的基板上，且黑色矩阵层自凹槽的边缘延伸至凹槽上方。彩色滤光层，填入于 凹槽之中，形成多个彼此分离的滤光薄膜。
在本发明的一实施例中，上述的各凹槽具有一深度，此深度例如是以基板 与黑色矩阵层的接触面为基准，且这些凹槽的深度彼此实质上相同。在一实施 例中，各滤光薄膜的最大厚度小于黑色矩阵层的厚度与各凹槽的深度的总和。 在一实施例中，深度实质上小于等于黑色矩阵层的厚度，而深度实质上例如介 于0. 5微米至2微米之间，在一实施例中深度实质上例如为1微米。
在本发明的一实施例中，上述的彩色滤光层的厚度实质上大于黑色矩阵层 的厚度。
在本发明的一实施例中，上述的滤光薄膜的表面实质上除了和黑色矩阵层 侧边接触面因毛细现象吸附颜料而液面上升外，其它区域为平坦表面。
在本发明的一实施例中，上述的各凹槽邻近基板表面的边缘具有一切线，切线与基板表面形成锐角。
在本发明的一实施例中，上述的凹槽具有不同的深度，且滤光薄膜的表面 实质上位于同一平面上。
在本发明的一实施例中，上述的凹槽具有第一深度、第二深度以及第三深 度，且滤光薄膜包括红色滤光薄膜、绿色滤光薄膜以及蓝色滤光薄膜，红色滤 光薄膜填入具有第一深度的凹槽，绿色滤光薄膜填入具有第二深度的凹槽，蓝
色滤光薄膜填入具有第三深度的凹槽。在一实施例中，第一深度与第二深度实 质上小于第三深度，且第一深度实质上等于第二深度。在另一实施例中，第一 深度与第二深度实质上大于第三深度，且第一深度实质上等于第二深度。在另 一实施例中，第一深度实质上小于第二深度，且第二深度实质上小于第二深度 相等。
在本发明的一实施例中，上述的彩色滤光片另包括透明电极层，其覆盖彩 色滤光层以及黑色矩阵层。
在本发明的一实施例中，上述的彩色滤光片另包括主动数组层，其配置于 彩色滤光层以及黑色矩阵层上方。
本发明另提出一种彩色滤光片的制作方法，其包括下列步骤。首先，提供 一基板，基板上已形成黑色矩阵层，黑色矩阵层在基板上围出多个像素区域。 之后，以黑色矩阵层为罩幕，于基板的像素区域中分别形成具有底切轮廓的凹 槽。接着，于黑色矩阵层的表面进行改质处理。继之，于凹槽中以喷墨方式填 入彩色滤光层，且彩色滤光层利用黑色矩阵层于凹槽处自动分离，而于基板上 形成多个滤光薄膜。
在本发明的一实施例中，上述的在基板的像素区域中形成凹槽的方法包括 对基板进行湿式蚀刻制程。在一实施例中，此湿式蚀刻制程中包括使用氢氟酸。
在本发明的一实施例中，改质处理包括进行等离子改质制程。
在本发明的一实施例中，上述在凹槽中填入彩色滤光层的方法包括喷墨印
刷(inkjet printing, IJP)，以于每一像素区域的凹槽内填入彩色颜料。 在本发明的一实施例中，上述的滤光薄膜的表面实质上位于同一平面上。 在本发明的一实施例中，上述在凹槽中形成滤光薄膜的方法包括下列步 骤。首先，将红色滤光薄膜填入第一部份的凹槽，其中第一部份的凹槽具有第 一深度。之后，将绿色滤光薄膜填入第二部份的凹槽，其中第二部份的凹槽具 有第二深度。接着，将蓝色滤光薄膜填入剩余的凹槽，其中剩余的凹槽具有第 三深度。在一实施例中，在将绿色滤光薄膜填入具有第二深度的凹槽之前，另 包括于黑色矩阵层以及红色滤光薄膜的表面进行改质处理。在一实施例中，在 将蓝色滤光薄膜填入具有第三深度的凹槽之前，另包括于黑色矩阵层、红色滤 光薄膜以及绿色滤光薄膜的表面进行改质处理。
在本发明的一实施例中，将蓝色滤光薄膜填入具有第三深度的凹槽的前， 另包括以黑色矩阵层、红色滤光薄膜以及绿色滤光薄膜为罩幕，移除被黑色矩 阵层、红色滤光薄膜以及绿色滤光薄膜暴露的凹槽中的部分基板，使得被暴露 的凹槽具有第三深度，而随后将红色、绿色及蓝色滤光薄膜分别填入凹槽中， 并使各滤光膜的表面位于同一高度，又因为三种颜色所对应的凹槽深度不同， 使得不同颜色的彩色滤光薄膜不同；举例而言，依照彩色滤光薄膜本身材料或 是光学特性的不同，以及面板对于色度的需求做调整，蓝色滤光薄膜厚度实质 上大于绿色滤光薄膜的厚度，且绿色滤光薄膜的厚度实质上等于红色滤光薄膜 的厚度。另外，在一实施例中，将绿色滤光薄膜填入具有第二深度的凹槽之前， 另包括以黑色矩阵层以及红色滤光薄膜为罩幕，移除被黑色矩阵层以及红色滤 光薄膜暴露的凹槽中的部分基板，使得被暴露的凹槽具有第二深度，而使得蓝 色滤光薄膜的厚度实质上大于绿色滤光薄膜的厚度，且绿色滤光薄膜的厚度实 质上大于红色滤光薄膜的厚度，并因此得到各色滤光膜具相同表面高度的结 构。
根据本发明的较佳实施例，先于基板上形成黑色矩阵层，并且于黑色矩阵 层所围出区域的基板表面上形成多个具有底切轮廓的凹槽，一方面可以使得彩 色颜料填入凹槽内后形成表面平坦且厚度均匀度较佳的彩色滤光层。另一方 面，可以使得具有疏墨性的残渣S与黑色矩阵层不共平面。如此一来，在像素 区域填入彩色颜料时，彩色颜料可以完整地填满像素区域，进而改善彩色滤光 片的质量与生产良率。另一方面，应用此彩色滤光片的液晶显示面板也具有较 好的显示质量。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配 合所附图式，作详细说明如下。


图1A为现有的黑矩阵形成于基板上的示意图； 图1B为现有的彩色滤光片的次像素的示意图2A到图2D为本发明彩色滤光片的第一实施例的制作流程示意图2E为本发明的彩色滤光片的另一种示意图3A与图3B为本发明彩色滤光片的第二实施例；
图4A至图4E为一种形成图3A所示的彩色滤光片的制作流程图5A至图5D为一种形成图3B所示的彩色滤光片的制作流程图6A与图6B分别为一种应用本发明的一种彩色滤光片的液晶显示面板的 剖面示意图。
其中，附图标记 120、 220黑色矩阵层 200、 300、 400、 520:彩色滤光片 220S:疏墨表面 240:档墙
250G:绿色滤光薄膜 250S:彩色滤光层的表面 500、 600:液晶显示面板 530、 630:液晶层 610:数组位于彩色滤光片上基板
620:对向基板 Dl:第一深度 D3:第三深度 Pl:第一部份 P3:第三部分 U:底切轮廓
X':未填满区域
130、 250:彩色滤光层
230:凹槽
230E:凹槽边缘 250B:蓝色滤光薄膜 250R:红色滤光薄膜
260:透明电极层 510:数组基板
640主动组件数组 622:共通电极
D、 D，深度 D2:第二深度 P:像素区域 P2:第二部份 S:残渣 X:重迭区域 9:锐角
具体实施例方式
由于现有的彩色滤光片制程在形成黑色矩阵层之后的改质过程中，会有残 渣产生在黑色矩阵层的边缘，而影响后续彩色颜料的涂布。因此本发明提出在
形成黑色矩阵层之前，先于基板上的像素预定区域分别形成具有底切轮廓的凹 槽。如此一来，即使在后续制程中会产生残渣，这些具有疏水性的残渣与黑色 矩阵层之间不共平面，使得具有疏墨性的残渣的表面张力难以与具有疏墨性的 黑色矩阵层的表面张力相互增强，因此彩色颜料可以顺利地填入像素区域中， 使得所形成的彩色滤光层完全填满像素区域。由于黑色矩阵层自凹槽的边缘延 伸至凹槽上方，可以使得大部分的残渣会落于黑色矩阵层在凹槽上的投影面积 范围内，使得彩色滤光片在显示时，黑色矩阵层得以遮蔽这些残渣对于像素显 示的影响。因此，本发明所提出的技术可以有效克服因残渣影响而使得彩色颜 料无法填满像素区域的问题，使得彩色滤光片具有较佳的质量与生产合格率， 且更进一歩让应用此彩色滤光片的液晶显示面板具有较优质的画面显示质量。 以下将举数个彩色滤光片的制作方法来说明本发明的技术内容。
第一实施例
图2A至图2D为本发明彩色滤光片的第一实施例的制作流程示意图。首先 请参照图2A，提供基板210，此基板210的材质例如是玻璃、石英或塑料等透 光的基板210。接着于基板210上形成黑色矩阵层220，其中黑色矩阵层220 在基板210上围出多个像素区域P。详言之，于基板210上形成黑色矩阵层220 的方法包括先形成遮光材料层(未绘示)于基板210上，再对遮光材料层(未绘 示)进行微影制程，以图案化遮光材料层(未绘示)。在本实施例中，遮光材料 层的材料包括树脂，其通常具有透光率低、反射系数小与具有感光性质等特点。 此外，在微影制程之后，可进一步对黑色矩阵层220进行预烘烤制程。如此， 可初步地将黑色矩阵层220固化。
之后，如图2B所示，以黑色矩阵层220为罩幕，于基板210的像素区域P 中分别形成具有底切轮廓的凹槽230，而每一凹槽230的底切轮廓具有多个不 同深度例如是D及D'所构成的坡度，其形状例如是U型，详细来说，凹槽230 通过底切轮廓向黑色矩阵220方向延伸且部分和黑色矩阵220重迭，其中形成 具有底切轮廓U型的凹槽230的方法例如使用蚀刻剂对基板210进行湿式蚀刻 制程。更具体而言，相较于黑色矩阵层220，此蚀刻剂对于基板210具有较高 的蚀刻选择比，以移除部份基板210，因而在像素区域P中形成凹槽230，此 蚀刻剂例如是氢氟酸或其它适当蚀刻剂。值得一提的是，由于湿式蚀刻制程属 于一种等向性蚀亥'J，可以使得凹槽230形成如图中具有底切轮廓U的凹槽230。
之后，请参照图2C，接着对黑色矩阵层220的表面进行改质处理。在一实 施例中，改质处理可以是对黑色矩阵层220进行等离子改质制程，而等离子改 质制程通常可以使用含氟的等离子对黑色矩阵层220的表面进行处理，使得黑 色矩阵层220的表面或侧面成为具有疏墨特性的疏墨层或是疏墨表面220S。 产生含氟的等离子所使用的气体例如是四氟化碳(CF4)或是六氟化硫(SF6)。由 于此改质制程对于基板210表面并无类似的功效，换言之，在黑色矩阵层220 的表面进行改质处理的同时，像素区域P中的凹槽230并不会被疏墨化，因此 不会影响彩色颜料于像素区表面的涂布特性，并可以防止彩色颜料因凹槽疏墨 化而无法完全填满的现象。
此外，在进行改质处理制程时通常会产生一些残渣S，由于本发明的凹槽 230具有底切轮廓U，使得黑色矩阵层220会自凹槽230边缘，如第一深度D， 朝向凹槽上方如第二深度D'延伸，使得部分凹槽230延伸至部分黑色矩阵220 的投影范围内，使得部分凹槽230跟部分黑色矩阵220重迭，其中D深度大于 D'深度，形成底切轮廓U处。因此这些残渣S绝大部分会落在邻近黑色矩阵 层220下方的凹槽230的表面上，也就是黑色矩阵层220的侧边面220'投影 至凹槽230的位置，相较于一般结构如图1A所示的残渣S位置而言，解决了 因黑色矩阵层220侧壁及残渣S间夹角近乎垂直而产生较大的疏墨张力下，排 挤未干燥前的彩色颜料而造成填不满像素显示区的问题。因此，当无紧邻受疏 墨表面处理的黑色矩阵层220侧壁的影响，疏墨特性因小于90度的夹角而有 较小的疏墨张力，故彩色颜料较易覆盖残渣S而填满全像素显示区域。
更详细地说，如图2C所示，各凹槽230邻近基板210表面的边缘具有一切 线，且切线与基板210表面例如形成锐角9 ,其中0° 〈9 〈90°由于凹槽230 的侧壁与黑色矩阵层220之间具有一非显示区的空间，可以使得后续制程所产 生的残渣S较易落于黑色矩阵侧边面220'投影至凹槽230的位置附近，也因 此本发明的彩色滤光片藉此底切轮廓U可防止残渣S以及彩色颜料未填满的状 况而影响各颜色滤光薄膜的色纯度，进一步提高彩色滤光片的色彩饱和度。
请参照图2D，此时，黑色矩阵层220与具有底切轮廓U的凹槽230共同 形成喷墨印刷制程的档墙240，且档墙240位于两相邻的像素区域P之间。接 着，在形成档墙240后，分别于每一个像素区域P内的凹槽230内填入彩色颜 料，且彩色滤光层250利用黑色矩阵层220于凹槽230处自动分离，而于基板
210上形成多个滤光薄膜。详言之，形成彩色滤光层250的方式例如是用喷墨 头以喷印的方式依序或同时将红、绿、蓝等不同颜色的彩色颜料喷印于对应的 像素区域P内。此外，在形成彩色滤光层250之后，可进一步依序或同时对彩 色颜料进行固化，使得彩色滤光层250中所含的溶剂挥发。
再者，于彩色颜料填入凹槽220的步骤中，在接近凹槽220边缘处区域， 例如深度小于D'的D''区域仍可能出现彩色颜料未填满的情况，但因未填 满的接近凹槽220边缘处区域为像素和黑色矩阵层220的交界处，也就是黑色 矩阵220和凹槽230部分重迭之处X，因此凹槽230的设计即使未填满区域发 生于黑色矩阵层220下，因黑色矩阵的遮蔽效应，使得此彩色颜料未填满区是 发生在非显示区域内，而不致造成漏光而影响彩色滤光片的质量。
于彩色滤光层250形成之后，可进一步形成透明电极层260覆盖彩色滤光 层250以及黑色矩阵层220，并可于其上选择性地形成一平坦层254，以及一 位于平坦层254上方的透明电极层260。详言之，透明电极层260的材料可以 是铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)或氧化锌铝(ZAO)等透明的导电材料， 其通过物理气相沉积(Physical Vapor D印osition)或是溅l度(Sputtering)的 方式形成于彩色滤光层250以及黑色矩阵层220上。至此，大致上完成彩色滤 光片200的制作。在本实施例中，保护层的设置可以进一歩平坦化透明电极层 260与彩色滤光层250之间的接口或其它需求。
承上述，图2D为本发明第一实施例的彩色滤光片的局部剖面示意图。具 体而言，彩色滤光片200主要是由基板210、黑色矩阵层220以及彩色滤光层 250所组成。基板210具有多个凹槽230，且凹槽230具有底切轮廓U。黑色 矩阵层220配置于两相邻凹槽230之间的基板210上，且黑色矩阵层220自凹 槽230的边缘延伸至凹槽230上方，使得部分凹槽230延伸至部分黑色矩阵 220内，使得部分凹槽230跟部分黑色矩阵220重迭。彩色滤光层250填入于 凹槽230之中，形成多个彼此分离的滤光薄膜，在本实施例中，彩色滤光层 250例如是由多个红色滤光薄膜250R、多个绿色滤光薄膜250G以及多个蓝色 滤光薄膜250B所组成，而这些红色滤光薄膜250R、绿色滤光薄膜250G以及 蓝色滤光薄膜250B在基板210上可以排列成为条纹型态，也可以排列成三角 型态、马赛克型态、或四像素型态，本发明并不限定彩色滤光层250中各滤光 膜的排列方式。此外。为了进一步提升彩色滤光层250中各颜色的色彩饱和度，
进而提高应用此彩色滤光片200的液晶显示面板的整体视觉效果，本发明中基
板210的凹槽230的深度D、彩色滤光层250与黑色矩阵层220的相对厚度关 系可以因应产品需求以及材料特性加以调整。
详言之，黑色矩阵层220在基板210上围出多个像素区域P，在各像素区 域P中移除部分基板210而形成凹槽230，各颜色的滤光薄膜再填入所对应的 凹槽230中，在本实施例中，不同滤光薄膜所填入的凹槽230的深度D彼此实 质上相等。实务上凹槽230的深度D可视滤光薄膜的材料、黑色矩阵层220 的厚度或产品色彩饱和度的需求而加以调变，增加设计的余裕度(design margin)。举例而言，凹槽230的深度D例如实质上小于等于黑色矩阵层220 的厚度，而凹槽230的深度D例如实质上介于0. 5微米至2微米之间，在一实 例中，凹槽230的深度D实质上例如为1微米。这里要说明的是，此处凹槽 230的深度D例如是以基板210与黑色矩阵层220的接触面为基准。
值得注意的是，彩色滤光层250利用具有底切轮廓U的凹槽230可以有效 克服在进行喷墨印刷制程中，现有技术中的彩色颜料无法完全填满像素区域P 的问题，并且可以降低残渣S在像素区域P中影响色彩纯度表现的机会。详言 之，本发明的凹槽230具有底切轮廓U，而黑色矩阵层220自凹槽230的边缘 230E延伸至凹槽230上方，使黑色矩阵220部分跟凹槽部分重迭，例如是重 迭于凹槽深度小于D之处，即使在后续制程产生残渣S，这些残渣S也容易落 于具有底切轮廓U的凹槽230附近，因此，当无紧邻受疏墨表面处理的黑色矩 阵层220侧壁的影响，因而有较小的疏墨张力，故彩色颜料较易覆盖残渣S 而填满全像素显示区域。
实务上，接近凹槽220边缘处的深度小于D的区域仍可能出现彩色颜料未 填满的情况，例如图2D中红色滤光薄膜250R的未填满区域X'，但因未填满 的接近凹槽220边缘处区域为像素和黑色矩阵层220的交界处，也就是黑色矩 阵220和凹槽230部分重迭之处X，因此凹槽230的设计使未填满区域X'发 生于黑色矩阵层220下，因黑色矩阵的遮蔽效应，使得此彩色颜料未填满区是 发生在非显示区域内，而不致造成漏光而影响彩色滤光片的质量。
承上述，本实施例的彩色滤光层250例如是以喷墨印刷制程的方式在每一 凹槽230内形成滤光薄膜，而黑色矩阵层220以及凹槽230的侧壁可以在后续 制程中作为滤光薄膜之间的档墙240。由于档墙240的高度大于彩色滤光薄膜
的厚度，可以避免在喷墨制程中于各个像素区域P内造成混色的问题，藉以提 升彩色滤光层250中各颜色的色彩饱和度，换句话说，在本实施例中，各滤光
薄膜的最大厚度例如小于黑色矩阵层220的厚度与各凹槽230的深度D的总 和。此外，如图2D所示，本发明的彩色滤光层250是填入于基板210表面的 凹槽230中，因此本发明的彩色滤光层250的厚度可以实质上大于黑色矩阵层 220的厚度，换言之，本发明可以利用增加各颜色的滤光薄膜的厚度来提高各 颜色的色彩饱和度，并且即使在增加滤光薄膜厚度的实际制程中，也不会造成 混色的问题。
此外，如图2D所示，由于彩色滤光层250填入于凹槽230中，因黑色矩阵 层220高于未干燥彩色颜料表面，所以干燥后该彩色滤光层的表面250S除了 和黑色矩阵层220侧壁面因毛细力吸附液面上升外，大部分像素显示区域会形 成实质上较平坦的表面250S，使得本发明的彩色滤光层250相较于习知彩色 滤光层130(如图1B所示)具有较佳的厚度均匀度，进而使得本发明的彩色滤 光片250具有较佳的色均匀度表现。详言之，表面呈现外凸曲面的彩色滤光层 130 (如图1B所示)的厚度极限值(例如:最大厚度值)出现在像素区域P的中央， 属于显示区域的主表现区，而表面呈现内凹曲面的彩色滤光层250的厚度极限 值(例如最小厚度衝出现在像素区域P的两侧，属于显示区域的边缘表现区， 因此相较于现有的表面呈现外凸曲面的彩色滤光层130，本发明的彩色滤光层 250具有较佳的色均匀度表现。
值得说明的是，本发明的凹槽的形状并不限定于前述实施例的所述的U 型。举例而言，基板上的凹槽形状亦可如图2E所示，前述的e亦可为钝角e , 其中90° 〈9<180° ，如图2E的凹槽230A所示。当然，凹槽的设计亦可以如 图2E的凹槽230B所示，凹槽230B在位于黑色矩阵层220下方的周面处Y亦 可呈现阶梯状，或不规则几何形状的结构，本发明并不限定凹槽的形状。意即， 本发明的基板上具有底切形状的凹槽，并且黑色矩阵层220延伸至凹槽邻近基 板210表面的上方，使得黑色矩阵层220与凹槽之间构成一容置空间，而彩色 颜料可以设置于此容置空间中，且部分凹槽和部分黑色矩阵重迭，因此无残渣 S紧邻受疏墨表面处理的黑色矩阵层220侧壁的影响，藉此，可以有效提升彩 色滤光彩色滤光片200的质量及色彩饱和度。
承接上述实施例，实务上不同颜色的滤光薄膜可能有不同的材料特性，因
此本发明因应不同颜色以及不同种类的滤光薄膜材料，可以加以调变凹槽230 的深度D，以使得各颜色的滤光薄膜的色彩表现更满足使用者需求，进一步提 高应用此彩色滤光片的液晶显示面板的整体视觉效果。下文列举几种凹槽深度 不同的彩色滤光片为例作说明。
第二实施例
图3A与图3B进一步公开了本发明彩色滤光片的第二实施例。请参照图3A 与图3B，为了简化说明，本实施例不再对该些与图2D所示的构件类似的部份 加以说明。与前述实施例相较，本实施例的彩色滤光片300、 400中，各颜色 的滤光薄膜所填入的凹槽230具有不同的深度。详言之，本实施例的彩色滤光 片300、 400中的凹槽230的深度可分为第一深度Dl、第二深度D2以及第三 深度D3，其中红色滤光薄膜250R例如填入具有第一深度D1的凹槽230，绿色 滤光薄膜250G例如填入具有第二深度D2的凹槽230，蓝色滤光薄膜250B例 如填入具有第三深度D3的凹槽230。在本实施例中，滤光薄膜的表面实质上 位于同一平面上。
请先参照图3A，彩色滤光片300的凹槽230的第一深度Dl实质上小于第 二深度D2，且第二深度D2实质上小于第三深度D3，换言之，D1〈D2〈D3。在本 实施例中，红色滤光薄膜250R、绿色滤光薄膜250G以及蓝色滤光薄膜250B 的表面实质上位于同一平面上，但本发明并不以此为限。如图3A所示，红色 滤光薄膜250R的厚度小于绿色滤光薄膜250G的厚度，且绿色滤光薄膜250G 的厚度小于蓝色滤光薄膜250B的厚度。
请参照图3B，彩色滤光片的凹槽230的第一深度Dl与第二深度D2实质上 小于第三深度D3，且第一深度Dl实质上等于第二深度D2，换言之，D1=D2<D3。 在本实施例中，红色滤光薄膜250R的厚度约略等于绿色滤光薄膜250G的厚度， 且蓝色滤光薄膜250B的厚度实质上大于红色滤光薄膜250R以及绿色滤光薄膜 250G的厚度。举一实例而言，蓝色滤光薄膜250B的厚度例如为1.9微米，而 红色滤光薄膜250R以及绿色滤光薄膜250G的厚度例如为1. 8微米。当然，在 另一实施例中，第一深度Dl、第二深度D2以及第三深度D3的关系也可以 D1二D2〉D3。因此，本发明并不用以限定凹槽230的深度、滤光薄膜厚度、凹槽 230彼此之间的深度关系，以及各颜色的滤光薄膜之间的表面高度关系以及厚
度关系，端视彩色滤光层250的材料特性以及产品设计需求而定。
此外，在此更以图3A所示的彩色滤光片300为例，提出一种彩色滤光片 的制作方法，如同图2A 2D的表示方式，下文将一并说明。图4A至图4E公开 了一种形成图3A所示的彩色滤光片的制作流程图。
为了简化说明，本实施例不再对该些与图2A至图2D所示的制作流程类似 的部份加以说明。如图4B所示，与前述实施例相较，本实施例在形成第一深 度Dl的凹槽230后，例如先于第一部份Pl的凹槽230中形成红色滤光薄膜 250R，其中形成红色滤光薄膜250R的方法如前述，不再赘述。接着，以黑色 矩阵层220以及红色滤光薄膜250R为罩幕，移除被黑色矩阵层220以及红色 滤光薄膜250R暴露的部分基板210，使得被暴露的凹槽230具有第二深度D2。 上述移除部分基板210的方法例如使用氢氟酸进行湿式蚀刻制程。
接着，如图4C所示，在形成第二深度D2的凹槽230后，于第二部份P2 的凹槽230中填入绿色滤光薄膜250G。之后，如图4D所示，以黑色矩阵层220、 红色滤光薄膜250R以及绿色滤光薄膜250G为罩幕，移除被黑色矩阵层220、 红色滤光薄膜250R以及绿色滤光薄膜250G所暴露的凹槽230中的部分基板 210，使得被暴露的基板210具有第三深度D3，其中移除部分基板210的方法 例如使用氢氟酸进行湿式蚀刻制程。接着，如图4E所示，在形成第三深度D3 的凹槽230后，于剩余部份的凹槽230中填入蓝色滤光薄膜250B，如图4E中 的第三部分P3凹槽230。如此，即可形成如图3A的彩色滤光片300，此彩色 滤光片300的蓝色滤光薄膜250B的厚度实质上大于绿色滤光薄膜250G的厚 度，且绿色滤光薄膜250G的厚度实质上大于红色滤光薄膜250R的厚度。
值得一提的是，在进行如图4C将绿色滤光薄膜250G填入具有第二深度 D2的凹槽230的步骤前，可以选择性地对黑色矩阵层220以及红色滤光薄膜 250R的表面进行改质处理(图中未示)。在进行如图4E将蓝色滤光薄膜250B 填入具有第三深度D3的凹槽230的步骤前，可以选择性地对黑色矩阵层220、 红色滤光薄膜250R以及绿色滤光薄膜250G的表面进行改质处理(未绘示)，而 改质处理的进行方式与第一实施例类似，不再累述。
图5A至图5D公开了一种形成图3B所示的彩色滤光片的制作流程图，图 5A至图5D的制作方式与图4A至图4E类似，两者主要差异之处在于本实施 例的彩色滤光片400省略了第二深度D2的凹槽230的制作；换言之，在本实
施例中，红色滤光薄膜250R与绿色滤光薄膜250G所填入的凹槽230的深度 Dl、 D2彼此实质上相等，使得彩色滤光片中的蓝色滤光薄膜250B的厚度实质 上大于绿色滤光薄膜250G的厚度，且绿色滤光薄膜250G的厚度实质上等于红 色滤光薄膜250R的厚度。
值得说明的是，本发明并不限定各颜色的滤光薄膜的表面高度必须彼此相 等。当彩色滤光片的色彩饱和度需要利用不同厚度的单色滤光薄膜加以调配 时，本发明可以利用不同深度D的凹槽230加以调变不同的滤光薄膜厚度，并 且可以使得厚度不同的滤光薄膜表面高度彼此对齐，使得本发明的彩色滤光片 在一些应用中，甚至可以省略用以平坦化彩色滤光层250表面起伏地形的保护 层，或表面机械研磨平坦化的步骤。如此一来，不但可以提高彩色滤光片的色 彩表现，并且可简化制程步骤，并且降低制程成本。上述二实施例采用具有底 切轮廓U的凹槽230，皆可有效克服现有技术彩色颜料无法填满像素区域P的 问题。
本实施例的彩色滤光片例如是采用上述多个实施例所描述的方法制作，抑 或是可依实际状况调整具有底切轮廓U的凹槽230的形状及其制程步骤，并且 彩色滤光层250的材料及其制程步骤抑可依实际状况而调整，本发明并不对其 做限定。举凡在玻璃基板210上形成具有底切轮廓U的凹槽230以避免残渣S 问题或解决彩色颜料无法完全填满像素区域P的制作方式皆是本发明所欲主 张的保护范围。
图6A与图6B分别为一种应用本发明的一种彩色滤光片的液晶显示面板的 剖面示意图。液晶显示面板500包括数组基板510、彩色滤光片520以及液晶 层530。彩色滤光片520与数组基板510对向配置，而液晶层530则配置于数 组基板510以及彩色滤光片520之间。此处所采用的彩色滤光片520可为本发 明上述或是其它实施例所公开的彩色滤光片。请先参照图6A，在实际的应用 层面上，彩色滤光片520可更进一步包括覆盖彩色滤光层250以及黑色矩阵层 220的透明电极层260，利用透明电极层260以及薄膜晶体管数组基板510上 的像素电极之间的电压差，可以使得液晶层530中的液晶分子作不同程度的旋 转，并且搭配彩色滤光层250后，可以使得液晶显示面板产生全彩显示。
请接着参照图6B，在另一种应用层面中，彩色滤光片可以直接在彩色滤 光层250以及黑色矩阵层220上方配置主动组件数组640，构成一种数组位于
彩色滤光片上(Array On Color Filter Substrate, A0C)的结构的基板610， 并使其与具有共通电极622的对向基板620以及位于二者之间的液晶层630 构成能够全彩显示的液晶显示面板600，如图6B所示。
综上所述，本发明主要在基板上形成具有底切轮廓的凹槽， 一方面可以使 得彩色颜料填入凹槽内后形成厚度均匀度较佳的彩色滤光层。另一方面，可以 克服残渣问题。因此，在经过后续的改质处理之后，可有效克服彩色颜料无法 填满像素区域的问题，进一步提升彩色滤光片的质量与生产合格率。此外，应 用本发明的彩色滤光片的液晶显示面板亦具有较佳的显示质量。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何本 领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与修改， 因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种彩色滤光片，其特征在于，包括一基板，具有多个凹槽，其中该些凹槽具有底切轮廓；一黑色矩阵层，配置于两相邻该些凹槽之间的该基板上，且部分该黑色矩阵层与部分该凹槽重迭；以及一彩色滤光层，填入于该些凹槽之中，形成多个彼此分离的滤光薄膜。
2. 如权利要求l所述的彩色滤光片，其特征在于，各该凹槽具有多个深 度，该深度是以该基板与该黑色矩阵层的接触面为基准，且该些凹槽的该些深 度彼此实质上相同。
3. 如权利要求2所述的彩色滤光片，其特征在于，各该滤光薄膜的最大 厚度小于该黑色矩阵层的厚度与各该凹槽的该深度的总和。
4. 如权利要求2所述的彩色滤光片，其特征在于，该深度实质上小于等 于该黑色矩阵层的厚度。
5. 如权利要求2所述的彩色滤光片，其特征在于，该深度实质上介于0.5 微米至2微米之间。
6. 如权利要求2所述的彩色滤光片，其特征在于，该深度实质上为l微米。
7. 如权利要求l所述的彩色滤光片，其特征在于，该彩色滤光层的厚度 实质上大于该黑色矩阵层的厚度。
8. 如权利要求l所述的彩色滤光片，其特征在于，该些滤光薄膜的表面， 除了黑色矩阵层侧壁和彩色颜料接触部分以外，实质上为平坦表面。
9. 如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，各该凹槽邻近该基板 表面的边缘具有一切线，该切线与该基板表面形成锐角。
10. 如权利要求l所述的彩色滤光片，其特征在于，该些凹槽具有不同的 深度，且该些滤光薄膜的表面实质上位于同一平面上。
11. 如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，该些凹槽具有一第一 深度、 一第二深度以及一第三深度，且该些滤光薄膜包括一红色滤光薄膜、一 绿色滤光薄膜以及一蓝色滤光薄膜，该红色滤光薄膜填入具有该第一深度的凹 槽，该绿色滤光薄膜填入具有该第二深度的凹槽，该蓝色滤光薄膜填入具有该第三深度的凹槽。
12. 如权利要求ll所述的彩色滤光片，其特征在于，该第一深度与该第 二深度实质上小于该第三深度，且该第一深度实质上等于该第二深度。
13. 如权利要求ll所述的彩色滤光片，其特征在于，该第一深度与该第 二深度实质上大于该第三深度，且该第一深度实质上等于该第二深度。
14. 如权利要求ll所述的彩色滤光片，其特征在于，该第一深度实质上小于该第二深度，且该第二深度实质上小于该第二深度相等。
15. 如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，另包括一透明电极层，覆盖该彩色滤光层以及该黑色矩阵层。
16. 如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于，另包括一主动数组层， 配置于该彩色滤光层以及该黑色矩阵层上方。
17. —种彩色滤光片的制作方法，其特征在于，包括提供一基板，该基板上已形成一黑色矩阵层，该黑色矩阵层在该基板上围出多个像素区域；以该黑色矩阵层为罩幕，于该基板的该些像素区域中分别形成一具有底切 轮廓的凹槽，其中部分该黑色矩阵层与部分该凹槽重迭；以及 于该黑色矩阵层的表面进行一改质处理；以及于该些凹槽中填入一彩色滤光层，且该彩色滤光层藉由该黑色矩阵层于该 些凹槽处自动分离，而于该基板上形成多个滤光薄膜。
18. 如权利要求17所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，在该基 板的该些像素区域中上形成该些凹槽的方法包括对该基板进行一湿式蚀刻制 程。
19. 如权利要求18所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，该湿式 蚀刻制程中包括使用氢氟酸。
20. 如权利要求17所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，该改质 处理包括进行一等离子改质制程。
21. 如权利要求17所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，在该些 凹槽中填入该彩色滤光层的方法包括喷墨印刷制程，以于每一像素区域的凹槽 内填入彩色颜料。
22. 如权利要求17所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，该些滤光薄膜的表面实质上位于同一平面上。
23. 如权利要求17所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，于该些凹槽中形成该些滤光薄膜的方法包括将一红色滤光薄膜填入一第一部份的该些凹槽，其中该第一部份的该些凹 槽具有一第一深度；将一绿色滤光薄膜填入一第二部份的该些凹槽，其中该第二部份的该些凹槽具有一第二深度；以及将一蓝色滤光薄膜填入剩余的该些凹槽，其中剩余的该些凹槽具有一第三 深度。
24. 如权利要求23所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，将该绿 色滤光薄膜填入具有该第二深度的凹槽之前，另包括于该黑色矩阵层以及该红 色滤光薄膜的表面进行一改质处理。
25. 如权利要求23所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，将该蓝 色滤光薄膜填入具有该第三深度的凹槽之前，另包括于该黑色矩阵层、该红色 滤光薄膜以及该绿色滤光薄膜的表面进行一改质处理。
26. 如权利要求23所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，将蓝色 滤光薄膜填入具有该第三深度的该些凹槽之前，另包括以该黑色矩阵层、该红 色滤光薄膜以及该绿色滤光薄膜为罩幕，移除被该黑色矩阵层、该红色滤光薄 膜以及该绿色滤光薄膜暴露的该些凹槽中的部分该基板，使得被暴露的该些凹 槽具有该第三深度。
27. 如权利要求26所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，该蓝色 滤光薄膜的厚度实质上大于该绿色滤光薄膜的厚度，且该绿色滤光薄膜的厚度 实质上等于该红色滤光薄膜的厚度。
28. 如权利要求26所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，将绿色 滤光薄膜填入具有该第二深度的该些凹槽之前，另包括以该黑色矩阵层以及该红色滤光薄膜为罩幕，移除被该黑色矩阵层以及该红色滤光薄膜所暴露的部分 该基板，使得被暴露的该些凹槽具有该第二深度。
29. 如权利要求28所述的彩色滤光片的制作方法，其特征在于，该蓝色 滤光薄膜的厚度实质上大于该绿色滤光薄膜的厚度，该绿色滤光薄膜的厚度实 质上大于该红色滤光薄膜的厚度。
全文摘要
本发明公开了一种彩色滤光片及其制作方法，其包括基板、黑色矩阵层以及彩色滤光层。基板具有多个底切轮廓的凹槽。黑色矩阵层配置于两相邻凹槽之间的基板上，且黑色矩阵层自凹槽的边缘延伸至凹槽上方形成和凹槽间的底切轮廓。彩色滤光层制作于每一凹槽之中，形成多个彼此分离的滤光薄膜。此外，本发明另提出一种彩色滤光片的制作方法，利用本发明的彩色滤光片及其制作方法可使得彩色滤光片的色度均匀度较佳。
文档编号G02B5/23GK101344607SQ20081021012
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月21日 优先权日2008年8月21日
发明者曹俊杰, 李淑琴 申请人:友达光电股份有限公司