TWI278698B - Liquid crystal display device with patterned black matrix frame and the method of manufacturing the same - Google Patents

Description

1278698 九、發明說明： . 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種液晶顯示裝置及其製造方法，尤其 係涉及一種相同顯示面積情況下外觀尺寸較小之液晶顯示 裝置及其製造方法。 【先前技術】 液晶顯示裝置係一種被動式顯示裝置，為達到彩色顯 示之效果，需為其提供一彩色濾光片，其作用係為液晶顯 示裝置提供彩色，配合TFT(Thin Film Transistor，薄膜電 晶體）層及其間之液晶等其他元件而顯示不同之彩色影像。 請參閱第一圖，係一種習知技術液晶顯示裝置之部份 示意圖。該液晶顯示裝置100包括第一基層15與第二基層 13,其間填充一液晶層12。第二基層13表面具一TFT層11。 第一基層15表面具一彩色濾光層18，該彩色濾光層18外周 係一連續層體結構之黑色框體19用以遮擋光線，以提高該 液晶顯示裝置100之顯示對比度。一樹脂框體14設置於第一 基層15與第二基層13之間，用以支撐與黏著該二基層13與 15，該樹脂框體14位於該黑色框體19之外之第一基層15表 面區域，其固化前之材料通常係感光樹脂、熱固樹脂或該 二種材料之混合體，固化方式對應地為曝光固化、熱固化 或該二種方式之結合。該第二基層13表面之TFT層11驅動 該液晶層12，以控制光線之通過與否。複數外引線17自該 TFT層11引出，穿過該樹脂框體14且與驅動電路（圖未示） 電性導通。 1278698 於第一基層15與第二基層13之間填充液晶層12係製造 該液晶顯示裝置100之一重要步驟，其液晶注入方法大致可 ¥ 分為吸上注入式（Vacuum Insertion)與滴下注入式 (One-Drop Fill)二種。其中吸上注入式係先於第一基層15 或第二基層13上印刷樹脂框體14，且留至少一開口，隨後 將該二基層13與15對準貼合，對樹脂框體14固化，使該二 基層13與15固定，樹脂框體14 一般採用熱固化方式進行固 化，對應地，樹脂框體14可採用熱固樹脂，樹脂框體14固 化后再通過樹脂框體14之開口注入液晶，液晶通過毛細效 應緩慢填充於整個二基層13與15之空間，最後將該開口密 封。該方法缺點係灌注液晶速度過慢。 滴下注入式係先於第一基層15或第二基層13上印刷樹 脂框體14 ^不留開口，隨即用液晶分滴器將液晶滴入樹脂 框體14内，隨後將該二基層13與15對準貼合，最後對樹脂 框體14曝光後熱固，使該二基層13與15固定且將液晶層12 密封。該方法可有效提高液晶灌注速度。 滴下注入式技術可有效提高液晶注入速度，然，該液 晶顯示裝置100之樹脂框體14位於黑色框體19之外之第一 基層15表面區域，該結構使得一定尺寸之該液晶顯示裝置 100其實際顯示面積較小，該不足係由該液晶顯示裝置100 之製造採用滴下注入式技術、及其内連續層體結構之黑色 框體19所共同決定的。其一，因為該液晶顯示裝置100之製 造採用滴下注入式技術’該樹脂框體14必須以曝光方式固 化，因為該樹脂框體14固化之前，其内已灌注液晶，當採 1278698 用熱固化方式時，#固樹脂容易污染附近之液晶，從而導 致該液曰曰巧不裝置100顯示效果之惡化；其二，因為黑色框 體19為連、、《層體結構，且該樹脂框體14以曝光方式S化， 故該樹脂框體14不能設置於該黑色框體㈣在區域，因為 田將該树知框體14設置於該黑色框體所在區域時，對樹 月曰框體14進行相對於第-基層15之正面曝光時光線不能穿 透該色1體19，該樹脂框體14不能固化，且該樹脂框體 14=寬度遠大於其高度，相對於第一基層15進行侧面曝光 其遠離曝光光源之黑色框體19下方區域因沒有足夠之曝光 強度而曝光不足。所以，為使樹脂框體14能有效曝光，其 必須設置於黑色框體19之外之第一基層15表面區域。 有鑑於此，提供一種改進之液晶顯示裝置及其製造方 法實為必需。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種與習知技術相較於相同顯 不面積情況下外觀尺寸較小之液晶顯示裝置。 本發明之另一目的在於提供一種上述液晶顯示裝置之 製造方法。 本發明液晶顯示裝置包括一第一基屬、一彩色濾光 層、一樹脂框體及一第二基層，該彩色濾光層由著色層與 黑色矩陣交替規則排列而成，該黑色矩陣之外框部分為黑 色框體’該第一基層、彩色濾光層、樹脂框體及該第二基 層依序設置，該黑色框體呈圖式化，且該樹脂框體設置於 該黑色框體所在區域。 1278698 其中，該液晶顯示裝置進一步包括一設置於該第二基 層表面之TFT層，複數外引線自該TFT層引出，該黑色框體 為梳狀結構，其梳狀單元間之透光區域與該複數外弓j線交 叉對應。 本發明液晶顯示裝置之製造方法包括製備第一基層與 第二基層；於第二基層一表面形成一 TFT層及複數外引 線，形成第一基層表面交替規則排列之著色層與黑色矩陣 及該黑色矩陣外框部份圖式化之黑色框體；於該黑色矩陣 之外框表面形成樹脂框體；於該第一基層之樹脂框體内灌_ 注液晶；將第二基層與該第一基層對準，貼合；於第一基 層一侧對樹脂框體進行曝光。 由於本發明液晶顯示裝置之黑色框體採用圖式化設 计’因而可將密封第一基層與第二基層之樹脂框體移至該 黑色框體所在區域’自該黑色框體入射之曝光光線可部份 穿透該圖式化之黑色框體，控制曝光光線之角度可對該樹 脂框體進行充分曝光，因而可增加該液晶顯示裝置之顯示 區域使用率。 Φ 另，黑色框體梳狀單元間之透光區域與該複數外引線 父叉對應，故該黑色框體與該複數外引線之間為光學互相 補償設計，於使用中遮斷背光光線之通過，保持液晶顯示 裝置較高之顯示對比度。 由於本發明液晶顯示裝置之製造方法於形成第一基層 表面之黑色矩陣外框之圖式化黑色框體后，可於第一基層 一侧對設置於黑色框體區域之樹脂框體進行曝光，使樹脂 9 1278698 框體充分固化，從而使第一基層與第二基層充分固定，且， 完全固化之樹脂框體不會污染附近之液晶。 【實施方式】 請一併參閱第二至第四圖，本發明液晶顯示裝置300 包括依序設置之一第一基層35、一彩色濾光層38、一樹脂 框體34及一第二基層33。其中，該彩色濾光層38由黑色矩 陣381與R、G、B三原色著色層382交替規則排列而成，該 彩色濾光層38還包括一梳狀結構之黑色框體39，該黑色框 體39係該黑色矩陣381之外框部份，其作用係遮擋背光，增 加該液晶顯示裝置300對比度。該液晶顯示裝置300還包括 一液晶層32，其採用滴下注入式液晶注入技術填充於第一 基層35與第二基層33之間，一 TFT層31，其設置於第二基 層33之表面且與該彩色濾光層38相對，其作用係驅動該液 晶層32，控制光線之通過與否。複數外引線37自該TFT層 31引出，穿過該樹脂框體34且與驅動電路（圖未示）電性導 通，該複數外引線37為梳狀結構設置於第二基板33表面， 且位於該樹脂框體34與該第二基板33之間，其與黑色框體 39梳狀單元間之透光區域交叉對應。該樹脂框體34設置於 該黑色框體39所在區域，其材料為感光樹脂，當然，其亦 可為感光樹脂與熱固樹脂之混合物。 該黑色框體39係採用曝光製程製得，其係先於第一基 層35表面形成一感光樹脂層（圖未示），然后使用已設計好 之光罩對該感光樹脂層曝光，對第一基層35表面之感光樹 脂層進行顯影，形成第一基層35表面之黑色矩陣381及其外 1278698 框部份之黑色框體39。當然，該感光樹脂層可替換$金屬 遮光層（圖未示），然後覆蓋一光阻層於該金屬遮光層表 面，使用已設計好之光罩進行曝光，最後顯影與蝕力得到 黑色矩陣381及其外框部份之黑色框體39。 該黑色框體39亦可以如下方法得到：對該感光樹脂層 或光阻層之中心部份曝光，再將第二基層33與該第一基層 35對準，利用該第二基層33之外引線37部份作光罩，對該 感光樹脂層或光阻層之外框部份進行相對於該第一基層35 之正面曝光，然後移開第二基層33，對第一基層35表面之 感光樹脂層或光阻層下面之金屬遮光層進行顯影或顯影與 蝕刻，形成第一基層35表面之黑色矩陣381及其外框部份之 黑色框體39。該黑色框體39因利用該第二基層33之外引線 37部份作光罩製得，故其為梳狀之圖式化結構，其相鄰梳 狀單元之間為透光區域。該梳狀黑色框體39與其下之梳狀 外引線37形成光學互補關係，即外引線37與梳狀黑色框體 39交叉對應（見第四圖）。 請一併參閱第五圖，該液晶顯示裝置300於使用時，因 該梳狀黑色框體39與其下之梳狀外引線37形成光學互補關 係，背光10不能通過，從而達到遮光之功能。固化前之樹 脂框體3 4採用感光樹脂材料’當然5亦可採用感光樹脂與 熱固樹脂材料混合體。製造該液晶顯示裝置300時，係將未 固化之樹脂框體34形成於該黑色矩陣381之外框表面，不留 開口，隨後於該第一基層35之樹脂框體34所包圍之區域注 入液晶，再將第二基層33與該第一基層35對準貼合，於第 11 1278698 一基層35上方對樹脂框體34進行曝光，使該樹脂框體34充 分固化，從而將第一基層35與第二基層33固定及使其内之 液晶密封。 請參閱第六圖，為使樹脂框體34固化充分，對該樹脂 框體34之處理可採用相對於第一基層35之正面曝光與侧面 曝光相結合之方式。具體係先對該樹脂框體34正面曝光， 後進行侧面曝光，侧面曝光時，傾斜之曝光光線可進入樹 脂框體34未曝光部份。當然，亦可先對樹脂框體34侧面曝 光，再對其正面曝光。 如前所述，該樹脂框體34設置於該黑色框體39所在區 域，其可利用該黑色框體39之圖式化結構進行充分曝光， 故第一基層35表面不需另外安排區域設置該樹脂框體34， 與習知技術相較，於相同顯示面積情況下本發明液晶顯示 裝置300外觀尺寸較小，且，該梳狀黑色框體39與其下之梳 狀外引線37形成光學互補關係，背光10不能通過，該黑色 框體39亦達到遮光之功能。 請一並參閱第八圖，係本發明液晶顯示裝置之製造流 程圖。該液晶顯示裝置300製造流程之步驟包括：製備第一 基層35與第二基層33 ;於第二基層33表面形成一TFT層31 及複數外引線37，該複數外引線37形成於該TFT層31之外 周區域；形成第一基層35表面交替規則排列之著色層與黑 色矩陣381及該黑色矩陣外框部份圖式化之黑色框體39;於 該黑色矩陣381之外框表面形成樹脂框體34;於該第一基層 35之樹脂框體34所包圍之區域灌注液晶；將第二基層33與 12 1278698 該第一基層35對準，貼合；於第一基層35上方對樹脂框體 34進行相對於該第一基層35之正面與側面曝光，使該樹脂 框體34充分固化；最后，對樹脂框體34進行熱固，以達到 樹月曰框體34完全固化、將第一基層35與第二基層33固定及 使其内之液晶密封之目的。 备然，該黑色框體39亦可以係格子狀結構或花樣結 構，該黑色框體49之各梳狀單元其剖面已可為平行四邊形 (如第七圖所示）。 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法 提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例， 本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝 之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵 蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係習知技術液晶顯示裝置之部份示意圖。 第一圖係本發明液晶顯示裝置第一實施例之部份示意圖。 第二圖係第二圖沿ΙΠ-ΙΙΙ方向之部份剖視圖。 第四圖係第三圖沿IV-IV方向之剖視圖。 第五圖係第四圖於使用時之遮光效果圖。 第六圖係第四圖樹脂框體内曝光光線之示意圖。 第七圖係本發明液晶顯示裝置内黑色框體另一實施例之示 意圖。 第八圖係本發明液晶顯示裝置之製造流程圖。 【主要元件符號說明】 13 1278698 液晶顯不裝置 300 第二基層 33 彩色濾光層 38 黑色矩陣 381 黑色框體 39、49 外引線 37 第一基層 35 液晶層 32 樹脂框體 ，34 著色層 382 TFT層 31 背光 10

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Claims (1)

1278698 十、申請專利範圍 I一種液晶顯示裝置，其包括： 一第一基層； ” 一彩色濾光層’其由著色層與黑色矩陣交替規則排列而 成，該黑色矩陣之外框部分為黑色框體； 一樹脂框體；及 一第二基層； 其中，該第一基層、彩色濾光層、樹脂框體及該第二基 層依序設置，該黑色框體呈圖式化，且該樹脂框體設置# 於該黑色框體所在區域。 2·如申請專利範圍第工項所述之液晶顯示裝置，其中該樹脂 框體固化前之材料係感光樹脂。 3·如申清專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該樹脂 框體固化前之材料係感光樹脂與熱固樹脂之混合體。 4·如申请專利|色圍第丄項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶 顯示裝置進一步包括一設置於該第二基層表面之TFT f其與該％色;t光層相對設置，複數外引線自該TFT 5 出’該外引線位於該樹脂框體與該第二基板之間。 St專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置，其中該黑色 框體為梳狀結構。 6·如申請專利範圍第5項所、+、^ Μ ^ ^ ^ 項所述之液晶顯示裝置，其中該黑色 框體之梳狀單元間之 摩。 ％先區域與該複數外引線交叉對 7·如申請專利範圍第〗項所述 之液晶顯示裝置，其中該黑色 15 1278698 框體以梳狀圖式設置於該第一基層表面，該黑色框體杆 狀單元之剖面為平行四邊形，相鄰梳狀單元之間具一 距。 二曰1 8·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該黑色 框體以格子狀或花樣圖式設置於該第一基層表面。、 9·一種液晶顯示裝置之製造方法，其包括： 製備第一基層與第二基層； 於第二基層一表面形成一TFT層及複數外引線； 形成第一基層表面交替規則排列之著色層與黑色矩陣春 及該黑色矩陣外框部份圖式化之黑色框體； 於該黑色矩陣之外框表面形成樹脂框體； 於該第一基層之樹脂框體内灌注液晶； 將第二基層與該第一基層對準，貼合； 於第一基層一側對樹脂框體進行曝光。 1〇.、如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方 法，其中該外引線位於該樹脂框體與該第二基板之間。 11·如申明專利範圍第10項所述之液晶顯示裝置之擊造方 法4中該樹脂框體為梳狀、格子狀或花樣圖式結構。 2·申请專利範圍第9所述之液晶顯示裝置之製造方法，盆 中對該樹脂框體曝光之方式為相對於該第—基層正面曝 光與侧面曝光方式。 ^ 13.如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方 樹脂框體固化前之材料係感光樹脂與熱固樹 月曰之混合體。 16 1278698 14·如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方 法’其中對樹脂框體曝光后進—步採用熱固方法處理。 如申請專·圍第9項所述之液晶顯示裝置之复造方 法，其中於第二基層一表面形成一加層及複數外引線 :後’還進一步於第一基層一表面形成一感光樹脂層， 然後對該感光樹脂層進行曝光，最後顯影。 W如申請專利範圍第15項所述之液晶顯示/裝置之製造方 法其中對該感光樹脂層曝光係使用已設計好之光罩進 行。 _ 如申請專利範圍第15述之液晶顯示裝置之製造方法，其 中於第一基層一表面形成一感光樹脂層后，將第二基層 與該第一基層對準，先對該感光樹脂層中心區域曝光， 再利用該第二基層之外引線部份作光罩，對該感光樹脂 層之外框部份進行曝光。 18·如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置之製造方 法，其中於第二基層一表面形成一 TFT層及複數外引線 之後，還進一步於第一基層一表面形成一金屬遮光層，_ ^後覆蓋一光阻層於該金屬遮光層表面，使用已設計好 之光罩進行曝光，最後顯影蝕刻。 17 1278698

第七圖 \

第八圖

1278698 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為： (二） 本代表圖之元件符號 液晶顯不裝置 300 第二基層 33 彩色濾光層 38 黑色框體 39 外引線 37 著色層 382 圖（2) 簡單說明： 第一基層 35 液晶層 32 樹脂框體 34 TFT層 31 黑色矩陣 381 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的 化學式：