專利名稱：彩色濾光片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種液晶顯示器的結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)一種彩色濾光片。
背景技術(shù)：
液晶(liquid crystal；LC)為介于晶體與液體之間的物質(zhì)。當(dāng)受到電場等外部的刺激，液晶分子的排列會因而變化，進(jìn)而控制光線的通過與否。利用液晶此特性，可以使其構(gòu)成顯示用元件。
目前在傳統(tǒng)的彩色薄膜晶體管液晶顯示器(Color TFT-LCD)上，是采用將薄膜晶體管基板和彩色濾光基板分開制作，再經(jīng)熱壓組立等后續(xù)工序的方式所完成的。彩色濾光基板包含紅綠藍(lán)三種顏色的彩色濾光片，以及黑色矩陣(black matrix)。黑色矩陣被用來遮擋薄膜晶體管、氧化銦錫(ITO)上的布線以及顯示區(qū)域靠近電極的部分，其中靠近電極的部份會由于電場分布不均勻或橫向電場造成漏光的情形。另外，黑色矩陣的主要功能是增加色彩對比性及避免光傷害薄膜晶體管，因此這黑色矩陣必須具有低反射率且高光學(xué)密度(Optical density)的特性。
圖1是已有的液晶顯示器面板結(jié)構(gòu)的簡單示意圖。請參照圖1，薄膜晶體管106位于薄膜晶體管基板102上，薄膜晶體管106負(fù)責(zé)改變電壓以控制液晶分子108的排列方向。在薄膜晶體管106的正下方為黑色矩陣118，黑色矩陣118是由金屬112與氧化物114所組成，目前最常利用金屬鉻與氧化鉻來組成黑色矩陣118。在黑色矩陣118之間為彩色濾光片120a，將光源110的光線過濾成為紅(R)、綠(G)或藍(lán)(B)光。此外，上述的黑色矩陣118與彩色濾光片120a皆位于基板104上。
一般已有的利用金屬/氧化物結(jié)構(gòu)的黑色矩陣，會有遮光率不足以及對外界光線反光嚴(yán)重的問題。薄膜晶體管對于光線非常敏感，容易因?yàn)槲⒐猱a(chǎn)生光電流而影響薄膜晶體管的操作，而更強(qiáng)的光線則可能對薄膜晶體管造成傷害。遮光率不足不但無法提供薄膜晶體管良好的光遮蔽，并且使得顯示器面板的底色僅呈現(xiàn)深藍(lán)色，無法利用純黑的底色來增加視覺上色彩的對比性。對外界光線反光嚴(yán)重的問題更使得顯示器面板的視覺效果下降，造成使用上的不便。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種彩色濾光片，用以改善已有的黑色矩陣無法提供良好遮光率與低反射率的問題。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種良好的反射式彩色濾光片。
根據(jù)本發(fā)明的彩色濾光片，用于一液晶顯示器中，該彩色濾光片至少包含一基板；一氧化銦錫層位于該基板之上；一氮化硅層位于該氧化銦錫層之上，成長該氮化硅層所使用的射頻功率為一第一功率值；一非晶硅層位于該氮化硅層之上；一N型硅層位于該非晶硅層之上；以及一金屬層位于該N型硅層之上，其中光線自該基板入射該彩色濾光片，該光線依序通過該基板、該氧化銦錫層、該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層后被該金屬層反射循原路徑離開該彩色濾光片，該光線被該氧化銦錫層、該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層吸收且產(chǎn)生干涉，使該光線離開該彩色濾光片時(shí)為特定顏色的光。
依照本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，黑色矩陣的氧化銦錫層、氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層的厚度分別為420、500、500、500、780左右。成長氮化硅層的CVD射頻功率為1.6千瓦，金屬層是利用鉻金屬。
反射式藍(lán)色濾光片的氧化銦錫層、氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層的厚度分別為420、500、500、500、780左右。成長氮化硅層的CVD射頻功率為2.1千瓦，金屬層是利用鉻金屬。
反射式綠色濾光片的氧化銦錫層、氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層的厚度分別為168、300、500、500、780左右。成長氮化硅層的CVD射頻功率為1.6千瓦，金屬層是利用鉻金屬。
反射式紅色濾光片的氧化銦錫層、氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層的厚度分別為420、400、400、400、780左右。成長氮化硅層的CVD射頻功率為2.1千瓦，金屬層系利用鉻金屬。
另一種反射式紅色濾光片的氧化銦錫層、氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層的厚度分別為168、400、400、400、780左右。成長氮化硅層的CVD射頻功率為1.6千瓦，金屬層是利用鉻金屬。
根據(jù)本發(fā)明的高亮度反射式彩色濾光片。是在玻璃基板上先成長一層氮化硅層，再依序成長非晶硅層、N型硅層與金屬層。
依照本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例，高亮度反射式紅色濾光片的氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層的厚度分別為500、400、400、780左右。成長氮化硅層的CVD射頻功率為1.6千瓦，金屬層是利用鉻金屬。
高亮度反射式綠色濾光片的氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層的厚度分別為500、500、500、780左右。成長氮化硅層的CVD射頻功率為1.6千瓦，金屬層是利用鉻金屬。
本發(fā)明的黑色矩陣結(jié)構(gòu)，具有良好遮光率與低反射率，在長波長區(qū)(650nm～790nm)亦可保持5％以下的反射率，大幅地改善已有的黑色矩陣結(jié)構(gòu)反射率不佳與長波長區(qū)反射率高的問題。
本發(fā)明的彩色濾光片結(jié)構(gòu)中的氮化硅層、非晶硅層與N型硅層都是利用CVD成長，而已有的金屬/氧化物層的黑色矩陣結(jié)構(gòu)則是利用PVD成長。光線若要在薄膜中形成干涉現(xiàn)象，薄膜的均勻度與厚度的控制是相當(dāng)重要的，因此在圖案(Pattern)化表面上成膜，對于薄膜的均勻度與厚度控制而言，CVD都較PVD為佳。故本發(fā)明較已有技術(shù)有較好的薄膜品質(zhì)與光線干涉效果。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。


圖1是已有的液晶顯示器面板結(jié)構(gòu)的簡單示意圖。
圖2是繪示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖3是繪示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的反射率光譜圖。
圖4是繪示依照本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的一種結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖5是反射式液晶顯示器面板結(jié)構(gòu)的簡單示意圖。
圖6是繪示依照本發(fā)明再一較佳實(shí)施例的一種結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實(shí)施例方式
為了改善已有的黑色矩陣無法提供良好遮光率與低反射率的問題，本發(fā)明提出一種彩色濾光片。
本發(fā)明是在玻璃基板上先成長一層氧化銦錫層，再依序成長氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層。外界光線會從玻璃基板進(jìn)入本發(fā)明的彩色濾光片，先利用非晶硅層與N型硅層吸收光線，而后金屬層會阻絕并反射外界光線，入射與反射的光線會在氧化銦錫層與氮化硅層形成破壞性干涉。此外，由于入射的光線會被金屬層反射，因此非晶硅層與N型硅層可再一次地吸收光線。
請參照圖2，其繪示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種結(jié)構(gòu)剖面圖。先在玻璃基板202上利用物理氣相沉積(PVD)成長氧化銦錫層204。接著利用化學(xué)氣相沉積(CVD)依序成長氮化硅層206、非晶硅層208與N型硅層210。最后，再利用PVD成長金屬層212，即可得到彩色濾光片。
依照本發(fā)明的一黑色矩陣的較佳實(shí)施例，上述的氧化銦錫層204、氮化硅層206、非晶硅層208、N型硅層210與金屬層212的厚度分別為420、500、500、500、780左右。成長氮化硅層206的CVD射頻功率為1.6千瓦，金屬層212是利用鉻金屬，且利用磷摻雜形成N型硅層210。如此，可形成一具有良好遮光濾與低反射率的黑色矩陣結(jié)構(gòu)。
圖3為本發(fā)明的較佳實(shí)施例的反射率光譜圖，光譜量測的波長范圍為390nm至780nm。譜線310為已有的利用鉻/氧化鉻的黑色矩陣的反射率譜線，譜線320為本發(fā)明的黑色矩陣結(jié)構(gòu)的反射率譜線。由圖3可知，本發(fā)明的黑色矩陣結(jié)構(gòu)的反射率，在390nm至650nm之間大約為2％，都較已有的鉻/氧化鉻的黑色矩陣的反射率4％為低。且在650nm至790nm之間，即紅光與紅外光區(qū)，已有的鉻/氧化鉻的黑色矩陣的反射率隨波長增加上升至25％，而本發(fā)明的黑色矩陣結(jié)構(gòu)的反射率依然可維持在5％以下，在長波長區(qū)域可保持低反射率，有效地減少反光的產(chǎn)生。
本發(fā)明除黑色矩陣的結(jié)構(gòu)外，亦可利用調(diào)變以上氧化銦錫層204、氮化硅層206、非晶硅層208、N型硅層210與金屬層212各層的厚度、工藝條件例如利用改變氮化硅層成長時(shí)的射頻功率以改變氮化硅層的結(jié)構(gòu)，分別制作出不同色彩與不同強(qiáng)度的彩色濾光片。以下說明本發(fā)明在反射式彩色濾光片方面的應(yīng)用，并舉出數(shù)個(gè)不同色彩與不同強(qiáng)度的實(shí)施例。
以下以表一列出紅色、綠色與藍(lán)色反射式濾光片的實(shí)施例的參數(shù)條件。表一中紅色濾光片的參數(shù)條件有兩個(gè)，說明本發(fā)明可用運(yùn)用不同的參數(shù)條件來得到同一種顏色的彩色濾光片。上述的氧化銦錫層204、氮化硅層206、非晶硅層208、N型硅層210、金屬層212的厚度與成長氮化硅層206的CVD射頻功率分別列于表一中。其中金屬層212是利用鉻金屬，且利用磷摻雜形成N型硅層210。
表一各種不同顏色的反射式彩色濾光片的參數(shù)條件。

依照本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例，調(diào)整上述的反射式彩色濾光片的結(jié)構(gòu)，不成長其中的氧化銦錫層204，可得到高亮度的反射式彩色濾光片。如圖4所示，除缺少氧化銦錫層204外，其余結(jié)構(gòu)與圖3相同，其中金屬層212是利用鉻金屬，且利用磷摻雜形成N型硅層210。表二列出紅色與綠色高亮度反射式彩色濾光片的參數(shù)條件，包含氮化硅層206、非晶硅層208、N型硅層210、金屬層212的厚度與成長氮化硅層206的CVD射頻功率。
表二紅色與綠色的高亮度反射式彩色濾光片的參數(shù)條件。

本發(fā)明可以依照不同的液晶面板結(jié)構(gòu)作調(diào)整，亦可利用相反順序來成長以上各層，是在基板上先成長一層金屬層，再依序成長N型硅層、非晶硅層、氮化硅層與氧化銦錫層。外界光線會從氧化銦錫層進(jìn)入反射式彩色濾光片，先利用非晶硅層與N型硅層吸收特定顏色以外的光線，而后金屬層會反射外界光線，入射與反射的光線中特定顏色以外的光線會在氧化銦錫層與氮化硅層形成破壞性干涉，非晶硅層與N型硅層則負(fù)責(zé)再一次吸收特定顏色以外的光線。如此，本發(fā)明的彩色濾光片便可過濾不需要的光線，僅反射出特定顏色的光線。以下舉出本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例，說明此種相反順序成長的彩色濾光片以及其應(yīng)用。
圖5是反射式液晶顯示器面板結(jié)構(gòu)的簡單示意圖。請參照圖5，薄膜晶體管106位于薄膜晶體管基板102上，薄膜晶體管106負(fù)責(zé)改變電壓以控制液晶分子108的排列方向。在薄膜晶體管106的正下方為黑色矩陣118，黑色矩陣118位于基板104上。在薄膜晶體管基板102上有彩色濾光片120b，光源110的光線會通過基板104到達(dá)彩色濾光片120b，由彩色濾光片120b將光線反射過濾成為紅(R)、綠(G)或藍(lán)(B)光，然后再通過基板104向外發(fā)出。
請參照圖6，其繪示本發(fā)明應(yīng)用于反射式液晶顯示器的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面圖。先在基板402上利用物理氣相沉積(PVD)成長金屬層212。接著利用化學(xué)氣相沉積(CVD)成長N型硅層210、非晶硅層208與氮化硅層206。最后，再利用PVD成長氧化銦錫層204，即可得到反射式彩色濾光片。調(diào)變以上各層的厚度與工藝的參數(shù)條件可得到不同顏色的反射式彩色濾光片，然而同一種顏色的彩色濾光片的參數(shù)條件可為多數(shù)個(gè)，不僅限于單一特定組合。此外，亦可利用去除其中的氧化銦錫層204來制作高亮度反射式彩色濾光片。
由上述本發(fā)明較佳實(shí)施例可知，應(yīng)用本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)。
1.本發(fā)明的黑色矩陣結(jié)構(gòu)，具有良好遮光率與低反射率，在長波長區(qū)(650nm～790nm)亦可保持5％以下的反射率，大幅地改善已有的黑色矩陣結(jié)構(gòu)反射率不佳與長波長區(qū)反射率高的問題。
2.本發(fā)明的彩色濾光片結(jié)構(gòu)中的氮化硅層、非晶硅層與N型硅層都是利用CVD成長，而已有的金屬/氧化物層的黑色矩陣結(jié)構(gòu)則是利用PVD成長。光線若要在薄膜中形成干涉現(xiàn)象，薄膜的均勻度與厚度的控制是相當(dāng)重要的，因此在圖案化表面上成膜，對于薄膜的均勻度與厚度控制而言，CVD都較PVD為佳。故本發(fā)明較已有的的技術(shù)有較好的薄膜品質(zhì)與光線干涉效果。
3.本發(fā)明所使用的材料，例如氮化硅層、非晶硅層與N型硅層，皆是在液晶顯示器工藝中已有且相當(dāng)容易取得的材料。并且可以一次就在CVD機(jī)臺中成長完成，不需要額外的工藝或時(shí)間。此外，利用調(diào)變氧化銦錫層、氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層各層的厚度與工藝條件，即可得到黑色矩陣或紅、綠、藍(lán)三種顏色的濾光片，為一簡單又成本低廉的彩色濾光片結(jié)構(gòu)。
雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實(shí)施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實(shí)施例的變化、變型都將落在本申請的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種彩色濾光片，用于一液晶顯示器中，該彩色濾光片至少包含一基板；一氧化銦錫層位于該基板之上；一氮化硅層位于該氧化銦錫層之上，成長該氮化硅層所使用的射頻功率為一第一功率值；一非晶硅層位于該氮化硅層之上；一N型硅層位于該非晶硅層之上；以及一金屬層位于該N型硅層之上，其中光線自該基板入射該彩色濾光片，該光線依序通過該基板、該氧化銦錫層、該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層后被該金屬層反射循原路徑離開該彩色濾光片，該光線被該氧化銦錫層、該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層吸收且產(chǎn)生干涉，使該光線離開該彩色濾光片時(shí)為特定顏色的光。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于該基板的材質(zhì)至少包含玻璃。
3.如權(quán)利要求1所述的彩色濾光片，其特征在于該金屬層的材質(zhì)至少包含鉻。
4.一種彩色濾光片，用于一液晶顯示器中，該彩色濾光片至少包含一基板；一氮化硅層位于該基板之上，成長該氮化硅層所使用的射頻功率為一第一功率值；一非晶硅層位于該氮化硅層的上；一N型硅層位于該非晶硅層的上；以及一金屬層位于該N型硅層之上，其中光線自該基板入射該彩色濾光片，該光線依序通過該基板、該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層后被該金屬層反射循原路徑離開該彩色濾光片，該光線被該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層吸收且產(chǎn)生干涉，使該光線離開該彩色濾光片時(shí)為特定顏色的光。
5.如權(quán)利要求4所述的彩色濾光片，其特征在于該基板的材質(zhì)至少包含玻璃。
6.如權(quán)利要求4所述的彩色濾光片，其特征在于該金屬層的材質(zhì)至少包含鉻。
7.一種彩色濾光片，用于一液晶顯示器中，該彩色濾光片至少包含一基板；一金屬層位于該基板之上；一N型硅層位于該金屬層之上；一非晶硅層為于該N型硅層之上；一氮化硅層位于該非晶硅層之上，成長該氮化硅層所使用的射頻功率為一第一功率值；以及一氧化銦錫層位于該氮化硅層之上，其中光線自該氧化銦錫層入射該彩色濾光片，該光線依序通過該氧化銦錫層、該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層后被該金屬層反射循原路徑離開該彩色濾光片，該光線被該氧化銦錫層、該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層吸收且產(chǎn)生干涉，使該光線離開該彩色濾光片時(shí)為特定顏色的光。
8.如權(quán)利要求7所述的彩色濾光片，其特征在于該金屬層的材質(zhì)至少包含鉻。
9.一種彩色濾光片，用于一液晶顯示器中，該彩色濾光片至少包含一基板；一金屬層位于該基板之上；一N型硅層位于該金屬層之上；一非晶硅層為于該N型硅層之上；以及一氮化硅層位于該非晶硅層之上，成長該氮化硅層所使用的射頻功率為一第一功率值，其中光線自該氮化硅層入射該彩色濾光片，該光線依序通過該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層后被該金屬層反射循原路徑離開該彩色濾光片，該光線會被該氮化硅層、該非晶硅層與該N型硅層吸收且產(chǎn)生干涉，使該光線離開該彩色濾光片時(shí)為特定顏色的光。
10.如權(quán)利要求9所述的彩色濾光片，其特征在于該金屬層的材質(zhì)至少包含鉻。
全文摘要
一種彩色濾光片。先在玻璃基板上成長一層氧化銦錫層，再依序成長氮化硅層、非晶硅層、N型硅層與金屬層。調(diào)變以上各層的厚度與工藝條件，可分別制作出不同的黑色矩陣、紅色反射層、綠色反射層與藍(lán)色反射層結(jié)構(gòu)。
文檔編號G02B5/22GK1713004SQ20041004898
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者藍(lán)緯洲, 邱士魁 申請人:元太科技工業(yè)股份有限公司