TWI237708B

TWI237708B - Color filter of a liquid crystal display

Info

Publication number: TWI237708B
Application number: TW093118598A
Authority: TW
Inventors: Wei-Chih Kao
Original assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2005-08-11
Also published as: TW200600849A; US20060001802A1; US7586565B2

Description

1237708 一 I 1 " III· 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】本發明是有關於一種顯示器之彩色濾光片，且特別是 :關：-種具有樹脂黑色矩陣(Black Matrix; BM)的液晶顯不斋之彩色濾光片。【先前技術】、液晶顯示器面板之所以能夠產生色彩的變化，主要，過衫色濾光片（Color Filter; CF )的紅（R)、綠一 G )孤（j $二種衫色光阻圖案提供色相，形成彩色顯旦。目則杉色濾光片之主流製作方式係採用顏料分散 /且在彩色濾光片之製程主要包括黑色矩陣（Black 工程及RGB彩色光阻的工程。傳統上之黑色矩程係先在玻璃基板上以濺鍍形成鉻（Cr)或氧化鉻之金屬層膜，經由曝光、顯影及蝕刻等製程]經由曝光及顯影等製程而在黑色矩陣之間的開口部逐形成R、G、Β二種彩色光阻圖案。因此，R、G、Β各個彩色光阻圖案之間均有黑色矩陣加以隔帛，可增加顯示時之色彩對比及避免雜色光產生。近年來，基於環保考量，黑色矩陣之材質可採用樹脂 (resin )來取代鉻，且樹脂之材料主要摻雜碳黑 (carbon )。可塗佈之樹脂黑色矩陣不但能解決形成金屬黑色矩陣時所造成之污染，亦可降低反射、提高色彩對比，使色彩表現更好。然而，樹脂黑色矩陣相對於同厚度第6頁 TW1737F(奇美）.ptd 1237708 五、發明說明（2) =鉻黑色矩陣其光學密度（0D，〇ptic Density)較低， j以要達成相同的遮光效果，樹脂黑色矩陣往往要遠厚於 :厂色矩陣。一般而έ在彩色濾光片之黑色矩陣的光學密二通常需求在4.0以上，鉻黑色矩陣僅需〇15 m即可達 τν方？樹脂黑色矩陣卻需要I 1 m。在高亮度需求的LCD 產品上，其黑色矩陣之光學密度更需要4· 5以上方能完二，蔽光源，若以此光學密度作為需求，則樹脂黑色矩陣增厚至1· 3 m才能達到。但若直接增加樹脂黑色矩陣、旱，來增加光學密度，反而會形成在黑色矩陣與彩色光阻重疊2的明顯的突起，進而降低整片基板膜層之平坦度同日^，因為無法確保的顯示區厚度之均一性，甚而導致液晶配向異常。 ' 【發明内容】〜有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種液晶顯示器之:色濾光片（Color Fi 1 ter ; CF )，可增加CF邊框之光干在度、改善邊框漏光問題，且能提高整片基板膜層之平坦度’避免液晶配向異常。根據本發明的目的，提出一種顯示器之彩色濾光片，包括：基板、第一黑色樹脂膜（Black Matrix; BM )、第二黑色樹脂膜、及遮光層。基板包括顯示區（array region)及邊框區（border region)。邊框區係圍繞顯示區，而顯示區具有數個彩色光阻圖案且彩色光阻圖案係配置成矩陣狀。第一黑色樹脂膜係配置於邊框區，第二黑色Μ月曰膜係配置於顯示區。遮光層係配置於第一專、色樹脂第7頁五、發明說明（3) 膜上，大致上覆蓋第一黑根據本發明的目的Γ 片，包括··基板、第一黑 f光層。基板包括顯示區區，而顯示區具有複數個係配置成矩陣狀。第一黑黑色樹脂膜係配置於顯示口，彩色光阻圖案係佈滿圖案係以部分交疊的方式層係配置於第一黑色樹脂膜。根據本發明的目的，片’包括·基板、第一黑基板包括顯不區及邊框區區具有數個彩色光阻圖案區，第二黑色樹脂膜係配有數個開口，彩色光阻圖彩色光阻圖案係以部分交膜。第一黑色樹脂膜及第 0.2/ΖΠ1 及 1·1 //m之間。色樹脂膜。更提出一種色樹脂膜、及邊框區。彩色光阻圖色樹脂膜係區。第二黑該些開口，完全覆蓋第膜上，大致顯示器之彩第二黑色樹邊框區係圍案，且彩色配置於邊框色樹脂膜具且兩相鄰之一黑色樹脂上覆蓋第一色濾光脂膜、及繞顯示光阻圖案區，第二有數個開彩色光阻膜。遮光黑色樹脂另提出一種色樹脂膜、。邊框區係顯示器之彩及第二黑色圍繞顯示區弟一黑色樹脂膜係配置於顯示區案係佈滿該疊的方式完一黑色樹脂。第二黑色些開口，且全覆蓋第二膜之厚度係色濾光樹脂膜。，而顯示置於邊框樹脂膜具兩相鄰之黑色樹脂介於根據本發明的目的，又提出一種液晶顯示器，包括·· 薄膜電晶體陣列基板、液晶層、彩色濾光片基板、第一黑色樹脂膜、第二黑色樹脂膜及遮光層。彩色濾光片基板與薄膜電晶體陣列基板相對配置。液晶層設置於薄膜電晶體

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陣列基板及彩色渡光片基板之間。彩色濾光片基板包括·· f有數個彩色光阻圖案之顯示區及圍繞顯示區之邊框區。衫色^阻圖案係配置成矩陣狀。第一黑色樹脂膜係配置於邊忙區’而第二黑色樹脂膜係配置於顯示區。遮光層係配置於第一黑色樹脂膜上且大致上覆蓋第一黑色樹脂膜。 “為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易十重，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：【實施方式】本發明的液晶顯示器之彩色濾光片（c〇1〇r Fi lter; CF )主要係將一遮光層疊在⑺邊框之黑色樹脂膜上，以增加CF邊框的光學密度，形成具有至少兩層樹脂層膜之框。 "請參照第1圖，繪示一彩色濾光片之基板的示意圖。彩色濾光片之基板1〇〇包括一邊框區（border regi〇n) 110 及一顯示區（array regi〇n ) 12〇。邊框區11〇顯示區120。 ^ 製造彩色濾光片時，首先係進行黑色矩陣工程，再接著進行RGB彩色光阻的工程。請參照第2圖，繪示=著第j 圖之剖面線2-2之剖面放大圖。黑色矩陣工程係於美板1 上形成黑色矩陣（Black Matrix; BM)。如第2圖所示第一黑色樹脂膜2 1 0配置於邊框區1 1 〇，而第二$ #»、、色子月旨膜 220配置於顯示區120。第一黑色樹脂膜21〇及第二愛 '

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脂膜2 2 0之厚度係較佳地介於q · 2 # m及1 · 1 /z m之間。在此黑色矩陣工程階段，顯示區丨2 〇中兩兩相鄰之第二黑色樹脂膜2 2 0之間具有開口部2 2 2及2 2 4。 RGB彩色光阻的工程係在顯示區之開口部逐一形成R、 G、B三種彩色光阻圖案。請同時參照第2及3圖，透過曝光及顯影等製程，先將彩色光阻圖案322佈滿顯示區12〇之開口部222且覆蓋部分之第二黑色樹脂膜220，再將彩色光阻圖案324佈滿開口部224且覆蓋部分之第二黑色樹脂膜 2 20。尤其，在第3圖中，彩色光阻圖案324於第二黑色樹脂膜220之上方更同時覆蓋部分之彩色光阻圖案，進而與彩色光阻圖案324產生交疊。兩相鄰之彩色光阻圖案 3 22及324覆蓋於第二黑色樹脂膜22〇上之部分交疊處之厚，係較佳地大於〇· 3 “η。由上述可知，顯示區12〇内之每個第二黑色樹脂膜220不僅位於兩相鄰之彩色光阻圖案之間’且兩相鄰之彩色光阻圖案322及324更以部分交疊的方式覆蓋第二黑色樹脂膜2 2 0。凊參照第4 A圖，繪示依照本發明第一實施例的彩色濾光片之邊框區的局部剖面圖。邊框區丨丨〇之遮光層3丨〇亦^ 在RGB彩色光阻的工程階段形成，覆蓋位於邊框區丨丨〇之第一黑色树脂膜2 1 〇，以增加邊框區1 1 〇之光學密度。遮光層310之厚度係較佳地大於〇·3 /zm。遮光層310係選自一群 ^ ’該群組包括··紅色（R)膜層、一綠色（G)膜層、一監色（B)膜層、及該些膜層之組合。由於r膜層、b膜層、G膜層可分別與顯示區之R色圖案、B色圖案、G色圖素

1237708 五、發明說明（6)

同時形成’因此，遮光層2 1 0係較佳地與顯示區1 2 0之彩色光阻圖案同時形成。經由實驗結果，得知B膜層之光學密度最大、其次為R膜層、再其次為G膜層，故較佳選擇B模層來當作遮光層，可有效增加邊框的整體光學密度。在一較佳的實施例中，採用〇 . 9 m厚的黑色樹脂膜2 1 〇以及2 m 厚的B膜層來當遮光層310，可以得到4·7的光學密度，由此可使用較薄的黑色樹脂膜避免與彩色光阻重疊處的明顯的突起，亦可得到足夠光學密度之邊框。由於遮光層31〇亦為一樹脂層，且邊框區11 〇包括第一黑色樹脂膜2丨〇及遮光層31 0，故在邊框區11 〇形成具有至少兩層樹脂層膜之邊框’且遮光層310係大致上（substantially)佈滿第一黑色樹脂膜210。請參照第4 B圖，繪示依照本發明第二實施例的彩色濾光片之邊框區的局部剖面圖。邊框區11 〇之遮光層亦係在 ' R G B彩色光阻的工程階段形成，覆蓋位於邊框區11 〇之第一，黑色樹脂膜2 1 0，以增加邊框區11 〇之光學密度。遮光層之厚度係較佳地大於0 · 3 // m。如第4B圖所示，遮光層係為複數個彩色膜層，包括一紅色（r )膜層31 2、一綠色 (G)膜層313及一藍色（B)膜層314。兩兩相鄰之彩色膜層之間具有間隙，且該間隙的寬度與顯示區兩兩相鄰之R、色圖案、B色圖案及G色圖案之間的距離實質上相同。因 · 此，R膜層312、G膜層313及B膜層314可分別與顯示區之r 色圖案、G色圖案及β色圖案同時形成。而且，僅需在曝光時作一個偏移量，即可使用R色圖案、G色圖案色圖案

1237708 五、發明說明（7) 的光罩。因此，採用本實施例所形成之遮光層不需花費額外的製造成本，亦可達到相同的遮光效果。由於遮光層亦為樹脂層，且邊框區1 1 〇包括第一黑色樹脂膜2〗〇及遮光層’故在邊框區1 1 〇形成具有至少兩層樹脂層膜之邊框，且遮光層31係大致上（substantially)佈滿第一黑色樹脂膜2 1 0。清參照第5圖’緣示依照本發明之液晶顯示器之示意圖。液晶顯示器包括：薄膜電晶體陣列基板2〇、液晶層 30、彩色濾光片基板1〇、第一黑色樹脂膜21〇、第二黑色樹脂膜220及遮光層310。彩色濾光片基板1〇與薄膜電晶體陣列基板2 0相對配置，而液晶層3 〇設置於薄膜電晶體陣列基板及20與彩色濾光片基板10之間。彩色濾光片基板包括··具有數個彩色光阻圖案3 2 0之顯示區1 2 〇及圍繞顯示區 I 2 0之邊框區11 〇。數個彩色光阻圖案3 2 〇係配置成矩陣狀 (未繪示於圖中）。第一黑色樹脂膜210係配置於邊框區 II 0 ’而第一黑色樹脂膜2 2 〇係配置於顯示區1 2 〇。遮光層 310配置於第一黑色樹脂膜21〇上，大致上覆蓋第一黑色樹脂膜21 0。本發明上述實施例所揭露之液晶顯示器之彩色濾光片，在CF邊框之黑色樹脂膜疊上一遮光層以增加CF邊框之光學密度，可解決黑色矩陣之光學密度過低所發生之邊框漏光的現象，亦可避免直接增加黑色樹脂膜的厚度，而造成與彩色光阻重疊處所形成的明顯突起。因此，能有效改善邊框漏光問題，且能提高整片基板膜層之平坦度，避免第12頁 TW1737F(奇美）.ptd !2377〇8 五、發明說明（8) 液b曰配向異常。此外，邊框區之遮光層不但可在彩色 ^組的工輕階段形成，亦可與顯示區之彩色光阻圖案共用果罩。因此，不需花費額外的製造成本即能達到遮光效系宗 h戶斤、+、然其並非用=阳，然本發明已以一較佳實施例揭露如上，

本發明之精神/ =本發明，任何熟習此技藝者，在不I t七明之保護範==田可作各種之更動與潤飾，準。圍當視後附之申往皇丨a m 固此 T明專利靶圍所界定者為 TW1737F(奇美）.ptd 苐13頁 1237708_；_ 圖式簡單說明第1圖繪示一彩色濾光片之基板的示意圖。第2圖繪示沿著第1圖之剖面線2-2之剖面放大圖。第3圖繪示依照本發明的彩色濾光片之顯示區的側視剖面圖。第4 A圖繪示依照本發明第一實施例的彩色濾光片之邊框區的局部剖面圖。第4B圖繪示依照本發明第二實施例的彩色濾光片之邊框區的局部剖面圖。第5圖繪示本發明之液晶顯示器之示意圖。圖式標號說明 10 : 彩色濾光片基板 20 ：薄膜電晶體陣列基板 30 ：液晶層 100 彩色濾光片 110 邊框區 120 顯不區 210 第一黑色樹脂膜 220 第二黑色樹脂膜 310、 ‘ 312 、 313 、 314 : 遮光層 320、32 2、324 :彩色光阻圖案

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Claims

1237708 _案號93118598 y #年月曰修正_ 六、申請專利範圍 =一 1. 一種顯示器之彩色濾光片，包括：一基板，包括：一顯示區（array region)，包括複數個彩色光阻圖案，該些彩色光阻圖案係配置成一矩陣狀；及一邊框區（border region)，圍繞該顯示區；一第一黑色樹脂膜，配置於該邊框區；一第二黑色樹脂膜，配置於該顯示區；以及一遮光層，配置於該第一黑色樹脂膜上，大致上 (substantially )覆蓋該些第一黑色樹脂膜。 2. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片，其中該遮光層係為一樹脂（r e s i η )層。 3. 如申請專利範圍第2項所述之彩色濾光片，其中該遮光層係與該顯示區之該些彩色光阻圖案同時形成。 4. 如申請專利範圍第3項所述之彩色濾光片，其中該遮光層係選自一群組，該群組包括：一紅色（R )膜層、一綠色（G)膜層、一藍色（B)膜層、及該些膜層之組合。 5. 如申請專利範圍第3項所述之彩色濾光片，其中該遮光層係為複數個彩色膜層，包括一紅色（R )膜層、一綠色（G)膜層及一藍色（B)膜層，兩兩相鄰之該些彩色膜層之間具有一間隙，且該間隙的寬度與該顯示區兩兩相鄰之該些彩色光阻圖案之間的距離係實質上相同。 6. 如申請專利範圍第5項所述之彩色濾光片，其中該遮光層之該些彩色膜層係以相同於該些彩色光阻圖案的該

第15頁 1237708 案號 93118MR 曰 ‘1:4 六、申請專利範圍矩陣狀配置。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之彩色些第一黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂膜〇.2//m及 l.l//m之間。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之彩色些第一黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂膜〇·2//ϋΐ及〇·9//πι之間。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之彩色些第一黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂膜〇.2//m 及〇·5/ζπι之間。 1 〇.如申請專利範圍第7至9項中任一光片’其中該遮光層之厚度係大於0.3//m 11 · 一種顯示器之彩色濾光片，包括：一基板，包括：一顯示區，包括複數個彩色光阻光阻圖案係配置成一矩陣狀；及一邊框區，圍繞該顯示區；一第一黑色樹脂膜，配置於該邊框區弟一黑色樹脂膜’配置於該顯示區脂膜具有複數個開口，該些彩色光阻圖案口’且兩相鄰之該些彩色光阻圖案係以部全覆蓋該第二黑色樹脂膜；以及一遮光層，配置於該第一黑色樹脂膜該第一黑色樹脂膜。修_ 濾光片，其中該之厚度係介於濾光片，其中該之厚度係介於濾光片，其中該之厚度係介於項所述之彩色濾圖案，該些彩色 ’該第二黑色樹係佈滿該些開分交疊的方式完上，大致上覆蓋

第16頁 1237708 案號9311郎⑽卞曰修正- 六、申請專利範圍一-一一-」 12·如申請專利範圍第1 1項所述之彩色滤光片’其中該遮光層係為一樹脂層。 13·如申請專利範圍第1 2項所該遮光層係與該顯示區之該些彩色 14·如申請專利範圍第1 3項所述之彩該遮光層係選自一群組，該群組包層、一綠色（G)膜層、一藍色（B 組合。 15 該遮光述之彩光阻圖括：一 )膜層色濾光片，其中案同時形成。色濾光片，其中紅色（R )膜、及該些膜層之一綠色色膜層相鄰之 16 該遮光該矩陣 17該些第 0. 2 // m 18 該些第 0 . 2 // m 19 該些第，如申請專利範圍第1 3項所層係為複數個彩色膜層，包 (G)膜層及一藍色（b)膜之間具有一間隙，且該間隙該些彩色光阻圖案之間的距 •如申請專利範圍第1 5項所層之該些彩色膜層係以相同狀配置。 •如申請專利範圍第11項所一黑色樹脂膜及該些第二黑及1 · 1 // m之間。 •如申請專利範圍第1 1項所一黑色樹脂膜及該些第二黑及〇 · 9 // m之間。 •如申請專利範圍第1 1項所述之彩括一紅層，兩的寬度離係實述之彩於該些述之彩色樹脂述之彩色樹脂述之彩黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂色濾光片，其中色（R )膜層、兩相鄰之該些彩與該顯示區兩兩質上相同。色濾光片，其中彩色光阻圖案的色濾光片，其中膜之厚度係介於色濾、光片，其中膜之厚度係介於色濾光片，其中膜之厚度係介於

第17頁 1237708 --麵93118598 ’上月日攸，六、申請專利範圍 ^ ^ "一~"" 〇.2//m 及〇·5//πι之間。 20·如申請專利範圍第17至19項中任一項所述之彩色渡光片，其中該遮光層之厚度係大於〇. 3 。 21*如申請專利範圍第17至19項中任一項所述之彩色濾光片，其中兩相鄰之該些彩色光阻圖案覆蓋於該第二黑色樹脂膜上之部分交疊處之厚度係大於3 。 22· 一種顯示器之彩色濾光片，包括：一基板’包括：一顯示區，包括複數個彩色光阻圖案；及一邊框區，圍繞該顯示區；一第一黑色樹脂膜，配置於該邊框區；以及一第二黑色樹脂膜，配置於該顯示區，該第二黑色樹脂膜具有複數個開口，該些彩色光阻圖案係佈滿該些開口 ’且兩相鄰之該些彩色光阻圖案係以部分交疊的方式完全覆蓋該第二黑色樹脂膜；其中’該些第一黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂膜之厚度係於0 · 2 // m及1 · 1 // m之間。 23·如申請專利範圍第22項所述之彩色濾光片，其中該些第一黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂膜之厚度係介於 0· 2 //m及〇· 9 “爪之間。、 2 4 ·如申請專利範圍第2 2項所述之彩色濾光片，其中该些第一黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂膜之厚度係介於〇· 2 及〇· 5 之間。、 25·如申請專利範圍第22項所述之彩色濾光片，其中

第18頁 1237708 … __案號 93118598 /V ' ’年―—月 η___ 六、申請專利範圍兩相鄰之該些彩色光阻圖案覆蓋於該第二黑色樹脂膜上之部分交疊處之厚度係大於0.3 /zm。 26. 一種液晶顯示器，包括：一薄膜電晶體陣列基板；一液晶層；一彩色濾光片基板，與該薄膜電晶體陣列基板相對配置，該液晶層設置於該薄膜電晶體陣列基板及該彩色濾光片基板之間，其中該彩色濾光片基板包括：一顯示區，包括複數個彩色光阻圖案，該些彩色光阻圖案係配置成一矩陣狀；及一邊框區’圍繞該顯不區，一第一黑色樹脂膜，配置於該邊框區；一第二黑色樹脂膜，配置於該顯示區；以及一遮光層，配置於該第一黑色樹脂膜上，大致上覆蓋該第一黑色樹脂膜。 27·如申請專利範圍第26項所述之液晶顯示器，其中該遮光層係為一樹脂層。 2 8·如申請專利範圍第2 7項所述之液晶顯示器，其中該遮光層係與該顯示區之該些彩色光阻圖案同時形成。 2 9·如申請專利範圍第2 8項所述之液晶顯示器，其中該遮光層係選自一群組，該群組包括·一紅色（R )膜層、一綠色（G)膜層、一藍色（B)膜層、及該些膜層之組合。 30.如申請專利範圍第28項所述之液晶顯示器，其中

第19頁 1237708 ,?」、 _案號93118598以 ' ，年月日__ 六、申請專利範圍該遮光層係為複數個彩色膜層，包括一紅色（R )膜層、一綠色（G)膜層及一藍色（B)膜層，兩兩相鄰之該些彩色膜層之間具有一間隙，且該間隙的寬度與該顯示區兩兩相鄰之該些彩色光阻圖案之間的距離係實質上相同。 31. 如申請專利範圍第2 8項所述之液晶顯示器，其中該遮光層之該些彩色膜層係以相同於該些彩色光阻圖案的該矩陣狀配置。

32. 如申請專利範圍第26項所述之液晶顯示器，其中該些第一黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂膜之厚度係介於 0·2 //m 及 1.1 //m之間。 33. 如申請專利範圍第26項所述之液晶顯示器，其中該些第一黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂膜之厚度係介於 0.2/zm 及 0.9/zm之間。 34. 如申請專利範圍第26項所述之液晶顯示器，其中該些第一黑色樹脂膜及該些第二黑色樹脂膜之厚度係介於 0.2 //m 及 0.5 //m之間。 35. 如申請專利範圍第32至34項中任一項所述之液晶顯示器，其中該遮光層之厚度係大於0.3//m。

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