TWI225941B - Color filter structure - Google Patents

Description

1225941 五、發明說明α) 發明所屬之技術領域

本發明係概括關於一種彩色濾光片（c〇1〇r filterM 構’尤才曰 種，夜晶顯示器（liquid crystal display, L C D )之彩色慮光片結構。 先前技術 習知的液晶顯示器之彩色濾光片結構與用來作為畫素驅 動電路之；4膜電晶體（thin-film transistor, TFT)元件 係分別製作於二平行相對之玻璃基板上。其中，薄膜電 晶體元件係利用複數道微影暨蝕刻製程製作於下玻璃基 板（又稱為薄膜電晶體基板）表面，而彩色遽光片結構則 是利用微影製程或是印刷技術製作於上玻璃基板·（又稱為 濾光片基板）表面，以使液晶顯示器之各個畫素呈現豐富 亮麗的顏色。在液晶顯示器製程中通常會於濾光片基板 形成一黑色矩陣，用來作為遮光層以避免兩相鄰濾光片 間之光線干擾，進而提昇LCD對比，防止TFT元件產生光 漏電流，並改善液晶顯示器顯示時所產生的斜漏光不良 等問題。 請參考圖一與圖二，圖一為習知一濾光片基板之上視 圖’圖二為圖一^之渡光片基板沿切線A A之剖面示意圖。 如圖一與圖二所示，濾、光片基板表面1 0定義有一預定區

1225941 五、發明說明（2) 域1 2以及一邊框區域1 4環繞於預定區域丨2周圍。預定區 域1 2設置於濾光片基板1 0之中央，用來對應至一薄膜電 晶體基板之畫素區域’且預疋區域1 2内包含有一黑色矩 陣所形成之遮光層1 6 a以及複數片彩色濾光片1 8，例如紅 色濾光片R、綠色濾光片G以及藍色濾光片B等，設於黑色 矩陣之間，使光線得以穿透其中產生紅色、綠色以及藍 色等三原色，進而組成彩色影像。 邊框區域1 4主要用來 '塗佈框膠，以使液晶顯示器之溏光 片基板與薄膜電晶體基板相黏合，一般而言，邊框區域 1 4内亦包含有一遮光層1 6b環繞於預定區域1 2外側，避免 光線自基板邊緣穿透而干擾影像。此外，滤光片基板1Q 另包含有一透明導電層2 0覆蓋於濾光片18表面，用來作 為共用電極（common electrode)，以提供一固定電壓 (Vcom)，配合設於薄膜電晶體.基板之畫素電極上所供應 之電壓形成一適當電壓差，以控制各個畫素之灰階值。 習知方法於製作濾光片基板1 0時至少需要利用四道光’ 罩’分別用來定義遮光層1 6 a、1 6 b ’紅色滤光片R，缔色 濾光片G，以及藍色濾光片B等圖案。有時為了定義透明 導電層20之圖案，則必須利用至第五道光罩，或者利用 遮罩（shadow mask)來同時完成透明導電層20之製作以 圖案定義。為了減少光罩之使用數目，目前業界大多朝 向提高單一光罩使用率，尋求其他定義圖案方法，武θ 一人灸

1225941 五、發明說明（3) 於濾光片基板上全面形成透明導電層（不需定義透明導電 層圖案）等方向來研發替代方法，以期降低製程複雜度以 及生產成本。舉例來說，目前即有人提出共用一光罩來 定義紅色濾光片R、綠色濾光片G以及藍色濾光片B等圖 案’以提高單一光罩使用率，降低生產成本，然而此一 方法，然可以減少光罩之使用數目，卻仍然需要利用三 次的黃=製程來分別定義紅色濾光片R、綠色濾光片以乂 及藍色遽光片B之圖案，對於降低製程複雜度而言， 盔 明顯助益。 ”” 此外 形成 影等 可以 製程 慮光 渡光 來， 同樣 感光 用相 光罩 ，目前亦有人利用感光 遮光層16a、16b，感光 製程後即可完成遮光層 省略一道用來定義金屬 的複雜度。有人則是利 片’利用曝光強度之控 片G以及藍色濾光片· B相 相鄰一攄光片間之堆疊 可以達到簡化製程之優 樹脂材料來製作遮光層 對應之光罩來精確定義 之使用數目仍然有一定 的樹脂材料來取 的樹脂材料經過 1 6 a、 1 6 b之圖案 材料圖案之餘刻 用感光樹脂材料 制來形成紅色渡 互堆疊之特殊圖 區域即可用來作 點。儘管如此， 或是彩色濾光片 其曝光位置，因 限制存在。 曝光以及顯 定義，因此 製程，降低 來製作彩色 光片R、綠色 案，如此一 為遮光層， 不論是利用 ’均需要使 此對於減少 综上所述’如何有效減少光罩之使用數目，降低製程複

1225941 五、發明說明（4) 雜度以及生產成本，確實為目前液晶顯示器業界亟需克 服的問題。 發明内容 因此，本發明之目的即在提供一種液晶顯示器之彩色濾 光片結構，以解決上述問題。 在本發明之較佳實施例中，該彩色濾光片結構包含有一 基板，一遮光層設於基板表面之一邊框區域内，以及複 數片導電濾光片設於邊框區域以外之基板表面以形成一 共用電極。 來濾 用於 以再 可要 ’需 成不 形明 所發 料本 材此 性因 電， 導極 ΙΘ 是用 片共 光之 濾器 之示 明顯 發晶 本液 於為 由作 其幅 義大 定以 及可 以更 極， 電目 用數 共用 作使 製之。 來·罩本 層光成 電少產 導減生 明效及 透有以 成以度 形可雜 上僅複 板不程 基，製 片案低· 光圖降 式 方 施 實 視 區 圖上 定 意板〒一 面 基彳有 ^ Μ光' 定 Β ο 遽Β 3 一線面 明切表發沿板本板基 為基片 三片光 圖光濾， 慮 ， 四之示 圖三所 與圖四 三為圖 圖四與 考圖三 參，圖 請圖如 1225941 五、發明說明（5) ' 域3 2以及一邊框區域3 4環繞於預定區域3 2周圍。預定區 域3 2設置於濾光片基板3 0之中央，用來對應至一薄膜電 晶體基板之畫素區域，且預定區域32内包含有複數片由 導電性材料所形成之彩色滤光片3 6，例如紅色濾、光片r、 綠色濾光片G以及藍色濾光片B等，使光線得以穿透其中 產生紅色、綠色以及藍色等三原色，進而組成彩色影 像，同時由於預定區域3 2内之各濾光片3 6均係相互鄰 接，或者相互堆疊，因此可進一步連接形成一導電性持 料層，用來取代習知的透明導電性材料，例如氡化銦錫 (indium tin oxide, ITO)，作為液晶顯示器之共用電 極0 在本發明之較佳實施例中，各濾光片3 6可添加相同之導 電性材料，以使板鄰接之各濾光片3 6具有相同之電位。 舉例而言，濾光片3 6可以摻雜導電性高分子材料，使其 具有導電性，可選用在可見光區穿透度高之導電性材料 作為添加物，例如美國專利第6，0 8 3，6 3 5號所揭露之 polyethylene dioxythiophene/polystyrene sulfonate (PEDT/PSS，BAYTRON P，BAYER AG)，其具有表面阻抗小 於3 0 〇Ω /匚]，以及可見光於小於5 〇奈米膜厚之穿透率大於 8 5%等特性，因此適於取代氧化銦錫等透明導電性材 料，作為液晶顯示器之共用電極。此外，濾光片3 6亦可 以摻雜對於濾光片3 6光學特性影響較小的其他導電添加 物’例如奈米粒子以及奈米金屬粒子等，使其具有導電

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邊框區 片基板 -遮光 緣穿透 3 8可以 等，亦 當遮光 於遮光 外，當 一步控 構，延 作為一 域3 4主 與薄膜 層3 8環 而干擾 由導電 可以由 層3 8由 層38上 遮光層 制渡光 伸至邊 内連接 要用來 電晶體 繞於預 影像。 性材料 絕緣性 導電性方，以 3 8由絕 片3 6之 框區域 墊4 0， 塗佈 基板 定區 在本 形成 材料 材料 利用 緣性 圖案 3 4並 如此 框膠， 相黏合 域3 2外 發明之 ，例如 形成， 形成時 遮光層 材料形 ，使濾 覆蓋於 一來， 以使 。邊 側， 較佳 絡金 例如 ，濾 3 8作 成時 光片 遮光 接觸 液晶顯不器t 框區域34内& 避免光線自基 實施例中，遮 屬或其合金金 感光樹脂材_ 光片3 6係部分 為一内連接备 ，本發明亦可 36包含有一凸 層3 8上方，以 插塞（contacl 渡光 含有 板邊 光層 屬 等。 覆蓋 〇此 以進 出結 用來 plug)便可以製作於内連接墊40上方，使共用電極36電連 接至其他導電性材料層。

請參考圖五，圖五為本發明第二實施例之一濾光片基板 之剖面示意圖。在本實施例中，除了邊框區域3 4内包含 有遮光層38b’預定區域3 2内亦包含有由一黑色矩陣形成 之遮光層38a設於兩相鄰濾光片36之間，以有敫避免兩相 鄰濾光片36間之光線干擾。遮光層38a須由導電性材料形 成，且各遮光層3 8 a兩側之濾光片3 6係部分覆蓋於遮光層 3 8 a上方，以使濾光片基板3 0上之各濾光片3 6與遮光層

第9頁 1225941 五、發明說明（7) 一 3 8 a相連接形成一導電性材料層，用來作為共用電極。至 於設於邊框區域34内之遮光層38b，則可以由導電性 或是絕緣性材料形成。 ^ 請參考圖六，圖六為本發明第三實施例之一濾光片共^板 之剖面示意圖。在本實施例中，除了邊框區域34内I含 有遮光層38b，預定區域32内亦包含有由一黑色矩陣形3 之遮光層3 8 a設於兩相鄰濾光片3 6之間，以有效避免^ 鄰慮光片3 6間之光線干擾。遮光層3 8 a係由絕緣性材料妒 成，且各遮光層3 8 a兩側之濾光片3 6必須相互鄰接並部< 覆蓋於遮光層38a上方，以使濾光片基板3〇上之各濾^ = 36相連接形成一導電性材料層，用來作為共用電極' 至 於設於邊框區域3 4内之遮光層3 8 b，則可以由導電性材料 或是絕緣性材料形成。 ’、 相較於習知之彩色濾光片結構，本發明之濾光片是由導 電性材料所形成，可以用來作為液晶顯示器之共用電 極，因此本發明不需要再於濾光片基板上形成透明導電 層來製作共用電極以及定義其圖案，不僅可以有效減少 光罩之使用數目，更可以大幅降低製程複雜度以及生 成本。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵

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第11頁 1225941 圖式簡單說明 圖式之簡單說明 圖一為習知一濾光片基板之上視圖。 圖二為習知一濾光片基板之剖面示意圖。 圖三為本發明一濾光片基板之上視圖。 圖四為本發明第一實施例之一濾光片基板之剖面示意 圖。 圖五為本發明第二實施例之一濾光片基板之剖面示意 圖。

圖六為本發明第三實施例之一濾光片基板之剖面示意 圖。 圖式之符號說明 10、30 濾光片基板 1 2、3 2 預定區域 1 4、3 4 邊框區域 16a、16b、38、38a、38b 遮光層 1 8、濾光片 20 透明導電層 纛 40 内連接墊

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Claims (1)

1225941 六、申請專利範圍 1. 一種彩色濾光片結構，其包含有： 一基板； 一第一遮光層設於該基板之一邊框區域；以及 複數片導電滤光片設於該邊框區域以外之該基板表面’ 以形成一共用電極。 2. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片結構，其中該等 導電濾光片係設於該基板中央，用來對應至一薄膜電晶 體基板之一畫素區域。

3. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片結構，其中該等 導電濾光片包含有至少一紅色濾光片，至少一綠色濾光 片以及至少一藍色濾光片。 4. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片結構，其中該等 導電濾光片包含有導電性高分子材料。 5. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片結構，其中該等 導電濾光片包含有導電性奈米粒子。

6. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片結構，其中該等 導電遽光片之間另包含有複數個第二遮光層設於該基板 之該邊框區域以外之該基板表面，用來避免兩相鄰導電 濾光片間之光線干擾。

第13頁 1225941 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第6項之彩色濾光片結構，其中該等 第二遮光層係由導電性材料構成，且該等第二遮光層係 與其相鄰之該等導電濾光片相堆疊。 8. 如申請專利範圍第6項之彩色濾光片結構，其中該等 第二遮光層係由絕緣性材料構成，且該等導電濾光片均 係相互鄰接。 9. 如申請專利範圍第1項之彩色濾光片結構，其中該第 一遮光層係由絕緣性材料構成，且該等導電濾光片包含 有一凸出結構延伸至該邊框區域並覆蓋於該第一遮光層 上方，用來作為一内連接塾。 1 0.如申請專利範圍第1項之彩色濾光片結構，其中該第 一遮光層係由導電性材料構成，且該等導電濾光片係部 分覆蓋於該第一遮光層上方，以利用該第一遮光層作為 一内連接塾。 11. 一種彩色濾光片結構，其包含有： 一基板； 一第一遮光層設於該基板之邊框區域；以及 複數片導電濾光片設於該基板表面，且其中該等導電濾 光片係部分與該第一遮光層相堆疊。

1225941 六、申請專利範圍 1 2.如申請專利範圍第11項之彩色濾光片結構，其中該 等導電濾光片包含有至少一紅色濾光片，至少一綠色濾 光片以及至少一藍色濾光片。 該 中 其 構 結 片 。 光料 濾材 色子 彩分 之高 項性 IX 1電 第導 圍有 範含 利包 專片 請光 申滤 如電 .導 3 IX 該 中 其 ， 構 結 片 光。 濾子 色粒 彩米 之奈 項性 11 1電 第導 圍有 範含 利包 專片 請光 申遽 如電 .導 4 11 1 5.如申請專利範圍第11項之彩色濾光片結構，其中該 等導電濾光片之間均係相互鄰接，以於該基板上形成一 共用電極。 1 6.如申請專利範圍第11項之彩色濾光片結構，其t該 等導電濾光片之間另包含有複數個第二遮光層設於該基 板表面，用來避免兩相鄰導電濾光片間之光線干擾。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之彩色濾光片結構，其中該 等第二遮光層係由導電性材料構成，且該等第二遮光層 係與其相鄰之該等導電濾光片相堆疊。 1 8.如申請專利範圍第1 6項之彩色濾光片結構，其中該

第15頁 1225941 六、申請專利範圍 等第二遮光層係由絕緣性材料構成，且該等導電濾光片 均係相互鄰接。 1 9.如申請專利範圍第11項之彩色濾光片結構，其中該 第一遮光層係由絕緣性材料形成，且該等導電濾光片包 含有一凸出結構覆蓋於該第一遮光層上方，用來作為一 内連接墊。 2 0.如申請專利範圍第11項之彩色濾光片結構，其中該 第一遮光層係由導電性材料構成，用來作為一内連接 墊〇

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