TWI470285B - 彩色濾光片及其製造方法 - Google Patents

Description

彩色濾光片及其製造方法

本發明是有關於一種光學膜片及其製造方法，且特別是有關於一種彩色濾光片及其製造方法。

以現今技術而言，矽基液晶面板(LCoS)大致可分為CF-LCoS及CS-LCoS。CF-LCoS會在其液晶面板上形成彩色濾光片(Color Filter，CF)，透過彩色濾光片顯示不同的色彩，亦即提供空間性的混光，以顯示彩色影像，並且其光源模組可對應地提供白色光作為光源。另外，CS-LCoS則不會在液晶面板上形成彩色濾光片，並且利用色序(Color Sequential，CS)法實現時間性的混光，以顯示彩色影像。

然而，就CF-LCoS而言，為了在液晶面板上形成彩色濾光片，在一般彩色濾光製程中，液晶面板上需要幾種顏色的畫素，就必須形成相同種顏色的光阻與對應的製程。以RGBCY製程為例，該製程需要在液晶面板上形成五種顏色的畫素，因此至少需要五道對應的製程。是以，基於時間及成本的考量，提供更經濟實惠的彩色濾光製程有其必要性。

本發明提供一種彩色濾光片的製造方法，其可大幅降 低成本與減少製程時間。

本發明提供一種彩色濾光片，其以較經濟實惠的製造方法製成，並可提供良好光學品質。

本發明提供一種彩色濾光片的製造方法，其包括如下步驟。提供一基板。所述基板具有一第一區及一第二區。形成一第一濾光材料層於第一區之一第一部份及第二區之一第一部份。形成一第二濾光材料層於第二區之一第二部份。形成一第三濾光材料層於第一區之一第二部份及第二區之一第三部份。當一白光投射至彩色濾光片時，第一區及第二區反射多種色光。

在本發明之一實施例中，上述之第一區由多個單層膜濾光單元所組成，而第二區由多個多層膜濾光單元所組成。

在本發明之一實施例中，上述之形成第一濾光材料層的步驟包括：形成多個第一單層膜濾光單元於第一區之第一部份。當白光投射至第一單層膜濾光單元時，第一單層膜濾光單元反射一第一色光。

在本發明之一實施例中，上述之形成第三濾光材料層的步驟包括：形成多個第二單層膜濾光單元於第一區之第二部份。當一白光投射至第二單層膜濾光單元時，第二單層膜濾光單元反射一第二色光。

在本發明之一實施例中，上述之形成第二濾光材料層的步驟包括：形成多個第一多層膜濾光單元於第二區之第一部份與第二部份重疊處。當白光投射至第一多層膜濾光單元時，第一多層膜濾光單元反射一第三色光。

在本發明之一實施例中，上述之形成第三濾光材料層的步驟包括：形成多個第二多層膜濾光單元於第二區之第二部份與第三部份重疊處。當白光投射至第二多層膜濾光單元時，第二多層膜濾光單元反射一第四色光。

在本發明之一實施例中，上述之形成第三濾光材料層的步驟包括：形成多個第三多層膜濾光單元於第二區之第一部份與第三部份重疊處。當白光投射至第三多層膜濾光單元時，第三多層膜濾光單元反射一第五色光。

在本發明之一實施例中，當白光投射至彩色濾光片時，第一區反射一黃色光及一藍綠(Cyan)色光。

在本發明之一實施例中，當白光投射至彩色濾光片時，第二區反射一紅色光、一藍色光及一綠色光。

在本發明之一實施例中，上述之第一濾光材料層、第二濾光材料層及第三濾光材料層之材質為彩色光阻。

本發明提供一種彩色濾光片包括一基板、多個單層膜濾光單元以及多個多層膜濾光單元。所述基板具有一第一區及一第二區。單層膜濾光單元分別配置於基板上且位於第一區中。多層膜濾光單分別配置於基板上且位於第二區中。當一白光投射至彩色濾光片時，單層膜濾光單元及多層膜濾光單元反射多種色光。

在本發明之一實施例中，上述之單層膜濾光單元包括多個第一單層膜濾光單元。當白光投射至第一單層膜濾光單元時，第一單層膜濾光單元反射一第一色光。

在本發明之一實施例中，上述之單層膜濾光單元包括 多個第二單層膜濾光單元。當白光投射至第二單層膜濾光單元時，第二單層膜濾光單元反射一第二色光。

在本發明之一實施例中，上述之多層膜濾光單元包括多個第一多層膜濾光單元，當白光投射至第一多層膜濾光單元時，第一多層膜濾光單元反射一第三色光。

在本發明之一實施例中，上述之多層膜濾光單元包括多個第二多層膜濾光單元。當白光投射至第二多層膜濾光單元時，第二多層膜濾光單元反射一第四色光。

在本發明之一實施例中，上述之多層膜濾光單元包括多個第三多層膜濾光單元。當白光投射至第三多層膜濾光單元時，第三多層膜濾光單元反射一第五色光。

在本發明之一實施例中，當白光投射至彩色濾光片時，單層膜濾光單元反射一黃色光及一藍綠(Cyan)色光。

在本發明之一實施例中，當白光投射至彩色濾光片時，多層膜濾光單元反射一紅色光、一藍色光及一綠色光。

在本發明之一實施例中，上述之單層膜濾光單元及多層膜濾光單元之材質為彩色光阻。

基於上述，在本發明之範例實施例中，彩色濾光片的製造方法使用色彩混光原理及半透膜光罩(half-tone mask)，以較少的製程步驟達到在基板上形成多種顏色畫素之目的。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示本發明一實施例之矽基液晶面板(LCoS)上相鄰兩畫素單元的俯視圖。

請參照圖1，在本實施例中，矽基液晶面板例如是一CF-LCoS。而在液晶面板上，畫素顏色分佈例如是由多個畫素單元110、120彼此相連且依序週期性排列。當然，於其他未繪示的實施例中，畫素顏色分佈亦可呈現非週期性的排列方式。

在本實施例中，每一畫素單元上具有不同顏色的彩色濾光片(Color Filter，CF)，而矽基液晶面板透過彩色濾光片顯示不同的色彩，可提供空間性的混光，以顯示彩色影像，並且其光源模組對應地提供白色光作為光源。因此，當白光投射至矽基液晶面板時，每一畫素單元的會反射多種顏色的色光。

在此，為了方便說明起見，圖1僅繪示矽基液晶面板(LCoS)上相鄰的兩畫素單元110、120。在圖1中，每一畫素單元包括多個濾光單元，每一濾光單元或為單層膜濾光單元，或為多層膜濾光單元，並可反射一對應的色光。

以畫素單元110為例，其包括多個濾光單元110a~110d，其中濾光單元110d為一單層膜濾光單元，而濾光單元110a~110c各為一多層膜濾光單元。在此，每一濾光單元上所標示的顏色符號例如代表當白光投射至矽基液晶面板時，該濾光單元所反射的對應色光之顏色。例如，濾光單元110a所標示者為G，代表當白光投射至矽基液晶 面板時，濾光單元110a會反射一綠色光(green)。而B、R、Y則分別代表當白光投射至矽基液晶面板時，濾光單元110b、110c、110d分別反射一藍色光(blue)、一紅色光(red)、一黃色光(yellow)。

另一方面，在畫素單元120中，其包括多個濾光單元120a~120d，其中濾光單元120d為一單層膜濾光單元，而濾光單元120a~120c各為一多層膜濾光單元。在此，濾光單元120a、120b、120c與濾光單元110a、110c、110b相同，當白光投射至矽基液晶面板時，濾光單元120a、120b、120c分別反射一綠色光、一紅色光(red)、一藍色光(blue)。此外，濾光單元120d所標示者為C，代表當白光投射至矽基液晶面板時，濾光單元110a會反射一藍綠色光(cyan)。

圖2至圖4分別繪示本發明一實施例之彩色濾光片的製造方法之步驟流程圖。圖2所繪示者係圖1中的畫素單元之俯視圖，圖3所繪示者係圖1中畫素單元的上排剖面圖(即濾光單元110a、110d、120a、120d)，而圖4所繪示者係圖1中畫素單元的下排剖面圖(濾光單元110b、110c、120b、120c)。

請參考圖2至圖4，本實施例之彩色濾光片的製造方法，其包括如下步驟。首先，提供一基板100。在本實施例中，基板100例如具有一第一區及一第二區，而該第一區係由多個單層膜濾光單元所組成，而該第二區係由多個多層膜濾光單元所組成。例如，在本實施例之製造方法完成後，圖2中的單層膜濾光單元110d、120d即屬於基板 100的第一區，而多層膜濾光單元110a~110c、120a~120c即屬於基板100的第二區。

接著，形成一第一濾光材料層Y於濾光單元110d(即基板第一區的第一部份)，以及濾光單元110a、110c、120a、120b(即基板第二區的第一部份)。在此，例如稱為「Y製程」。

在「Y製程」結束後，第一濾光材料層Y於濾光單元110d形成一單層膜濾光單元，而當白光投射至單層膜濾光單元110d時，單層膜濾光單元110d會反射一黃色光。

此外，在「Y製程」結束後，第一濾光材料層Y亦同時在基板第二區的第一部份，形成多層膜濾光單元110a、110c、120a、120b的其中一膜層。

在本實施例中，第一濾光材料層Y的材質包括感光材料，例如是黃色負光阻。而「Y製程」例如是塗佈(coat)、曝光(exposure)及固化成形(develop)等製程步驟。

特別是，在本實施例中，在曝光步驟中所使用的光罩包括半透膜光罩(half-tone mask)，以在固化成形步驟中可於不同的濾光單元處形成不同厚度的第一濾光材料層Y。因此，以圖3中「Y製程」的曝光步驟為例，當曝光用的紫外光線入射至不同透光程度的光罩後，不同的箭頭長度代表對應的光罩之透光程度不同。

例如，當紫外光線穿透半透膜光罩後，其穿透後的箭頭長度為原本的一半，代表該被穿透的光罩為一半透膜光罩。類似地，當紫外光線穿透全透膜光罩後，其穿透後箭 頭長度不變者，代表該被穿透的光罩為一全透膜光罩，而紫外光線無法穿透後者，代表該光罩為一不透光光罩。

是以，在「Y製程」結束後，由圖3所繪示的上排剖面圖可知，濾光單元110a、110d、120a、120d上形成不同厚度的第一濾光材料層Y。而由圖4所繪示的下排剖面圖可知，濾光單元110c、120b上係形成相同厚度的第一濾光材料層Y。

之後，形成一第二濾光材料層M於濾光單元110b、110c、120b、120c(即基板第二區的第二部份)。在此，例如稱為「M製程」。

須特別說明的是，在本實施例中，進行「M製程」時，並未有第二濾光材料層M形成於上排的濾光單元110a、110d、120a、120d。因此，在圖3的上排剖面圖中，並未繪示「M製程」。

在「M製程」結束後，第二濾光材料層M在基板第二區的第二部份，形成多層膜濾光單元110c、120b的另一膜層，並同時形成多層膜濾光單元110b、120c的其中一膜層。在本實施例中，第二濾光材料層M的材質包括感光材料，例如是紫紅色(magenta)負光阻。

是以，在「M製程」結束後，由圖4所繪示的下排剖面圖可知，濾光單元110b、110c、120b、120c上係形成相同厚度的第二濾光材料層M。

換句話說，在「M製程」結束後，在基板第二區之第一部份與第二部份重疊處，會形成多層膜濾光單元110c、 120b，且多層膜濾光單元110c、120b包括第一濾光材料層Y與第二濾光材料層M。基於CMY混色原理，當白光投射至多層膜濾光單元110c、120b時，多層膜濾光單元110c、120b會反射一紅色光，在圖2中係以混色關係式Y+M=R代表之。

類似地，在本實施例中，「M製程」例如是塗佈、曝光及固化成形等製程步驟，以形成第二濾光材料層M。特別是，在本實施例中，在曝光步驟中所使用的光罩係全透膜光罩，以在固化成形步驟中可於不同的濾光單元處形成相同厚度的第二濾光材料層M。

繼之，形成一第三濾光材料層C於濾光單元120d(即基板第一區的第二部份)，以及濾光單元110a、110b、120a、120c(即基板第二區的第三部份)。在此，例如稱為「C製程」。

在「C製程」結束後，第三濾光材料層C於濾光單元120d形成一單層膜濾光單元，而當白光投射至單層膜濾光單元120d時，單層膜濾光單元120d會反射一藍綠(cyan)色光。

此外，在「C製程」結束後，第三濾光材料層C在基板第二區的第三部份，形成多層膜濾光單元110a、110b、120a、120c的另一膜層。在本實施例中，第三濾光材料層C的材質包括感光材料，例如是藍綠色(cyan)負光阻。

換句話說，在「C製程」結束後，在基板第二區之第二部份與第三部份重疊處，會形成多層膜濾光單元110b、 120c，且多層膜濾光單元110b、120c包括第二濾光材料層M與第三濾光材料層C。基於CMY混色原理，當白光投射至多層膜濾光單元110b、120c時，多層膜濾光單元110b、120c會反射一藍色光，在圖2中係以混色關係式M+C=B代表之。

另一方面，在「C製程」結束後，在基板第二區之第一部份與第三部份重疊處，會形成多層膜濾光單元110a、120a，且多層膜濾光單元110a、120a包括第一濾光材料層Y與第三濾光材料層C。基於CMY混色原理，當白光投射至多層膜濾光單元110a、120a時，多層膜濾光單元110a、120a會反射一綠色光，在圖2中係以混色關係式C+Y=G代表之。

類似地，在本實施例中，「C製程」例如是塗佈、曝光及固化成形等製程步驟，以形成第三濾光材料層C。特別是，在本實施例中，在曝光步驟中所使用的光罩包括半透膜光罩，以在固化成形步驟中可於對應的濾光單元處形成不同厚度的第三濾光材料層C。

是以，在經過上述「Y製程」、「M製程」、「C製程」之後，可在基板上形成單層膜濾光單元及多層膜濾光單元。基於CMY混色原理，單層膜濾光單元或多層膜濾光單元依據其所包括的濾光材料，可顯示設計者所欲顯示的色光，以提供空間性的混光，顯示彩色影像。換句話說，在本實施例中，僅以三道製程即可達到形成五種顏色畫素的效果。

須特別說明的是，在本實施例中，畫素顏色的排列方式僅用以例示說明，並不用以限定本發明。在其他實施例中，依據設計者的需求，也可以不同的方式呈現。

綜上所述，在本發明之範例實施例中，彩色濾光片的製造方法使用色彩混光原理及半透膜光罩，以較少的製程步驟達到在基板上形成多種顏色畫素之目的。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧基板

110、120‧‧‧畫素單元

110a~110d、120a~120d‧‧‧濾光單元

Y‧‧‧第一濾光材料層

M‧‧‧第二濾光材料層

C‧‧‧第一濾光材料層

圖1繪示本發明一實施例之矽基液晶面板上相鄰兩畫素單元的俯視圖。

圖2至圖4分別繪示本發明一實施例之彩色濾光片的製造方法之步驟流程圖。

110、120‧‧‧畫素單元

110a~110d、120a~120d‧‧‧濾光單元

Claims (18)

1. 一種彩色濾光片的製造方法，包括：提供一基板，該基板具有一第一區及一第二區；形成一第一濾光材料層於該第一區之一第一部份及該第二區之一第一部份；形成一第二濾光材料層於該第二區之一第二部份；以及形成一第三濾光材料層於該第一區之一第二部份及該第二區之一第三部份；其中當一白光投射至該彩色濾光片時，該第一區及該第二區反射多種色光，其中該第一區由多個單層膜濾光單元所組成，而該第二區由多個多層膜濾光單元所組成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中形成該第一濾光材料層的步驟包括：形成多個第一單層膜濾光單元於該第一區之該第一部份，其中當該白光投射至該些第一單層膜濾光單元時，該些第一單層膜濾光單元反射一第一色光，其中該些單層膜濾光單元包括該些第一單層膜濾光單元。
3. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中形成該第三濾光材料層的步驟包括：形成多個第二單層膜濾光單元於該第一區之該第二部份，其中當一白光投射至該些第二單層膜濾光單元時，該些第二單層膜濾光單元反射一第二色光，其中該些單層 膜濾光單元包括該些第二單層膜濾光單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中形成該第二濾光材料層的步驟包括：形成多個第一多層膜濾光單元於該第二區之該第一部份與該第二部份重疊處，其中當該白光投射至該些第一多層膜濾光單元時，該些第一多層膜濾光單元反射一第三色光，其中該些多層膜濾光單元包括該些第一多層膜濾光單元。
5. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中形成該第三濾光材料層的步驟包括：形成多個第二多層膜濾光單元於該第二區之該第二部份與該第三部份重疊處，其中當該白光投射至該些第二多層膜濾光單元時，該些第二多層膜濾光單元反射一第四色光，其中該些多層膜濾光單元包括該些第二多層膜濾光單元。
6. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中形成該第三濾光材料層的步驟包括：形成多個第三多層膜濾光單元於該第二區之該第一部份與該第三部份重疊處，其中當該白光投射至該些第三多層膜濾光單元時，該些第三多層膜濾光單元反射一第五色光，其中該些多層膜濾光單元包括該些第三多層膜濾光單元。
7. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中當該白光投射至該彩色濾光片時，該第一區反 射一黃色光及一藍綠(Cyan)色光。
8. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中當該白光投射至該彩色濾光片時，該第二區反射一紅色光、一藍色光及一綠色光。
9. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片的製造方法，其中該第一濾光材料層、該第二濾光材料層及該第三濾光材料層之材質為彩色光阻。
10. 一種彩色濾光片，包括：一基板，具有一第一區及一第二區；多個單層膜濾光單元，分別配置於該基板上且位於該第一區中；以及多個多層膜濾光單元，分別配置於該基板上且位於該第二區中，其中當一白光投射至該彩色濾光片時，該些單層膜濾光單元及該些多層膜濾光單元反射多種色光。
11. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光片，其中該些單層膜濾光單元包括多個第一單層膜濾光單元，當該白光投射至該些第一單層膜濾光單元時，該些第一單層膜濾光單元反射一第一色光。
12. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光片，其中該些單層膜濾光單元包括多個第二單層膜濾光單元，當該白光投射至該些第二單層膜濾光單元時，該些第二單層膜濾光單元反射一第二色光。
13. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光片，其中 該些多層膜濾光單元包括多個第一多層膜濾光單元，當該白光投射至該些第一多層膜濾光單元時，該些第一多層膜濾光單元反射一第三色光。
14. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光片，其中該些多層膜濾光單元包括多個第二多層膜濾光單元，當該白光投射至該些第二多層膜濾光單元時，該些第二多層膜濾光單元反射一第四色光。
15. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光片，其中該些多層膜濾光單元包括多個第三多層膜濾光單元，當該白光投射至該些第三多層膜濾光單元時，該些第三多層膜濾光單元反射一第五色光。
16. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光片，其中當該白光投射至該彩色濾光片時，該些單層膜濾光單元反射一黃色光及一藍綠(Cyan)色光。
17. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光片，其中當該白光投射至該彩色濾光片時，該些多層膜濾光單元反射一紅色光、一藍色光及一綠色光。
18. 如申請專利範圍第10項所述之彩色濾光片，其中該些單層膜濾光單元及該些多層膜濾光單元之材質為彩色光阻。