TWI326377B - Transflective color filter, transflective liquid display using the same and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

1326377 六、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器、彩色濾光片及其製造 方法，尤指一種半穿透式液晶顯示器、半穿透式彩色濾光 片及其製造方法。 【先前技術】 液晶顯示器按照其光源主要分為反射式液晶顯示器與 穿透式液晶顯示器兩種。反射式液晶顯示器利用外部光源 提供顯示所需之光束，該光源主要為自然光，亦可為外部 人造光源，一般設置於反射式液晶顯示器外部。此類液晶 顯示器可節省耗電量，惟，通常情況下其需要較強之外部 光束，於外部光束較暗情況下顯示效果較差。穿透式液晶 顯示器利用設置於液晶面板後部之背光模組提供顯示所需 之光束。此類型液晶顯示器於大多情況下均可顯示，惟， 其顯示之光束均來自於背光模組，因此耗電量相對較大。 為充分利用外部光束及適應各種顯示環境，出現一種兼具 反射式液晶顯示器與穿透式液晶顯示器優點的半穿透式液 晶顯不益。 請參閱第一圖，係2003年2月18日所公告之美國專 利第6,522,377號所揭示的一種半穿透式液晶顯示器。該半 穿透式液晶顯示器1包括一彩色濾光>1層10、一液晶層 11、一薄膜電晶體基底12及一背光模組13。其中，該彩 色濾光片層10包括依序層疊之一偏光片103、一半波片 (Half Wave Plate)102及一彩色濾光片101。該薄膜電晶體 基底12包括依序層疊之一偏光片120、一透明基底121、 ^26377 —絕緣層122、一透明電極層123、一鈍化層124及反射電 拖125 ’鈍化層124與反射電極125 —部分挖空形成一穿 孔（未標示），該穿孔底部為透明電極層123，進而形成一穿 透區e ’該穿透區e所對應液晶層η之厚度為a。反射電 極125所對應之區域為反射區f，反射區f所對應液晶層11 之厚度為b。通常，厚度a設計為厚度b之二倍。該液晶 層11位於彩色濾光片層1〇與薄膜電晶體基底12之間，背 光模組13位於薄膜電晶體基底12相對液晶層11之另一 侧。 請一併參閱第二圖，為第一圖所示半穿透式液晶顯示 器1之彩色濾光片101之結構圖。該彩色濾光片101包括 —透明基底1011、一彩色層1012及一透明電極層1013， 其中，該彩色層1012包括複數交替規則分佈於透明基底 1011上之黑色矩陣1015及一覆蓋透明基底1011與黑色矩 陣1015之著色層1014，該著色層1〇14包括具R、G、B 三種不同色彩且交替分佈之著色單元。該著色單元r、G、 B對應穿透區e與反射區f具大致相同之厚度。 當該半穿透式液晶顯示器1工作於穿透狀態時，背光 模組13發出之光束c依次經偏光片12〇、透明基底ι21、 絕緣層122、透明電極層123、液晶層11、彩色遽光片〗〇ι、 半波片102及偏光片103後出射。 當該半穿透式液晶顯示器1工作於反射狀態時，來自 外部光源之光束d依次通過偏光片1〇3、半波片1〇2、彩色 濾光片101、液晶層11到達反射電極125，反射電極125 反射該光束d ’該反射光束d經液晶層u、彩色滤光片、 5 1326377 半波片102及偏光片103後出射。 比較半穿透式液晶顯示器1上述二工作狀態，可以得 知，光束c僅通過彩色濾光片102 —次，而光束d通過彩 色濾光片102二次，因此，該半穿透式液晶顯示器工作於 反射狀態時，其色度明顯優於穿透狀態之色度。 同時，該半穿透式液晶顯示器1之二工作狀態為獲得 相同之光程，其於薄膜電晶體基底上將穿透區之厚度a大 致設計為反射區厚度b之二倍’該設計需對薄膜電晶體基 底12作相應之處理，故其結構與製程均較複雜。 有鑑于此，提供一種改良之丰穿透式液晶顯示器、彩色 濾光片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色度較佳、結構簡單之半 穿透式液晶顯示器。 本發明之另一目的在於提供一種上述半穿透式液晶顯 示器之半穿透式彩色濾光片。 本發明之又一目的在於提供一種上述半穿透式彩色濾 光片之製造方法。 本發明之半穿透式液晶顯示器，其包括一彩色濾光片 層、一薄膜電晶體基底、一液晶層及一背光模組，該彩色 濾光片層包括依序層疊之一彩色濾光片、一半波片及一偏 光片，該薄膜電晶體基底相對彩色濾光片層設置，包括依 序層疊之一偏光片、一透明基底、一絕緣層及一電極層， 該電極層包括間隔設置之透明電極與反射電極，該透明電 極所對應區域為穿透區，該反射電極所對應區域為反射 區，該液晶層位於該彩色濾光片層與薄膜電晶體基底之 1326377 間’該背光換組位於溥膜電晶體基底相對液晶層之另一 側，其中，該彩色濾光片包括一透明基底、一覆蓋該透明 基底之彩色層、一形成於彩色層上之透明層及覆蓋該透明 層之透明電極層，該彩色層包括複數規則分佈於透明基底 上之黑色矩陣及覆蓋該透明基底與黑色矩陣之著色單元， 每一著色單元對應穿透區之厚度為其對應反射區厚度之二 倍，該彩色濾光片之透明層相對透明電極層一側形成有複 數突起。 本發明之半穿透式彩色濾光片，其包括一透明基底、 一覆蓋該透明基底之彩色層、一形成於彩色層上之透明層 及覆蓋該透明層之透明電極層，其中，該彩色層包括複數 規則分佈於透明基底上之黑色矩陣及複數覆蓋該透明基底 與黑色矩陣之著色單元，每一著色單元包括一反射區及一 穿透區，穿透區之厚度大致為反射區厚度之二倍，該彩色 濾光片之透明層相對透明電極層一側形成有複數突起。 本發明之半穿透式彩色濾光片之製造方法，其包括以 下步驟：提供一透明基底；於透明基底上形成複數等間距 規則分佈之黑色矩陣；於該透明基底與複數黑色矩陣上均 勻塗佈一彩色樹脂層，該彩色樹脂層之色彩為紅、綠及藍 其中一種，並對該彩色樹脂層進行曝光、顯影，於預定區 預形成複數規則分佈之著色單元，該著色單元包括穿透區 與反射區，穿透區厚度大致為反射區厚度之二倍；重複形 成著色單元之步驟二次，形成由複數交替分佈之著色單元 及黑色矩陣構成之彩色層；於彩色層上形成複數透明層； 於透明層表面形成複數突起之步驟；於上述步驟所得結構 上形成一透明電極層。 相較於先前技術，本發明之半穿透式彩色滤光片由於 7 1326377 其彩色it光片之著色單元對應穿輕之厚度A致為對應反 射區厚度之二倍，可有效解決色度之問題，同時，該彩色 濾光片具透明層，該透明層之厚度可控制反射光束與穿透 光束之光程差，其結構及製程均較簡單；本發明之半穿透 式液晶顯示器採用本發明之半穿透式彩色濾光片，可有效 解決色度及光程差問題，同時，無需於薄膜電晶體基底開 設穿孔，較易實現。 【實施方式】 ^請參閱第十圖，為本發明半穿透式液晶顯示器第一實 施方$之結構示意圖。該半穿透式液晶顯示器2包括一彩 ，$光片層20、一液晶層21、一薄膜電晶體基底22及一 背光模組23 °其中’該彩色濾光片層2〇包括依序層疊之 一偏光片203、一半波片202及一彩色濾光片201。該薄膜 電晶體基底22包括依序層疊之一偏光片22〇、一透明基底 221、一絕緣層222及一電極層225，該電極層225包括間 隔設置之透明電極224及反射電極223，該透明電極224 所對應區域為穿透區m，該反射電極223所對應區域為反 射區η。該液晶層21位於彩色濾光片層2〇與薄膜電晶體 基底22之間，背光模組23位於薄膜電晶體基底22相對液 晶層21之另一侧。 請一併參閱第四圖，係本發明半穿透式液晶顯示器之 彩色濾光片第一實施方式之結構示意圖。該彩色濾光片2〇1 包括一透明基底2011、一彩色層2012、複數透明層2013 及一透明電極層2014 ’其中，彩色層2012包括複數黑色 矩陣(Black Matrix)2016及複數著色單元2015。該黑色矩陣 2016呈等間距規則分佈於透明基底2011上，該著色單元 2015為R、G、B三種不同色彩之彩色樹脂（Color Resin)， 其交替覆蓋黑色矩陣2016及其間之透明基底2011，其中， 1326377 與穿透區m相對應之著色單元2015厚度大致為與反射區η 相對應之著色單元2015之二倍。該透明層2013間隔設置 於二不同色彩著色單元2015與反射區相對應之區域，形成 表面平整之彩色濾光片202。 該彩色濾光片包括以下製作步驟：提供透明基底 2011;於透明基底2011上形成複數等間距規則分佈之黑色 矩陣2016 ;於該透明基底2011與複數黑色矩陣2016上均 勻塗佈一彩色樹脂層，該彩色樹脂層之色彩為紅(R)、綠(G) 及藍(B)其中一種，並對該彩色樹脂層進行曝光、顯影、钕 刻，於預定區預形成複數規則分佈之著色單元2015，該著 色單元2015包括穿透區與反射區，穿透區著色單元2015 之厚度大致為反射區著色單元2015厚度之二倍；重複形成 著色單元2015之步驟二次，形成由複數交替分佈之著色單 元2015及黑色矩陣2016構成之彩色層2012 ;於彩色層 2012上形成複數透明層2013 ’該透明層2013形成於二不 同色彩著色單元2015與反射區相對應之區域，使得反射區 與穿透區表面平整；於上述步驟所得結構上形成一透明電 極層2014。 請參閱第五圖，係本發明半穿透式液晶顯示器之彩色 濾光片第二實施方式之結構示意圖。該彩色濾光片結構大 致與第四圖所示之彩色濃光片相同’其區別在於，第二實 施方式之透明層2013覆蓋整個著色單元2〇23表面。 該彩色濾光片之製作步驟大致與第一實施方式之製作 步驟相同，其區別在於，該透明層2013形成於整個著色單 元2015表面。 請參閱第六圖’係本發明半穿透式液晶顯示器之彩色 濾光片第三實施方式之結構示意圖。該彩色濾光片大致與 第一實施方式之彩色濾光片相同’其區別在於，該彩色濾 光片之透明層2013表面形成複數突起2017 ’該突起2017 具聚光功能，提高自彩色濾光片輸出光束之輝度。 1326377 請參閱第七圖，係本發明半穿透式液晶顯示器之彩色 濾光片第四實施方式之結構示意圖。該彩色濾光片大致與 第二實施方式之彩色濾光片相同，其區別在於，該彩色濾 光片之透明層表面形成複數突起2017，該突起2017具聚 光功能，提高自彩色濾光片輪出光束之輝度。 請再次參閱第三圖，當該半穿透式液晶顯示器2工作 於穿透狀態時，背光模組23發出之光束g依次經偏光片 220、透明基底221、絕緣層222、透明電極224、液晶層 21、彩色濾光片201、半波片202及偏光片203後出射。 當該半穿透式液晶顯示器2工作於反射狀態時，來自 外部光源之光束h依次通過偏光片203、半波片202、彩色 濾光片201、液晶層21到達反射電極223 ,反射電極225 反射該光束h，該反射光束h經液晶層21、彩色濾光片201、 半波片202及偏光片203後出射。 比較半穿透式液晶顯示器2上述二工作狀態，可以得 知’光束g通過彩色濾光片202 —次，而光束h通過彩色 濾光片202二次。光束g通過彩色濾光片201時，其透過 穿透區m’光束h通過彩色濾光片201時，其通過反射區 η，由於穿透區m厚度大致為反射區η厚度之二倍，因此， 該半穿透式液晶顯示器工作於以上二狀態，均可獲得大致 相同之色度。 同時，該半穿透式液晶顯示器2之二工作狀態為獲得 相同之光程’僅需於製作彩色濾光片201時調節透明層 2013之厚度或材質即可實現.，其結構及製程相對先前技術 均較簡單。 請參閱第八圖，係本發明半穿透式液晶顯示器第二實 施方式之結構示意圖。該半穿透式液晶顯示器大致與第一 實施方式相同，其差別在於：其於半波片202與彩色滤光 片201之間增設一四分之一波片204,該四分之一波片204 可將通過之線偏振光(Linear Polarized Light)轉化為圓偏振 1326377 光(Circular polarized Light) ’從而獲得較第一實施方式更佳 之效果。 請參閱第九圖，係本發明半穿透式液晶顯示器第三實 施方式之結構示意圖。該半穿透式液晶顯示器大致與第二 實施方式相同，其差別在於：其於偏光片220與透明基底 221之間依次層疊一半波片226及一四分之一波片227,其 可獲得較第二實施方式更佳之效果。 當然，本發明之半穿透式彩色濾光片各實施方式均可 適用於半穿透式液晶顯示器之各實施方式。 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方 式，本發明之範圍並不以上述實施例為限，該舉凡熟悉本 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】 第一圖係一種先前技術半穿透式液晶顯示器之結構示 意圖。 第二圖係第一圖所示半穿透式液晶顯示器之彩色濾光 片之結構示意圖。 第三圖係本發明半穿透式液晶顯示器第一實施方式之 結構示意圖。 第四圖係本發明半穿透式液晶顯示器之彩色濾光片第 一實施方式之結構示意圖。 ‘第五圖係本發明半穿透式液晶顯示器之彩色濾光片第 二實施方式之結構示意圖。 第六圖係本發明半穿透式液晶顯示器之彩色濾光片第 二貫施方式之結構不意圖。 第七圖係本發明半穿透式液晶顯示器之彩色濾光片第 四實施方式之結構示意圖。 第八圖係本發明半穿透式液晶顯示器第二實施方式之 11 1326377 結構示意圖。 第九圖係本發明半穿透式液晶顯示器第三實施方式之 結構不意圖。 【主要元件符號說明】 半穿透式液晶顯不裔 2 彩色濾光片層 20 液晶層 21 薄膜電晶體基底 22 背光模組 23 偏光片 203、220 半波片 202 ' 226 彩色滤光片 201 透明基底 221、2011絕緣層 222 透明電極層 224、2014反射電極 223 電極層 225 彩色層 2012 透明層 2013 著色單元 2015 黑色矩陣 2016 突起 2017 四分之一波片 204 、 227 12

Claims (1)

1. I32637A 符年 >月4日修正本 七、申請專利範圍： L種半穿透式液晶顯示器，其包括： 濾光片層’包括依序層疊之—彩 片、一半 及片及一偏光片； ίΐί電晶體基底’其相對彩色滤光片層設置，包括依 节偏光片、一透明基底、一絕緣層及一電極層， ΐ極：ίίΪ以置之透明電極與反射電極，該透明 射區·對應£域為穿透區，該反射電極所對應區域為反 間層，其位於該彩色濾光片層與薄膜電晶體基底之 側·、模且其位於薄膜電晶體基底相對液晶層之另一 /、中/’该衫色濾光片包括一透明基底、一覆蓋該透明基 底之％色層、一形成於彩色層上之透明層及覆蓋該透明 層之透明電極層’該彩色層包括複數規則分佈於透明基 底上=黑色矩陣及覆蓋該透明基底與黑色矩陣之著色單 $每著色單元對應穿透區之厚度為其對應反射區厚 ,之一倍，該彩色濾光片之透明層相對透明電極層一側 形成有複數突起。 2· ^申請專利範圍第1項所述之半穿透式液晶顯示器，1 中該透明層填補於著色單元反射區之上。 八 • 專利範圍第1項所述之半穿透躲晶顯示器，1 _該透明層覆蓋該著色單元。 /、 4:中:3範圍第1項所述之半穿透式液晶顯示器，苴 進一步包括一四分之一、、古ΰ — i 具 / 反片，該四分之一波片設置於偏 13 光片與彩色濾光片之間。 如申請專利範圍第4項所述之半穿透式液晶|員示器， 壤一步包括半波片，該半波片設置於偏光片與遷明 之間。 土底 如申請專利範圍第5項所述之半穿透式液晶顯示器，其 遣一步包括四分之一波片，該四分之一波片毁置於半龙' 片與透明基底之間。 ' 彳 〜種半穿透式彩色濾光片，其包括： 〜透明基底； 〜覆蓋該透明基底之彩色層； 〜形成於彩色層上之透明層；及 覆蓋該透明層之透明電極層； 其中該彩色層包括複數規則分佈於透明基底上之黑色矩 障及複數覆蓋該透明基底與黑色矩陣之著色單元，每一 箸色單兀包括〜反射區及一穿透區，穿透區之厚度大致 為反射區厚度之二倍，該彩色濾光片之透明層相對透明 電極層—咖輕複數突起。 如申請專利範圍第7項所述之半穿透式彩

   =重半穿透式純軌丨之製造方法，其包括以下步驟： 提供一透明基底； 认#、 土底上形成複數等間距規則分佈之黑色矩陣； 於該透明基底與複數导 色樹脂層之色彩為紅、 黑色矩陣上均勻塗佈一彩色樹脂層，該彩 、綠及藍其中一種，並對該彩色樹脂層進 1326377 行曝光、顯影，於預定區預形成複數規則分佈之著色單元，, 著色單元包括穿透區與反射區，穿透區厚度大致為反:區厚度 之二倍 重複形成著色單元之步驟二次，形成由複數交替分怖之著色單 元及黑色矩陣構成之彩色層； 於彩色層上形成複數透明層； 於透明層表面形成複數突起之步驟· 於上述步驟所得結構上形成一 ^電 11. 如申請專利範圍第1() # u . 制、止古I甘士 項所迷之半穿透式彩色滅光片之 ί =法，其中，該透明層間隔設置於二不同色彩著色 =與反輕相對應之區域，使反射區與穿⑼表面平 1Γ^- 12. 二!=利ΓΓ10項所迷之半穿透式彩色處光片之 ^方法、、中’該透明層覆蓋反射區與穿， 15 1326377 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（四）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 透明基底 2011 彩色層 2012 透明層 2013 透明電極層 2014 著色單元 2015 黑色矩陣 2016 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：