TW564383B - A liquid crystal display comprises color filters with recess structures - Google Patents

Description

564383 五、發明說明（1) 發明之領域 本發明係關於一瀚、为Β β 一 ,.- X Γ η X ., /夜日日顯示器（liquid crystal display，LCD)，特別 I ^ 少、六H瓶-哭 J疋一種具有凹孔結構之彩色濾光片 之液晶顯不裔。 背景說明 w由由於ί日日顯不裔的低價化與高品質化’液晶顯示器已 被廣泛地應用在筆記型電腦（noteb〇〇k)、個人數位助理 (PDA)、行動電話以及鐘錶等資訊產品上。 請參考圖一，圖一為習知一彩色液晶顯示器11之結構 示意圖，如圖一所示，彩色液晶顯示器11包含有一下玻璃 基板9，一上玻璃基板2，平行地設置於下玻璃基板9上 方，複數個像素單元（未顯示），設於下玻璃基板9以及上 玻璃基板2之間，且該等像素單元分別各包含有一紅色 3R、綠色3G或是藍色3B之彩色濾光片。上玻璃基板2之下 側表面包含有一上透明電極4，而下玻璃基板9之上側表面 則包含有一下透明電極8以及複數個薄膜電晶體（未顯示） 分別用來控制各個像素單元。此外’上玻璃基板2以及下 玻璃基板9之間另包含有一液晶層6，而且上玻璃基板2以 及下玻璃基板9外露之上側表面以及下側表面分別包含有 一上偏光板1以及一下偏光板1 〇。其中，上述之彩色液晶

第4頁 564383 五、發明說明（2) 顯示器11係為一穿透式（transmissive)液晶顯示器之基本 結構，而相類似於穿透式液晶顯示器之習知反射式 (厂6{16(31：丨¥6)彩色液晶顯示器則另包含一反射層（未顯示 於圖一）設於該等彩色濾光片3R、3G、3B以及下玻璃基板9 之間，另一方面，目前漸漸受到重視的半穿透半反射式彩 色液晶顯示器則另包含一光擴散層（未顯示於圖一）設於上 偏光板1以及下偏光板1 0之間。 由於穿透式液晶顯示器係為一被動發光的平面顯示 器’因此彩色液晶顯示器1 1需於下玻璃基板9後方另設置 一背光源（未顯示），該背光源發出之白光透過不同顏色之 彩色濾光片3 R、3 G、3 B以使各該像素單元分別顯示一紅 光、綠光或是藍光，然而該背光源之放射光線中卻只有部 分特定波長之光線能夠通過各該彩色濾光片而被顯示。由 於反射式彩色液晶顯示器其光源之光線必須先通過不同顏 色之彩色濾光片而入射至該反射層表面，再經由該反射層 反，予且再次通過各該彩色濾光片以分別顯示一紅光、綠 ^或是藍光’因此與該穿透式彩色液晶顯示器相較之下， 5玄反射式彩色液晶顯示器之顏色較深並且其亮度不足的問 題更為嚴重。 各节為了解決上述問題，習知一彩色液晶顯示器1 5則係於 讓$像素單元之彩色濾光片16R、16G、16B中分別形-成町 =、線穿透之孔洞（Hght transmitting holes)18，如圖

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五、發明說明（3) 二所不，以提昇各該彩色濾光片之穿透度，進而增進_穿 透式或是一反射式彩色液晶顯示器之亮度，並達^調整色 彩深淺的作用。然而於各該彩色濾光片中形成孔洞丨8的方 式卻又會造成基板間隙（ce 1丨gap)丨9不均勻，進而導致高 低起伏落差過大的結果’因此必須額外形成一保護層 (overcoating layer) 17覆蓋各該彩色濾光片以達^到曰爭坦 化的目的，不但使得製程成本提高，並且由於孔洞18造成 之段差過大，使得保護層1 7之平坦化效果有限，因此會影 響顯示器1 5顯示品質的穩定性。 發明概述 本發明的目的在於提供一種具有凹孔結構之彩色濾光 片之液晶顯示器，以解決習知技術的問題。 本發明係提供一種液晶顯示器，該液晶顯示器包含有 下基板，一上基板’平行地設置於該下基板上方，以及 ，數個像素單元，設於該下基板以及該上基板之間，且各 该像素單元均包含有一上透明電極、一液晶層、一下透明 電極以及一具有凹孔結構之彩色濾光片。 由於本發明提供之液晶顯示器之彩色濾光片具有凹孔 故不但可以有效增加該彩色濾光片之穿透度，進而 長1幵该液晶顯示器之亮度，以避免習知技術於彩色濾光片

第6頁 564383 ____ 五、發明說明（4) 中形成孔洞所造成之基板間隙不均勻的問題。此外，彩色 濾光片之凹孔結構更具有散射光線的效果，因此可用來取 代半穿透半反射式液晶顯示器之光擴散層（diffusing layer)，大幅降低該液晶顯示器的製程成本。 發明之詳細說明 現以一穿透式彩色液晶顯示器作為本發明之第一實施 例，如圖三所示，相較於習知彩色液晶顯示器11，本發明 之彩色液晶顯示器31亦包含有一下玻璃基板29，一上玻璃 基板2 2，平行地設置於下玻璃基板2 9上方，複數個像素單 元2 5，設於下玻璃基板2 9以及上玻璃基板2 2之間，以及複 數個薄膜電晶體（未顯示）設置於下玻璃基板2 9之上側表 面，分別用來控制各像素單元25。其中，各像素單元25均 分別包含有一紅色23R、綠色23G或是藍色23B之彩色濾光 片、一上透明電極24、一液晶層26以及一下透明電極28， 而且上玻璃基板2 2以及下玻璃基板2 9外露之上側表面以及 下側表面則另分別包含有一上偏光板2 1以及一下偏光板 30° 而本發明之彩色液晶顯示器3丨與習知穿透式彩色液晶 顯示器11的主要不同處在於，本發明之彩色液晶顯示器31 係利用一光罩圖案設計，亦即藉由複數個陣列化或交錯式 的遮罩圖案設計’使圖案的解析度降低，並同時藉助光阻

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23:Λ?βΪ ΐΪ的特性，以於形成各彩色濾光片23R、 面產味、！势i Γi程中使各彩色濾光片23R、23G、238表 各彩色^光片u t不<Γ或大小相等之凹孔結構，進而增加 液晶綱之穿透度，以有效提昇彩色 本發明亦可利用特殊之光罩圖案設計以使各彩色濾光 且卜+23G、23B表面僅有部分區域具有該凹孔結構，並 ϋ以藉由改變該區域之面積大小以及該凹孔結構分布密 二’來調，彩色液晶顯示器3 1，使其具有一特定顯示亮度 及顏色深度。亦即當該凹孔結構分布之區域面積或密度 =^時，各該彩色濾光片之穿透度愈高，因此彩色液晶顯 示器31具有一較佳之亮度以及較淺之顯示顏色，而當該凹 ，結構分布密度較高時，亦使得各該彩色濾光片穿透度之 &果較好’因此彩色液晶顯示器3丨之亮度較亮並且具有較 淺之顯示顏色。

此外，本發明之具有凹孔結構之彩色濾光片另可以應 用於一反射式或是一半穿透半反射式彩色液晶顯示器。現 以一反射式彩色液晶顯示器作為本發明之第二實施例，如 圖四所示，反射式彩色液晶顯示器51包含一下玻璃基板 49’ 一上玻璃基板42，平行地設置於下玻璃基板4 9上方， 複數個像素單元45，設於下玻璃基板49以及上玻璃墓板42 之間，且各像素單元45均分別包含有一紅色43R、綠色43G

564383 五、發明說明（6) 或是藍色43B之彩色濾光片、一上透明電極44、一液晶層 46、一下透明電極48以及一反射層47。上玻璃基板4 2以及 下玻璃基板4 9向外暴露之表面分別包含有一上偏光板4 1以 及一下偏光板50。此外，彩色液晶顯示器51另包含有複數 個薄膜電晶體（未顯示）分別用來控制各像素單元4 5。其 中，各該彩色遽光片表面具有複數個凹孔結構，以增^該 彩色濾光片之穿透度，進而提昇彩色液晶顯示器51之亮度 並且調整顏色深度。 根據上述之第二實施例所述，該凹孔結構係全面性地 分布於彩色滤光片43R、43G、43B表面，然而利’用不同之 光罩圖案$又汁’亦可以使彩色滤光片43R、43G、43 B表面 僅有部分區域具有該凹孔結構’並且可以藉由改變該區域 之面積大小以及該凹孔結構分布密度，以調整彩色液晶顯 示器51具有一特定顯示亮度以及顏色深度。 最後以一 之第三實施例 像素單元 色濾光片 a……w %日日顯示器作為桊發明 叙j =穿透半反射式彩色液晶顯示器之各該 ，與:^射式彩色液晶顯示器相同， 有一彩 、一上透明電極、一液晶層、一以及 〔日到"、二…-你形成一穿透區 外之該彩色濾光片則因下方具有該反=该穿j点一， 射區域，因此各該像素單元可以利、:而相對形 ; 用—％ 境光（ambient 光)ί 該f射層另包含有-開°，並真該彩色濾 ……下方具有該該H 5 翠…利：射！而相對形成一反

564383 五、發明說明（7) ---- light)通過該彩色濾光片之該反射區域，或是利用一

源之光線通過該彩色遽光片之該穿透區域以 J 光或是藍光。 Ί ^ 、"根據本發明之第三實施例，圖五係為一半穿透半反射 式彩色液晶顯示器（未顯示）之各像素單元65之頂視圖，如 圖五所示，各像素單元65之彩色濾光片63R、63g、63β包 含有一穿透區域61以及一反射區域62，並且穿透區域61與 反射區域6 2表面均具有複數個凹孔結構，以提昇顯示亮^ 敢且調整顏色深度，此外，該半穿透半反射式彩色液^ 示器通常需要一光擴散層（diffusing layer)以增加$視 角度（illumination cone)，由於各彩色濾光片63r、 6 3G、63B之表面之凹孔結構具有散射光線的效果，因此 以取代上述光擴散層而大幅降低顯示器之製程成本。 然而，如圖六所示，在本發明之一第四實施例中，一 半穿透半反射式彩色液晶顯示器（未顯示）之各像素 :f 其彩色濾光片73R、73G、73B僅於反射區域72表面具 數個凹孔結構。由於習知一半穿透半反射式彩色液'曰#一 器之各像素單元於顯示影像時，環境光係兩次通過:= 濾光片之反射區域，而背光源之光線係一次通過各參 光片之穿透區域，因而造成同一像素單元之反射區^f慮 亮度較暗並且顏色較深，因此，本發明之第四實施^，示 彩色濾光片73R、73G、73B之反射區域72表面形成該凹#孔&

發明說明（8) f構，以對彩色濾光片73R、73G、73B之反射區域72顯示 =f以及顏色深度進行調整，進而降低同一像素單元7 5之 弋眭Ξ域72於反射顯示模式時與穿透區域71於穿透顯示模 式時顯示亮度與顏色深度之差異性。 示器 提昇 用。 色濾 尤其 於各 構， 下顯 有散 降低 本發 ，該 該液 與習 光片 是當 像素 不僅 示亮 射光 顯示 明係 凹孔 晶顯 知技 中形 本發 一 早兀 可以 度與 線的 器之 提供 結構 示器 術相 成較 明應 之彩 降低 顏色 效果 製程 一具有 可以增 之亮度 較之下 大孔洞 用於一 色濾光 同一像 深度之 ’因此 成本。 凹孔 加該 ，並 ，本 而造 半穿 片之 素單 差異 可以 結構 彩色 且具 發明 成基 透半 反射 元在 性， 取代 之彩色 濾光片 有調整 可以避 板間隙 反射式 區域表 反射模 並且由 一光擴 渡光片之液晶顯 之穿透度，進而 顏色深淺的作 免習知技術於彩 不均勻的問題。 液晶顯不時j 面形成該凹孔結 式下與穿透模式 於該凹孔結構具 散層的作用，以 以上所述僅為本發明 專利範圍所做之均等變化實鉍例，凡依本發明申請 蓋範圍。 飾’皆應屬本發明專利之涵

第11頁 564383 圖式簡單說明 圖示之簡單說明 圖一為習知一彩色液晶顯示器之結構示意圖。 圖二為習知一具有孔洞之彩色濾光片之彩色液晶顯示 器之結構示意圖。 圖三為本發明之第一實施例中，一具有凹孔結構之彩 色濾光片之彩色液晶顯示器之結構示意圖。 圖四為本發明之第二實施例中，一具有凹孔結構之彩 色濾光片之彩色液晶顯示器之結構示意圖。 圖五為本發明之第三實施例中，一半穿透半反射式彩 色液晶顯示器之各像素單元之頂視圖。 圖六為本發明之第四實施例中，一半穿透半反射式彩 色液晶顯示器之各像素單元之頂視圖。 圖示之符號說明 1 上 偏 光 板 2 上 玻 璃 基 板 3R、 3B、 3G、 16R， • 16G、 16B 彩 色 濾 光 片 4 上 透 明 電 極 6 液 晶 層 8 下 透 明 電 極 9 下 玻 璃 基 板 10 下 偏 光 板 1卜 15 液 晶 顯 示 器 17 保 護 層 18 孔 洞 19 基 板 間 隙 2卜 41 上 偏 光 板 11、 42 上 玻 璃 基 板 2[ 44 上 透 明 電 極

第12頁 564383 圖式簡單說明

23R、 23G、 23B、 43R、 73R、 73G、 73B 25、 45' 65' 75 26、 46 液晶層 2 9、4 9 下玻璃基板 3 1、5 1 液晶顯示器 61、71 穿透區域 43G、 43B、 63R、 63G、 63B、 彩色濾光片 像素單元 28、48 下透明電極 30、50 下偏光板 4 7 反射層 62、72 反射區域

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Claims (1)

1. 564383 六、申請專利範圍 1. 一種液晶顯示器，該液晶顯示器包含有： 一下基板； 一上基板，平行地設置於該下基板上方；以及 複數個像素單元，設於該下基板以及該上基板之間， 且各該像素單元均包含有一上透明電極、一液晶層、一下 透明電極以及一彩色濾光片； 其中各該彩色濾光片表面具有複數個凹孔結構 (recess structures)0 2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該凹孔結 構之分布密度可以用來調整該液晶顯示器之亮度以及顏色 深度。 3. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中各該像素 單元分別包含有一反射層設於該彩色濾光片以及該下基板 之間。 4. 如申請專利範圍第3項之液晶顯示器，其中該液晶顯 示器係為一反射式液晶顯示器。 5. 如申請專利範圍第3項之液晶顯示器，其中各該反射 層包含有一開口。 - 6. 如申請專利把圍第5項之液晶顯不裔’其中該液晶顯

   第14頁 564383 六、申請專利範圍 示器係為一半穿透半反射式液晶顯示器。 7. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中該液晶顯 示器另包含有複數個薄膜電晶體分別用來控制各該像素單 元。 8. 一種液晶顯示器，該液晶顯示器包含有： 一下基板； 一上基板，平行地設置於該下基板上方；以及 複數個像素單元，設於該下基板以及該上基板之間， 且各該像素單元均包含有一上透明電極、一液晶層、一下 透明電極以及一彩色濾光片； 其中各該彩色濾光片包含有一第一區域以及一第二區 域，並且該第一區域表面具有複數個凹孔結構（recess structures )° 9. 如申請專利範圍第8項之液晶顯示器，其中該第一區 域之面積大小可以用來調整該液晶顯示器之亮度以及顏色 深度。 1 0.如申請專利範圍第8項之液晶顯示器，其中該凹孔結 構之分布密度可以用來調整該液晶顯示器之亮度以乒顏色 深度。

   第15頁 564383_ 六、申請專利範圍 1 1.如申請專利範圍第8項之液晶顯示器，其中各該像素 單元分別包含有一反射層設於該彩色濾光片以及該下基板 之間。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之液晶顯示器，其中該液晶顯 示器係為一反射式液晶顯示器。 1 3.如申請專利範圍第1 1項之液晶顯示器，其中相對各該 彩色濾光片之第二區域之各該反射層包含有一開口。 1 4.如申請專利範圍第1 3項之液晶顯示器，其中該液晶顯 示器係為一半穿透半反射式液晶顯示器。 1 5.如申請專利範圍第8項之液晶顯不裔’其中該液晶顯 示器另包含有複數個薄膜電晶體分別用來控制各該像素單 元0

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