CN101498802A - 彩色滤光片结构及其制造方法、液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种彩色滤光片结构及其方法与应用，此彩色滤光片结构包括基板，多个红色、蓝色、绿色滤光单元位于该基板上，且所述蓝色滤光单元的厚度小于所述红色与绿色滤光单元的厚度，以改善亮暗态的中性色色度点距离过远的问题。

Description

彩色滤光片结构及其制造方法、液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种彩色滤光片结构及其制造方法、以及包括该彩色滤光片结构的液晶显示装置，更特别地，涉及一种可改善液晶屏幕性能的彩色滤光片结构及其制造方法、以及包括该彩色滤光片结构的液晶显示装置。

背景技术

液晶显示器主要由液晶显示面板与背光模块所组成，其中液晶显示面板一般包括上、下两层玻璃基板，并在该两个基板之间夹有液晶层，且上层玻璃基板与液晶层间还设有彩色滤光片结构，以形成红、蓝、绿像素从而提供彩色画面，下层玻璃基板则设有晶体管，背光模块位于液晶显示面板的后方，用以提供液晶显示面板所需的光源。

然而，液晶显示面板却普遍存在亮态的中性色度点与暗态的中性色度点距离过远的问题，即当液晶显示面板在不同的亮度下，如从灰阶GL255到GL0时，中性色各灰阶色度点会不断改变。可是，对于一个理想的液晶显示面板而言，中性色各灰阶色度点从亮态至暗态应只有亮度的变化而不应出现色度的变化。

所以，近年来提出一些修正全灰阶白色色度点的信号处理技术，然而利用这些软件技术在处理暗灰阶时，中性色色度点却仍有偏蓝的现象，因此该问题已经无法单纯凭借软件技术就足以解决，尚须从硬件着手改良。

因此，本发明提出一创新的彩色滤光片结构，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种彩色滤光片结构，其蓝色滤光单元的厚度小于红色、绿色滤光单元的厚度，通过应用在液晶显示面板上，即可提高液晶显示面板的对比及拉近液晶显示面板亮、暗态的中性色色度点。

本发明的另一目的在于提供一种彩色滤光片的制造方法，主要是提供多个红色、绿色、蓝色滤光单元于一基板上，且蓝色滤光单元的厚度小于另外二种，就可使亮态时或灰阶显示时通过蓝色滤光单元的光亮增加，使中性色的亮态色度点向蓝色偏移，而中性色的暗态时蓝色漏光降低，使得中性色的暗态色度点向黄色偏移。

本发明的再一目的在于提供一种液晶显示装置，其通过彩色滤光片结构的改良而解决液晶显示面板中性色色度点偏移的问题，进而提高影像输出品质。

根据本发明的彩色滤光片结构包括基板，多个红色、绿色、蓝色滤光单元位于该基板上，且所述蓝色滤光单元的厚度小于所述红色与绿色滤光单元的厚度，厚度差在0.2至0.4微米之间。

根据本发明的彩色滤光片的制造方法包括提供基板，接着设一遮光矩阵于基板上，此遮光矩阵具有多个像素区，然后在所述像素区内分别形成多个红色、绿色、蓝色滤光单元，且所述蓝色滤光单元的厚度小于所述红色与绿色滤光单元的厚度，厚度差在0.2至0.4微米之间。

根据本发明的液晶显示面板包括彩色滤光片基板、与彩色滤光片基板平行的薄膜晶体管基板、以及位于该彩色滤光片基板与薄膜晶体管基板之间的液晶层。其中彩色滤光片基板包括一基板，多个红色、绿色、蓝色滤光单元位于该基板上，所述蓝色滤光单元的厚度小于所述红色与绿色滤光单元的厚度，厚度差在0.2至0.4微米之间。

根据本发明的液晶显示装置包括第一偏光板，彩色滤光片基板位于第一偏光板之下，其中彩色滤光片基板包括一基板，多个红色、绿色、蓝色滤光单元位于该基板上，且蓝色滤光单元的厚度小于所述红色与绿色滤光单元的厚度，厚度差在0.2至0.4微米之间，一薄膜晶体管基板平行于彩色滤光片基板，液晶层位于薄膜晶体管基板与彩色滤光片基板之间，第二偏光板平行于第一偏光板，且位于薄膜晶体管的下方，以及一背光模块，位于彩色滤光片基板与第二偏光板下方以提供光线。

本发明的所述或其他目的对于本领域普通技术人员而言，阅读以下实施例的详细内容后是显而易知的。

先前的概述与接下来的详细叙述都是范例，以便能进一步解释本发明的权利要求。

附图说明

图1为本发明的彩色滤光片结构的截面示意图；

图2为本发明的另一种彩色滤光片结构的截面示意图；

图3为本发明的再一种彩色滤光片结构的截面示意图；

图4A～4C为本发明的彩色滤光片的制造方法流程图；

图5为本发明暗态中性色位于CIE1931色度座标图的色度点；

图6为本发明的蓝色滤光单元的厚度与亮度关系图；

图7为本发明亮态中性色位于CIE1931色度座标图的色度点；

图8为本发明的液晶显示面板结构示意图；

图9为本发明的液晶显示装置示意图。

附图标记说明

10 彩色滤光片基板                  12 基板

14 遮光矩阵                        16a 红色滤光单元

16b 绿色滤光单元                   16c 蓝色滤光单元

18 覆盖层                          19 覆盖层

20 彩色滤光片结构                  21 彩色滤光片结构

22 液晶显示面板                    24 薄膜晶体管基板

26 液晶层                          281、282 取向层

30 液晶显示装置                    321、322 偏光板

具体实施方式

参照图1，其是本发明的彩色滤光片结构的截面示意图。如图所示，本发明的彩色滤光片结构10包括例如玻璃材料的基板12，具有多个像素区15的遮光矩阵(black matrix)14位于基板12上，多个红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b、蓝色滤光单元16c配置于像素区15中，其中所述红色滤光单元16a与绿色滤光单元16b的高度相同，例如可为1.5～2.5微米，蓝色滤光单元16c的厚度则比红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b的厚度小，如厚度差h可在0.2至0.4微米之间。此外，请参照图2，其是本发明的另一种彩色滤光片结构20的示意图，即彩色滤光片结构20还包括覆盖层18，其用以覆盖遮光矩阵14、以及所述红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b、蓝色滤光单元16c，并同时平补蓝色滤光单元16c与红色、绿色滤光单元16a、16b之间的断差，其中覆盖层18的材料是透光性良好的光致抗蚀剂有机材料。

此外，如图3所示，本发明还公开另一种彩色滤光片结构21，如上述彩色滤光片结构10与20，其具有基板12、遮光矩阵14，多个红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b、蓝色滤光单元16c设置于遮光矩阵14的像素区15中，至于覆盖层19，其直接位于蓝色滤光单元16c上的厚度差位置，以填平蓝色滤光单元16c与红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b之间的厚度差距。其中，覆盖层19的材料是透光性良好的光致抗蚀剂有机材料。

下面以彩色滤光片结构10为例，具体说明彩色滤光片的制造方法。请先参照图4A，提供基板12，之后如图4B所示，在基板12上形成遮光矩阵14，以于基板12上定义多个像素区15，其中遮光矩阵14的较普遍的制造方式就是先在基板12上形成铬膜，然后对铬膜进行光刻、蚀刻工艺即可形成遮光矩阵14。但是，由于近年环保意识提高，铬材料在部分国家不符合环保法规，所以亦可利用树脂材料取代铬，对树脂进行光刻工艺即可形成遮光矩阵14。接着如图4C所示，可利用光刻工艺于像素区15形成多个厚度相同的红色滤光单元16a与绿色滤光单元16b，及形成厚度比红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b小的蓝色滤光单元16c，或者利用喷墨(ink jet)技术，即通过喷墨装置(图中未示)将墨水注入像素区15内，亦可形成红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b与蓝色滤光单元16c，且，由于蓝色滤光单元16c的厚度小于其他两者，因此可以将蓝色滤光单元16c的厚度减薄，或者是将红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b的厚度增厚，即可完成如图1所示的彩色滤光片结构10。

另外，彩色滤光片结构20的制造方法类似于彩色滤光片10，只是还包括形成覆盖层18的步骤，即选择透光性良好的光致抗蚀剂有机材料，再通过光刻工艺或喷墨工艺来形成覆盖层18，进而覆盖遮光矩阵14与所述红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b、蓝色滤光单元16c，以填平蓝色滤光单元16c和红色滤光单元16a、绿色滤光单元16b间的断差，如此即可完成如图2所示的彩色滤光片结构20。

同理，彩色滤光片结构21的覆盖层19的形成方式类似于彩色滤光片结构21，选择透光性良好的光致抗蚀剂有机材料且通过光刻工艺或喷墨工艺形成覆盖层19来覆盖蓝色滤光单元16c，即直接位于蓝色滤光单元16c上的厚度差位置。

由上述可知，本发明的彩色滤光片结构10、20或21，采用蓝色滤光单元16c的厚度比其他颜色的滤光单元厚度小，这是由于蓝色滤光单元厚度的改变对其蓝色色度点偏移的敏感度较低，所以当降低蓝色滤光单元的厚度时，蓝色色度点变化小，所以液晶屏幕的色域变化亦较小。且，当蓝色滤光单元16c的厚度变小，在暗态时由于散射效应(scatter effect)会降低，而减少暗态漏光中的蓝色成分，使暗态色度点偏向较黄色区域，如图5为暗态中性色位于CIE1931色度座标图的色度点，图中每一个点表示不同厚度的蓝色滤光单元在暗态情况下的色度座标点。

另外，在亮态情况下蓝色滤光单元可吸收背光源的程度亦会下降，即所通过的光量增加，这样对亮态(灰阶GL255)的中性色而言，灰阶GL255的中性色亮度增加，如图6所示的蓝色滤光单元的厚度与亮度关系图所示，且由于蓝色光所占的比重成分会提高，即可使灰阶GL255的中性色色度点偏向蓝色区域，如图7所示的亮态灰阶GL255位于CIE1931色度座标图的色度点，图中每一个点表示不同厚度蓝色滤光单元在亮态情况下的色度座标点。

因此，一旦将上述彩色滤光片结构10或彩色滤光片结构20、21应用在液晶显示面板上，即可以改善已知液晶显示面板具有中性色色度点偏移的现象。下面以彩色滤光片结构10为例，说明所公开的液晶显示面板。

如图8所示，本发明的液晶显示面板22包括彩色滤光片基板10，及薄膜晶体管基板(Thin Film Transistor substrate)24，且薄膜晶体管基板24与彩色滤光片基板10互相平行，并有液晶层26位于彩色滤光片基板10与薄膜晶体管基板24之间，及取向层281位于彩色滤光片基板10与液晶层26之间，另一取向层282则位于液晶层26与薄膜晶体管基板24之间，用以控制液晶层26的液晶分子的排列方向。

本发明的液晶显示面板不但利用上述改良过的彩色滤光片结构，还可同时搭配修正全灰阶白色色度点的信号处理技术，拉近液晶显示面板的中性色的亮态色度点与暗态色度点，使中性色的暗态色度点向黄色偏移、中性色的亮态色度点向蓝色偏移，以进而降低液晶显示面板的暗态亮度，增加亮态亮度，提高屏幕对比。

因此，将本发明改良过的液晶显示面板22应用在液晶显示装置上，就能提供更好、更理想的影像品质，即如图9所示的本发明的液晶显示装置30，包括两互相平行的偏光板321、322，液晶显示面板22则位于两偏光板321、322之间，以用来显示彩色画面，即偏光板321、322分别位于液晶显示面板22的上下两侧，用以搭配液晶层26的液晶旋转角度而产生明暗变化，背光模块34位于液晶显示面板22与偏光板322下方以提供均匀光线至液晶显示面板22，使其能正常显示影像。

由此可知，本发明所公开的彩色滤光片结构及其方法和应用，主要通过改变蓝色滤光单元的厚度，即可拉近液晶显示面板的亮、暗态的中性色色度点，增进液晶显示面板的性能，亦进而让液晶显示装置可以提供更好的影像品质。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，而不能限定本发明的保护范围，即凡是根据本发明所公开的精神进行的变化或修饰，仍应涵盖在本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种彩色滤光片结构，包括：

基板；及

多个红色、绿色、蓝色滤光单元，其位于该基板上，

所述蓝色滤光单元的厚度小于所述红色与绿色滤光单元的厚度，其中所述蓝色滤光单元与所述红色和绿色滤光单元的厚度差在0.2至0.4微米之间。

2.根据权利要求1所述的彩色滤光片结构，其中所述红色滤光单元与所述绿色滤光单元的厚度相同。

3.根据权利要求1所述的彩色滤光片结构，还包括位于该基板上的遮光矩阵，该遮光矩阵具有多个像素区以供所述红色、绿色、蓝色滤光单元分别置于其中。

4.根据权利要求3所述的彩色滤光片结构，还包括覆盖层，其覆盖所述红色、绿色、蓝色滤光单元以及该遮光矩阵。

5.根据权利要求4所述的彩色滤光片结构，其中该覆盖层的材料是光致抗蚀剂有机材料。

6.一种彩色滤光片的制造方法，包括下列步骤：

提供基板；及

在该基板上形成多个红色、绿色、蓝色滤光单元，

其中所述蓝色滤光单元的厚度小于所述红色和绿色滤光单元的厚度，且其中所述蓝色滤光单元与所述红色和绿色滤光单元的厚度差在0.2至0.4微米之间。

7.根据权利要求6所述的彩色滤光片的制造方法，其中所述红色、绿色与蓝色滤光单元利用光刻工艺或喷墨方式制得。

8.根据权利要求6所述的彩色滤光片的制造方法，其中在形成所述红色、绿色、蓝色滤光单元于该基板上之前，还包括形成遮光矩阵于该基板上，该遮光矩阵具有多个像素区，以供所述红色、绿色、蓝色滤光单元分别置于其中。

9.根据权利要求8所述的彩色滤光片的制造方法，其中形成该遮光矩阵的步骤包括：

形成一层可作为该遮光矩阵的材料；及

对该材料进行光刻工艺以制得该遮光矩阵，其中该遮光矩阵的材料是树脂或铬。

10.根据权利要求8所述的彩色滤光片的制造方法，还包括形成覆盖层覆盖所述红色、绿色、蓝色滤光单元以及该遮光矩阵。

11.一种液晶显示装置，包括：

彩色滤光片基板，该彩色滤光片基板包括：

基板；及

多个红色、绿色、蓝色滤光单元，其位于该基板上，所述蓝色滤光单元的厚度小于所述红色与绿色滤光单元的厚度，其中所述蓝色滤光单元与所述红色和绿色滤光单元的厚度差在0.2至0.4微米之间；

薄膜晶体管基板，与该彩色滤光片基板平行；

液晶层，位于该薄膜晶体管基板与该彩色滤光片基板之间。

12.根据权利要求11所述的液晶显示装置，还包含背光模块，其位于该彩色滤光片基板与该薄膜晶体管基板下方以提供光线。

13.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中所述红色滤光单元与绿色滤光单元的厚度相同。

14.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中该彩色滤光片还包括位于该基板上的遮光矩阵，该遮光矩阵具有多个像素区以供所述红色、绿色、蓝色滤光单元分别置于其中。

15.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其中该彩色滤光片还包括覆盖层，其覆盖所述红色、绿色、蓝色滤光单元以及该遮光矩阵。

16.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其中该覆盖层的材料是光致抗蚀剂有机材料。

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