CN103336385A - 彩色滤光片基板及其应用的液晶显示面板和液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种彩色滤光片基板及其应用的液晶显示面板和液晶显示装置。此彩色滤光片基板至少包含有透光基板、遮光层、滤光层及电极层。遮光层和滤光层是形成于透光基板上。电极层是形成于遮光层和滤光层上，其中电极层至少包含有狭缝和多个桥接部，桥接部是形成于狭缝中，其中狭缝的宽度和桥接部的间距可分别根据滤光层的介电常数来对应调整。此彩色滤光片基板可应用于液晶显示装置中。

Description

彩色滤光片基板及其应用的液晶显示面板和液晶显示装置

本申请是申请日为2008年7月21日，申请号为200810142952.1的中国发明专利申请的分案申请

技术领域

本发明是有关于一种彩色滤光片基板及其应用，且特别是有关于可形成多区域电场的彩色滤光片基板及其在液晶显示面板和液晶显示装置中的应用。

背景技术

随着资讯、通信产业不断地推陈出新，带动了液晶显示器(Liquid CrystalDisplay；LCD)市场的蓬勃发展。液晶显示器具有高画质、体积小、重量轻、低驱动电压、与低消耗功率等优点，因此被广泛应用于个人数字助理(PersonalDigital Assistant；PDA)、移动电话、摄录放影机、笔记型电脑、桌上型显示器、车用显示器、及投影电视等消费性通讯或电子产品。

而液晶显示器的所以能形成彩色化，主要是借由彩色滤光片(Color Filter；CF)的设置。液晶面板可通过驱动IC的电压改变来控制液晶分子的排列状态，而形成闸门来选择背光源光线穿透的与否，并借由含有红、绿及蓝三色滤光层的彩色滤光片来形成不同的色光。一般的彩色滤光片基板是在透明玻璃基板上制作具有黑色矩阵(Black matrix)的遮光层，再依序形成具有透光性红、绿、蓝三原色的彩色滤光膜层，然后，形成透明的ITO电极。

由于液晶显示器是利用液晶分子的排列状态来控制光线，因而具有先天狭视角的缺点，尤其在面对大型化LCD萤幕时，广视角的问题更随之显著。目前已发展出例如对彩色滤光片基板的ITO电极进行图案化，借以形成不同的电极区域，因而可产生多区域电场来使液晶分子呈多区域(Multi Domain)排列，而增加视角范围。

然而，由于彩色滤光片基板具有不同颜色的彩色滤光膜层，而不同颜色的彩色滤光膜层则具有不同的介电常数。因此，当液晶显示器在彩色滤光片基板与一薄膜晶体管(Thin Film Transistor；TFT)基板之间形成电场时，在不同颜色的彩色滤光膜层下的电场情形亦相互不同，容易导致液晶分子未对准至预设方向，因而影响液晶显示器的显示品质。

发明内容

因此本发明的一方面是在于提供一种彩色滤光片基板及其在液晶显示装置中的应用，借以形成多区域电场，并可根据不同滤光层的介电常数来对应修正电场的分布情形。

根据本发明的实施例，本发明的彩色滤光片基板至少包含有一透光基板、至少一第一滤光层、至少一第二滤光层及电极层。透光基板具有至少一第一区域和至少一第二区域，第一滤光层形成于第一区域中，第二滤光层形成于第二区域中，其中第一滤光层的介电常数大于第二滤光层的介电常数。电极层形成于第一区域和第二区域中，其中电极层至少包含多个第一狭缝和多个第二狭缝。第一狭缝位于第一区域中，其中每一此些第一狭缝设有多个第一桥接部，而形成多个第一子狭缝于此些第一桥接部之间，此些第一子狭缝具有相同的长度。第二狭缝位于第二区域中，其中每一此些第二狭缝设有多个第二桥接部，而形成多个第二子狭缝于此些第二桥接部之间，此些第二子狭缝具有相同的长度，其中每一此些第一子狭缝的长度是大于每一此些第二子狭缝的长度。

根据本发明的实施例，提出一种具有上述彩色滤光片基板的液晶显示面板。

另外，根据本发明的实施例，提出一种具有上述液晶显示面板的液晶显示装置。

因此，本发明的彩色滤光片基板及其在液晶显示装置中的应用可根据彩色滤光层的介电常数，来对应调整电极层的狭缝宽度或桥接部之间的间距，借以对应修正液晶显示面板中的电场情形，因而可精确地定位液晶分子的对准方向，进行确保液晶显示器的显示品质。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示装置的剖面示意图。

图2是绘示依照本发明的第一实施例的彩色滤光片基板的剖面示意图。

图3是绘示依照本发明的第一实施例的彩色滤光片基板的黑色矩阵结构的俯视示意图。

图4是绘示依照本发明的第一实施例的彩色滤光片基板的电极层的俯视示意。

图5A和图5B是绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板在第一狭缝和第二狭缝具有相同宽度时的剖面示意图。

图6A和图6B是绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板在第一狭缝和第二狭缝未具有相同宽度时的剖面示意图。

图7是绘示依照本发明的第二实施例的彩色滤光片基板的电极层的俯视示意。

主要元件符号说明：

d：宽度

100：液晶显示面板

101：第一区域               102：第二区域

103：第一狭缝               104：第二狭缝

105：指状结构               106：长狭缝

107：短狭缝                 108：第一桥接部

108a：第一子狭缝            109：第二桥接部

109a：第二子狭缝            110：彩色滤光片基板

111：透光基板               112：遮光层

113：第一滤光层             114：第二滤光层

115：间隔单元               116、116a：电极层

120：有源元件阵列基板       121：像素电极

130：液晶层                 140：第一偏光片

150：第二偏光片

200：背光模组

具体实施方式

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，本说明书将特举出一系列实施例来加以说明。但值得注意的是，此些实施例只是用以说明本发明的实施方式，而非用以限定本发明。

请参照图1，其绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示装置的剖面示意图。本实施例的液晶显示面板100是设置于一背光模组200的上方，因而组装成一液晶显示装置(Liquid Crystal Display；LCD)。其中液晶显示面板100可成多区域电场来控制液晶分子的偏转，借以当一像素在接受外加电压(Field-On)时，可形成多个不同的液晶分子配向区域(Multi Domain)，因而可扩大液晶显示装置的显示视角。此背光模组200可为侧光式(Edge Lighting)背光模组或直下式入光(Bottom Lighting)背光模组，其中背光模组200例如可设置光学膜片组(未绘示)，以提升背光效率和准直性，光学膜片组例如可为：扩散片、棱镜片、增亮膜(Brightness Enhancement Film；BEF)、反射式增亮膜(Dual BrightnessEnhancement Film；DBEF)、非多层膜式反射偏光片(Diffused Reflective PolarizerFilm；DRPF)或上述的任意组合。而背光模组200的光源(未绘示)例如为：冷阴极萤光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL)、热阴极萤光灯(HotCathode Fluorescent Lamp；HCFL)、发光二极管(Light-Emitting Diode；LED)、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode；OLED)或电激发光片(Electro-Luminescence；EL)，用以提供背光源至液晶显示面板100中。

如图1所示，本实施的液晶显示面板100至少包含有彩色滤光片基板110、有源元件阵列基板120、液晶层130、第一偏光片140及第二偏光片150。彩色滤光片基板110和有源元件阵列基板120是相对地设置，液晶层130是形成于彩色滤光片基板110和有源元件阵列基板120之间，第一偏光片140是设置彩色滤光片基板110的一侧，并相对于液晶层130(亦即为彩色滤光片基板110的出光侧)，第二偏光片150是设置有源元件阵列基板120的一侧，并相对于液晶层130(亦即为有源元件阵列基板120的入光侧)。其中有源元件阵列基板120例如是薄膜晶体管(Thin Film Transistor；TFT)基板，并设有多个像素电极121，相对于彩色滤光片基板110。

请参照图2和图3，图2是绘示依照本发明的第一实施例的彩色滤光片基板的剖面示意图，图3是绘示依照本发明的第一实施例的彩色滤光片基板的黑色矩阵结构的俯视示意图。彩色滤光片基板110至少包含有透光基板111、遮光层112、第一滤光层113、第二滤光层114、间隔单元(Spacer)115及电极层116。透光基板111例如为：玻璃基板或可挠性透光基板，其具有至少一第一区域101和至少一第二区域102。遮光层112是形成于透光基板111上，并可形成黑色矩阵(Black Matrix)结构，用以分隔不同颜色的滤光层(如第一滤光层113和第二滤光层114)，而增加色彩的对比性，其中第一区域101和第二区域102可借由此黑色矩阵结构来定义出。遮光层112的材料例如为：金属(例如铬)、石墨或树脂型材料。第一滤光层113是形成于第一区域101中，第二滤光层114是形成于第二区域102中。第一滤光层113和第二滤光层114是分别以不同颜色的彩色光阻材料所形成，并分别具有不同的介电常数，其中第一滤光层113的介电常数是大于第二滤光层114的介电常数，且第一滤光层113与第二滤光层114的介电常数差异例如是大于等于第一滤光层113的介电常数的30%。举例来说明，第一滤光层113例如是以绿色光阻材料所形成，其介电常数约为6；第二滤光层114例如是以红色或蓝色光阻材料所形成，其介电常数约为4。此时，第一滤光层113与第二滤光层114的介电常数差异(亦即为2)是大于第一滤光层113的介电常数的30%(亦即为1.8)。

如图2所示，间隔单元115是设置于电极层116上，用以控制彩色滤光片基板110和有源元件阵列基板120之间的间隙(Cell Gap)，间隔单元115的材料例如为：硅、高分子材料或光阻材料，其可例如呈球形或柱形。

请参照图2至图4，图4是绘示依照本发明的第一实施例的彩色滤光片基板的电极层的俯视示意。图本实施例的电极层116是形成于第一区域101和第二区域102中，且位于遮光层112、第一滤光层113及第二滤光层114上，用以形成一共同电极(Common Electrode)，借以与有源元件阵列基板120上的像素电极(未绘示)形成电场而控制液晶分子旋转。电极层116是以具有导电性和透光性的材料所制成，例如：ITO、IZO、AZO、GZO、TCO或ZnO。在本实施例中，电极层116至少包含有多个第一狭缝(Slit)103、多个第二狭缝104及指状结构105，第一狭缝103和第二狭缝104是用以改变电场分布状态，而使液晶层130中的液晶分子形成多个液晶配向区域，借此增加视角范围，其中第一狭缝103和第二狭缝104的宽度较佳是分别介于6μm与12μm之间。此些第一狭缝103是位于第一区域101中，亦即此些第一狭缝103是形成于第一滤光层113上。第一狭缝103是由至少一长狭缝106和至少一短狭缝107所组成，长狭缝106是平行于短狭缝107，且短狭缝107的长度小于长狭缝106的长度。在本实施例中，长狭缝106的长度是实质大于80μm，而短狭缝107的长度是实质小于80μm。此些第二狭缝104是位于第二区域102中，亦即此些第二狭缝104是形成于第二滤光层114上，且每一此些第二狭缝104的宽度是小于第一狭缝103的长狭缝106的宽度。在本实施例中，相邻两长狭缝106可为形成ㄑ字形结构，以改变电场分布状态。

如图4所示，指状结构105是形成于第一狭缝103和第二狭缝104的边缘处，此时，第一狭缝103和第二狭缝104的宽度d是定义为两相对指状结构105之间的距离。值得注意的是，在一实施例中，电极层116亦可未具有指状结构105。

请参照图5A至图6B，图5A和图5B是绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板在第一狭缝和第二狭缝具有相同宽度时的剖面示意图，图6A和图6B是绘示依照本发明的第一实施例的液晶显示面板在第一狭缝和第二狭缝未具有相同宽度时的剖面示意图。当本实施例的电极层116用以形成多区域电场时，由于第一滤光层113的介电常数大于第二滤光层114的介电常数，因而第一区域101(第一滤光层113)与第二区域102(第二滤光层114)的电场情形相互不同。此时，若第一狭缝103和第二狭缝104具有相同宽度，如图5A和图5B所示，在第一区域101中的第一狭缝103处所形成的电场相较于第二区域102中的第一狭缝104容易具有较大的Z轴分量，亦即第一狭缝103处所形成的电场较容易偏向垂直于透光基板111的方向。又，此时由于本实施例的每一此些第二狭缝104的宽度是小于第一狭缝103的长狭缝106的宽度，如图6A和图6B所示，因而第一狭缝103的长狭缝106可增加电场的X轴分量，亦即本实施例的长狭缝106可修正电场的方向由垂直于透光基板111的方向(Z轴)偏回至水平于透光基板111的方向(X轴)，使本实施例的第一区域101与第二区域102具有一致的电场情形，进而使在第一区域101与第二区域102中的液晶分子具有一致的对准方向，确保液晶显示器的显示品质。

值得注意的是，长狭缝106的宽度相对于第二狭缝104的宽度的比值较佳是实质等于第一滤光层113的介电常数与第二滤光层114的介电常数的比值，而短狭缝107与第二狭缝104可具有相同的宽度。举例来说，第一滤光层113的介电常数例如约为5，而第二滤光层114的介电常数例如约为4，此时，若第二狭缝104的宽度约为9μm，则长狭缝106的宽度较佳约为11～12μm。

因此，当本实施例的电极层116用以形成多区域电场时，电极层116可根据不同滤光层的不同介电常数，来对应调整第一狭缝103和第二狭缝104的宽度，以对应修正液晶显示面板100的电场情形，确保液晶显示器的显示品质。

请参照图7，其绘示依照本发明的第二实施例的彩色滤光片基板的电极层的俯视示意图。以下仅就本实施例与第一实施例的相异处进行说明，关于相似处在此不再赘述。相较于第一实施例，第二实施例的电极层116a的每一此些第一狭缝103设有多个第一桥接部108，而形成多个第一子狭缝108a于此些第一桥接部108之间，且此些第一子狭缝108a具有相同的长度，亦即此些第一桥接部108是分别以一第一固定间距(第一子狭缝108a的长度)来设置于第一狭缝103中。再者，电极层116a的每一此些第二狭缝104设有多个第二桥接部109，而形成多个第二子狭缝109a于此些第二桥接部109之间，且此些第二子狭缝109a具有相同的长度，亦即此些第二桥接部109是分别以一第二固定间距(第二子狭缝109a的长度)来设置于第二狭缝104中。其中每一此些第一子狭缝108a的长度是大于每一此些第二子狭缝109a的长度，亦即此些第一桥接部108之间的第一固定间距是大于此些第二桥接部109之间的第二固定间距。当第一桥接部108与第二桥接部109的宽度相同时，此些第一狭缝103中的第一桥接部108的数目是多于此些第二狭缝104中的第二桥接部109的数目。

每一此些第一子狭缝108a的长度和每一此些第二子狭缝109a的长度较佳是分别大于20μm。每一此些第一桥接部108和每一此些第二桥接部109的宽度较佳是分别小于等于6μm，而不致影响电极层116a的边缘电场效应。

当第二实施例的电极层116a用以形成多区域电场时，经由光学模拟后发现，液晶层130在位于此些第一子狭缝108a和此些第二子狭缝109a中可能形成有液晶分子的对准向量的奇异点(Singular Point)，并在奇异点的两侧形成液晶配向区域(Domain)。此时，若彩色滤光片基板110的滤光层具有较大的介电常数(例如第一滤光层113)，则位于此滤光层(第一滤光层113)上的电极狭缝(例如第一狭缝103)中的液晶分子较容易产生奇异点和液晶配向区域，且此时奇异点和液晶配向区域是不规格随机地形成，容易导致液晶显示面板100及其装置具有显示影像残留(Image Retention)的现象。因此，本实施的第一狭缝103的第一桥接部108可限缩电极狭缝的面积(亦即第一狭缝103被分隔成多个第一子狭缝108a)，并可限制和固定奇异点的形成和液晶配向区域的面积，改善影像残留现象。

相反地，若彩色滤光片基板110的滤光层具有较小的介电常数(例如第二滤光层114)，则位于此滤光层(第二滤光层114)上的电极狭缝(例如第一狭缝103)中的液晶分子较不易产生奇异点和液晶配向区域，因而可相对减少第二桥接部109的形成，以进一步确保光穿透率。

由上述本发明的实施例可知，本发明的彩色滤光片基板及其在液晶显示装置中的应用可根据彩色滤光层的介电常数，来对应调整电极层的狭缝宽度或桥接部之间的间距(第一子狭缝或第二子狭缝的长度)，借以对应修正液晶显示面板中的电场情形，而确保液晶显示器的显示品质。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (13)

1.一种彩色滤光片基板，至少包含：

一透光基板，具有至少一第一区域和至少一第二区域；

一第一滤光层，形成于该第一区域中；

一第二滤光层，形成于该第二区域中，其中该第一滤光层的介电常数大于该第二滤光层的介电常数；以及

一电极层，形成于该第一区域及该第二区域中，其中该电极层至少包含：

多个第一狭缝，位于该第一区域中，其中每一该些第一狭缝设有多个第一桥接部，而形成多个第一子狭缝于该些第一桥接部之间，该些第一子狭缝具有相同的长度；以及

多个第二狭缝，位于该第二区域中，其中每一该些第二狭缝设有多个第二桥接部，而形成多个第二子狭缝于该些第二桥接部之间，该些第二子狭缝具有相同的长度；

其中，每一该些第一子狭缝的长度是大于每一该些第二子狭缝的长度。

2.如权利要求1所述的彩色滤光片基板，其特征在于，该第一狭缝和该第二狭缝的宽度是分别介于6μm与12μm之间。

3.如权利要求1所述的彩色滤光片基板，其特征在于，该电极层更至少包含：

多个指状结构，形成于该第一狭缝和该第二狭缝的边缘处。

4.如权利要求1所述的彩色滤光片基板，其特征在于，每一该些第一子狭缝的长度和每一该些第二子狭缝的长度是分别大于20μm。

5.如权利要求1所述的彩色滤光片基板，其特征在于，每一该些第一桥接部和每一该些第二桥接部的宽度是分别小于等于6μm。

6.如权利要求1所述的彩色滤光片基板，其特征在于，每一该些第一狭缝的该些第一桥接部的数目是多于每一该些第二狭缝的该些第二桥接部的数目。

7.一种液晶显示面板，至少包含：

一彩色滤光片基板，至少包含：

一透光基板，具有至少一第一区域和至少一第二区域；

一第一滤光层，形成于该第一区域中；

一第二滤光层，形成于该第二区域中，其中该第一滤光层的介电常数大于该第二滤光层的介电常数；以及

一电极层，形成于该第一区域和该第二区域中，其中该电极层至少包含：

多个第一狭缝，位于该第一区域中，其中每一该些第一狭缝设有多个第一桥接部，而形成多个第一子狭缝于该些第一桥接部之间，该些第一子狭缝具有相同的长度；以及

多个第二狭缝，位于该第二区域中，其中每一该些第二狭缝设有多个第二桥接部，而形成多个第二子狭缝于该些第二桥接部之间，该些第二子狭缝具有相同的长度；

其中，每一该些第一子狭缝的长度是大于每一该些第二子狭缝的长度；

一有源元件阵列基板，相对于该彩色滤光片基板；以及

一液晶层，设置于该彩色滤光片基板与该有源元件阵列基板之间。

8.如权利要求7所述的液晶显示面板，其特征在于，该第一狭缝和该第二狭缝的宽度是分别介于6μm与12μm之间。

9.如权利要求7所述的液晶显示面板，其特征在于，该电极层还至少包含：

多个指状结构，形成于该第一狭缝和该第二狭缝的边缘处。

10.如权利要求7所述的液晶显示面板，其特征在于，每一该些第一子狭缝的长度和每一该些第二子狭缝的长度是分别大于20μm。

11.如权利要求7所述的液晶显示面板，其特征在于，每一该些第一桥接部和每一该些第二桥接部的宽度是分别小于等于6μm。

12.如权利要求7所述的液晶显示面板，其特征在于，每一该些第一狭缝的该些第一桥接部的数目是多于每一该些第二狭缝的该些第二桥接部的数目。

13.一种液晶显示装置，至少包含：

一背光模组；以及

一液晶显示面板，设置该背光模组上，其中该液晶显示面板至少包含：

一彩色滤光片基板，至少包含：

一透光基板，具有至少一第一区域和至少一第二区域；

至少一第一滤光层，形成于该第一区域中；

至少一第二滤光层，形成于该第二区域中，其中该第一滤光层的介电常数大于该第二滤光层的介电常数；以及

一电极层，形成于该第一区域及该第二区域中，其中该电极层至少包含：

多个第一狭缝，位于该第一区域中，其中每一该些第一狭缝设有多个第一桥接部，而形成多个第一子狭缝于该些第一桥接部之间，该些第一子狭缝具有相同的长度；以及

多个第二狭缝，位于该第二区域中，其中每一该些第二狭缝设有多个第二桥接部，而形成多个第二子狭缝于该些第二桥接部之间，该些第二子狭缝具有相同的长度；

其中，每一该些第一子狭缝的长度是大于每一该些第二子狭缝的长度；

一有源元件阵列基板，相对于该彩色滤光片基板；以及

一液晶层，设置于该彩色滤光片基板与该有源元件阵列基板之间。

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