帶干涉型濾光片層的基板及使用該基板的顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于獲得能用較少的工序數(shù)來形成、且光利用效率較高的帶干涉型濾光片層的基板、以及使用該基板的顯示裝置。該帶干涉型濾光片層的基板包括：平板狀的基板；以及濾光片層，該濾光片層包括第一反射層、透射層、以及第二反射層，其中，所述第一反射層設(shè)置于基板上，并具有光半透射性，所述透射層由設(shè)置于所述第一反射層上的具有光透射性的第一間隔層、及設(shè)置于第一反射層上的一部分上的具有光透射性的第二間隔層和第三間隔層所形成，并具有第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域，所述第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域共同具有第一間隔層，且它們的光學(xué)膜厚因第二間隔層和第三間隔層而各不相同，所述第二反射層設(shè)置于所述透射層上，并具有光半透射性，并且，所述濾光片層使得在第一區(qū)域至第三區(qū)域中透過不同波長的光。
【專利說明】帶干涉型濾光片層的基板及使用該基板的顯示裝置
[0001]本申請是申請日為“2010年I月21日”、申請?zhí)枮椤?01080055911.4”、題為“帶干涉型濾光片層的基板及使用該基板的顯示裝置”的申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及帶干涉型濾光片層的基板及使用該基板的顯示裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]隨著開始進(jìn)行地面數(shù)字廣播和互聯(lián)網(wǎng)、移動電話的普及，對液晶顯示器、等離子體顯示器等顯示裝置的需求正逐漸增大。雖然這些顯示器的一部分是作為小型顯示器而被裝載于移動設(shè)備上，但另一方面，對大畫面電視機(jī)的需求也正在擴(kuò)大。
[0004]在現(xiàn)有的顯示器中，在玻璃基板上設(shè)置矩陣布線，特別是在液晶顯示器的情況下，在矩陣布線的交點(diǎn)處設(shè)置薄膜晶體管。與該陣列基板隔開微小間隙而配置相對基板。向陣列基板與相對基板之間的間隙內(nèi)注入液晶，從而構(gòu)成液晶顯不裝置。
[0005]對于液晶顯示裝置的顏色顯示，一般是在相對基板上配置彩色濾光片，通過使紅色、綠色、藍(lán)色的光從使各色光透過的彩色濾光片射出，來對顏色進(jìn)行控制。彩色濾光片使用采用了顏料、染料的吸收型彩色濾光片。因此，例如在從設(shè)置于液晶顯示裝置背面的背光源射入液晶顯示裝置的白色光透過藍(lán)色濾光片的情況下，由于綠色、紅色的光被藍(lán)色濾光片所吸收，因此，會形成損耗。綠色、紅色濾光片也相同，因此，最終濾光片中的光的利用效率會變成為3分之I。
[0006]為了解決該問題，如專利文獻(xiàn)I所示，提出有使用干涉濾光片的方式。該方式是如下方法:即，根據(jù)各像素的顏色來設(shè)置的干涉濾光片選擇性地使紅色、綠色、或藍(lán)色的光透過，無法通過干涉濾光片的光返回背光源側(cè)，從而對光進(jìn)行再利用。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利特表平8 — 508114號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]然而，在如上所述的顯示裝置中，由于需要對各像素的每個(gè)像素形成使紅色、綠色、藍(lán)色透過的彩色濾光片層，因此，存在制造工藝極其復(fù)雜的問題。在重疊多層薄膜來形成干涉濾光片的情況下，為了形成紅色、綠色、藍(lán)色的各濾光片，需要重復(fù)三次以下工序:即，高精度重疊多層各薄膜的工序、以及對每個(gè)像素分離所重疊的多層膜的工序。在專利文獻(xiàn)I中，嘗試通過使用剝離工序來削減工序數(shù)，但在剝離工序中，有時(shí)在去除抗蝕劑的同時(shí)，所剝離的膜會再次附著于基板，從而導(dǎo)致成品率下降。因而，有時(shí)難以重新將剝離工序添加入液晶顯示器制造工序。
[0009]因此，在本發(fā)明中，目的在于提供能用較少的工序數(shù)來形成、且光利用效率較高的帶干涉型濾光片層的基板、以及使用該基板的顯示裝置。
[0010]本發(fā)明的帶干涉型濾光片層的基板的特征在于，包括:平板狀的基板；以及濾光片層，該濾光片層包括第一反射層、透射層、以及第二反射層，其中，所述第一反射層設(shè)置于基板上，并具有光半透射性，所述透射層由設(shè)置于所述第一反射層上的具有光透射性的第一間隔層、及設(shè)置于第一反射層上的一部分上的具有光透射性的第二間隔層和第三間隔層所形成，并具有第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域，所述第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域共同具有第一間隔層，且它們的光學(xué)膜厚因第二間隔層和第三間隔層而各不相同，所述第二反射層設(shè)置于所述透射層上，并具有光半透射性，并且，所述濾光片層使得在第一區(qū)域至第三區(qū)域中透過不同波長的光。
[0011]另外，本發(fā)明的顯示裝置的特征在于，包括:帶濾光片層的基板；平板狀的第二基板；以及光調(diào)制層，其中，所述帶濾光片層的基板的特征在于，包括:平板狀的第一基板；以及濾光片層，該濾光片層包括第一反射層、透射層、以及第二反射層，其中，所述第一反射層設(shè)置于基板上，并具有光半透射性，所述透射層由設(shè)置于所述第一反射層上的具有光透射性的第一間隔層、及設(shè)置于第一反射層上的一部分上的具有光透射性的第二間隔層和第三間隔層所形成，并具有第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域，所述第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域共同具有第一間隔層，且它們的光學(xué)膜厚因第二間隔層和第三間隔層而各不相同，所述第二反射層設(shè)置于所述透射層上，并對光進(jìn)行反射，并且，所述濾光片層使得在第一區(qū)域至第三區(qū)域中透過不同波長的光，所述平板狀的第二基板與所述第一基板的設(shè)置有濾光片層的主面相對，將所述光調(diào)制層保持于所述第一基板與所述第二基板之間。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，能提供能用較少的工序數(shù)來形成、且光利用效率較高的帶干涉型濾光片層的基板、以及使用該基板的顯示裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發(fā)明所涉及的帶干涉型濾光片層的基板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0014]圖2是表示本發(fā)明所涉及的帶干涉型濾光片層的基板的光學(xué)特性的圖。
[0015]圖3是表示本發(fā)明所涉及的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0016]圖4是表示彩色濾光片的光學(xué)特性的圖。
[0017]圖5是表示本發(fā)明所涉及的干涉型濾光片層的特性與效率之間的關(guān)系的圖。
[0018]圖6是表示帶干涉型濾光片層的基板的光學(xué)特性的比較例的圖。
[0019]圖7(a)是表示圖1的帶干涉型濾光片層的基板的制造工序的圖。
[0020]圖7(b)是表示圖1的帶干涉型濾光片層的基板的制造工序的圖。
[0021]圖7(c)是表示圖1的帶干涉型濾光片層的基板的制造工序的圖。
[0022]圖8(a)是表示本發(fā)明所涉及的帶干涉型濾光片層的基板的定位標(biāo)記的結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖8(b)是表示本發(fā)明所涉及的帶干涉型濾光片層的基板的定位標(biāo)記的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0024]圖9(a)是表示本發(fā)明所涉及的干涉型濾光片層的結(jié)構(gòu)的制造工序的圖。
[0025]圖9(b)是表示本發(fā)明所涉及的干涉型濾光片層的結(jié)構(gòu)的制造工序的圖。
[0026]圖9(c)是表示本發(fā)明所涉及的干涉型濾光片層的結(jié)構(gòu)的制造工序的圖。
[0027]圖10是表示本發(fā)明所涉及的其他帶干涉型濾光片層的基板的結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖11是表示本發(fā)明所涉及的其他顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]圖12是表示本發(fā)明所涉及的其他帶干涉型濾光片層的基板的結(jié)構(gòu)的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面，對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的帶濾光片層的基板22沿垂直于一個(gè)主面的方向的剖視圖。圖3是將該帶濾光片層的基板22用于液晶面板29的一部分的液晶顯示裝置的剖視圖。該帶濾光片層的基板22是如圖3所示那樣隔著液晶層13與相對基板17相對的、作為液晶顯示裝置的顯示面板29來使用的陣列基板。在相對基板17上設(shè)置有吸收型的彩色濾光片26。首先，利用圖1，對帶濾光片層的基板22進(jìn)行說明。
[0032]這里，圖1的帶濾光片層的基板22采用干涉型的法布里一珀羅型濾光片來作為濾光片層25。
[0033]具體而言，濾光片層25由第一反射層2、第一間隔層4、第二間隔層5、第三間隔層6、以及第二反射層3形成。濾光片層25具有三種光學(xué)膜厚不同的區(qū)域。濾光片層25是一種干涉型的濾光片，該干涉型的濾光片利用因兩個(gè)平行面(第一反射層2和第二反射層3)之間的光的多重反射而產(chǎn)生的干涉，來使反射率、透射率具有波長依存性。即，濾光片層25使得在三種區(qū)域中分別透過波長不同的光。
[0034]帶濾光片層的基板22的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，由基板1、設(shè)置于基板I的一個(gè)主面上的濾光片層25、形成于濾光片層25上的外涂層8、設(shè)置于外涂層8上的柵極絕緣膜28、設(shè)置于柵極絕緣膜28上的像素電極9、以及設(shè)置于外涂層8上的一部分上的薄膜晶體管11構(gòu)成。
[0035]在透明的玻璃基板I上利用硅氧化膜形成有底涂層7。在底涂層7上形成有濾光片層25。即，在底涂層7上形成有對可見光區(qū)域進(jìn)行半透射、反射的第一反射層2。此外，作為第一間隔層4，在第一反射層2上形成有硅氧化膜。作為第二間隔層5，選擇性地形成有硅氮化膜。
[0036]第三間隔層6成膜于第二間隔層5、第一間隔層4之上。對第三間隔層6使用與第二間隔層5相同的硅氮化膜。在與第二間隔層5相同的工序中，選擇性地形成第三間隔層6，使其一部分覆蓋第二間隔層5。設(shè)置于第一間隔層4上的第三間隔層6的光學(xué)膜厚與第二間隔層5不同。
[0037]第二反射層3形成于第三間隔層6、第二間隔層5、及第一間隔層4上的整個(gè)面上，在第二反射層3上成膜有外涂層8。由此，構(gòu)成帶濾光片層的基板22。將第一間隔層4、第二間隔層5、及第三間隔層6合稱為透射層。
[0038]此外，在外涂層8上設(shè)置柵極線10，在柵極線10和外涂層8上設(shè)置柵極絕緣膜28。在柵極絕緣膜28上利用透明導(dǎo)電膜設(shè)置有像素電極9。在設(shè)置有柵極線10的位置上的柵極絕緣膜28上，設(shè)置有半導(dǎo)體層101、以及位于其兩端的信號線12。信號線12的一部分覆蓋半導(dǎo)體層101。柵極線10、半導(dǎo)體層101、以及信號線12構(gòu)成薄膜晶體管11。S卩，各相鄰的像素電極9下設(shè)置有光學(xué)膜厚不同的濾光片層25。
[0039]為了正確地對濾光片層25、像素電極9、及薄膜晶體管11等進(jìn)行定位，在第一間隔層4上的一部分上，設(shè)置有定位標(biāo)記18。
[0040]在基板I 一側(cè)的與設(shè)置有濾光片層25的主面相反的主面上，設(shè)置有背光源(未圖/In )，使得與玻璃基板I相對。
[0041]濾光片層25具有以下特性:即，主要根據(jù)通過折射率與膜厚的積來給出的光學(xué)膜厚、以及第一反射層2或第二反射層3所反射的光的相位偏移來決定，以透過特定波長區(qū)域的光，并反射除此以外的波長區(qū)域的光。
[0042]濾光片層25采用具有多個(gè)光學(xué)膜厚不同的區(qū)域的結(jié)構(gòu)(光學(xué)薄膜群結(jié)構(gòu))。在多個(gè)區(qū)域的所有區(qū)域中都設(shè)置第一間隔層4，并部分地設(shè)置第二間隔層5和第三間隔層6，從而濾光片層25至少具有光學(xué)膜厚各不相同的三種區(qū)域(1、I1、III)。即，濾光片層25在第一間隔層4、第二間隔層5、及第三間隔層6之中，具有以下三種區(qū)域:即，只有第一間隔層4的區(qū)域(I);具有第一間隔層4和第三間隔層6的區(qū)域(II);以及具有第一間隔層4、第二間隔層5、及第三間隔層6的區(qū)域(III)。三種區(qū)域的光學(xué)膜厚不同。若從基板I的未設(shè)置濾光片層25的一側(cè)的主面照射光，則三種區(qū)域分別使波長不同的光透過，并主要對除使得透過的波長以外的波長的光進(jìn)行反射。
[0043]對于通過區(qū)域I的光27a、通過區(qū)域II的光27b、及通過區(qū)域III的光27c，由于在其各自的光路上濾光片層25的光學(xué)膜厚不同，因此，通過所述光路的光的透射波長區(qū)域及反射波長區(qū)域不同。對濾光片層25進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得三種光路27a、27b、27c各自的透射光呈紅色、綠色、藍(lán)色。因此，濾光片層25使適用于彩色圖像顯示的紅色、綠色、藍(lán)色的光透過。
[0044]圖2是表示在上述的濾光片層25中、在形成三種透射光27a、27b、27c是相當(dāng)于藍(lán)色、綠色、紅色那樣的情況下的、波長與透射率T之間的關(guān)系的圖。使用厚度為25nm的銀(Ag)來作為第一反射層2、第二反射層3，使用厚度為10nm的硅氧化膜來作為第一間隔層
4,使用厚度為25nm的娃氮化膜來作為第二間隔層5,使用厚度為15nm的娃氮化膜來作為第三間隔層6。
[0045]使紅色的光透過光學(xué)膜厚最厚的、設(shè)置有第一間隔層4、第二間隔層5、及第三間隔層6的區(qū)域(透射光27c所通過的區(qū)域)。使綠色的光透過光學(xué)膜厚第二厚的、設(shè)置有第一間隔層4和第三間隔層6的區(qū)域(透射光27b所通過的區(qū)域)。使藍(lán)色的光透過光學(xué)膜厚最薄的、只設(shè)置有第一間隔層4的區(qū)域(透射光27a所通過的區(qū)域)。
[0046]在本實(shí)施方式中，由于以兩次的圖案形成工序來形成具有三種光學(xué)膜厚的濾光片層25，因此，成本非常低。由于將第一間隔層4同時(shí)用于所有的濾光片，并將第一間隔層4的蝕刻速率選擇為比其他間隔層要慢的蝕刻速率，因此，易于制造。另外，在法布里一珀羅型濾光片中將金屬用于反射層的情況下，與現(xiàn)有的將光學(xué)膜厚設(shè)計(jì)成波長的4分之1、并層疊多層折射率不同的膜的多層膜型濾光片相比，能容易地對膜厚進(jìn)行控制，并能削減工序數(shù)。
[0047]此外，在濾光片層25中未透過的光基本都被反射而返回背光源側(cè)，從而能被再利用。利用圖3對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0048]圖3所示的液晶顯示裝置包括液晶面板29、棱鏡片30、以及背光源單元20。
[0049]液晶面板29由具有濾光片層25的陣列基板22 (第一基板)、與陣列基板22相對的相對基板17 (第二基板)、以及保持在陣列基板22與相對基板17之間的液晶層13構(gòu)成。陣列基板22具有與圖1的帶濾光片層的基板相同的結(jié)構(gòu)。在相對基板17上，設(shè)置有彩色濾光片26、以及配置于彩色濾光片26上的相對電極15。彩色濾光片26由三種呈周期性排列的著色層16、以及設(shè)置于著色層16各自的邊界上的黑矩陣14構(gòu)成。
[0050]三種著色層16使得與透過相對的濾光片層25的波長有相同程度的波長的光透過，而吸收其他波長的光。即，與濾光片層25的透過透射光27c的區(qū)域III相對的著色層16使紅色光透過。與濾光片層25的透過透射光27b的區(qū)域II相對的著色層16使綠色光透過。與濾光片層25的透過透射光27a的區(qū)域I相對的著色層16使藍(lán)色光透過。
[0051]在陣列基板22和相對基板17各自的外表面上,設(shè)置有偏光板(未圖不)。
[0052]在棱鏡片30、背光源單元20與玻璃基板I之間，設(shè)置有光控制薄膜(未圖示)。
[0053]背光源單元20包括冷陰極管、LED等光源(未圖示)、以及覆蓋光源的高反射率內(nèi)表面，將來自光源的光射出至液晶面板29。光在通過中途光控制薄膜、偏光板等光學(xué)薄膜之后，射入陣列基板22，利用濾光片層25，根據(jù)各個(gè)位置上的光學(xué)膜厚，來對所述光的波長區(qū)域進(jìn)行選擇，使所選出的波長區(qū)域的光透過液晶層13。
[0054]這里，未被濾光片層25選出的光的大半都被反射，從而返回背光源單元20 —側(cè)。在高反射率內(nèi)表面上，到達(dá)背光源單元20的該再利用光24被再次反射至液晶面板29 —偵牝而幾乎沒有光損耗。在返回背光源單元20的光之中，有90%以上被再利用而再次射入液晶面板29。
[0055]使透過液晶層13的光透過著色層16。著色層16的紅色、綠色、藍(lán)色的透射特性如圖4所示?？v軸T表示透射率。各色的光譜在低透射率的區(qū)域中重合，本來對顏色再現(xiàn)性不利。
[0056]然而，圖3中的液晶顯示裝置在著色層16的光的射入面一側(cè)具有濾光片層25。透過各著色層16的光預(yù)先被濾光片層25所選擇。由于著色層的低透射率的區(qū)域的光有相當(dāng)一部分被濾光片層25所濾除，因此，著色層16的顏色再現(xiàn)性比以往有所改善。因而，即使使用色純度比圖4所示的著色層16要低的著色層，也能通過與濾光片層25進(jìn)行組合來獲得足夠的色純度，從而整個(gè)顯示裝置的光利用效率得以提高。
[0057]透過著色層16的光經(jīng)過設(shè)置于相對基板17的外表面的偏光板、及光學(xué)控制薄膜而到達(dá)觀察者。
[0058]這里，在入射光從相對于陣列基板22傾斜的方向射入的情況下，由于濾光片層25上的光路長度比膜厚要長，因此，透過膜/被膜所反射的光相互之間的相位差與相對于陣列基板22垂直的入射光的情況不同。即，在入射光的方向相對于陣列基板傾斜的情況下，對于透過濾光片層25的光，在原理上透過波長區(qū)域會偏向短波長、即藍(lán)色側(cè)。這相當(dāng)于在從傾斜方向觀察液晶面板29時(shí)、與從相對于基板I垂直的方向觀察液晶面板29時(shí)相比、顏色會發(fā)生較大的變化。為了解決該問題，如上所述那樣，在相對基板17—側(cè)設(shè)置彩色濾光片26，這樣做是有效的。即使從陣列基板射出的傾斜光偏向藍(lán)色側(cè)，但若用彩色濾光片26來只使所希望的波長區(qū)域的光透過，則最終也能充分抑制顏色的變化。
[0059]此外，通過提高從背光源單元20射出的光的方向性，抑制向陣列基板22的濾光片層25的傾斜入射光分量，能解決上述問題。在這種情況下，雖然會產(chǎn)生液晶面板29的視角變窄的問題，但例如只要在液晶顯示裝置前表面上粘貼擴(kuò)散板等、設(shè)置光散射材料以使得通過相對基板的著色層16后能獲得足夠的視角即可。
[0060]對于濾光片層25，除了要求再現(xiàn)與各顏色相對應(yīng)的波長區(qū)域以外，還要求高效地使相對應(yīng)的波長區(qū)域的光透過、或高效地對透射波長區(qū)域以外的光進(jìn)行反射。如上所述，在現(xiàn)有的、只用透明膜來構(gòu)成濾光片層25的情況下，在濾光片層25中幾乎不會產(chǎn)生光損耗。但是，在只用透明膜來形成反射層的情況下，由于一般層疊多層折射率不同的薄膜來提高反射率，因此，工序數(shù)較多。
[0061]另一方面，在用較薄的金屬來形成第一反射層2、第二反射層3的情況下，容易獲得較高的反射率。特別是用可見光區(qū)域中的光學(xué)特性優(yōu)良的、即反射率較高且光的損耗較少的銀來形成第一反射層2、第二反射層3，較為理想。但是，由于金屬層會吸收光，因此，會產(chǎn)生些許光損耗。即，無法同時(shí)兼顧濾光片層25的透射性能和反射性能，從而導(dǎo)致可能無法實(shí)現(xiàn)足夠的光再利用。
[0062]因此，對使用背光源單元20的光的再利用機(jī)理詳細(xì)進(jìn)行了探討研究，其結(jié)果是，獲得了能解決上述問題的方針。圖5表示光利用效率分別為0.2,0.4,0.6,0.8時(shí)的透射波長區(qū)域的透射率T與透射波長區(qū)域以外的透射率TO之間的關(guān)系。例如在以光利用效率0.8為目標(biāo)的情況下，濾光片層25的透射波長區(qū)域的透射率的允許范圍為0.5至1，另一方面，透射波長區(qū)域以外的透射率的允許范圍為O至0.1。若提高濾光片層25的透射波長區(qū)域的透射率，則對于透射波長區(qū)域的光，效率會根據(jù)損耗減少的程度而提高，但透射波長區(qū)域以外的光的透射率也會提高，其結(jié)果是，透過濾光片層25之后被彩色濾光片26所吸收的光分量會增加。相反，若降低濾光片層25的透射波長區(qū)域的透射率，則透射波長區(qū)域的光的透射率會下降，但對于透射波長區(qū)域以外的光，被濾光片層25反射至背光源側(cè)的光的比例會增加，再利用的效率會提高，其結(jié)果是，整個(gè)光利用效率得以提高。即，為了實(shí)現(xiàn)較高的光利用效率，與其提高濾光片層25的透射率，不如以降低透射波長區(qū)域以外的透射率、即提高反射率為目標(biāo)。
[0063]可以認(rèn)為這是由于透過濾光片層25的光不過整體的約3分之1，其余都被進(jìn)行再利用，因而再利用的效率較為顯著。在圖5中，為了最終提高光利用效率、例如以60%左右的光利用效率為目標(biāo)，只要將濾光片層25的透射波長區(qū)域以外的反射率設(shè)為80%、即將透射波長區(qū)域以外的透射率設(shè)為20%以下即可。
[0064]求出具有圖2所示的特性的濾光片層25的最終的光利用效率，其結(jié)果是，透射波長區(qū)域以外的透光率小于20%，與未使用濾光片層25的情況相比，光利用效率提高了 1.9倍。
[0065]作為比較，圖6示出了使透射波長區(qū)域以外的透光率大于20%的特性的一個(gè)例子。圖中的縱軸T表示透射率。由于使濾光片層25所使用的Ag的反射層厚度薄至15nm，因此，透射波長區(qū)域的透射率比圖2要高，但透射波長區(qū)域以外的透射率也會提高，從而再利用效率會下降。求出將其用于濾光片層25而得的液晶顯示裝置的最終的光利用效率，其結(jié)果是，與未使用濾光片層25的情況相比，光利用效率的提高限于1.3倍。
[0066]由此可知，通過降低透射波長區(qū)域以外的透光率、最好是降低至20%以下，即使在使用具有光吸收的濾光片層25的情況下，也能實(shí)現(xiàn)足夠的光再利用。
[0067]此外，在本實(shí)施方式中，設(shè)置有底涂層7，但也允許采用未設(shè)置底涂層7的結(jié)構(gòu)。
[0068]另外，在本實(shí)施方式中，只設(shè)置有I層棱鏡片30，但也可以設(shè)置2層以上的多層的棱鏡片。
[0069]下面，示出具體的實(shí)施方式。
[0070](實(shí)施例1)
[0071]圖7表示與實(shí)施方式I相關(guān)的帶干涉型濾光片層的基板的制造方法。
[0072]如圖7 (a)所示，利用CVD將10nm的硅氧化膜成膜于玻璃基板I上，以作為底涂層7。接著，利用真空蒸鍍將25nm的Ag成膜于整個(gè)面上，以作為第一反射層2。接著，利用CVD將硅氧化膜成膜為lOOnm，以作為第一間隔層4，進(jìn)而利用CVD將硅氮化膜成膜為25nm，以作為第二間隔層5。接著，將感光性的抗蝕劑層23在第二間隔層5上形成圖案，利用化學(xué)干法蝕刻對第二間隔層5進(jìn)行蝕刻，去除抗蝕劑層23。
[0073]在進(jìn)行蝕刻時(shí)，化學(xué)干法蝕刻的蝕刻條件如下:若硅氮化膜與硅氧化膜的選擇比足夠高、即硅氧化膜的蝕刻速度與硅氮化膜相比足夠慢，則在所述干法蝕刻中能只選擇性地對硅氮化膜進(jìn)行蝕刻，以抑制對作為基底的硅氧化膜產(chǎn)生蝕刻破壞。由于能獲得第二間隔層5的蝕刻速率比第一間隔層4的蝕刻速率要快20倍左右的條件，因此，能達(dá)到可忽略對第一間隔層4產(chǎn)生蝕刻破壞的程度。
[0074]接著，如圖7(b)所示，利用CVD將硅氮化膜成膜為15nm，以作為第三間隔層6。此夕卜，形成感光性的抗蝕劑層23，使其選擇性地覆蓋第二間隔層5與第三間隔層6重疊的區(qū)域、以及只有第三間隔層6的區(qū)域。在預(yù)先形成第二間隔層5時(shí)，以設(shè)置于顯示區(qū)域以外的定位用標(biāo)記為基準(zhǔn)，對抗蝕劑層23正確地進(jìn)行定位。之后，利用上述化學(xué)干法蝕刻來蝕刻去除第二間隔層5與第三間隔層6，然后，去除抗蝕劑層23。接著，如圖7(c)所示，利用真空蒸鍍將25nm的Ag成膜于整個(gè)面上，以作為第二反射層3，在第三間隔層6和第一間隔層4上的整個(gè)面上進(jìn)行成膜，進(jìn)而利用CVD將10nm的硅氧化膜成膜于第二反射層3上，以作為外涂層8。
[0075]利用以上兩次的間隔層圖案形成工序，來形成具有三種光學(xué)膜厚的法布里一珀羅型的濾光片層25。
[0076]接著，在濾光片層25上形成包含薄膜晶體管11、像素電極9、及信號線12的布線群。結(jié)構(gòu)如圖1所示，由于具體的制造方法眾所周知，因此，省略詳細(xì)說明。在外涂層8上形成柵極線10之后，形成柵極絕緣膜28，進(jìn)而形成薄膜晶體管11，并形成圖案。利用透明導(dǎo)電膜來形成像素電極9之后，形成信號線12以完成薄膜晶體管11，薄膜晶體管11與像素電極9也進(jìn)行電連接。
[0077]對濾光片層25、像素電極9、以及薄膜晶體管11等也需要正確地進(jìn)行定位，但能利用在形成濾光片層25時(shí)預(yù)先設(shè)置的定位標(biāo)記18來容易地實(shí)現(xiàn)這些定位。
[0078]圖8 (a)是定位標(biāo)記的俯視圖。圖8(b)是表示圖8(a)的A — A’線截面的放大圖。
[0079]S卩，若在用曝光裝置檢測定位標(biāo)記時(shí)，預(yù)先在濾光片層25上設(shè)置能獲得較高的反射率的結(jié)構(gòu)，則足以作為定位標(biāo)記。在曝光裝置中，多將綠色的光用于定位標(biāo)記的檢測，但在本實(shí)施例中，還將強(qiáng)烈反射綠色的除綠色以外的濾光片結(jié)構(gòu)用于圖8(b)所示的定位標(biāo)記18 —側(cè)，另外，還在定位標(biāo)記的背景19上采用使綠色透過的濾光片結(jié)構(gòu)。這樣，能容易地形成對比度較高的定位標(biāo)記。
[0080]使彩色濾光片26與完成的陣列基板22相對。在相對基板17上設(shè)置有彩色濾光片26。彩色濾光片26具有根據(jù)像素來配置的著色層16和黑矩陣14。在彩色濾光片26上設(shè)置有相對電極15。在陣列基板22與彩色濾光片26之間存在液晶層13，這里，對液晶的偏振狀態(tài)進(jìn)行控制。
[0081]在背光源20與液晶面板29之間，插入棱鏡片30，以提高從背光源單元20射出的光的方向性。由此可以進(jìn)一步地獲得方向性。提高了方向性，其結(jié)果是，能大幅抑制對于從傾斜的方向射入內(nèi)置于液晶面板29內(nèi)的濾光片層25的光的色偏移。但是，在由觀察者進(jìn)行觀察的情況下，由于存在畫面亮度的視角依存性變大的情況，因此，在相對基板17的觀察者一側(cè)配置低散射率的散射薄膜，其結(jié)果是，能改善視角依存性的問題。
[0082]由此，能以較少的工序數(shù)制造具有三種光學(xué)膜厚的法布里一珀羅型濾光片，能獲得光利用效率較高的液晶顯示器。
[0083](實(shí)施例2)
[0084]實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同之處在于，構(gòu)成濾光片層的第一間隔、第二間隔、第三間隔的圖案不同。對與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號，省略對相同結(jié)構(gòu)的說明。
[0085]圖9表示與實(shí)施方式2相關(guān)的帶濾光片層的基板及其制造方法的其他例子。
[0086]所制造的實(shí)施例2的帶濾光片層的基板如圖9 (C)所示，濾光片層25的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I不同。即，實(shí)施例2的濾光片層25在第一間隔層4上的一部分上設(shè)置有第二間隔層
5。另外，在第一間隔層4上的未設(shè)置第二間隔層5的區(qū)域的一部分上設(shè)置有第三間隔層6。因而，濾光片層25具有只有第一間隔層的區(qū)域1、具有第一間隔層和第三間隔層的區(qū)域I1、以及具有第一間隔層5和第二間隔層6的區(qū)域III這三種區(qū)域。
[0087]如圖9 (a)所示，利用CVD將10nm的硅氧化膜成膜于玻璃基板I上，以作為底涂層7。接著，利用真空蒸鍍將25nm的Ag成膜于整個(gè)面上，以作為第一反射層2。接著，利用CVD將硅氧化膜成膜為lOOnm，以作為第一間隔層4，進(jìn)而利用CVD將硅氮化膜成膜為15nm，以作為第二間隔層5。接著，將感光性的抗蝕劑層23形成圖案，利用化學(xué)干法蝕刻對第二間隔層5進(jìn)行蝕刻，去除抗蝕劑層23。由于能獲得第二間隔層5的蝕刻速率比第一間隔層4的蝕刻速率要快20倍左右的條件，因此，能達(dá)到可忽略對第一間隔層4產(chǎn)生蝕刻破壞的程度。
[0088]接著，如圖9(b)所示，利用CVD將硅氮化膜成膜為40nm，以作為第三間隔層6。但是，使第三間隔層6的成膜溫度比第二間隔層要低。具體而言，將第二間隔層5的成膜溫度設(shè)為230度，將第三間隔層的成膜溫度設(shè)為170度。此外，形成感光性的抗蝕劑層23，使其只選擇性地覆蓋第三間隔層6的區(qū)域。在預(yù)先形成第二間隔層5時(shí)，以設(shè)置于顯示區(qū)域以外的定位用標(biāo)記為基準(zhǔn)，對抗蝕劑層23正確地進(jìn)行定位。之后，用上述緩沖氫氟酸(BHF)來蝕刻去除第三間隔層6，然后，去除抗蝕劑層23。若能確保第二間隔層5與第三間隔層6的蝕刻選擇比，則也能像這樣分別形成第二間隔層、第三間隔層。
[0089]接著，如圖9 (C)所示，利用真空蒸鍍將25nm的Ag成膜于整個(gè)面上，以作為第二反射層3，進(jìn)而利用CVD將硅氧化膜成膜為lOOnm，以作為外涂層8。
[0090]利用以上兩次的間隔層圖案形成工序，能形成具有三種光學(xué)膜厚的法布里一珀羅型的濾光片層25。
[0091]由此，在實(shí)施例2中，也能以較少的工序數(shù)制造具有三種光學(xué)膜厚的帶濾光片層的基板25，若使用該帶濾光片層的基板25，則能獲得光利用效率較高的液晶顯示器。
[0092](實(shí)施例3)
[0093]此外，也可以采用如圖10那樣的結(jié)構(gòu)。即，在第一反射層2上的至少兩處設(shè)置有第二間隔層5。在第二間隔層5和第一反射層2上設(shè)置有第一間隔層4。而且，在設(shè)置于兩個(gè)第二間隔層5中的一個(gè)上的第一間隔層4上設(shè)置有第三間隔層6。
[0094]另外，在第一間隔層4上的、未設(shè)置第二間隔層5的部分的一部分上，也設(shè)置有第三間隔層6。
[0095]因而，濾光片層25具有以下四個(gè)區(qū)域。即，濾光片層25具有作為透射層而只有第一間隔層4的區(qū)域1、在第二間隔層5上設(shè)置有第一間隔層4的區(qū)域I1、在第一間隔層4上設(shè)置有第三間隔層6的區(qū)域II1、以及設(shè)置有第二間隔層5、第一間隔層4、及第三間隔層6的區(qū)域IV。在采用圖10的結(jié)構(gòu)的情況下，在各個(gè)區(qū)域中，形成有光路27a、27b、27c、27d這四種光學(xué)膜厚，能以兩次圖案形成來形成使四種顏色的光透過的帶濾光片的基板。
[0096](實(shí)施例4)
[0097]實(shí)施例4與實(shí)施例1的不同之處在于，將濾光片層25配置于相對基板17的彩色濾光片26的前表面(光射入的一側(cè))。對與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號，省略對相同結(jié)構(gòu)的說明。
[0098]圖11表示關(guān)于與實(shí)施例4相關(guān)的彩色濾光片的結(jié)構(gòu)的例子。在相對基板17上，形成有具有黑矩陣14、及與像素的顏色相對應(yīng)的著色層16的彩色濾光片26。在彩色濾光片26上，設(shè)置有I微米的丙烯酸樹脂，以作為底涂層。下面，與實(shí)施方式I相同，在濾光片層25中，在底涂層7上,作為第一反射層而成膜有25nm的Ag,利用CVD將娃氧化膜成膜為10nm,以作為第一間隔層4。此外，在第一間隔層4上，在與像素相對應(yīng)的位置上，選擇性地形成有25nm的硅氮化膜，以作為第二間隔層5。
[0099]在第一間隔層4與第二間隔層3重疊的區(qū)域、以及只有第一間隔層4的區(qū)域的一部分上，選擇性地形成15nm的硅氮化膜，以作為第三間隔層6。在第一間隔層4、第二間隔層5、及第三間隔層6上的整個(gè)面上，作為第二反射層3而成膜有25nm的Ag。此外，在第二反射層3上，作為外涂層8而成膜有10nm的硅氧化膜。在外涂層8上，作為相對電極而成膜有10nm的作為透明電極的ITO (氧化銦錫合金)。
[0100]將具有如上所述的彩色濾光片26和濾光片層25的相對基板17、與另外制作的(不具有濾光片層25的)陣列基板22貼合在一起，以形成液晶面板29。在陣列基板22上，在基板I上形成有柵極絕緣膜28、像素電極9、以及薄膜晶體管11。
[0101]由于一般在較高的工藝溫度下制作陣列基板22，因此，預(yù)先制成的濾光片層25需要能耐高溫，但由于相對基板17的制造工藝的工藝溫度相對較低，因此，在將濾光片層25用于相對基板17的情況下，可以將不耐高溫的材料用于濾光片層25。此外，只要將濾光片層25配置于彩色濾光片26的背光源20 —側(cè)即可，也可以采用其他結(jié)構(gòu)。
[0102]在實(shí)施例4中，也能以較少的工序數(shù)制造具有三種光學(xué)膜厚的法布里一珀羅型濾光片，能獲得光利用效率較高的液晶顯示器。
[0103](實(shí)施例5)
[0104]實(shí)施例5與實(shí)施例1的不同之處在于，在第一反射層2與第一間隔層4之間設(shè)有微小凹凸。對與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號，省略對相同結(jié)構(gòu)的說明。
[0105]圖12表示與實(shí)施例5相關(guān)的帶干涉型濾光片層的基板的其他例子。
[0106]如圖12所示，在玻璃基板I上，作為底涂層7而成膜有10nm的硅氧化膜。在基板I上的整個(gè)面上，作為第一反射層2，成膜有25nm的Ag。
[0107]在第一反射層3上，以一定的間隔形成有微小凹凸21。凹凸21的尺寸是能以通常的光刻工序來形成的程度的大小，但比像素尺寸(著色層的大小)要小。在凹凸21及第一反射層2上，作為第一間隔層4而成膜有10nm的硅氧化膜。
[0108]在第一間隔層4上，以25nm的硅氮化膜選擇性地形成有第二間隔層5。在第二間隔層5和第一間隔層4上，在第一間隔層4與第二間隔層5重疊的區(qū)域、以及只有第一間隔層4的區(qū)域的一部分上，選擇性地形成有15nm的硅氮化膜，以作為第三間隔層6。在第一間隔層4、第二間隔層5、及第三間隔層6上的整個(gè)面上，作為第二反射層3而成膜有25nm的Ag。此外，在第二反射層3上，作為外涂層8而成膜有10nm的硅氧化膜。
[0109]能通過在實(shí)施例1中添加在第一反射層4上形成凹凸21的工序來形成具有這樣的結(jié)構(gòu)的帶濾光片層的基板25，從而能利用三次圖案形成工序來形成該帶濾光片層的基板25。此外，各濾光片層25具有三種光學(xué)膜厚不同的區(qū)域，而各個(gè)區(qū)域都形成有具有凹凸21的部分和沒有凹凸21的部分這兩種小區(qū)域。由于各小區(qū)域只有透射波長區(qū)域不同，因此，能擴(kuò)大濾光片層的透射特性的頻帶。另外，使微小凹凸具有規(guī)律性，從而還能提供光的衍射現(xiàn)象的效果。
[0110]通過擴(kuò)大透過濾光片層25的光的頻帶，即使對于從傾斜的方向射入濾光片的光的透射波長區(qū)域偏向藍(lán)色側(cè)，由于也能維持足夠的透射率，因此，在液晶顯示裝置的視角特性上是有利的。
[0111]在實(shí)施例5中，也能以較少的工序數(shù)制造具有三種光學(xué)膜厚的法布里一珀羅型濾光片，能獲得光利用效率較高的液晶顯示器。
[0112]標(biāo)號說明
[0113]I 基板
[0114]2 第一反射層
[0115]3 第二反射層
[0116]4 第一間隔層
[0117]5 第二間隔層
[0118]6 第三間隔層
[0119]7 底涂層
[0120]8 外涂層
[0121]9 像素電極
[0122]10柵極線
[0123]11薄膜晶體管
[0124]12信號線
[0125]13液晶層
[0126]14黑矩陣
[0127]15相對電極
[0128]16著色層
[0129]17相對基板(第二基板)
[0130]18定位標(biāo)記
[0131]19定位標(biāo)記背景
[0132]20背光源單元
[0133]21微小凹凸
[0134]22帶濾光片層的基板、陣列基板(第一基板)
[0135]23抗蝕劑層
[0136]24再利用光
[0137]25濾光片層
[0138]26彩色濾光片
[0139]27光路
[0140]28柵極絕緣膜
[0141]29液晶面板
[0142]30棱鏡片
【權(quán)利要求】
1.一種帶干涉型濾光片層的基板，其特征在于，包括: 平板狀的基板；以及 濾光片層，該濾光片層包括第一反射層、透射層、以及第二反射層，其中，所述第一反射層設(shè)置于所述基板上，并具有光半透射性，所述透射層由設(shè)置于所述第一反射層上的具有光透射性的第一間隔層、及設(shè)置于第一反射層上的一部分上的具有光透射性的第二間隔層和第三間隔層所形成，并具有第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域，所述第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域共同具有第一間隔層，且它們的光學(xué)膜厚因第二間隔層和第三間隔層而各不相同，所述第二反射層設(shè)置于所述透射層上，并具有光半透射性，并且，所述濾光片層使得在所述第一區(qū)域至第三區(qū)域中透過不同波長的光。
2.如權(quán)利要求1所述的帶干涉型濾光片層的基板，其特征在于， 所述第一間隔層設(shè)置于所述第一反射層上， 所述第二間隔層設(shè)置于所述第一間隔層上的一部分上， 所述第三間隔層設(shè)置于所述第二間隔層上、以及未設(shè)置所述第二間隔層的范圍內(nèi)的所述第一間隔層上的一部分上。
3.如權(quán)利要求1所述的帶干涉型濾光片層的基板，其特征在于， 所述第一間隔層設(shè)置于所述第一反射層上， 所述第二間隔層設(shè)置于所述第一間隔層上的一部分上， 所述第三間隔層設(shè)置于未設(shè)置所述第二間隔層的范圍內(nèi)的所述第一間隔層上的一部分上。
4.一種顯示裝置，其特征在于，包括: 平板狀的第一基板； 濾光片層，該濾光片層包括第一反射層、透射層、以及第二反射層，其中，所述第一反射層設(shè)置于所述第一基板上，并具有光半透射性，所述透射層由設(shè)置于所述第一反射層上的具有光透射性的第一間隔層、及設(shè)置于第一反射層上的一部分上的具有光透射性的第二間隔層和第三間隔層所形成，并具有第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域，所述第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域共同具有第一間隔層，且它們的光學(xué)膜厚因第二間隔層和第三間隔層而各不相同，所述第二反射層設(shè)置于所述透射層上，并具有光半透射性，并且，所述濾光片層使得在所述第一區(qū)域至第三區(qū)域中透過不同波長的光； 平板狀的第二基板，該平板狀的第二基板與所述第一基板的設(shè)置有濾光片層的主面相對；以及 光調(diào)制層，將該光調(diào)制層保持于所述第一基板的設(shè)置有濾光片層的一個(gè)主面、和與所述一個(gè)主面相對的所述第二基板的另一個(gè)主面之間。
5.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于， 在所述第二基板上，設(shè)置有著色層，該著色層與所述濾光片層的光學(xué)膜厚不同的三種區(qū)域相對地進(jìn)行設(shè)置，使透過所述相對的濾光片層的光的一部分透過。
6.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于， 所述第一間隔層設(shè)置于所述第一反射層上， 所述第二間隔層設(shè)置于所述第一間隔層上的一部分上， 所述第三間隔層設(shè)置于所述第二間隔層上、以及未設(shè)置所述第二間隔層的范圍內(nèi)的所述第一間隔層上的一部分上。
7.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于， 所述第一間隔層設(shè)置于所述第一反射層上， 所述第二間隔層設(shè)置于所述第一間隔層上的一部分上， 所述第三間隔層設(shè)置于未設(shè)置所述第二間隔層的范圍內(nèi)的所述第一間隔層上的一部分上。
8.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于， 所述透射層還包括光學(xué)膜厚與第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域不同的第四區(qū)域， 所述第二間隔層設(shè)置于所述第一反射層上的兩處， 所述第一間隔層設(shè)置于所述第二間隔層上、以及所述第一反射層上， 所述第三間隔層設(shè)置于未設(shè)置所述第二間隔層的范圍內(nèi)的所述第一間隔層上的一部分上、以及與設(shè)置于所述兩處的第二間隔層的一個(gè)第二間隔層重疊地進(jìn)行設(shè)置的所述第一間隔層上。
9.如權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于， 所述第一反射層和所述第二反射層由金屬形成。
10.一種顯示裝置，其特征在于，包括: 平板狀的第一基板； 平板狀的第二基板，該平板狀的第二基板與所述第一基板相對； 著色層，在所述第二基板的與所述第一基板相對的一個(gè)主面上設(shè)置有三個(gè)以上的所述著色層，所述著色層分別使波長不同的光透過； 濾光片層，該濾光片層包括第一反射層、透射層、以及第二反射層，其中，所述第一反射層設(shè)置于所述著色層的所述光射入的一側(cè)，并具有光半透射性，所述透射層由設(shè)置于所述第一反射層上的具有光透射性的第一間隔層、及設(shè)置于第一反射層上的一部分上的具有光透射性的第二間隔層和第三間隔層所形成，并具有與所述著色層相對的第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域，所述第一區(qū)域、第二區(qū)域、及第三區(qū)域共同具有第一間隔層，且它們的光學(xué)膜厚因第二間隔層和第三間隔層而各不相同，所述第二反射層設(shè)置于所述透射層上，并具有光半透射性，并且，所述濾光片層使得在第一區(qū)域至第三區(qū)域中透過不同波長的光；以及光調(diào)制層，該光調(diào)制層保持于所述第一基板與所述第二基板之間， 所述著色層使透過所述相對的濾光片層的光的一部分透過。
【文檔編號】G02B5/20GK104280807SQ201410598146
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2010年1月21日
【發(fā)明者】中井　豊, 小野　富男, 本宮　佳典, 額田　秀記, 平山　雄三, 永戶　一志, 宮崎　崇 申請人:株式會社東芝