专利名称：彩色滤光片的制作方法
技术领域：
本发明有关一种液晶显示器的结构，且特别是有关一种彩色滤光片。
背景技术：
液晶(liquid crystal；LC)为介于晶体与液体之间的物质。当受到电场等外部的刺激，液晶分子的排列会因而变化，进而控制光线的通过与否。利用液晶此特性，可以使其构成显示用元件。
目前在传统的彩色薄膜晶体管液晶显示器(Color TFT-LCD)上，是采用将薄膜晶体管基板和彩色滤光基板分开制作，再经热压组立等后续工序的方式所完成的。彩色滤光基板包含红绿蓝三种颜色的彩色滤光片，以及黑色矩阵(black matrix)。黑色矩阵被用来遮挡薄膜晶体管、氧化铟锡(ITO)上的布线以及显示区域靠近电极的部分，其中靠近电极的部份会由于电场分布不均匀或横向电场造成漏光的情形。另外，黑色矩阵的主要功能是增加色彩对比性及避免光伤害薄膜晶体管，因此这黑色矩阵必须具有低反射率且高光学密度(Optical density)的特性。
图1是已有的液晶显示器面板结构的简单示意图。请参照图1，薄膜晶体管106位于薄膜晶体管基板102上，薄膜晶体管106负责改变电压以控制液晶分子108的排列方向。在薄膜晶体管106的正下方为黑色矩阵118，黑色矩阵118是由金属112与氧化物114所组成，目前最常利用金属铬与氧化铬来组成黑色矩阵118。在黑色矩阵118之间为彩色滤光片120a，将光源110的光线过滤成为红(R)、绿(G)或蓝(B)光。此外，上述的黑色矩阵118与彩色滤光片120a皆位于基板104上。
一般已有的利用金属/氧化物结构的黑色矩阵，会有遮光率不足以及对外界光线反光严重的问题。薄膜晶体管对于光线非常敏感，容易因为微光产生光电流而影响薄膜晶体管的操作，而更强的光线则可能对薄膜晶体管造成伤害。遮光率不足不但无法提供薄膜晶体管良好的光遮蔽，并且使得显示器面板的底色仅呈现深蓝色，无法利用纯黑的底色来增加视觉上色彩的对比性。对外界光线反光严重的问题更使得显示器面板的视觉效果下降，造成使用上的不便。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种彩色滤光片，用以改善已有的黑色矩阵无法提供良好遮光率与低反射率的问题。
本发明的另一目的是在提供一种良好的反射式彩色滤光片。
根据本发明的彩色滤光片，用于一液晶显示器中，该彩色滤光片至少包含一基板；一氧化铟锡层位于该基板之上；一氮化硅层位于该氧化铟锡层之上，成长该氮化硅层所使用的射频功率为一第一功率值；一非晶硅层位于该氮化硅层之上；一N型硅层位于该非晶硅层之上；以及一金属层位于该N型硅层之上，其中光线自该基板入射该彩色滤光片，该光线依序通过该基板、该氧化铟锡层、该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层后被该金属层反射循原路径离开该彩色滤光片，该光线被该氧化铟锡层、该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层吸收且产生干涉，使该光线离开该彩色滤光片时为特定颜色的光。
依照本发明的一较佳实施例，黑色矩阵的氧化铟锡层、氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层的厚度分别为420、500、500、500、780左右。成长氮化硅层的CVD射频功率为1.6千瓦，金属层是利用铬金属。
反射式蓝色滤光片的氧化铟锡层、氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层的厚度分别为420、500、500、500、780左右。成长氮化硅层的CVD射频功率为2.1千瓦，金属层是利用铬金属。
反射式绿色滤光片的氧化铟锡层、氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层的厚度分别为168、300、500、500、780左右。成长氮化硅层的CVD射频功率为1.6千瓦，金属层是利用铬金属。
反射式红色滤光片的氧化铟锡层、氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层的厚度分别为420、400、400、400、780左右。成长氮化硅层的CVD射频功率为2.1千瓦，金属层系利用铬金属。
另一种反射式红色滤光片的氧化铟锡层、氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层的厚度分别为168、400、400、400、780左右。成长氮化硅层的CVD射频功率为1.6千瓦，金属层是利用铬金属。
根据本发明的高亮度反射式彩色滤光片。是在玻璃基板上先成长一层氮化硅层，再依序成长非晶硅层、N型硅层与金属层。
依照本发明的另一较佳实施例，高亮度反射式红色滤光片的氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层的厚度分别为500、400、400、780左右。成长氮化硅层的CVD射频功率为1.6千瓦，金属层是利用铬金属。
高亮度反射式绿色滤光片的氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层的厚度分别为500、500、500、780左右。成长氮化硅层的CVD射频功率为1.6千瓦，金属层是利用铬金属。
本发明的黑色矩阵结构，具有良好遮光率与低反射率，在长波长区(650nm～790nm)亦可保持5％以下的反射率，大幅地改善已有的黑色矩阵结构反射率不佳与长波长区反射率高的问题。
本发明的彩色滤光片结构中的氮化硅层、非晶硅层与N型硅层都是利用CVD成长，而已有的金属/氧化物层的黑色矩阵结构则是利用PVD成长。光线若要在薄膜中形成干涉现象，薄膜的均匀度与厚度的控制是相当重要的，因此在图案(Pattern)化表面上成膜，对于薄膜的均匀度与厚度控制而言，CVD都较PVD为佳。故本发明较已有技术有较好的薄膜品质与光线干涉效果。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
图1是已有的液晶显示器面板结构的简单示意图。
图2是绘示依照本发明一较佳实施例的一种结构剖面图。
图3是绘示依照本发明一较佳实施例的反射率光谱图。
图4是绘示依照本发明另一较佳实施例的一种结构剖面图。
图5是反射式液晶显示器面板结构的简单示意图。
图6是绘示依照本发明再一较佳实施例的一种结构剖面图。
具体实施例方式
为了改善已有的黑色矩阵无法提供良好遮光率与低反射率的问题，本发明提出一种彩色滤光片。
本发明是在玻璃基板上先成长一层氧化铟锡层，再依序成长氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层。外界光线会从玻璃基板进入本发明的彩色滤光片，先利用非晶硅层与N型硅层吸收光线，而后金属层会阻绝并反射外界光线，入射与反射的光线会在氧化铟锡层与氮化硅层形成破坏性干涉。此外，由于入射的光线会被金属层反射，因此非晶硅层与N型硅层可再一次地吸收光线。
请参照图2，其绘示依照本发明一较佳实施例的一种结构剖面图。先在玻璃基板202上利用物理气相沉积(PVD)成长氧化铟锡层204。接着利用化学气相沉积(CVD)依序成长氮化硅层206、非晶硅层208与N型硅层210。最后，再利用PVD成长金属层212，即可得到彩色滤光片。
依照本发明的一黑色矩阵的较佳实施例，上述的氧化铟锡层204、氮化硅层206、非晶硅层208、N型硅层210与金属层212的厚度分别为420、500、500、500、780左右。成长氮化硅层206的CVD射频功率为1.6千瓦，金属层212是利用铬金属，且利用磷掺杂形成N型硅层210。如此，可形成一具有良好遮光滤与低反射率的黑色矩阵结构。
图3为本发明的较佳实施例的反射率光谱图，光谱量测的波长范围为390nm至780nm。谱线310为已有的利用铬/氧化铬的黑色矩阵的反射率谱线，谱线320为本发明的黑色矩阵结构的反射率谱线。由图3可知，本发明的黑色矩阵结构的反射率，在390nm至650nm之间大约为2％，都较已有的铬/氧化铬的黑色矩阵的反射率4％为低。且在650nm至790nm之间，即红光与红外光区，已有的铬/氧化铬的黑色矩阵的反射率随波长增加上升至25％，而本发明的黑色矩阵结构的反射率依然可维持在5％以下，在长波长区域可保持低反射率，有效地减少反光的产生。
本发明除黑色矩阵的结构外，亦可利用调变以上氧化铟锡层204、氮化硅层206、非晶硅层208、N型硅层210与金属层212各层的厚度、工艺条件例如利用改变氮化硅层成长时的射频功率以改变氮化硅层的结构，分别制作出不同色彩与不同强度的彩色滤光片。以下说明本发明在反射式彩色滤光片方面的应用，并举出数个不同色彩与不同强度的实施例。
以下以表一列出红色、绿色与蓝色反射式滤光片的实施例的参数条件。表一中红色滤光片的参数条件有两个，说明本发明可用运用不同的参数条件来得到同一种颜色的彩色滤光片。上述的氧化铟锡层204、氮化硅层206、非晶硅层208、N型硅层210、金属层212的厚度与成长氮化硅层206的CVD射频功率分别列于表一中。其中金属层212是利用铬金属，且利用磷掺杂形成N型硅层210。
表一各种不同颜色的反射式彩色滤光片的参数条件。
依照本发明的另一较佳实施例，调整上述的反射式彩色滤光片的结构，不成长其中的氧化铟锡层204，可得到高亮度的反射式彩色滤光片。如图4所示，除缺少氧化铟锡层204外，其余结构与图3相同，其中金属层212是利用铬金属，且利用磷掺杂形成N型硅层210。表二列出红色与绿色高亮度反射式彩色滤光片的参数条件，包含氮化硅层206、非晶硅层208、N型硅层210、金属层212的厚度与成长氮化硅层206的CVD射频功率。
表二红色与绿色的高亮度反射式彩色滤光片的参数条件。
本发明可以依照不同的液晶面板结构作调整，亦可利用相反顺序来成长以上各层，是在基板上先成长一层金属层，再依序成长N型硅层、非晶硅层、氮化硅层与氧化铟锡层。外界光线会从氧化铟锡层进入反射式彩色滤光片，先利用非晶硅层与N型硅层吸收特定颜色以外的光线，而后金属层会反射外界光线，入射与反射的光线中特定颜色以外的光线会在氧化铟锡层与氮化硅层形成破坏性干涉，非晶硅层与N型硅层则负责再一次吸收特定颜色以外的光线。如此，本发明的彩色滤光片便可过滤不需要的光线，仅反射出特定颜色的光线。以下举出本发明的另一较佳实施例，说明此种相反顺序成长的彩色滤光片以及其应用。
图5是反射式液晶显示器面板结构的简单示意图。请参照图5，薄膜晶体管106位于薄膜晶体管基板102上，薄膜晶体管106负责改变电压以控制液晶分子108的排列方向。在薄膜晶体管106的正下方为黑色矩阵118，黑色矩阵118位于基板104上。在薄膜晶体管基板102上有彩色滤光片120b，光源110的光线会通过基板104到达彩色滤光片120b，由彩色滤光片120b将光线反射过滤成为红(R)、绿(G)或蓝(B)光，然后再通过基板104向外发出。
请参照图6，其绘示本发明应用于反射式液晶显示器的一较佳实施例的结构剖面图。先在基板402上利用物理气相沉积(PVD)成长金属层212。接着利用化学气相沉积(CVD)成长N型硅层210、非晶硅层208与氮化硅层206。最后，再利用PVD成长氧化铟锡层204，即可得到反射式彩色滤光片。调变以上各层的厚度与工艺的参数条件可得到不同颜色的反射式彩色滤光片，然而同一种颜色的彩色滤光片的参数条件可为多数个，不仅限于单一特定组合。此外，亦可利用去除其中的氧化铟锡层204来制作高亮度反射式彩色滤光片。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点。
1.本发明的黑色矩阵结构，具有良好遮光率与低反射率，在长波长区(650nm～790nm)亦可保持5％以下的反射率，大幅地改善已有的黑色矩阵结构反射率不佳与长波长区反射率高的问题。
2.本发明的彩色滤光片结构中的氮化硅层、非晶硅层与N型硅层都是利用CVD成长，而已有的金属/氧化物层的黑色矩阵结构则是利用PVD成长。光线若要在薄膜中形成干涉现象，薄膜的均匀度与厚度的控制是相当重要的，因此在图案化表面上成膜，对于薄膜的均匀度与厚度控制而言，CVD都较PVD为佳。故本发明较已有的的技术有较好的薄膜品质与光线干涉效果。
3.本发明所使用的材料，例如氮化硅层、非晶硅层与N型硅层，皆是在液晶显示器工艺中已有且相当容易取得的材料。并且可以一次就在CVD机台中成长完成，不需要额外的工艺或时间。此外，利用调变氧化铟锡层、氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层各层的厚度与工艺条件，即可得到黑色矩阵或红、绿、蓝三种颜色的滤光片，为一简单又成本低廉的彩色滤光片结构。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种彩色滤光片，用于一液晶显示器中，该彩色滤光片至少包含一基板；一氧化铟锡层位于该基板之上；一氮化硅层位于该氧化铟锡层之上，成长该氮化硅层所使用的射频功率为一第一功率值；一非晶硅层位于该氮化硅层之上；一N型硅层位于该非晶硅层之上；以及一金属层位于该N型硅层之上，其中光线自该基板入射该彩色滤光片，该光线依序通过该基板、该氧化铟锡层、该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层后被该金属层反射循原路径离开该彩色滤光片，该光线被该氧化铟锡层、该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层吸收且产生干涉，使该光线离开该彩色滤光片时为特定颜色的光。
2.如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于该基板的材质至少包含玻璃。
3.如权利要求1所述的彩色滤光片，其特征在于该金属层的材质至少包含铬。
4.一种彩色滤光片，用于一液晶显示器中，该彩色滤光片至少包含一基板；一氮化硅层位于该基板之上，成长该氮化硅层所使用的射频功率为一第一功率值；一非晶硅层位于该氮化硅层的上；一N型硅层位于该非晶硅层的上；以及一金属层位于该N型硅层之上，其中光线自该基板入射该彩色滤光片，该光线依序通过该基板、该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层后被该金属层反射循原路径离开该彩色滤光片，该光线被该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层吸收且产生干涉，使该光线离开该彩色滤光片时为特定颜色的光。
5.如权利要求4所述的彩色滤光片，其特征在于该基板的材质至少包含玻璃。
6.如权利要求4所述的彩色滤光片，其特征在于该金属层的材质至少包含铬。
7.一种彩色滤光片，用于一液晶显示器中，该彩色滤光片至少包含一基板；一金属层位于该基板之上；一N型硅层位于该金属层之上；一非晶硅层为于该N型硅层之上；一氮化硅层位于该非晶硅层之上，成长该氮化硅层所使用的射频功率为一第一功率值；以及一氧化铟锡层位于该氮化硅层之上，其中光线自该氧化铟锡层入射该彩色滤光片，该光线依序通过该氧化铟锡层、该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层后被该金属层反射循原路径离开该彩色滤光片，该光线被该氧化铟锡层、该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层吸收且产生干涉，使该光线离开该彩色滤光片时为特定颜色的光。
8.如权利要求7所述的彩色滤光片，其特征在于该金属层的材质至少包含铬。
9.一种彩色滤光片，用于一液晶显示器中，该彩色滤光片至少包含一基板；一金属层位于该基板之上；一N型硅层位于该金属层之上；一非晶硅层为于该N型硅层之上；以及一氮化硅层位于该非晶硅层之上，成长该氮化硅层所使用的射频功率为一第一功率值，其中光线自该氮化硅层入射该彩色滤光片，该光线依序通过该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层后被该金属层反射循原路径离开该彩色滤光片，该光线会被该氮化硅层、该非晶硅层与该N型硅层吸收且产生干涉，使该光线离开该彩色滤光片时为特定颜色的光。
10.如权利要求9所述的彩色滤光片，其特征在于该金属层的材质至少包含铬。
全文摘要
一种彩色滤光片。先在玻璃基板上成长一层氧化铟锡层，再依序成长氮化硅层、非晶硅层、N型硅层与金属层。调变以上各层的厚度与工艺条件，可分别制作出不同的黑色矩阵、红色反射层、绿色反射层与蓝色反射层结构。
文档编号G02B5/22GK1713004SQ20041004898
公开日2005年12月28日 申请日期2004年6月14日 优先权日2004年6月14日
发明者蓝纬洲, 邱士魁 申请人:元太科技工业股份有限公司