CN1598662A - 彩色滤光片结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种彩色滤光片结构，其包含有一基板，一遮光层设于基板表面的一边框区域内，以及多片导电滤光片设于边框区域以外的基板表面以形成一公共电极。
Description
技术领域
本发明总体涉及一种彩色滤光片(color filter)结构，尤指一种液晶显示器(liquid crystal display，LCD)的彩色滤光片结构。
背景技术
现有的液晶显示器的彩色滤光片结构与用来作为像素驱动电路的薄膜晶体管(thin-film transistor，TFT)元件分别制作于二平行相对的玻璃基板上。其中，薄膜晶体管元件利用多道光刻暨蚀刻工艺制作于下玻璃基板(又称为薄膜晶体管基板)表面，而彩色滤光片结构则是利用光刻工艺或是印刷技术制作于上玻璃基板(又称为滤光片基板)表面，以使液晶显示器的各个像素呈现丰富亮丽的颜色。在液晶显示器工艺中通常会于滤光片基板形成一黑色矩阵，用来作为遮光层以避免两相邻滤光片间的光线干扰，进而提升LCD对比，防止TFT元件产生光漏电流，并改善液晶显示器显示时所产生的斜漏光不良等问题。
请参考图1与图2，图1为现有一滤光片基板的上视图，图2为图1的滤光片基板沿切线AA′的剖面示意图。如图1与图2所示，滤光片基板表面10定义有一预定区域12以及一边框区域14环绕于预定区域12周围。预定区域12设置于滤光片基板10的中央，用来对应至一薄膜晶体管基板的像素区域，且预定区域12内包含有一黑色矩阵所形成的滤光层16a以及多片彩色滤光片18，例如红色滤光片R、绿色滤光片G以及蓝色滤光片B等，设于黑色矩阵之间，使光线得以穿透其中产生红色、绿色以及蓝色等三原色，进而组成彩色影像。
边框区域14主要用来涂布框胶，以使液晶显示器的滤光片基板与薄膜晶体管基板相粘合，一般而言，边框区域14内亦包含有一遮光层16b环绕于预定区域12外侧，避免光线自基板边缘穿透而干扰影像。此外，滤光片基板10另包含有一透明导电层20覆盖于滤光片18表面，用来作为公共电极(common electrode)，以提供一固定电压(Vcom)，配合设于薄膜晶体管基板的像素电极上所供应的电压形成一适当电压差，以控制各个像素的灰阶值。
现有方法于制作滤光片基板10时至少需要利用四道光掩模，分别用来定义遮光层16a、16b，红色滤光片R，绿色滤光片G，以及蓝色滤光片B等图案。有时为了定义透明导电层20的图案，则必须利用至第五道光掩模，或者利用遮罩(shadow mask)来同时完成透明导电层20的制作以及图案定义。为了减少光掩模的使用数目，目前业界大多朝向提高单一光掩模使用率，寻求其他定义图案方法，或是于滤光片基板上全面形成透明导电层(不需定义透明导电层图案)等方向来研发替代方法，以期降低工艺复杂度以及生产成本。举例来说，目前即有人提出共用一光掩模来定义红色滤光片R、绿色滤光片G以及蓝色滤光片B等图案，以提高单一光掩模使用率，降低生产成本，然而此一方法虽然可以减少光掩模的使用数目，却仍然需要利用三次的黄光工艺来分别定义红色滤光片R、绿色滤光片G以及蓝色滤光片B的图案，对于降低工艺复杂度而言，并无明显助益。
此外，目前亦有人利用感光的树脂材料来取代金属材料形成遮光层16a、16b，感光的树脂材料经过曝光以及显影等工艺后即可完成遮光层16a、16b的图案定义，因此可以省略一道用来定义金属材料图案的蚀刻工艺，降低工艺的复杂度。有人则是利用感光树脂材料来制作彩色滤光片，利用曝光强度的控制来形成红色滤光片R、绿色滤光片G以及蓝色滤光片B相互堆叠的特殊图案，如此一来，相邻二滤光片间的堆叠区域即可用来作为遮光层，同样可以达到简化工艺的优点。尽管如此，不论是利用感光树脂材料来制作遮光层或是彩色滤光片，均需要使用相对应的光掩模来精确定义其曝光位置，因此对于减少光掩模的使用数目仍然有一定限制存在。
综上所述，如何有效减少光掩模的使用数目，降低工艺复杂度以及生产成本，确实为目前液晶显示器业界亟需克服的问题。
发明内容
因此，本发明的目的即在于提供一种液晶显示器的彩色滤光片结构，以解决上述问题。
在本发明的优选实施例中，该彩色滤光片结构包含有一基板，一遮光层设于基板表面的一边框区域内，以及多片导电滤光片设于边框区域以外的基板表面以形成一公共电极。
由于本发明的滤光片是由导电材料所形成，可以用来作为液晶显示器的公共电极，因此本发明不需要再于滤光片基板上形成透明导电层来制作公共电极以及定义其图案，不仅可以有效减少光掩模的使用数目，更可以大幅降低工艺复杂度以及生产成本。
附图说明
图1为现有一滤光片基板的上视图；
图2为现有一滤光片基板的剖面示意图；
图3为本发明一滤光片基板的上视图；
图4为本发明第一实施例的一滤光片基板的剖面示意图；
图5为本发明第二实施例的一滤光片基板的剖面示意图；以及
图6为本发明第三实施例的一滤光片基板的剖面示意图。
附图中的附图标记说明如下：
10、30滤光片基板 12、32预定区域
14、34边框区域 16a、16b、38、38a、38b遮光层
18、36滤光片 20透明导电层
40内连接垫
具体实施方式
请参考图3与图4，图3为本发明一滤光片基板的上视图，图4为图3的滤光片基板沿切线BB′的剖面示意图。如图3与图4所示，滤光片基板表面30定义有一预定区域32以及一边框区域34环绕于预定区域32周围。预定区域32设置于滤光片基板30的中央，用来对应至一薄膜晶体管基板的像素区域，且预定区域32内包含有多片由导电材料所形成的彩色滤光片36，例如红色滤光片R、绿色滤光片G以及蓝色滤光片B等，使光线得以穿透其中产生红色、绿色以及蓝色等三原色，进而组成彩色影像，同时由于预定区域32内的各滤光片36均是相互邻接，或者相互堆叠，因此可进一步连接形成一导电材料层，用来取代现有的透明导电材料，例如氧化铟锡(indiumtin oxide，ITO)，作为液晶显示器的公共电极。
在本发明的优选实施例中，各滤光片36可添加相同的导电材料，以使相邻接的各滤光片36具有相同的电位。举例而言，滤光片36可以掺杂导电高分子材料，使其具有导电性，可选用在可见光区穿透度高的导电材料作为添加物，例如美国专利第6,083,635号所公开的polyethylenedioxythiophene/polystyrene sulfonate(PEDT/PSS，BAYTRON P，BAYER AG)，其具有表面阻抗小于300Ω/□，以及可见光于小于50纳米膜厚的穿透率大于85％等特性，因此适于取代氧化铟锡等透明导电材料，作为液晶显示器的公共电极。此外，滤光片36亦可以掺杂对于滤光片36光学特性影响较小的其他导电添加物，例如纳米粒子以及纳米金属粒子等，使其具有导电性。
边框区域34主要用来涂布框胶，以使液晶显示器的滤光片基板与薄膜晶体管基板相结合。边框区域34内包含有一遮光层38环绕于预定区域32外侧，避免光线自基板边缘穿透而干扰影像。在本发明的的优选实施例中，遮光层38可以由导电材料形成，例如铬金属或其合金金属等，亦可以由绝缘材料形成，例如感光树脂材料等，此外，本发明亦可以进一步控制滤光片36的图案，使滤光片36包含有一凸出结构，延伸至边框区域34并覆盖于遮光层38上方，以用来作为一内连接垫40，如此一来，接触插塞(contactplug)便可以制作于内连接垫40上方，使公共电极36电连接至其他导电材料层。
请参考图5，图5为本发明第二实施例的一滤光片基板的剖面示意图。在本实施例中，除了边框区域34内包含有遮光层38b，预定区域32内亦包含有由一黑色矩阵形成的遮光层38a设于两相邻滤光片36之间，以有效避免两相邻滤光片36间的光线干扰。遮光层38a须由导电材料形成，且各遮光层38a两侧的滤光片36部分覆盖于遮光层38a上方，以使滤光片基板30上的各滤光片36与遮光层38a相连接形成一导电材料层，用来作为公共电极。至于设于边框区域34内的遮光层38b，则可以由导电材料或是绝缘材料形成。
请参考图6，图6为本发明第三实施例的一滤光片基板的剖面示意图。在本实施例中，除了边框区域34内包含有遮光层38b，预定区域32内亦包含有由一黑色矩阵形成的遮光层38a设于两相邻滤光片36之间，以有效避免两相邻滤光片36间的光线干扰。遮光层38a是由绝缘材料形成，且各遮光层38a两侧的滤光片36必须相互邻接并部分覆盖于遮光层38a上方，以使滤光片基板30上的各滤光片36相连接形成一导电材料层，用来作为公共电极。至于设于边框区域34内的遮光层38b，则可以由导电材料或是绝缘材料形成。
相较于现有的彩色滤光片结构，本发明的滤光片是由导电材料所形成，可以用来作为液晶显示器的公共电极，因此本发明不需要再于滤光片基板上形成透明导电层来制作公共电极以及定义其图案，不仅可以有效减少光掩模的使用数目，更可以大幅降低工艺复杂度以及生产成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种彩色滤光片结构，其包含有：
一基板；
一遮光层设于该基板的一边框区域；以及
多片导电滤光片设于该边框区域以外的该基板表面，用来对应至一薄膜晶体管基板的一像素区域，以形成一公共电极。
2.如权利要求1所述的彩色滤光片结构，其中该些导电滤光片包含有至少一红色滤光片，至少一绿色滤光片以及至少一蓝色滤光片。
3.如权利要求1所述的彩色滤光片结构，其中该些导电滤光片包含有导电高分子材料。
4.如权利要求1所述的彩色滤光片结构，其中该些导电滤光片包含有导电纳米粒子。
5.如权利要求1所述的彩色滤光片结构，其中该些导电滤光片之间另包含有多个遮光层设于该基板的该边框区域以外的该基板表面，用来避免两相邻导电滤光片间的光线干扰，其中该遮光层由导电材料构成。
6.如权利要求1所述的彩色滤光片结构，其中该些导电滤光片之间另包含有多个遮光层设于该基板的该边框区域以外的该基板表面，用来避免两相邻导电滤光片间的光线干扰，该些导电滤光片相互电连接。
7.如权利要求1所述的彩色滤光片结构，其中该遮光层是由绝缘材料构成，而该些导电滤光片包含有一凸出结构延伸至该边框区域并覆盖于该遮光层上方，用来作为一内连接垫。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070523 Termination date: 20160919 |
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