CN101846843B - 彩色滤光阵列基板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于半穿透半反射式广视角液晶显示器的彩色滤光阵列基板，其包含一透明基板及复数个子像素，且该等子像素分别包含一反射区与一穿透区、一具有至少一凹槽的彩色滤光层以及一透明电极。本发明利用彩色滤光层的凹槽来达成半穿透半反射式液晶显示器的广视角技术，以简化结构并缩短制作时程，有效提升液晶显示面板的产能。

Description

彩色滤光阵列基板

技术领域

本发明提供一种彩色滤光阵列基板，尤指一种用于半穿透半反射式广视角液晶显示器的彩色滤光阵列基板。

背景技术

液晶显示器依据照明光的来源不同，可区分为穿透式(Transmissive mode)、反射式(Reflective mode)、及半穿透半反射式(Transflective mode)等三种。穿透式液晶显示器具有一用来产生光线的背光源，且背光源所产生的光线会通过液晶显示面板而让使用者观看到液晶显示器的显示画面。反射式液晶显示器则设置有反射层，当反射式液晶显示器显示画面时，环境光由使用者的观察面进入液晶显示器内，再藉由液晶显示面板的反射层将光线反射，而被反射的光线会再穿出液晶显示面板，最后使用者便可观看到液晶显示器的画面显示。另一方面，半穿透半反射式液晶显示器则是同时具有穿透模式及反射模式的液晶显示器，也就是说，液晶显示面板的各像素均包含一组反射区与穿透区，其中穿透区系使用背光源所产生的光线作为光源，而反射区则系使用环境光作为光源，故能有效节省所需电力并可因应所使用的环境而有所调整，现已广泛应用在手机、数字相机、车用显示器、笔记型计算机等携带式电子产品中。

请参照图1，图1为公知半穿透半反射式液晶显示器2的彩色滤光阵列基板剖面示意图。如图1所示，公知半穿透半反射式液晶显示器2是由一彩色滤光阵列基板(colorfilter on array substrate，COA substrate)10、一透明的上基板6以及一设置于其间的液晶层30所构成。彩色滤光阵列基板10包含一透明基板12，以及复数个像素200设于透明基板12的上并位于透明的上基板6与透明基板12之间。其中，各像素200可包含多个子像素20S、22S、24S，分别设有不同颜色的滤光层，例如红色滤光层20、绿色滤光层22及蓝色滤光层24等，且各子像素又分别具有一穿透区202、222、242与一反射区204、224、244，并利用设置于穿透区202、222、242与反射区204、224、244中间的黑色矩阵(Black Matrix，BM)18加以隔离各子像素，防止漏光。此外，各子像素均分别包含一薄膜晶体管(TFT)(未显示)与一透明像素电极26设于透明基板12之上，而各反射区204、224、244则另包含一有机层14及一金属反射层16。

如前所述，半穿透半反射式液晶显示器2的运作包含一穿透模式以及一反射模式。在穿透模式运作时，背光模块(未显示)所发出的光会穿透彩色滤光阵列基板10的各像素200、液晶层30及透明的上基板6来出光。而在反射模式运作时，外在环境的光源则会由透明的上基板6透过液晶层30的各像素200入射到金属反射层16上，并被金属反射层16反射，然后再经过液晶层30及透明的上基板6出光，显示画面。

此外，为了增加液晶显示器的可视角度，目前亦发展有各种广视角技术。例如多域分割垂直配向(Multi-domain VerticallyAligned，MVA)技术，其利用上、下基板接触液晶层的相邻面上的凸块(bump)或凹槽(slit)的对应组合，造成上、下基板两者与液晶层相邻面具有不平坦轮廓，进而造成液晶分子排列方向不一致而呈多向排列，来缩短液晶分子的反应时间并达到广视角，提升了液晶显示面板的性能。因此若将广视角技术与半穿透半反射技术结合，则可成为既省电又具备广视角功能的液晶显示器。请参照2图，图2为公知具有凸块结构的MVA半穿透半反射式液晶显示器4的示意图。图2的组件标号除凸块28外皆与图1相同，如图2所示，公知MVA半穿透半反射式液晶显示器4，即是分别在彩色滤光阵列基板10与透明的上基板6中增加复数个凸块28或凹槽(未显示)的组合设计，藉由凸块28改变环绕其周围的液晶分子的排列，达到广视角的功能。

然而，公知结合广视角技术与半穿透半反射技术的液晶显示器，均是在彩色滤光阵列基板的穿透区与反射区中增设复数个凸块，如此一来即需增加一道微影暨蚀刻(photo-etching process，PEP)制程步骤，不但结构复杂、增加生产成本，也相对地多了对准的误差。故，如何在兼取广视角液晶显示器的优点以及半穿透半反射式液晶显示器等省电设计时，有效提升生产效能，即为业界目前重要的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的即是提供一种半穿透半反射式广视角液晶显示器的彩色滤光阵列，以解决前述问题

依据本发明的目的，本发明提供一种彩色滤光阵列基板，其包含一透明基板以及复数个子像素设于该透明基板之上。各该子像素皆具有一穿透区与一反射区，且该等子像素均分别包含一第一遮光层、一彩色滤光层、一反射层以及一透明电极。其中，该第一遮光层设于该反射区内的该透明基板上，而该彩色滤光层，覆盖该反射区的该第一遮光层及该穿透区的该透明基板，且该彩色滤光层具有复数个多域分割垂直配向(MVA)结构分设于该反射区与该穿透区。此外，该反射层，设于该彩色滤光层与该第一遮光层之间，而该透明电极，设于该颜色滤光层表面。

依据本发明的又一目的，本发明提供一种彩色滤光阵列基板，其包含一透明基板；以及复数个子像素设于该透明基板之上。各该子像素皆具有一穿透区与一反射区，且该等子像素均分别包含一彩色滤光层、一透明电极、一第一凸块以及至少一第二凸块。其中该彩色滤光层，设于该透明基板上，而该透明电极，设于该彩色滤光层表面。此外，该第一凸块，设于该反射区内的该透明电极上，且该第一凸块具有至少丨凹槽，而该第二凸块，设于该穿透区内的该透明电极上。

本发明系提供一简化半穿透半反射式广视角液晶显示器的结构，如此可缩短制作过程所需时间，提升半穿透半反射式广视角液晶显示器制作的产能，并且能结合MVA等技术以改善传统半穿透半反射式液晶显示器的视角范围，有效提升了液晶显示面板的多种性能。

附图说明

图1为公知半穿透半反射式液晶显示器的彩色滤光阵列基板剖面示意图；

图2为公知半穿透半反射式广视角液晶显示器的彩色滤光阵列基板剖面示意图；

图3为本发明彩色滤光阵列基板第一实施例的剖面示意图；

图4为第3图中的一子像素放大示意图；

图5为本发明彩色滤光阵列基板第二实施例的剖面图；

图6为本发明第二实施例子像素的上视图与沿A-A’截线的剖面图。

【主要组件符号说明】

2半穿透半反射式液晶显示器

4MVA半穿透半反射型式液晶显示器

10彩色滤光阵列    12         下基板

14有机层          16         反射金属

18黑色矩阵        28         凸块

26、66、96        透明电极

30、70、100       液晶层

200、600、900     像素

42、72            半穿透半反射式广视角液晶显示器

50、80            彩色滤光阵列

6、52、82         上基板

54、84            透明基板

56、86            反射层

58第一遮光层      59          第二遮光层

88           遮光层

20S、22S、24S、60S、62S、64S、90S、92S、94S子像素

20、60、90        红色滤光层

22、62、92        绿色滤光层

24、64、94        蓝色滤光层

202、222、242、602、622、642、902、922、942穿透区

204、224、244、604、624、644、904、924、944反射区

603、605、623、625、643、645凹槽

606开口

98第一凸块               108第二凸块

982凹槽                  984圆环状凹槽

D1、D2间隙

具体实施方式

请参考图3，图3为依据本发明彩色滤光阵列基板50的第一实施例的示意图。图3所示，本实施例的彩色滤光阵列基板50应用于一半穿透半反射式广视角液晶显示器42中，并与另一透明的上基板52以及一液晶层70共同构成此半穿透半反射式广视角液晶显示器42。彩色滤光阵列基板50包含一透明基板54，以及复数个像素600设于透明基板54的上并位于透明的上基板52与透明基板54之间。为了简化说明，仅以一像素600为例示，其中，各像素600可包含多个子像素60S、62S、64S，分别设有不同颜色的彩色滤光层，例如本实施例中所列举的红色滤光层60、绿色滤光层62及蓝色滤光层64或其它白色、黄色、青色、洋红等彩色滤光层，且每一子像素60S、62S、64S又分别具一有穿透区602、622、642以及一反射区604、624、644。另外，各子像素60S、62S、64S均分别包含一薄膜晶体管(TFT)(未显示)与一透明像素电极66设于透明基板54之上，而各反射区604、624、644则另包含一第一遮光层58及一反射层56。而且各彩色滤光层(红色滤光层60、绿色滤光层62、蓝色滤光层64)对应于穿透区602、622、642以及反射区604、624、644的部分均分别具有至少一凹槽603、623、643和605、625、645。此外，彩色滤光阵列基板50另包含复数条连接于上述各薄膜晶体管(TFT)的数据线(Data line)与扫描线(Scan line)以及配向膜等组件，此为公知技艺者所详熟的通常知识，在此不多加赘述。

为了详细说明本发明彩色滤光阵列基板50的构造，现以图3的子像素60S来详细介绍，图4为图3的子像素60S的放大示意图。请参见图4，透明基板54设于背光模块(未显示)的上方，第一遮光层58设于透明基板54的上方，覆盖整个反射区604，其可由黑色矩阵(BM)等材料所构成，而反射层56设于第一遮光层58的上方，其可由金属等反光材料所构成。红色滤光层60设置于反射区604的反射层56以及穿透区602的透明基板54上方，且红色滤光层60中具有至少一用以影响液晶分子排列的广视角(MVA)结构，例如相对应于穿透区602和反射区604所配置的凹槽603、605。透明基板54的上形成有一层透明电极66，其可由氧化铟锡(Indium TinOxide，ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)等透明金属氧化物所构成，且透明电极66随着凹槽603、605的轮廓覆盖于穿透区602和反射区604的红色滤光层60表面上，当作像素电极。其中，由于本实施例于反射区604内设置有第一遮光层58，因此藉由第一遮光层58的厚度所致，反射区604上的透明电极66与上基板52间的液晶层70具有一间隙D1，而穿透区602上的透明电极66与上基板52间的液晶层70则具有一间隙D2，且间隙D1小于间隙D2，进而可确保反射区604中光径约略近似于穿透区602中的光径，以有效降低穿透区602与反射区604诸如色调等的差异。

此外，值得注意的是，由于本发明的红色滤光层60中具有至少一用以影响液晶分子排列的广视角结构，例如相对应于穿透区602和反射区604所配置的凹槽603、605，使得随着凹槽603、605的轮廓覆盖于颜色滤光层60表面的透明电极66亦为一非平坦表面。因此，本发明可选择性地于穿透区602的凹槽603下方设置一第二遮光层59，并于反射层56相对应于反射区604的红色滤光层60的凹槽605下方配置一开口606的图案，该开口对应于该反射区的该MVA结构，用以避免透明电极66因该等凹槽603、605结构导致的凌乱电场所造成的漏光等现象。其中，第二遮光层59可与反射区604的第一遮光层58为同一PEP制程形成，亦即其亦可由黑色矩阵(BM)等材料所构成。

请参考图5，图5为依据本发明半穿透半反射式广视角液晶显示器72的彩色滤光阵列基板80第二实施例的剖面示意图。如图5所示，本实施例的彩色滤光阵列基板80应用于一半穿透半反射式广视角液晶显示器72中，并与另一透明的上基板82以及一液晶层100共同构成此半穿透半反射式广视角液晶显示器72。彩色滤光阵列基板80包含一透明基板84以及复数个像素900设于透明基板84之上，并位于上基板82与透明基板84之间。同样地，为了简化说明，第5图以一像素900为例示，其中，各像素900可包含多个子像素90S、92S、94S，且每一子像素90S、92S、94S系分别具有穿透区902、922、942、反射区904、924、944，并分别设有不同颜色的彩色滤光层，例如红色滤光层90、绿色滤光层92及蓝色滤光层94或包含其它白色、黄色、青色、洋红等彩色滤光层。再者，每一子像素90S、92S、94S又分别包含有一透明电极96设于彩色滤光层90、92、94上，一第一凸块98设置于反射区904、924、944内，至少一第二凸块108设于穿透区902、922、942中，以及至少一反射层86设置于各反射区904、924、944内。此外，彩色滤光阵列基板80另包含薄膜晶体管阵列、复数条连接于各薄膜晶体管的数据线与扫描线以及配向膜等组件，在此亦不赘述。

接着，为了详细说明本发明彩色滤光阵列基板80的构造，以图5的子像素90S来详细介绍。图6为本发明彩色滤光阵列基板80的第二实施例中一子像素90S上视图与沿A-A’截线的剖面图。请参见图6，透明基板84设于背光模块(未显示)的上方，而反射层86设于透明基板84的上方，其可由金属等反光材料所构成。红色滤光层90系设置于反射区904的反射层86以及穿透区902的透明基板84上方，且红色滤光层90上更具有至少一用以影响一液晶分子排列的广视角(MVA)结构，例如相对应于反射区904所设置的第一凸块98的凹槽982与相对应于穿透区902的第二凸块108。而透明电极96系形成于红色滤光层90与凸块98、108的间并具有丨平坦表面，作为像素电极之用，其可由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等透明金属氧化物所构成。此外，由于本实施例于反射区904内设置第一凸块98，因此可藉由第一凸块98的厚度所致，使得反射区904的间隙D1小于穿透区902的间隙D2，以有效降低穿透区902与反射区904诸如色调等的差异。

与第一实施例一般，半穿透半反射式广视角液晶显示器72的广视角功能，是由透明基板84与透明的上基板82两者与液晶层100相邻面不平坦轮廓所造成液晶分子排列方向不一致性来达成，而本实施例即利用第一凸块98的凹槽982与第二凸块108所构成的不平坦轮廓，使得液晶分子排列方向呈现多向性。另外，本实施例可选择性的分别设置一遮光层88于各子像素之间以及各子像素内反射区904、924、944与穿透区902、922、942之间。

值得注意的是，本实施例的第一凸块98表面另可设置有至少一光折射组件，例如复数个圆环状凹槽984，用来构成如夫捏尔透镜般的光栅(Fresnel Lens)，以增强环境光线的反射光的强度，节省背光开启所耗费的电力。而且，本发明的第二实施例的具有凹槽982与圆环状凹槽984的第一凸块98、第二凸块108以及第一实施例的各彩色滤光层的凹槽603、623、643和605、625、645均可使用灰阶光罩(Gray tone Mask)或半色调光罩(Half tone Mask)等的曝光技术或佐以蚀刻步骤，于同一制程制作出该等具不同形状的组件。

总上所述，本发明提供一种应用于半穿透半反射式广视角液晶显示器的彩色滤光阵列基板，不但具有一简化结构，有效节省繁复制造程序缩短制作过程所需时间，大幅提升半穿透半反射式广视角液晶显示器的产能，并且能结合MVA技术以改善传统半穿透半反射式液晶显示器的视角范围，有效提升了液晶显示面板的多种性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种彩色滤光阵列基板，其特征在于，其包含：

一透明基板；以及

复数个子像素设于该透明基板之上，各该子像素皆具有一穿透与一反射区，且该等子像素均分别包含：

一第一遮光层，设于该反射区内的该透明基板上；

一彩色滤光层，覆盖该反射区的该第一遮光层及该穿透区的该透明基板，且该彩色滤光层具有复数个多域分割垂直配向(Multi-domain Vertically Aligned，MVA)结构分设于该反射区与该穿透区；

一反射层，设于该彩色滤光层与该第一遮光层之间；以及

一透明电极，设于该彩色滤光层表面。

2.如权利要求1的彩色滤光阵列基板，其特征在于，该第一遮光层为黑色矩阵。

3.如权利要求1的彩色滤光阵列基板，其特征在于，还包含一第二遮光层，设于该透明基板上相对应于该穿透区的该MVA结构之处。

4.如权利要求1的彩色滤光阵列基板，其特征在于，该反射层还具有一开口对应于该反射区的该MVA结构。

5.如权利要求1的彩色滤光阵列基板，其特征在于，该MVA结构包含凹槽。

6.如权利要求1的彩色滤光阵列基板，其特征在于，该反射层包含金属反射层。

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