JP4098753B2 - Color filter structure - Google Patents
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Description
本発明は液晶表示器の装置に関するものであり、特にカラーフィルタの構造に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a structure of a color filter.
液晶は結晶と液体の間の性質をもつ物質である。液晶分子の配列は、印加電圧により発生する電場のような外部の刺激に応じて変化する。それゆえ、液晶分子の特性は表示装置を創るために利用することができる(特許文献1参照)。 Liquid crystals are substances having properties between crystals and liquids. The arrangement of the liquid crystal molecules changes in response to an external stimulus such as an electric field generated by an applied voltage. Therefore, the characteristics of the liquid crystal molecules can be used to create a display device (see Patent Document 1).
カラー薄膜トランジスタ液晶表示器(TFT−LCD)は、現行の技術では薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基板とカラーフィルタ基板とを別々に作製し、そしてそれらを組み立てて一緒にすることにより製造される。カラーフィルタ基板には、赤、緑、青の三つのカラーフィルタと、ブラックマトリックスが含まれる。ブラックマトリックスは、薄膜トランジスタ、インジウム錫(スズ)酸化物(ITO)上の配線、そして表示領域のうちの電極に隣接する幾つかの部分を遮蔽する。一般に、電極に隣接する部分は、不均一な電場分布や面内電場により光漏れの問題に直面する。さらに、ブラックマトリックスの主たる機能は、表示のコントラストを増すことと光が薄膜トランジスタを損傷することを防止することであるから、ブラックマトリックスは低反射率と高光学密度という光学特性を持つものでなければならない。 Color thin film transistor liquid crystal displays (TFT-LCDs) are manufactured in the current technology by fabricating a thin film transistor (TFT) array substrate and a color filter substrate separately and assembling them together. The color filter substrate includes three color filters of red, green, and blue and a black matrix. The black matrix shields thin film transistors, wiring on indium tin (tin) oxide (ITO), and some portions of the display area adjacent to the electrodes. In general, the portion adjacent to the electrode faces the problem of light leakage due to non-uniform electric field distribution and in-plane electric field. In addition, the main function of the black matrix is to increase the display contrast and prevent light from damaging the thin film transistor, so the black matrix must have optical properties of low reflectivity and high optical density. Don't be.
図1は、従来の液晶表示パネルの構造の概略図である。薄膜トランジスタ106は薄膜トランジスタ基板102上に位置し、そして薄膜トランジスタ106は液晶108の配列方向を制御するための電圧を変化させる役割を持つ。ブラックマトリックス118は薄膜トランジスタ106の下にあり、そしてブラックマトリックス118は金属112と酸化物114とにより通常形成される。現在、クロムと酸化クロムがブラックマトリックス118を形成するために通常用いられる。カラーフィルタ120aはブラックマトリックス118の間に位置し、光源110からの光にフィルタを掛けて、それぞれ異なる領域において赤、緑、青の光にする。さらに、前述のブラックマトリックス118とカラーフィルタ120aとは全て基板104の上に位置する。
FIG. 1 is a schematic view of the structure of a conventional liquid crystal display panel. The
一般に、従来の金属/酸化物構造のブラックマトリックスは外部光を必要以上に反射し、遮光が不十分になるという問題に直面する。薄膜トランジスタは光に非常に敏感であり、わずかの光によってその動作に影響を及ぼすような光電流を容易に生じる。さらに、光がより多ければ薄膜トランジスタを損傷するかもしれない。遮光が不十分であれば薄膜トランジスタに対する良好な遮光は提供されないし、表示パネルのベースの色が視覚上のコントラストを向上させることができる黒色ではなく、紺青色としてのみ見える。外部光の必要以上の反射は液晶表示器の視認性を低下させ、それを使う際に不都合が生じる。 In general, the conventional black matrix having a metal / oxide structure is faced with the problem that external light is reflected more than necessary and light shielding is insufficient. Thin film transistors are very sensitive to light, and a small amount of light readily generates photocurrents that affect their operation. In addition, more light may damage the thin film transistor. If the shading is insufficient, good shading for the thin film transistor is not provided and the base color of the display panel appears only as dark blue, not black, which can improve visual contrast. Excessive reflection of external light reduces the visibility of the liquid crystal display and causes inconvenience when using it.
それゆえ、本発明の目的は、従来のブラックマトリックスの問題、すなわち、不十分な遮光と過度の反射とを改善する要求を満たすカラーフィルタの構造を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、良好な品質と簡単な構造とを有する反射式カラーフィルタの構造を提供することである。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a color filter structure that meets the demands of improving the problems of the conventional black matrix, namely insufficient light shielding and excessive reflection.
Another object of the present invention is to provide a reflective color filter structure having good quality and simple structure.
本発明の前述の目的、及びその他の目的に従い、カラーフィルタの構造が記述される。該カラーフィルタは、基板と、インジウム錫酸化物層と、窒化シリコン層と、アモルファスシリコン層と、n型シリコン層と、金属層とから形成される。 In accordance with the foregoing and other objectives of the present invention, the structure of a color filter is described. The color filter is formed of a substrate, an indium tin oxide layer, a silicon nitride layer, an amorphous silicon layer, an n-type silicon layer, and a metal layer.
すなわち、本発明は、液晶表示器に使用するカラーフィルタの構造であって、該カラーフィルタの構造は、基板と、前記基板上のインジウム錫酸化物層と、前記インジウム錫酸化物層上の窒化シリコン層であって、該窒化シリコン層を成長させるために用いるRFパワーの値が第一のパワー値である窒化シリコン層と、前記窒化シリコン層上のアモルファスシリコン層と、前記アモルファスシリコン層上のn型シリコン層と、前記n型シリコン層上の金属層とを具備し、光が前記基板から該カラーフィルタの中へ放射され、該光は、前記基板、前記インジウム錫酸化物層、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層を順に通過した後に、該カラーフィルタから出るために最初の経路に沿って伝わるように前記金属層により反射され、且つ前記光は前記インジウム錫酸化物層、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層により吸収され及び干渉を受け、前記光はフィルタを掛けられて該カラーフィルタから放射された後特定の色の光になることを特徴とするカラーフィルタの構造を提供する(請求項1)。 That is, the present invention relates to a structure of a color filter used in a liquid crystal display, and the structure of the color filter includes a substrate, an indium tin oxide layer on the substrate, and a nitride on the indium tin oxide layer. A silicon nitride layer having an RF power value used for growing the silicon nitride layer as a first power value; an amorphous silicon layer on the silicon nitride layer; and an amorphous silicon layer on the amorphous silicon layer. an n-type silicon layer; and a metal layer on the n-type silicon layer, wherein light is emitted from the substrate into the color filter, and the light is emitted from the substrate, the indium tin oxide layer, the nitridation After passing through the silicon layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer in order, the gold is transmitted along the first path to exit the color filter. And the light is absorbed and interfered with by the indium tin oxide layer, the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer, and the light is filtered to the color filter. A color filter structure is provided in which the light of a specific color is emitted after being emitted from the light source.
また、本発明は、液晶表示器に使用するカラーフィルタの構造であって、該カラーフィルタの構造は、基板と、前記基板上の金属層と、前記金属層上のn型シリコン層と、前記n型シリコン層上のアモルファスシリコン層と、前記アモルファスシリコン層上の窒化シリコン層であって、該窒化シリコン層を成長させるために用いるRFパワーの値が第一のパワー値である窒化シリコン層と、前記窒化シリコン層上のインジウム錫酸化物層とを具備し、光が前記インジウム錫酸化物層から該カラーフィルタの中へ放射され、該光は、前記インジウム錫酸化物層、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層を順に通過した後に、該カラーフィルタから出るために最初の経路に沿って伝わるように前記金属層により反射され、且つ前記光は前記インジウム錫酸化物層、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層により吸収され及び干渉を受け、前記光はフィルタを掛けられて該カラーフィルタから放射された後特定の色の光になることを特徴とするカラーフィルタの構造を提供する(請求項3)。 The present invention also provides a color filter structure used in a liquid crystal display, wherein the color filter structure includes a substrate, a metal layer on the substrate, an n-type silicon layer on the metal layer, an amorphous silicon layer on the n-type silicon layer, and a silicon nitride layer on the amorphous silicon layer, the RF power value used for growing the silicon nitride layer being a first power value; And an indium tin oxide layer on the silicon nitride layer, wherein light is emitted from the indium tin oxide layer into the color filter, and the light is emitted from the indium tin oxide layer and the silicon nitride layer. After passing through the amorphous silicon layer and the n-type silicon layer in order, the metal layer is counteracted by the metal layer so as to travel along the first path to exit the color filter. And the light is absorbed and interfered with by the indium tin oxide layer, the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer, and the light is filtered and emitted from the color filter. After that, a color filter structure is provided in which the light becomes a specific color light.
本発明の好ましい実施形態の一つにおいて、ブラックマトリックスのインジウム錫酸化物層、窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層、金属層の厚さは、それぞれ約420Å、500Å、500Å、500Å、780Åである。窒化シリコン層を成長させるための化学蒸着処理の高周波(radio frequency、RF)のパワーは1.6キロワット(KW)であり、金属層の材質はクロムである。 In one preferred embodiment of the present invention, the thicknesses of the black matrix indium tin oxide layer, silicon nitride layer, amorphous silicon layer, n-type silicon layer, and metal layer are about 420 mm, 500 mm, 500 mm, 500 mm, respectively. 780cm. The radio frequency (RF) power of the chemical vapor deposition process for growing the silicon nitride layer is 1.6 kilowatts (KW), and the metal layer is made of chromium.
また、反射式青色フィルタのインジウム錫酸化物層、窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層、金属層の厚さは、それぞれ約420Å、500Å、500Å、500Å、780Åである。窒化シリコン層を成長させるための化学蒸着処理の高周波(RF)のパワーは2.1KWであり、金属層の材質はクロムである。 The thicknesses of the indium tin oxide layer, silicon nitride layer, amorphous silicon layer, n-type silicon layer, and metal layer of the reflective blue filter are about 420 mm, 500 mm, 500 mm, 500 mm, and 780 mm, respectively. The high frequency (RF) power of the chemical vapor deposition process for growing the silicon nitride layer is 2.1 KW, and the material of the metal layer is chromium.
また、反射式緑色フィルタのインジウム錫酸化物層、窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層、金属層の厚さは、それぞれ約168Å、300Å、500Å、500Å、780Åである。窒化シリコン層を成長させるための化学蒸着処理の高周波のパワーは1.6KWであり、金属層の材質はクロムである。 The thicknesses of the indium tin oxide layer, silicon nitride layer, amorphous silicon layer, n-type silicon layer, and metal layer of the reflective green filter are about 168 mm, 300 mm, 500 mm, 500 mm, and 780 mm, respectively. The high frequency power of the chemical vapor deposition process for growing the silicon nitride layer is 1.6 KW, and the material of the metal layer is chromium.
また、反射式赤色フィルタのインジウム錫酸化物層、窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層、金属層の厚さは、それぞれ約420Å、400Å、400Å、400Å、780Åである。窒化シリコン層を成長させるための化学蒸着処理の高周波のパワーは2.1KWであり、金属層の材質はクロムである。 The thicknesses of the indium tin oxide layer, silicon nitride layer, amorphous silicon layer, n-type silicon layer, and metal layer of the reflective red filter are about 420 mm, 400 mm, 400 mm, 400 mm, and 780 mm, respectively. The high frequency power of the chemical vapor deposition process for growing the silicon nitride layer is 2.1 kW, and the material of the metal layer is chromium.
別の反射式赤色フィルタのインジウム錫酸化物層、窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層、金属層の厚さは、それぞれ約168Å、400Å、400Å、400Å、780Åである。窒化シリコン層を成長させるための化学蒸着処理の高周波のパワーは1.6KWであり、金属層の材質はクロムである。 The thicknesses of indium tin oxide layer, silicon nitride layer, amorphous silicon layer, n-type silicon layer, and metal layer of another reflective red filter are about 168 mm, 400 mm, 400 mm, 400 mm, and 780 mm, respectively. The high frequency power of the chemical vapor deposition process for growing the silicon nitride layer is 1.6 KW, and the material of the metal layer is chromium.
本発明のもう一つの目的に従い、高輝度の反射式カラーフィルタの構造が記述される。該カラーフィルタは、基板と、窒化シリコン層と、アモルファスシリコン層と、n型シリコン層と、金属層とから形成される。 In accordance with another object of the present invention, the structure of a high brightness reflective color filter is described. The color filter is formed of a substrate, a silicon nitride layer, an amorphous silicon layer, an n-type silicon layer, and a metal layer.
すなわち、本発明は、液晶表示器に使用するカラーフィルタの構造であって、該カラーフィルタの構造は、基板と、前記基板上の窒化シリコン層であって、該窒化シリコン層を成長させるために用いるRFパワーの値が第一のパワー値である窒化シリコン層と、前記窒化シリコン層上のアモルファスシリコン層と、前記アモルファスシリコン層上のn型シリコン層と、前記n型シリコン層上の金属層とを具備し、光が前記基板から該カラーフィルタの中へ放射され、該光は、前記基板、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層を順に通過した後に、該カラーフィルタから出るために最初の経路に沿って伝わるように前記金属層により反射され、且つ前記光は前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層により吸収され及び干渉を受け、前記光はフィルタを掛けられて該カラーフィルタから放射された後特定の色の光になることを特徴とするカラーフィルタの構造を提供する(請求項2)。 That is, the present invention relates to a structure of a color filter used in a liquid crystal display, and the structure of the color filter is a substrate and a silicon nitride layer on the substrate for growing the silicon nitride layer. A silicon nitride layer whose RF power value is the first power value, an amorphous silicon layer on the silicon nitride layer, an n-type silicon layer on the amorphous silicon layer, and a metal layer on the n-type silicon layer The light is emitted from the substrate into the color filter, and the light passes through the substrate, the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer in this order, and then the color filter. Reflected by the metal layer to travel along a first path to exit from, and the light is the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer A structure of a color filter is provided, wherein the light is absorbed and interfered by the n-type silicon layer, and the light is filtered and emitted from the color filter to become light of a specific color. Item 2).
また、本発明は、液晶表示器に使用するカラーフィルタの構造であって、該カラーフィルタの構造は、基板と、前記基板上の金属層と、前記金属層上のn型シリコン層と、前記n型シリコン層上のアモルファスシリコン層と、前記アモルファスシリコン層上の窒化シリコン層であって、該窒化シリコン層を成長させるために用いるRFパワーの値が第一のパワー値である窒化シリコン層とを具備し、光が前記窒化シリコン層から該カラーフィルタの中へ放射され、該光は、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層を順に通過した後に、該カラーフィルタから出るために最初の経路に沿って伝わるように前記金属層により反射され、且つ前記光は前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層により吸収され及び干渉を受け、前記光はフィルタを掛けられて該カラーフィルタから放射された後特定の色の光になることを特徴とするカラーフィルタの構造を提供する(請求項4)。 The present invention also provides a color filter structure used in a liquid crystal display, wherein the color filter structure includes a substrate, a metal layer on the substrate, an n-type silicon layer on the metal layer, an amorphous silicon layer on the n-type silicon layer, and a silicon nitride layer on the amorphous silicon layer, the RF power value used for growing the silicon nitride layer being a first power value; Light is emitted from the silicon nitride layer into the color filter, and the light exits the color filter after passing through the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer in order. Therefore, the light is reflected by the metal layer so as to travel along the first path, and the light is reflected by the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon. A structure of a color filter is provided, wherein the light is absorbed and interfered by a con layer, and the light is filtered and emitted from the color filter to become a specific color light (claim 4). .
本発明の好ましい実施形態の一つにおいて、高輝度赤色フィルタの窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層、金属層の厚さは、それぞれ約500Å、400Å、400Å、780Åである。窒化シリコン層を成長させるための化学蒸着処理の高周波のパワーは1.6キロワット(KW)であり、金属層の材質はクロムである。 In one preferred embodiment of the present invention, the thickness of the silicon nitride layer, amorphous silicon layer, n-type silicon layer, and metal layer of the high-intensity red filter is about 500 mm, 400 mm, 400 mm, and 780 mm, respectively. The high frequency power of the chemical vapor deposition process for growing the silicon nitride layer is 1.6 kilowatts (KW), and the material of the metal layer is chromium.
高輝度緑色フィルタの窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層、金属層の厚さは、それぞれ約500Å、500Å、500Å、780Åである。窒化シリコン層を成長させるための化学蒸着処理の高周波のパワーは1.6KWであり、金属層の材質はクロムである。 The thicknesses of the silicon nitride layer, amorphous silicon layer, n-type silicon layer, and metal layer of the high-intensity green filter are about 500 mm, 500 mm, 500 mm, and 780 mm, respectively. The high frequency power of the chemical vapor deposition process for growing the silicon nitride layer is 1.6 KW, and the material of the metal layer is chromium.
本発明のブラックマトリックスの構造は良好な遮光と低反射率を提供する。その反射率は長波長領域(650nmと790nmの間の領域)において5%未満であり、それゆえ、長波長領域において反射が強く不十分な反射特性を有する従来のブラックマトリックスの問題を改善する。 The structure of the black matrix of the present invention provides good light shielding and low reflectivity. Its reflectivity is less than 5% in the long wavelength region (between 650 nm and 790 nm), thus improving the problem of the conventional black matrix that is strongly reflective in the long wavelength region and has poor reflective properties.
本発明の窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層は全て化学蒸着処理によって成長させるが、金属/酸化物からなる従来のブラックマトリックスは物理蒸着処理により形成される。光干渉が膜の中で生じる場合は、膜の均一性と厚さが非常に重要である。パターン面上に膜を形成するときに膜の均一性と厚さを制御するためには物理蒸着より化学蒸着のほうがよい。それゆえ本発明は従来技術よりも優れた膜の品質と光干渉効果とを提供する。
なお、前述の概略的な記載と以下の詳細な記載は例示であり、請求に係る発明のさらなる説明を提供するように意図されたものであることが理解されるであろう。
The silicon nitride layer, amorphous silicon layer, and n-type silicon layer of the present invention are all grown by chemical vapor deposition, but the conventional black matrix made of metal / oxide is formed by physical vapor deposition. When optical interference occurs in the film, the film uniformity and thickness are very important. Chemical vapor deposition is better than physical vapor deposition in order to control film uniformity and thickness when forming a film on the pattern surface. The present invention therefore provides superior film quality and optical interference effects over the prior art.
It will be understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and are intended to provide further explanation of the claimed invention.
本発明の様々な特徴、態様、利点は、以下の記載、添付の請求の範囲、そして添付の図面を考慮してよりよく理解されることになるだろう。
本発明の好ましい実施形態を詳しく参照するが、実施態様の例示は添付の図面に図示されている。可能な限り、図面及び記載中では同一又は同様の部分を参照するために同じ符号が用いられる。
Various features, aspects and advantages of the present invention will become better understood with regard to the following description, appended claims, and accompanying drawings where:
Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers are used in the drawings and the description to refer to the same or like parts.
本発明では、最初にガラス基板上にインジウム錫酸化物層を形成し、次に窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層、金属層がインジウム錫酸化物層の上に順次形成される。外部光がガラス基板から本発明のカラーフィルタの中へ放射されると、まずアモルファスシリコン層とn型シリコン層が光を吸収し、次に金属層が光を遮蔽し反射する。入射光と反射光はインジウム錫酸化物層と窒化シリコン層の中で弱め合う干渉を発生させる。さらに、入射光は金属層で反射されるので、アモルファスシリコン層とn型シリコン層は再び光を吸収する。 In the present invention, an indium tin oxide layer is first formed on a glass substrate, and then a silicon nitride layer, an amorphous silicon layer, an n-type silicon layer, and a metal layer are sequentially formed on the indium tin oxide layer. When external light is emitted from the glass substrate into the color filter of the present invention, the amorphous silicon layer and the n-type silicon layer first absorb the light, and then the metal layer shields and reflects the light. Incident light and reflected light cause destructive interference in the indium tin oxide layer and the silicon nitride layer. Furthermore, since incident light is reflected by the metal layer, the amorphous silicon layer and the n-type silicon layer absorb light again.
図2は本発明の好ましい実施形態の断面図である。最初にインジウム錫酸化物層204をガラス基板202の上に物理蒸着(PVD)処理により成長させる。次に窒化シリコン層206、アモルファスシリコン層208、n型シリコン層210を順次成長させるために化学蒸着処理が施される。最後に、金属層212が物理蒸着処理により形成され、カラーフィルタの構造が完成する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of the present invention. First, an indium
本発明のブラックマトリックスの好ましい実施形態に従えば、インジウム錫酸化物層204、窒化シリコン層206、アモルファスシリコン層208、n型シリコン層210、金属層212の厚さは、それぞれ約420Å、500Å、500Å、500Å、780Åである。窒化シリコン層206を成長させるための化学蒸着処理の高周波のパワーは1.6キロワット(KW)であり、金属層212の材質はクロム(Cr)であり、n型シリコン層210にリン(P)が添加される、そして、良好な遮光と低い反射率を有するブラックマトリックスの構造が完成する。
According to a preferred embodiment of the black matrix of the present invention, the thicknesses of the indium
図3は本発明の好ましい実施形態の反射率のスペクトルであり、測定波長領域は約390nmから780nmまでである。スペクトル線310はクロム/酸化クロムからなる従来のブラックマトリックスの反射率を表し、もう一つのスペクトル線320は本発明のブラックマトリックスの反射率を表す。図3に示されるように、本発明のブラックマトリックスの反射率は約390nmと650nmの間で約2%であり、従来のブラックマトリックスの反射率である約4%より低い。650nmと790nmの間、すなわち赤や赤外の光の領域では、従来のブラックマトリックスの反射率は波長に従って約25%に上昇するが、本発明のブラックマトリックスの反射率は依然として約5%未満である。本発明のブラックマトリックスはこのように長波長領域において低反射率を維持でき、光反射の発生を減らすことができる。
FIG. 3 is a reflectance spectrum of a preferred embodiment of the present invention, and the measurement wavelength region is from about 390 nm to 780 nm.
ブラックマトリックスだけでなく、本発明は、前記の層の厚さとその処理条件、例えば窒化シリコン層206を成長させるために化学蒸着処理の高周波パワーを変更するというようなもの、とを調整することにより、色と輝度が異なる他のカラーフィルタも提供する。以下の記載では、本発明の反射式カラーフィルタを説明し、色と輝度とが異なる幾つかの実施形態を提供する。
In addition to the black matrix, the present invention adjusts the thickness of the layers and their processing conditions, such as changing the high frequency power of the chemical vapor deposition process to grow the
表1に赤、緑、青の反射式カラーフィルタの実施形態の厚さと処理条件とを記載する。表1は赤色フィルタに対する厚さと処理条件との二つの組合わせを示し、本発明では異なる厚さと処理条件との組み合わせで同じ色のカラーフィルタを得ることができることを示す。前述のインジウム錫酸化物層204、窒化シリコン層206、アモルファスシリコン層208、n型シリコン層210、金属層212の厚さ、及び窒化シリコン層206を成長させるための化学蒸着処理の高周波数(RF)パワーが全て表1に記載される。さらに、表1の金属層212の材質はクロムであり、リンがn型シリコン層210に添加される。
Table 1 lists the thicknesses and processing conditions of embodiments of red, green and blue reflective color filters. Table 1 shows two combinations of thickness and processing conditions for the red filter, and shows that the present invention can obtain a color filter of the same color with a combination of different thicknesses and processing conditions. The thickness of the indium
本発明のもう一つの実施形態に従い、前記の反射式カラーフィルタの構造は変更され、高輝度の反射式カラーフィルタを得るためインジウム錫酸化物層214を成長させない。図4に示されるように、図4の構造にはインジウム錫酸化物層204が無く、その一方で残りは図2と同様である。表2には、赤と緑の高輝度反射式カラーフィルタの処理パラメータが記載されており、これらは窒化シリコン層206、アモルファスシリコン層208、n型シリコン層210、金属層212の厚さと、窒化シリコン層206を成長させるための化学蒸着処理の高周波パワーとを含むものである。さらに、表2の金属層212の材質はクロムであり、リンがn型シリコン層210に添加される。
In accordance with another embodiment of the present invention, the structure of the reflective color filter is modified so that the indium tin oxide layer 214 is not grown to obtain a high brightness reflective color filter. As shown in FIG. 4, the structure of FIG. 4 does not have an indium
本発明では、前述の層を逆に成長させることもできる。最初に金属層が基板の上に形成され、n型シリコン層、アモルファスシリコン層、窒化シリコン層、インジウム錫酸化物層を金属層の上に順次成長させる。外部光がインジウム錫酸化物層から本発明のカラーフィルタの中へ放射されると、まずアモルファスシリコン層とn型シリコン層が特定の波長を除いた光を幾らか吸収し、次に金属層が光を反射する。 In the present invention, the aforementioned layers can be grown in reverse. First, a metal layer is formed on the substrate, and an n-type silicon layer, an amorphous silicon layer, a silicon nitride layer, and an indium tin oxide layer are sequentially grown on the metal layer. When external light is emitted from the indium tin oxide layer into the color filter of the present invention, the amorphous silicon layer and the n-type silicon layer first absorb some light except for a specific wavelength, and then the metal layer Reflects light.
インジウム錫酸化物層と窒化シリコン層との中において、入射光と反射光は特定の波長を除いた波長で弱め合う干渉を発生させる。さらに、入射光は金属層で反射されるので、アモルファスシリコン層とn型シリコン層は再び光を吸収するが、特定の波長の光は吸収しない。従って本発明のカラーフィルタは不要な光にフィルタを掛け、特定の波長の光のみを反射する。以下の記載では逆の順序で成長させたカラーフィルタとその用途を示すために本発明のもう一つの実施形態を用いる。 In the indium tin oxide layer and the silicon nitride layer, incident light and reflected light cause destructive interference at wavelengths other than a specific wavelength. Furthermore, since incident light is reflected by the metal layer, the amorphous silicon layer and the n-type silicon layer absorb light again, but do not absorb light of a specific wavelength. Therefore, the color filter of the present invention filters unnecessary light and reflects only light of a specific wavelength. In the following description, another embodiment of the present invention will be used to show the color filters grown in reverse order and their applications.
図5は反射式液晶表示パネルの構造の概略図である。薄膜トランジスタ106は薄膜トランジスタ基板102上に位置する。そして薄膜トランジスタ106は液晶108の配列方向を制御するための電圧を変化させる役割を持つ。ブラックマトリックス118は薄膜トランジスタ106の下にあり、基板104上に形成される。カラーフィルタ120bは薄膜トランジスタ基板102上に位置する。光源110からの光は基板104を通過しカラーフィルタ120bに達する。カラーフィルタ120bは光を反射し且つフィルタを掛け、異なる領域で赤、緑、青の光とし、それらを基板104を通して放出する。
FIG. 5 is a schematic view of the structure of a reflective liquid crystal display panel. The
図6は反射式液晶表示器に用いられる本発明の好ましい実施形態の断面図である。最初に金属層212が物理蒸着(PVD)処理により基板402の上に形成される。次にn型シリコン層210、アモルファスシリコン層208、窒化シリコン層206を順次成長させるために化学蒸着処理が施される。最後に、インジウム錫酸化物層204を物理蒸着処理により成長させ、反射式カラーフィルタの構造が完成する。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of the present invention used in a reflective liquid crystal display. First, a
前述の層の厚さとその処理条件を調整することで、色と輝度とが異なるカラーフィルタを提供することができる。同じ色のカラーフィルタに対して多くの異なる処理パラメータが可能であり、本発明は一つの特定の組み合わせに限られない。さらに、インジウム錫酸化物層204は高輝度の反射式カラーフィルタを製造するためには除くことができる。
By adjusting the thickness of the layer and the processing conditions, a color filter having different colors and brightness can be provided. Many different processing parameters are possible for color filters of the same color, and the present invention is not limited to one specific combination. Further, the indium
結論として、本発明は次のような様々な利点を有する。
1.本発明のブラックマトリックスの構造は、良好な遮光と低反射率を提供し、その反射率は長波長領域(650nmと790nmの間の領域)において5%未満であり、それゆえ長波長領域において反射が強く不十分な反射特性を欠点とする従来のブラックマトリックスの問題を改善する。
In conclusion, the present invention has various advantages as follows.
1. The structure of the black matrix of the present invention provides good light shielding and low reflectivity, and the reflectivity is less than 5% in the long wavelength region (region between 650 nm and 790 nm) and is therefore reflective in the long wavelength region. This improves the problem of the conventional black matrix, which has a strong and insufficient reflection characteristic.
2.本発明の窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層は全て化学蒸着処理により成長させるが、金属/酸化物からなる従来のブラックマトリックスは物理蒸着処理により形成される。光干渉が膜の中で生じる場合は、膜の均一性と厚さが重要である。パターン面上に膜を形成するためには物理蒸着より化学蒸着のほうがよい。それゆえ本発明は従来技術よりも優れた膜の品質と光干渉効果とを提供する。 2. The silicon nitride layer, amorphous silicon layer, and n-type silicon layer of the present invention are all grown by chemical vapor deposition, while the conventional black matrix made of metal / oxide is formed by physical vapor deposition. If light interference occurs in the film, the film uniformity and thickness are important. In order to form a film on the pattern surface, chemical vapor deposition is better than physical vapor deposition. The present invention therefore provides superior film quality and optical interference effects over the prior art.
3.本発明に用いられる材料、すなわち窒化シリコン層、アモルファスシリコン層、n型シリコン層のようなものは、全て既存のものであってLCDの製造工程において容易に用意されるものである。さらに、これらの層は一つの化学蒸着チャンバの中で連続的に形成することができ、追加工程や時間を必要としない。その上、ブラックマトリックス、赤、緑、青のカラーフィルタを単に層の厚さと処理条件とを調整するだけで得ることができ、従って本発明は簡単で安価なカラーフィルタの構造を提供する。 3. The materials used in the present invention, ie, silicon nitride layer, amorphous silicon layer, n-type silicon layer, etc. are all existing and can be easily prepared in the LCD manufacturing process. Furthermore, these layers can be formed continuously in a single chemical vapor deposition chamber and do not require additional steps or time. In addition, black matrix, red, green and blue color filters can be obtained simply by adjusting the layer thickness and processing conditions, and the present invention thus provides a simple and inexpensive color filter structure.
なお、本発明の範囲や精神から外れることなしに様々な改良と変更が本発明の構造に対してされ得ることは当業者にとって明らかである。前記のことに鑑みれば、本発明は、その請求項及びそれと均等なものの範囲に属する本発明の改良や変更にも及ぶものであるということを意味する。 It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the structure of the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. In view of the foregoing, it means that the invention extends to modifications and alterations of the invention that fall within the scope of the claims and equivalents thereof.
G…緑、 R…赤、
102…薄膜トランジスタ基板、 104…基板、 106…薄膜トランジスタ、
108…液晶、 110…光源、 112…金属、 114…酸化物、
118…ブラックマトリックス、 120a、120b…カラーフィルタ、
202…ガラス基板、 204…インジウム錫酸化物層、
206…窒化シリコン層、 208…アモルファスシリコン層、
210…n型シリコン層、 212…金属層、
310…従来のブラックマトリックスの反射率を表すスペクトル線、
320…本発明のブラックマトリックスの反射率を表すスペクトル線、
402…基板。
G ... green, R ... red,
102 ... Thin film transistor substrate, 104 ... Substrate, 106 ... Thin film transistor,
108 ... Liquid crystal, 110 ... Light source, 112 ... Metal, 114 ... Oxide,
118 ... Black matrix, 120a, 120b ... Color filter,
202 ... Glass substrate, 204 ... Indium tin oxide layer,
206 ... silicon nitride layer, 208 ... amorphous silicon layer,
210 ... n-type silicon layer, 212 ... metal layer,
310 ... a spectral line representing the reflectance of a conventional black matrix,
320 ... a spectral line representing the reflectance of the black matrix of the present invention,
402: substrate.
Claims (4)
基板と、
前記基板上のインジウム錫酸化物層と、
前記インジウム錫酸化物層上の窒化シリコン層と、
前記窒化シリコン層上のアモルファスシリコン層と、
前記アモルファスシリコン層上のn型シリコン層と、
前記n型シリコン層上の金属層とを具備し、
光が前記基板から該カラーフィルタの中へ放射され、該光は、前記基板、前記インジウム錫酸化物層、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層を順に通過した後に、該カラーフィルタから出るために最初の経路に沿って伝わるように前記金属層により反射され、且つ前記光は前記インジウム錫酸化物層、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層により吸収されそして干渉を受け、前記光はフィルタを掛けられて該カラーフィルタから放射された後特定の色の光になることを特徴とするカラーフィルタの構造。 A color filter structure used in a liquid crystal display, wherein the color filter structure is:
A substrate,
An indium tin oxide layer on the substrate;
A silicon nitride layer on the indium tin oxide layer;
An amorphous silicon layer on the silicon nitride layer;
An n-type silicon layer on the amorphous silicon layer;
A metal layer on the n-type silicon layer,
Light is emitted from the substrate into the color filter, and the light passes through the substrate, the indium tin oxide layer, the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer in order, Reflected by the metal layer to travel along the first path to exit the color filter, and the light is absorbed by the indium tin oxide layer, the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer The structure of the color filter, wherein the light is filtered and emitted from the color filter after being filtered to become light of a specific color.
基板と、
前記基板上の窒化シリコン層と、
前記窒化シリコン層上のアモルファスシリコン層と、
前記アモルファスシリコン層上のn型シリコン層と、
前記n型シリコン層上の金属層とを具備し、
光が前記基板から該カラーフィルタの中へ放射され、該光は、前記基板、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層を順に通過した後に、該カラーフィルタから出るために最初の経路に沿って伝わるように前記金属層により反射され、且つ前記光は前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層により吸収されそして干渉を受け、前記光はフィルタを掛けられて該カラーフィルタから放射された後特定の色の光になることを特徴とするカラーフィルタの構造。 A color filter structure used in a liquid crystal display, wherein the color filter structure is:
A substrate,
A silicon nitride layer on the substrate;
An amorphous silicon layer on the silicon nitride layer;
An n-type silicon layer on the amorphous silicon layer;
A metal layer on the n-type silicon layer,
Light is emitted from the substrate into the color filter, and the light first passes through the substrate, the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer in order to exit the color filter. The light is reflected by the metal layer so as to travel along the path, and the light is absorbed and interfered by the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, the n-type silicon layer, and the light is filtered. A structure of a color filter, wherein the color filter becomes light of a specific color after being emitted from the color filter.
基板と、
前記基板上の金属層と、
前記金属層上のn型シリコン層と、
前記n型シリコン層上のアモルファスシリコン層と、
前記アモルファスシリコン層上の窒化シリコン層と、
前記窒化シリコン層上のインジウム錫酸化物層とを具備し、
光が前記インジウム錫酸化物層から該カラーフィルタの中へ放射され、該光は、前記インジウム錫酸化物層、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層を順に通過した後に、該カラーフィルタから出るために最初の経路に沿って伝わるように前記金属層により反射され、且つ前記光は前記インジウム錫酸化物層、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層により吸収されそして干渉を受け、前記光はフィルタを掛けられて該カラーフィルタから放射された後特定の色の光になることを特徴とするカラーフィルタの構造。 A color filter structure used in a liquid crystal display, wherein the color filter structure is:
A substrate,
A metal layer on the substrate;
An n-type silicon layer on the metal layer;
An amorphous silicon layer on the n-type silicon layer;
A silicon nitride layer on the amorphous silicon layer;
An indium tin oxide layer on the silicon nitride layer,
Light is emitted from the indium tin oxide layer into the color filter, and the light passes through the indium tin oxide layer, the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer in order, Reflected by the metal layer to travel along a first path to exit the color filter, and the light is reflected by the indium tin oxide layer, the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer. A structure of a color filter, wherein the light is absorbed and interfered, and the light is filtered and emitted from the color filter to become a specific color light.
基板と、
前記基板上の金属層と、
前記金属層上のn型シリコン層と、
前記n型シリコン層上のアモルファスシリコン層と、
前記アモルファスシリコン層上の窒化シリコン層とを具備し、
光が前記窒化シリコン層から該カラーフィルタの中へ放射され、該光は、前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層を順に通過した後に、該カラーフィルタから出るために最初の経路に沿って伝わるように前記金属層により反射され、且つ前記光は前記窒化シリコン層、前記アモルファスシリコン層、前記n型シリコン層により吸収されそして干渉を受け、前記光はフィルタを掛けられて該カラーフィルタから放射された後特定の色の光になることを特徴とするカラーフィルタの構造。 A color filter structure used in a liquid crystal display, wherein the color filter structure is:
A substrate,
A metal layer on the substrate;
An n-type silicon layer on the metal layer;
An amorphous silicon layer on the n-type silicon layer;
A silicon nitride layer on the amorphous silicon layer,
Light is emitted from the silicon nitride layer into the color filter, and the light passes through the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer in order before exiting the color filter. Reflected by the metal layer to travel along a path, and the light is absorbed and interfered by the silicon nitride layer, the amorphous silicon layer, and the n-type silicon layer, and the light is filtered A structure of a color filter, characterized in that it becomes light of a specific color after being emitted from the color filter.
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