专利名称：制造彩色滤光片的方法
技术领域：
本发明涉及一种彩色滤光片的制造方法，且特别是涉及一种可避免相邻次像素区域的颜料相互混色的彩色滤光片的制造工艺。
背景技术：
随着计算机、网络以及多媒体技术效能的发展，图象信息已逐渐地从模拟信息转变为数字信息。近年来，许多电子装置的重量与尺寸也已经变得较轻且薄。以显示装置为例，虽然传统的阴极射线管(cathode ray tube，CRT)被广泛地使用，然而，其却具有较大体积、高辐射量、重量较重以及高能耗等缺点。因此，平面显示器(flat panel display，FPD)所具有的尺寸薄、重量轻、平坦画面、无辐射以及低能耗等优点，使其逐渐地成为显示装置的主流。目前常见的平面显示器例如包括液晶显示器(liquidcrystal display，LCD)、有机电致发光显示器(organicelectro-luminescence display，OLED)或等离子体显示器(plasmadisplay panel，PDP)，其中尤以液晶显示器的发展最为成熟。
公知的液晶显示器由薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)阵列、彩色滤光片，以及设置于薄膜晶体管阵列与彩色滤光片之间的液晶层所共同组成。一般而言，通过彩色滤光片可使得液晶显示器进行全彩色显示。彩色滤光片设置于透明玻璃基板上，其中遮光层与彩色滤光层分别设置于透明玻璃基板上，遮光层用以遮蔽光线，而彩色滤光层包括对应每一次像素设置的红色滤光单元、绿色滤光单元以及蓝色滤光单元。
近来，一种利用喷墨印刷(inkjet printing)形成彩色滤光层的方法被开发出来。此制造方法首先于基板上形成遮光层，以定义出多个次像素区域。然后，进行喷墨印刷工艺以将颜料(红色、绿色、蓝色)注入到遮光层所定义的次像素区域中。继而，进行热烘烤工艺(thermal bakingprocess)以将颜料固化。
上述公知通过喷墨印刷工艺制作彩色滤光片的方法，仍然具有一些缺点。例如，在喷墨印刷工艺中，将颜料注入到遮光层图案之间的次像素区域中时，由于注入颜料的体积通常会稍大于次像素区域所具有的体积，所以每一次像素区域中的颜料的水平面高度通常会高于遮光层的表面。因此，若未能对喷墨印刷工艺进行良好的控制，则在相邻次像素区域的颜料便可能产生混色的问题。
为了解决上述问题，一种公知的方法是在形成彩色滤光层之前，先利用等离子体改质工艺(plasma modified process)，而在遮光层上形成疏水膜(hydrophobic film)。然而，不准确的工艺参数可能会导致在遮光层上形成岛状结构(island structure)，而未能如预期般地形成平坦的疏水膜，进而造成颜料在岛状结构之间溢流的问题。再者，在等离子体改质工艺中所使用的四氟化碳(CF4)为有毒气体，也会造成安全性上的大问题。
此外，公开号为09230127的日本专利提供一种方法，其先于基板上全面性地涂布25％的C8F17C2H4-Si-(OCH3)3/甲醇溶液(C8F17C2H4-Si-(OCH3)3为日本东芝silicon公司制造的产品，「TSL-8233」)。然后，再利用1％的氟化酸缓冲液(buffer fluoric acid，50％氢氟酸(HF)40％氟化铵(NH4F))进行蚀刻工艺。继而，再于次像素区域中形成彩色滤光层。由于25％的C8F17C2H4-Si-(OCH3)3/甲醇溶液涂布在整个基板上，所以即使在之后进行清洗工艺，次像素区域中的基板表面也仍然会具有疏水性，因此在相邻次像素区域中的颜料仍会产生混色的问题。此外，上述全部工艺的时间需长达8小时以上，且氢氟酸的使用具有相当的危险性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是提供一种制造彩色滤光片的方法，适于避免相邻次像素区域的颜料的混色问题。
本发明提出一种制造彩色滤光片的方法。首先，提供基板，其中基板上设置有遮光层，且此遮光层于基板上定义出多个次像素区域。接着，进行模版印刷工艺，以于此遮光层上形成疏水层。继而，于次像素区域中形成彩色滤光层。
在本发明的一实施例中，上述模版印刷工艺的步骤例如先提供模版(stencil)位子基板上，其中模版覆盖次像素区域并暴露出遮光层。接着，于模版所暴露出的遮光层上填入液态疏水材料。继而，对液态疏水材料进行固化处理，以形成疏水层。之后，移除模版。
在本发明的一实施例中，上述疏水层的材质包括石蜡(paraffin)。
在本发明的一实施例中，上述制造彩色滤光片的方法在形成彩色滤光层后，还包括移除疏水层。
在本发明的一实施例中，使用溶液去除上述疏水层，此溶液例如为乙醚(ether)。
在本发明的一实施例中，通过进行喷墨印刷工艺或光刻工艺而形成上述彩色滤光层。
在本发明的一实施例中，上述遮光层例如为黑矩阵。
在本发明的一实施例中，上述遮光层的材质包括环氧树脂(Epoxyresin)。
本发明提出另一种制造彩色滤光片的方法。首先，提供基板，其中基板上设置有遮光层，且此遮光层于基板上定义出多个次像素区域。接着，通过喷墨印刷工艺对遮光层进行表面硅烷化处理(surface silylatedtreatment)。之后，于次像素区域中形成彩色滤光层。
在本发明的一实施例中，上述遮光层例如为黑矩阵。
在本发明的一实施例中，上述遮光层的材质包括环氧树脂。
在本发明的一实施例中，上述表面硅烷化处理包括涂布硅烷化物于遮光层的表面上，且此硅烷化物的化学式例如是2X-Si-2Y，其中X为卤素，且Y为疏水官能团。举例而言，硅烷化物例如包括二甲基二氯硅烷(Dimethyldichlorosilane，DMDCS)。
在本发明的一实施例中，上述制造彩色滤光片的方法，在表面硅烷化处理的步骤与形成彩色滤光层的步骤之间，还包括进行清洗工艺。
在本发明的一实施例中，上述清洗工艺包括使用溶液清洗遮光层。举例而言，此溶液包括甲醇。
在本发明的一实施例中，通过进行喷墨印刷工艺或光刻工艺而形成上述彩色滤光层。
本发明因在形成彩色滤光层之前，采用模版印刷而于遮光层上形成疏水层或是通过喷墨印刷工艺对遮光层进行表面硅烷化处理，因此可彻底避免相邻次像素区域的颜料产生混色的问题，进而提升工艺的优良率。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1A～1G所示为本发明一较佳实施例中一种制作彩色滤光片的方法的制作流程剖面示意图。
图2A～2D所示为本发明另一较佳实施例中一种制作彩色滤光片的方法的制作流程剖面示意图。
图3所示为二甲基二氯硅烷化物与环氧树脂组成的遮光层之间的反应示意图。
主要元件标记说明100彩色滤光片100a、200a基板102、202次像素区域110、210遮光层120疏水层
122液态疏水性材料130、230彩色滤光层132、232颜料150模版160刮刀222溶液224清洗溶液具体实施方式
图1A～1G所示为本发明一较佳实施例中一种制作彩色滤光片的方法的制作流程剖面示意图。
请参照图1A，首先，提供基板100a，其中，此基板100a例如为具有高透光性的玻璃基板。而基板100a上设置有遮光层110，且此遮光层110于基板100a上定义出多个次像素区域102。其中，遮光层110例如为黑矩阵，且遮光层110的材质例如为环氧树脂，或者是其它具有良好光遮蔽性与低反射率的材料。在本发明的一较佳实施例中，形成遮光层110的方法包括通过旋转涂布法于基板上100a形成光敏感性树脂层(未显示)。接着，此光敏感性树脂层通过光刻工艺以形成遮光层110。此遮光层110用以有效地分隔所射出的不同颜色的色光，以增加显示色彩的纯度。
接着，请参照图1B～1E，进行模版印刷工艺，以于此遮光层110上形成疏水层120。如图1B所示，模版150先设置于基板100a上，其中，模版150覆盖次像素区域102并暴露出遮光层110。继而，如图1C所示，通过刮刀160将液态疏水性材料122填入遮光层110的上表面，其中，此疏水性材料例如为石蜡。继而，如图1D所示，此液态疏水性材料122通过冷却处理而固化，并进而形成疏水层120。之后，如图1E所示，从基板100a上移除模版150，并且保持疏水层120覆盖于遮光层110上。
接着，请参照图1F，于次像素区域102中形成彩色滤光层130。如图1F所示，利用喷墨印刷工艺或者是光刻工艺将颜料132注入到遮光层110所定义的次像素区域102中。注入次像素区域102的颜料例如为红色、绿色以及蓝色颜料。并且，利用曝光工艺或是干燥工艺将上述颜料132固化，进而于次像素区域102中形成彩色滤光层130。此彩色滤光层130例如包括对应每个次像素区域102排列的红色滤光单元、绿色滤光单元以及蓝色滤光单元。
之后，请参照图1G，利用溶液移除疏水层120，此溶液例如为乙醚。然后，进行清洗工艺与热烘烤工艺。如此一来，依据上述的工艺，便可制造出如图1G所示的彩色滤光片100。
承上所述，在本发明的一较佳实施例中，采用例如石蜡，其具有高疏水性以及低熔点(约为50℃～65℃)的特性，而在遮光层110上形成疏水层。值得注意的是，由于是利用模版印刷工艺形成疏水层，因此除了遮光层之外的其它区域不会被疏水材料所覆盖，且此种工艺较公知的方法简单，而制作成本也较低。
图2A～2D所示为本发明另一较佳实施例中一种制作彩色滤光片的方法的制作流程剖面示意图。
如图2A所示，首先，提供基板200a，且基板200a上设置有遮光层210，其于基板200a上定义出多个次像素区域202。其中，遮光层210例如为黑矩阵，且遮光层210的组成材质例如为环氧树脂，或是其它具有良好光遮蔽性与低反射率的材料。然而，此遮光层210的功效与工艺皆与上述本发明的较佳实施例中相同或者类似，在此即不再予以详述。
接着，如图2B所示，通过喷墨印刷工艺对遮光层210进行表面硅烷化处理。此表面硅烷化处理例如是涂布硅烷化物于遮光层210上，其中硅烷化物的化学式例如为2X-Si-2Y，其中X为卤素，其例如是Cl，而Y为疏水官能团，其例如为CH3。在一较佳实施例中，硅烷化物例如为含有20％二甲基二氯硅烷(Dimethyldichlorosilane，DMDCS)/甲苯的溶液222。图3所示为二甲基二氯硅烷化物与环氧树脂组成的遮光层之间的反应示意图。如图3所示，二甲基二氯硅烷的-Cl原子可与环氧树脂中的-OH基反应，进而在遮光层的表面形成具有-O-Si-CH3的疏水性结构。
继而，请参照图2C，使用清洗溶液224进行清洗工艺。在一较佳实施例中，此清洗溶液例如为甲醇，因为甲醇可将二甲基二氯硅烷中未成键的-Cl原子取代为-CH3官能团。然后，可利用风刀(未显示)去除清洗溶液224。
之后，如图2D所示，进行喷墨印刷工艺或光刻工艺，而于次像素区域202中形成彩色滤光层230。其例如是将包括红色、绿色以及蓝色等颜料232填入次像素区域202，并且利用热烘烤工艺将上述颜料232固化，进而于次像素区域202中形成彩色滤光层230。
在上述较佳实施例中，利用喷墨印刷方式对遮光层进行硅烷化处理以将遮光层改质(modified)。由于通过喷墨印刷方式可将墨水仅涂布于遮光层上，所以次像素区域并不会被硅烷化而改质。因此，当颜料注入到次像素区域时，颜料溢流的现象并不会发生，进而可避免相邻次像素之间的混色现象。此外，使用喷墨方式亦可节省硅烷化物的使用量。
值得一提的是，虽然上述实施例仅提出彩色滤光片的工艺，但是所属领域的技术人员可知，上述方法也可应用于有机发光二极管(polymerlight emitted diode，PLED)的工艺中，以对铟锡氧化物(ITO)、阱(thewell)、触排(bank)或是空穴注入层(hole through layer，HTL)等结构接口进行化学性改质。
综上所述，本发明之制造彩色滤光片的方法通过形成疏水层或是对遮光层的表面进行硅烷化处理，而可以彻底解决相邻次像素区域之间的混色问题。于公知技术相比较而言，本发明提供较安全及较简单的工艺，并具有较低的成本与较高的工艺优良率。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种制造彩色滤光片的方法，其特征是包括提供基板，该基板上设置有遮光层，且该遮光层于该基板上定义出多个次像素区域；进行模版印刷工艺，以在该遮光层上形成疏水层；以及于上述次像素区域中形成彩色滤光层。
2.根据权利要求1所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该模版印刷工艺的步骤包括提供模版位于该基板上，其中该模版覆盖上述次像素区域并暴露出该遮光层；于该模版所暴露出的该遮光层上填入液态疏水材料；对该液态疏水材料进行固化处理，以形成该疏水层；以及移除该模版。
3.根据权利要求1所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该疏水层的材质包括石蜡。
4.根据权利要求1所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是在形成该彩色滤光层后还包括移除该疏水层。
5.根据权利要求4所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是使用溶液而去除该疏水层。
6.根据权利要求5所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该溶液包括乙醚。
7.根据权利要求1所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是通过进行喷墨印刷工艺或光刻工艺而形成该彩色滤光层。
8.根据权利要求1所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该遮光层包括黑矩阵。
9.根据权利要求1所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该遮光层的材质包括环氧树脂。
10.一种制造彩色滤光片的方法，其特征是包括提供基板，该基板上设置有遮光层，且该遮光层于该基板上定义出多个次像素区域；通过喷墨印刷工艺对该遮光层进行表面硅烷化处理；以及于上述次像素区域中形成彩色滤光层。
11.根据权利要求10所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该遮光层包括黑矩阵。
12.根据权利要求10所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该遮光层的材质包括环氧树脂。
13.根据权利要求10所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该表面硅烷化处理包括涂布硅烷化物于该遮光层的表面上，且该硅烷化物的化学式为2X-Si-2Y，其中X为卤素，且Y为疏水官能团。
14.根据权利要求13所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该硅烷化物包括二甲基二氯硅烷。
15.根据权利要求10所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是在该表面硅烷化处理步骤与形成该彩色滤光层的步骤之间，还包括进行清洗工艺。
16.根据权利要求15所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该清洗工艺包括使用溶液清洗该遮光层的步骤。
17.根据权利要求16所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是该溶液包括甲醇。
18.根据权利要求10所述的制造彩色滤光片的方法，其特征是通过进行喷墨印刷工艺或光刻工艺而形成该彩色滤光层。
全文摘要
一种制造彩色滤光片的方法。首先，提供基板，其中基板上设置有遮光层，且此遮光层于基板上定义出多个次像素区域。接着，进行模版印刷工艺，以于此遮光层上形成疏水层，或是通过喷墨印刷工艺对此遮光层进行表面硅烷化处理。继而，于次像素区域形成彩色滤光层。此制造方法可避免相邻次像素区域的颜料产生混色现象。
文档编号G02F1/13GK1869740SQ200510072139
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月25日 优先权日2005年5月25日
发明者许丰麟, 李怀安, 罗宇城, 王君铭, 陈玉仙 申请人:中华映管股份有限公司