JP2005084541A - Color filter structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カラーフィルター(color filter)構造に関し、特に液晶表示器(liquid crystal display,LCD)のカラーフィルター構造に関する。 The present invention relates to a color filter structure, and more particularly, to a color filter structure of a liquid crystal display (LCD).
従来の液晶表示器のカラーフィルターは、画素駆動回路としての薄膜トランジスタ(thin−film transistor,TFT)部品と共に、相互平行に対向配置されている両ガラス基板に形成されている。また、薄膜トランジスタ部品は、複数の微型エッチング工程によって下側ガラス基板(薄膜トランジスタ基板とも称す)の表面に形成されている。一方、カラーフィルターは、微型プロセス或いは印刷技術によって上側ガラス基板(フィルター基板とも称す)に形成されることで、液晶表示器の各画素が高輝度を有する構成となっている。そして、液晶表示器の製造プロセスでは、通常はフィルター基板に黒色マトリックスを形成し遮光層として用いることによって、隣接する両フィルター間の光線干渉を回避し、LCDのコントラストを向上させ、TFT部品の光漏電流を防止すると共に、液晶表示器の表示の際に生じる斜光漏不良等の問題をも改善する。 A color filter of a conventional liquid crystal display is formed on both glass substrates facing each other in parallel with a thin film transistor (TFT) component as a pixel driving circuit. The thin film transistor component is formed on the surface of a lower glass substrate (also referred to as a thin film transistor substrate) by a plurality of micro etching processes. On the other hand, the color filter is formed on the upper glass substrate (also referred to as a filter substrate) by a micro process or a printing technique, so that each pixel of the liquid crystal display has a high luminance. In the manufacturing process of a liquid crystal display, a black matrix is usually formed on the filter substrate and used as a light shielding layer, thereby avoiding light beam interference between adjacent filters, improving the contrast of the LCD, and improving the light of the TFT component. In addition to preventing leakage current, it also improves problems such as oblique light leakage defects that occur during display on a liquid crystal display.
次に、図1および図2を参照する。図1は、従来のフィルター基板の平面図であり、図2は、図1のフィルター基板のAA‘線に沿って切断した断面図である。図1および図2に示すように、フィルター基板表面10は予定区域12と、該予定区域12の周囲を囲む周辺区域14とを有する。予定区域12は、フィルター基板10の中央に設けられ、薄膜トランジスタ基板の画素区域に対応している。また、予定区域12内は、黒色マトリックスによって形成された遮光層16aおよび複数のカラーフィルター18を含んでいる。これらカラーフィルターは、例えば赤色フィルターR、緑色フィルターG、および青色フィルターBなどであり、黒色マトリックス間に設けられている。これにより、光線が各色のフィルターを通過するとき、赤色、緑色、青色等の三原色の光が発生するので、カラーの映像が形成される。
Reference is now made to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a conventional filter substrate, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the filter substrate of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the
周辺区域14は、主として接着剤を塗布するために設けられている。このような接着剤塗布によって、液晶表示器のフィルター基板と薄膜トランジスタ基板が互いに接着されている。一般に言えば、周辺区域14は、予定区域12の外側を囲む遮光層16bを含んでおり、これにより、光線が基板の周辺縁部を透過して映像を干渉することが回避される。また、フィルター基板10は、フィルター18の表面を覆う透明導電層20を含んでおり、これは共通電極(common electrode)として用いられ、固定電圧(Vcom)を提供している。この固定電圧は、薄膜トランジスタ基板の画素電極に印加される電圧との間に適切な電圧差を形成させており、各画素のグレイレベルを制御する。
なお、従来方法でフィルター基板10を製作するとき、少なくとも四つの光マスクを必要としており、それぞれ遮光層16a,16b、赤色フィルターR、緑色フィルターG、青色フィルターBなどを定義している。また、透明導電層20のパターンを定義するために、第五の光マスクを必要とする。或いは、遮光マスク(shadow mask)を利用して、透明導電層20の製作および図案パターンの定義を同時に完成する。一方、使用される光マスクの数を減少するために、当業者間ではたいてい単一の光マスクの使用率を向上させるとともに図案パターンをも定義できる他の方法を探っている。或いは、フィルター基板の全面に透明導電層を形成する方向(透明導電層の図案パターンを定義する必要がない)で研究開発を進め、製造プロセスの複雑度および生産コストを低減しようとしている。例えば、一つの光マスクを共用することで、赤色フィルターR、緑色フィルターG、および青色フィルターB等の図案パターンを定義する。これによって、単一の光マスクの使用率を向上すると共に、生産コストを下げることが可能となる。確かに、この方法を使用することによって、使用される光マスクの数を減少することができるが、依然として三回にわたる黄光製造プロセスを利用して、赤色フィルターR、緑色フィルターG、および青色フィルターB等の図案パターンを定義することが必要である。結局、製造プロセスの複雑度を低減する効果が著しくない。
When the
また、金属材料の代わりに感光性樹脂材料を利用して遮光層16a,16bを形成することも提案されている。感光性樹脂材料は、露光処理および現像処理によって遮光層16a,16bの図案パターンとなるので、金属材料の図案パターンを定義するためのエッチング処理を省略することができる。そして、感光性樹脂材料を利用してカラーフィルターを製作し、露光強度を制御することによって、赤色フィルターRと緑色フィルターGと青色フィルターBとを互いに重畳した特殊図案パターンを形成する。そうすると、互いに隣接する両フィルターの重畳区域を遮光層として用いることができるので、製造プロセスを簡略化することが可能となった。しかし、感光性樹脂を用いて遮光層を形成するにしてもカラーフィルターを形成するにしても、いずれも対応の光マスクを利用して露光位置を精密に定義することが必要であるので、使用される光マスクの数を減少することが簡単には実現できない。
It has also been proposed to form the
そこで、使用される光マスクの数をどう効果的に減らすのか、製造プロセスの複雑度および生産コストをどう低減するのか、確かに液晶表示器の生産業界で早急に解決すべき課題となっている。 Therefore, how to effectively reduce the number of optical masks used and how to reduce the complexity and production cost of the manufacturing process is certainly an issue to be solved immediately in the liquid crystal display production industry. .
したがって、本発明の目的は、上述した問題を解決するように液晶表示器のカラーフィルター構造を提供する。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a color filter structure of a liquid crystal display so as to solve the above-described problems.
本発明の好ましい実施例に係るカラーフィルター構造は、基板と、基板表面の周辺区域に設けられた遮光層と、共通電極が形成されるように周辺区域以外の基板表面に設けられた複数の導電フィルターとを備えている。 A color filter structure according to a preferred embodiment of the present invention includes a substrate, a light shielding layer provided in a peripheral area of the substrate surface, and a plurality of conductive elements provided on the substrate surface other than the peripheral area so that a common electrode is formed. With a filter.
本発明のフィルターは、導電性材料で形成されているので、液晶表示器の共通電極として用いることができる。したがって、本発明では、フィルター基板上に透明導電層を形成して共通電極を作成し図案パターンを定義する必要がない。これにより、使用される光マスクの数を効果的に減少するだけではなく、製造プロセスの複雑度および生産コストを大幅に低減することが可能となる。 Since the filter of the present invention is made of a conductive material, it can be used as a common electrode of a liquid crystal display. Therefore, in the present invention, there is no need to define a design pattern by forming a common electrode by forming a transparent conductive layer on a filter substrate. This not only effectively reduces the number of optical masks used, but also greatly reduces the complexity and production cost of the manufacturing process.
次に、図3および図4を参照する。図3は、本発明のフィルター基板の平面図であり、図4は、図3のフィルター基板のBB‘線に沿って切断した断面図である。図3および図4に示すように、フィルター基板表面30は予定区域32と、該予定区域32の周囲を囲む周辺区域34とを有する。予定区域32は、フィルター基板30の中央に設けられ、薄膜トランジスタ基板の画素区域に対応している。また、予定区域32内は、導電性材料によって形成された複数のカラーフィルター36を含んでいる。これらカラーフィルターは、例えば赤色フィルターR、緑色フィルターG、および青色フィルターBなどである。このように、光線がこれらのフィルターを透過し、赤色、緑色および青色等の三原色を発生するので、カラー映像が形成される。また、予定区域32内のフィルター36は、相互隣接し或いは相互重畳しているので、導電性材料層を連接形成することが可能となり、従来の透明導電材料例えば酸化インジウム錫(indium tin oxide,ITO)の代わりに、液晶表示器の共通電極として使用することができる。
Reference is now made to FIGS. 3 is a plan view of the filter substrate of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of the filter substrate of FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the
本発明の好ましい実施例として、各フィルター36に同じ種類の導電性材料を添加することによって、隣接する各フィルター36に同じ電位を持たせることが可能である。例えば、フィルター36に導電性高分子材料を混入し、導電性を持たせる。例えば、米国特許6,083,635によって開示されたpolyethylene dioxythiophene/polystyrene sulfonate(PEDT/PSS,BAYTRON P,BAYER AG)のような、可視光線区域で透過性の高い導電性材料を添加物として添加することが可能である。これを添加したフィルターの表面インピーダンスは300Ω/□未満であり、50μ未満の膜厚に対する可視光線の透過率が85%を超えている。従って、酸化インジウム錫などの透明導電性材料の代わりにこのような材料を液晶表示器の共通電極として用いるのが適切である。また、フィルター36に、フィルター36の光学特性に影響が小さい他の導電性添加物、例えば金属微粒子などを添加することで、導電性を持たせる。
As a preferred embodiment of the present invention, it is possible to make each
周辺区域34は、主として接着剤を塗布するために設けられている。このような接着剤塗布によって、液晶表示器のフィルター基板と薄膜トランジスタ基板が互いに接着されている。また、周辺区域34は、予定区域32の外側を囲む遮光層38を含んでおり、これにより、光線が基板の周辺縁部を透過して映像を干渉することが回避される。本発明の好ましい実施例では、遮光層38を導電性材料例えばクロム金属または他の合金金属で構成することが可能であるが、感光性樹脂材料等の絶縁材料で形成することも可能である。そして、本発明では、フィルター36の図案パターンを更に制御することができ、これによりフィルター36は突出部を含むようになり、これが周辺区域34まで延びていて遮光層38の上方を覆う構成となり、内部連接裏あて40として用いられる。このように、接触プラグ(contact plug)は、内部連接裏あて40の上方に製作することができ、共通電極36を他の導電性材料層に電気的に接続することが可能となる。
The
次に、図5を参照する。図5は、本発明の第二実施例に係るフィルター基板の断面を示す図である。本実施例では、周辺区域34は遮光層38bを含み、予定区域32の内部に、黒色マトリックスによって形成された遮光層38aが含まれており、隣接する両フィルター36の間に設けられている。これにより、隣接する両フィルター36間の光線干渉が効果的に回避される。遮光層38aは、導電性材料で形成される必要があり、各遮光層38aの両側におけるフィルター36は、部分的に遮光層38aの上方を覆っている。これにより、フィルター基板30における各フィルター36は、遮光層38aと連結して導体性材料層を形成し、共通電極として用いられる。なお、周辺区域34内に設けられた遮光層38bは、導電性材料或いは絶縁材料で形成することができる。
Reference is now made to FIG. FIG. 5 is a view showing a cross section of the filter substrate according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
次に、図6を参照する。図6は、本発明の第三実施例に係るフィルター基板の断面を示す図である。本実施例では、周辺区域34は遮光層38bを含み、予定区域32の内部に、黒色マトリックスによって形成された遮光層38aが含まれており、隣接する両フィルター36間に設けられている。これにより、隣接する両フィルター36間の光線干渉が効果的に回避される。遮光層38aは、絶縁性材料で形成されており、各遮光層38aの両側におけるフィルター36は互いに隣接すると共に、部分的に遮光層38aの上方を覆っている。これにより、フィルター基板30における各フィルター36は、互いに連結して導体性材料層を形成し、共通電極として用いられる。なお、周辺区域34内に設けられた遮光層38bは、導電性材料或いは絶縁材料で形成することができる。
Reference is now made to FIG. FIG. 6 is a view showing a cross section of the filter substrate according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the
従来のカラーフィルター構造に比較して、本発明のフィルターは、導電性材料で形成されているので、液晶表示器の共通電極として用いることができる。したがって、本発明では、フィルター基板上に透明導電層を形成して共通電極を作成し図案パターンを定義する必要がない。これにより、使用される光マスクの数を効果的に減少するだけではなく、製造プロセスの複雑度および生産コストを大幅に低減することができる。 Compared to a conventional color filter structure, the filter of the present invention is formed of a conductive material, and therefore can be used as a common electrode of a liquid crystal display. Therefore, in the present invention, there is no need to define a design pattern by forming a common electrode by forming a transparent conductive layer on a filter substrate. This not only effectively reduces the number of optical masks used, but also greatly reduces the complexity and production cost of the manufacturing process.
以上に説明したのは、本発明に係る好ましい実施例だけであって、本発明の特許請求の範囲に基づいて行われる均等変化および修飾は、本発明の特許が及ぶ範囲内に属している。 What has been described above is only the preferred embodiments of the present invention, and equivalent changes and modifications made based on the claims of the present invention are within the scope of the patent of the present invention.
10 フィルター基板
12 予定区域
14 周辺区域
16a 遮光膜
16b 遮光膜
18 フィルター
20 透明導電層
30 フィルター基板
32 予定区域
34 周辺区域
36 フィルター
38 遮光膜
38a 遮光膜
38b 遮光層
40 内部連接裏あて
DESCRIPTION OF
Claims (7)
The light shielding layer is made of an insulating material, and the conductive filter includes a protruding structure, the protruding structure extends to the peripheral area and covers the upper side of the light shielding layer, and is a back for internal connection. The color filter structure according to claim 1, wherein the color filter structure is used as a coating material.
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Cited By (3)
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2003
- 2003-09-10 JP JP2003318818A patent/JP2005084541A/en active Pending
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