专利名称：液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其制作方法
技术领域：
本发明是关于一种液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其制作方法，尤指一种具 备高均勻度的液晶配向膜的液晶显示器的彩色滤光片基板结构，以及其制作方法。
背景技术：
现有的液晶显示器(liquid crystal display)的彩色滤光片(color filter, CF)结构与薄膜晶体管(thin-film transistor)元件为分别制作于两个不同的玻璃基板 上，此两玻璃基板之间又包含液晶分子。液晶分子的排列为由设置于彩色滤光片基板(CF substrate)的内侧表面的一液晶配向膜(liquid crystal alignment film)以及设置于 阵列基板(array substrate)的内侧表面的另一液晶配向膜决定的，且液晶分子的排列对 于画面显示质量影响甚大。液晶配向膜可控制液晶分子的排列并提供液晶分子一预倾角 (pretilt angle)，当液晶配向膜无法发挥正常功能时，即会发生液晶分子的配向异常，进 而影响液晶显示器的画面显示。一般而言，彩色滤光片基板上定义有开口区与非开口区，其中具有可透光性质的 彩色滤光片为对应于开口区，而具有不透光性质的遮光层，即黑色矩阵(black matrix ；BM) 则为对应于非开口区。由于彩色滤光片与黑色矩阵的厚度不同而具有段差，因此在现有液 晶配向膜的涂布制程时，此不平坦的表面型态易造成液晶配向膜流入位于非开口区内相对 位置较低的黑色矩阵中，而使得位置较高的开口区的液晶配向膜厚度过薄，导致液晶配向 膜涂布不均。在液晶配向膜过薄的位置，液晶分子的配向功能无法正常发挥，在开口区的液 晶分子因此排列不规则，此现象即为配向异常，而配向异常将致使液晶显示器出现配向漏 光的情形。另外，液晶配向膜过薄也会造成液晶离子的吸附程度超出预期，产生烧付现象。 上述问题在以下状况例如选用树脂黑色矩阵(resin BM)、黑色矩阵面积过大、彩色滤光片 表面粗糙度大、彩色滤光片采取岛状配置、液晶配向膜本身黏度高或形成彩色滤光片的步 骤为在设置黑色矩阵之后进行等状况下，将更显严重。有鉴于此，在无须增加额外制程或成本的情形下，能够改善液晶配向膜涂布的均 勻度，以降低配向异常与烧付现象的发生，进而有效提升液晶显示器的画面质量实为目前 相当重要的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其制作方法，以 有效改善液晶配向膜涂布的均勻度，同时无须增加额外的制程或成本。为达到上述目的，本发明提供一种液晶显示器的彩色滤光片基板结构，所述液晶 显示器的彩色滤光片基板结构包括—基板，所述基板上定义多个开口区和多个非开口区；多个彩色滤光片，所述多个彩色滤光片分别设置于所述基板的开口区内，且所述彩色滤光片彼此互不接触；
多个遮光层，分别设置于所述基板的非开口区内；以及多个平坦辅助层，至少设置于所述基板的部分非开口区的遮光层上，且所述平坦 辅助层的表面与所述彩色滤光片的表面大体上齐平。为达到上述目的，本发明还提供一种液晶显示器的彩色滤光片基板结构的制作方 法，所述方法包括以下步骤提供一基板，在所述基板上定义多个开口区和多个非开口区；形成多个彩色滤光片，所述多个彩色滤光片分别设置于所述基板的所述开口区内，且所述彩色滤光片彼此互不接触；形成多个遮光层，分别设置于所述基板的所述非开口区内；以及
形成多个平坦辅助层，至少设置于所述基板的部分非开口区的遮光层上，且使所 述平坦辅助层的表面与所述彩色滤光片的表面大体上齐平。在本发明中，本发明所提供的一种液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其制作方 法，可消除彩色滤光片与遮光层因厚度不同而形成段差，从而改善液晶显示器的液晶配向 膜涂布的均勻度，以降低配向异常与烧付现象的发生，进而有效提升液晶显示器的画面质 量，同时其制作过程无须增加额外的步骤或成本。
图1至图3为根据本发明第一实施例液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其制作 方法的示意图。图4及图5为根据本发明第二实施例液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其制作 方法的示意图。图6至图9为根据本发明第三实施例液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其制作 方法的示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发 明，并不用于限定本发明。根据本发明的第一实施例，图1至图3为液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其 制作方法的示意图，详细步骤叙述如下。首先如图1所示，提供一基板100，并在基板100上 定义出多个开口区11和多个非开口区12。接着在基板100的开口区11内分别形成多个 彩色滤光片102，并使彩色滤光片102彼此互不接触，以形成沟渠状结构在相邻的彩色滤光 片102之间，换言之，沟渠状结构位于非开口区12内。随后在各沟渠状结构中分别形成多 个遮光层104，使得多个遮光层104位于基板100的非开口区12内。接着，形成一共通电 极层106在彩色滤光片102及遮光层104上，其中共通电极层106可由透明导电材质构成， 例如铟锡氧化物(indium tin oxide ；ΙΤ0)。上述方法为先在开口区11内形成彩色滤光片 102，而后再形成非开口区12内的遮光层104，然而本发明的方法并不以此为限，例如也可 先在非开口区12内形成遮光层104，而后再形成开口区11内的彩色滤光片102。另外，彩 色滤光片102的制作可通过在基板100上涂布一感光性颜料，并进行一曝光和显影制程得至IJ，但不限于此。 接着如图2所示，形成多个平坦辅助层108在基板100部分或全部的非开口区12 的遮光层104及共通电极层106上，并使平坦辅助层108的表面与彩色滤光片102的表面 大体上齐平。值得说明的是，在考虑共通电极层106的状况下，平坦辅助层108的表面会与 位于彩色滤光片102上的共通电极层106的表面大体上齐平。在本发明的第一实施例中， 平坦辅助层108的形成与光阻间隔物110的制程整合，其步骤如下。首先，涂布一感光材料 (图上未标示)在开口区11及非开口区12上，再利用一灰阶光罩50对感光材料进行一曝 光和显影制程，此感光材料可为正型光阻或负型光阻。本实施例以正型光阻为例，灰阶光罩 50具有一全透光区502，作为定义多个光阻间隔物110的位置之用，一半透光区501，作为 定义平坦辅助层108的位置之用，以及一不透光区503，大体上对应于基板100的开口区11 的位置。曝光和显影后，可在基板100的非开口区12内形成平坦辅助层108和光阻间隔物 110，其中平坦辅助层108和光阻间隔物110由相同材质构成，但由于光阻间隔物110的作 用在于维持液晶显示器的液晶间隙，因此光阻间隔物110的表面高于平坦辅助层108的表 面。通过上述步骤所形成的平坦辅助层108，其厚度PA大致为基板100底部至共通电极层 106在开口区11表面的距离X，与基板100底部至共通电极层106在非开口区12表面的距 离Y，两者之间差异的绝对值，即PA = X-Y。一般而言，PA值主要由彩色滤光片102的厚度 以及遮光层104的厚度决定，大约介于彡0. 5 μ m至2 μ m之间。如图3所示，在共通电极层106、平坦辅助层108以及光阻间隔物110上涂布一液 晶配向膜112。在本实施例中，彩色滤光片基板结构的平坦辅助层108以及光阻间隔物110 同时形成，且平坦辅助层108可平整化此基板结构的表面，因此当涂布液晶配向膜112在 共通电极层106、平坦辅助层108以及光阻间隔物110上时，可获得厚度均勻的液晶配向膜 112，形成如图3所示的彩色滤光片基板结构。根据本发明的第二实施例，图4及图5为液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其 制作方法的示意图，以下叙述为强调本实施例与第二实施例技术手段的差异，相同的部分 将不再赘述。如图4所示，提供一基板200并在基板200上定义多个开口区21和多个非开 口区22。接着形成多个彩色滤光片202在基板200的开口区21内，并在基板200的非开口 区22内形成多个遮光层204，并形成一共通电极层206在彩色滤光片202以及遮光层204 上。随后如图5所示，形成多个平坦辅助层208在基板200部分或全部的非开口区22 的遮光层204及共通电极层206上，使平坦辅助层208的表面与彩色滤光片202的表面大 体上齐平。在本发明的第二实施例中，平坦辅助层208的形成与配向凸块210的制程整合， 其步骤简述如下。利用一灰阶光罩60对感光材料进行一曝光和显影制程以形成平坦辅助 层208和配向凸块210，其中配向凸块210的表面高于平坦辅助层208的表面，且两者材质 相同。通过上述步骤所形成的平坦辅助层208如本发明第一实施例所述，其厚度PA由彩色 滤光片202的厚度以及遮光层204的厚度决定。
如图5所示，在共通电极层206、平坦辅助层208以及配向凸块210上涂布一液晶 配向膜212。在本实施例中，彩色滤光片基板结构的平坦辅助层208以及配向凸块210同时 形成，且平坦辅助层208可平整化此基板结构的表面，因此当涂布液晶配向膜212在共通电 极层206、平坦辅助层208以及配向凸块210上时，可获得厚度均勻的液晶配向膜212，形成如图5所示的 彩色滤光片基板结构。根据本发明的第三实施例，图6至图9为液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其 制作方法的示意图，其中图6为本实施例的彩色滤光片基板结构的上视图，且图7及图9为 图6沿A-A，的剖面图，图8为图6沿B-B’的剖面图，与上述第一及第二实施例制程或结构 相似之处将不再赘述。如图6至图8所示，首先，提供一基板300，并在基板300上定义出多 个开口区31和多个非开口区32，其中非开口区32可进一步定义出多个第一非开口区321 及多个第二非开口区322，且第一非开口区321的面积大于第二非开口区322的面积，即第 一非开口区321的宽度大于第二非开口区322的宽度。接着，涂布一感光材料(图上未标 示)在开口区31及非开口区32上，并利用一灰阶光罩70对感光材料进行一曝光和显影制 程。当感光材料以负型光阻为例时，如图7与图8所示，灰阶光罩70具有一不透光区703、 一半透光区701和一全透光区702，其中不透光区703(图8中未标示)对应于第一非开口 区321，半透光区701 (图7中未标示)，全透光区702对于于开口区31。在曝光和显影制程 之后，在第一非开口区321与第二非开口区322内会形成遮光层304，且在遮光层304上会 形成平坦辅助层308。精确地说，如图8所示，在面积较小的第二开口区322中仅会形成遮 光层304，而不会形成平坦辅助层308 ；反之，如图7所示，在面积较大的第一非开口区321 中同时形成有遮光层304和堆叠于其上的平坦辅助层308，从而平坦辅助层308的表面与彩 色滤光片302的表面大体上齐平。在本实施例中，平坦辅助层308的表面高于遮光层304 的表面，且平坦辅助层308的材质和遮光层304的材质相同。另外，在本实施例中，平坦辅 助层308仅设置于面积较大的第一非开口区321内，然而实际应用并不限于此，例如也可将 平坦辅助层308全面性地设置于第一非开口区321与第二非开口区322内。由上述可知，在本实施例中，此彩色滤光片基板结构的平坦辅助层308的形成与 遮光层304的制程整合。换言之，平坦辅助层308以及遮光层304同时形成，以平整化此基 板结构的表面。接着如图9所示，在基板30上形成一共通电极层306，并使共通电极层306 覆盖彩色滤光片302与平坦辅助层308。最后，涂布一液晶配向膜312在共通电极层306上， 且通过平坦辅助层308的设置，可获得厚度均勻的液晶配向膜312，形成如图9所示的彩色 滤光片基板结构。如上所述，本发明以上三种实施例形成彩色滤光片的步骤可在形成遮光层之前或 之后。然而在形成遮光层之前即形成彩色滤光片，更可有效预防遮光层设置之后在其上形 成彩色滤光片时，在开口区与非开口区交界处，因段差进一步增加所产生的牛角效应。通过本发明所提供的液晶显示器的彩色滤光片基板结构，利用平坦辅助层填平彩 色滤光片与遮光层因厚度不同而形成段差，可得到高均勻度的液晶配向膜的效果，如此一 来可有效改善现有技术中配向异常造成的配向漏光，或液晶配向膜在过薄之处产生的烧付 现象，进而提升液晶显示器的画面显示质量。另外，本发明在制造液晶显示器的彩色滤光片 基板结构时，可选择利用原有的遮光层制程、光阻间隔物制程或配向凸块制程的其中之一， 以相同的灰阶光罩形成平坦辅助层，且其材质依据不同制程可分别与遮光层、光阻间隔物 或配向凸块相同，因此可节省额外的制程及成本。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种液晶显示器的彩色滤光片基板结构，其特征在于，所述液晶显示器的彩色滤光 片基板结构包括一基板，所述基板上定义多个开口区和多个非开口区；多个彩色滤光片，所述多个彩色滤光片分别设置于所述基板的开口区内，且所述彩色滤光片彼此互不接触；多个遮光层，分别设置于所述基板的非开口区内；以及多个平坦辅助层，至少设置于所述基板的部分非开口区的遮光层上，且所述平坦辅助 层的表面与所述彩色滤光片的表面大体上齐平。
2.如权利要求1所述的液晶显示器的彩色滤光片基板结构，其特征在于，所述液晶显 示器的彩色滤光片基板结构还包括一共通电极层设置于所述彩色滤光片上，以及一液晶配 向膜，设置于所述共通电极层上。
3.如权利要求2所述的液晶显示器的彩色滤光片基板结构，其特征在于，所述液晶显 示器的彩色滤光片基板结构还包括多个光阻间隔物，设置于所述基板的至少部分所述非开 口区内，且所述光阻间隔物位于所述共通电极层与所述液晶配向膜之间。
4.如权利要求2所述的液晶显示器的彩色滤光片基板结构，其特征在于，所述液晶显 示器的彩色滤光片基板结构还包括多个配向凸块，设置于所述基板的至少部分所述开口区 内，且所述配向凸块位于所述共通电极层与所述液晶配向膜之间。
5.如权利要求2所述的液晶显示器的彩色滤光片基板结构，其特征在于，所述非开口 区包括多个第一非开口区及多个第二非开口区，所述第一非开口区的面积大于所述第二非 开口区的面积，且所述第一非开口区之内具有所述平坦辅助层，而所述第二非开口区之内 不具有所述平坦辅助层。
6.一种液晶显示器的彩色滤光片基板结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括以 下步骤提供一基板，在所述基板上定义多个开口区和多个非开口区；形成多个彩色滤光片，所述多个彩色滤光片分别设置于所述基板的所述开口区内，且 所述彩色滤光片彼此互不接触；形成多个遮光层，分别设置于所述基板的所述非开口区内；以及形成多个平坦辅助层，至少设置于所述基板的部分非开口区的遮光层上，且使所述平 坦辅助层的表面与所述彩色滤光片的表面大体上齐平。
7.如权利要求6所述的液晶显示器的彩色滤光片基板结构的制作方法，其特征在于， 所述方法还包括设置一共通电极层在所述彩色滤光片上，以及设置一液晶配向膜在所述 共通电极层上。
8.如权利要求7所述的液晶显示器的彩色滤光片基板结构的制作方法，其特征在于， 形成所述平坦辅助层的步骤，还包括涂布一感光材料在所述开口区及所述非开口区上；利用一灰阶光罩对所述感光材料进行一曝光和显影制程，以形成所述平坦辅助层和多 个光阻间隔物，所述光阻间隔物的表面高于所述平坦辅助层的表面。
9.如权利要求7所述的液晶显示器的彩色滤光片基板结构的制作方法，其特征在于， 形成所述平坦辅助层的步骤，还包括涂布一感光材料在所述开口区及所述非开口区上；利用一灰阶光罩对所述感光材料进行一曝光和显影制程，以形成所述平坦辅助层和多 个配向凸块，所述配向凸块的表面高于所述平坦辅助层的表面。
10.如权利要求7所述的液晶显示器的彩色滤光片基板结构的制作方法，其特征在于， 形成所述平坦辅助层的步骤，还包括涂布一感光材料在所述开口区及所述非开口区上，所述非开口区包括多个第一非开口 区及多个第二非开口区；以及利用一灰阶光罩对所述感光材料进行一曝光和显影制程，以在所述第一非开口区与所 述第二非开口区形成所述遮光层，以及在所述第一非开口区的遮光层上形成所述平坦辅助 层，所述第一非开口区的面积大于所述第二非开口区的面积，且所述平坦辅助层的表面高 于所述遮光层的表面。
全文摘要
一种液晶显示器的彩色滤光片基板结构及其制作方法。彩色滤光片基板结构包括一基板、彩色滤光片、遮光层以及平坦辅助层。基板上定义有开口区和非开口区，且彩色滤光片位于开口区内，遮光层位于非开口区内。平坦辅助层至少设置于基板的部分非开口区的遮光层上，且平坦辅助层的表面与彩色滤光片的表面大体上齐平。彩色滤光片基板结构的制作方法包括利用原有的遮光层、光阻间隔物或配向凸块制程的其中之一以形成平坦辅助层。本发明有效改善液晶配向膜涂布的均匀度，同时无须增加额外的制程或成本。
文档编号G02F1/1335GK102129136SQ201010042849
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者刘昱辰, 刘晏绮 申请人:中华映管股份有限公司, 深圳华映显示科技有限公司