TWI432796B - 液晶顯示器之彩色濾光片基板及其製造方法 - Google Patents

Description

液晶顯示器之彩色濾光片基板及其製造方法

本發明一般而言係關於一種液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)之彩色濾光片基板及其製造方法，更具體而言，係指一種液晶顯示器之彩色濾光片基板及其製造方法，其係藉由提供於液晶顯示器彩色濾光片基板之絕緣基板後表面形成具有複數個孔洞之多孔結構的透明導電層，而可屏蔽因外部靜電所導致之靜電場以改善影像顯示品質，並以提升高亮度特性與可讀性之液晶顯示器。

於近期，液晶顯示器係廣泛地使用於扭曲向列型(twisted nematic, TN)液晶顯示器，該扭曲向列型液晶顯示器所使用之方法，係於二基板上分別地形成電極，並設置扭曲90度之一液晶指向器，且施予一電壓至該電極，以驅動該液晶指向器。

然而，該扭曲向列型液晶顯示器具有提供一狹窄視角之一缺點。

因此，於近期，為了解決該狹窄視角問題，研究多樣新形式之液晶顯示器已被廣泛執行，其中，舉例而言，一橫向電場效應(in-plane switching, IPS)形式、一光學補償雙折射(optically compensated birefringence, OCB)形式等。

於該等形式中，使用橫向電場效應形式之一液晶顯示 器包含於一基板上形成二電極，以相對於該基板而水平地旋轉液晶分子，如此一電壓係被施予該二電極之間，以產生平行於該基板之一電場。因此，該液晶分子之縱軸不會相對於該基板而凸起。

基於此一原因，相對於一觀視方向液晶之雙折射的一小變化，致使相較於傳統扭曲向列型液晶顯示器較佳的視角特性。

以下，將參照附圖詳細說明使用橫向電場效應形式之一傳統液晶顯示器。

第一圖係為使用橫向電場效應形式之一傳統液晶顯示器之一剖視圖。

請參閱第一圖，使用橫向電場效應形式之一傳統液晶顯示器所構成的液晶顯示面板通常包含一彩色濾光片基板10及一薄膜電晶體基板(圖未示)，其係彼此相對，且一液晶層(圖未示)係設置於該等二基板之間。

在此，該彩色濾光片基板10包含黑色矩陣12，係以預定間距設置於一上基板11，彩色濾光片13，係設置於黑色矩陣12之間，及一保護層14，係形成於包含彩色濾光片13之全部表面。

同時，圖並未顯示，薄膜電晶體基板通常包含資料線(data lines)，係相對於黑色矩陣12而設置、相對電極(counter electrodes)，係形成於資料線之一側及畫素電極(pixel electrodes)，係形成於資料線之另一側，於一下基板上。

此外，該液晶層係介於該彩色濾光片基板10與該薄膜電晶體基板之間，且一透明導電層15係形成於上基板11之一外表面，亦即一後表面，以屏蔽自該外部所施予之靜電。

因此，當該基板接觸於一外部充電物體時，該上基板11係同時充電以對於該液晶分子的排列施加直接的影響。

因為該充電上基板11之影響所顯現光線之透射度，係不能藉由資料電壓所控制，因此使得影像品質下降。

因此為了防止因為該靜電所導致之影像品質下降，該透明導電層15可形成於該上基板11之後表面以防止自該外部所施予之靜電。

如上所述，該傳統透明導電層15，形成於該上基板11之後表面係用於移除靜電，係接觸於該液晶顯示器之一金屬框以形成一接地電極，並藉以防止彩色濾光片基板10因外部靜電傳入導致之充電而變成一電介質，因此，可防止一電場因該靜電而傳入該液晶面板。

此外，當該電場傳入該液晶面板時，位於液晶面板內一正常黑色模式之液晶係藉由電場之影響而被驅動，如此一黑色屏幕無法被驅動。

然而，該透明導電層15形成於該上基板11之後表面，用於移除靜電，係作為降低該液晶面板透射度8%至10%之一因子，因此極可能使想要高亮度一顧客失望。

此外，該上基板11與該透明導電層15具有不同折射率，以直接反射外部光線，諸如介於該上基板11與該透明 導電層15一界面之陽光或日光燈，而不是擴散該外部光線，因此降低一對比度而降低影像顯示品質。

據此，本發明之主要目的係在於解決上述傳統技術之問題，而提供一液晶顯示器之彩色濾光片基板及其製造方法，其可屏蔽自外部靜電所導致之靜電場，並藉由提供液晶顯示器彩色濾光片基板絕緣基板之後表面形成具有複數個孔洞多孔結構之透明導電層，以改善影像顯示品質，並以提升高亮度特性與可讀性。

為了達成上述目的，本發明之其中一態樣係提供一種液晶顯示器之彩色濾光片基板，其係包含：光屏蔽部，係以預定間隔形成於一基板上以防止漏光；彩色濾光片層，係形成於該光屏蔽部之間，並包含紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)之彩色濾光片圖案，以實施一彩色影像；及一透明導電層，係形成於已形成彩色濾光片層基板之後表面，並形成一多孔結構，其具有以預定間隔相隔之複數個孔洞。

此處，每一個孔洞係可以傾斜形成，當自頂端至底端發生光線射入時，其寬度係自頂端向底端減少。每一個孔洞係以20度至50度之一角度範圍傾斜。

每一個孔洞可具有2μm至3μm之一直徑。

當該透明導電層係為銦錫氧化物(indium-tin-oxide, ITO)或銦鋅氧化物(indium-zinc-oxide, IZO)所形成時，該透明導電層可具有由0.04μm至0.16μm之一厚度，且 當該透明導電層係由導電透明樹脂所形成時，該透明導電層可具有由0.3μm至1μm之一厚度。

根據本發明之另一種態樣係提供一種液晶顯示器面板，其包含：一彩色濾光片基板，包含彩色濾光片層係以預定間隔形成於一基板上及包含紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)之彩色濾光片圖案，以實施一彩色影像，及一透明導電層係形成於已形成複數個彩色濾光片層基板之後表面，並形成一多孔結構，其具有以預定間隔相隔之複數個孔洞；一薄膜電晶體基板係相距且相對於彩色濾光片基板設置，並包含複數個薄膜電晶體；及一液晶層係設置於彩色濾光片基板與薄膜電晶體基板之間。

根據本發明之又一種態樣係提供一種製造液晶顯示器之彩色濾光片基板之方法，且其包含：(a)於一基板上以預定間隔形成個光屏蔽部；(b)於該光屏蔽部之間形成彩色濾光片層，且其包含紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)之彩色濾光片圖案；(c)於已形成彩色濾光片層基板之後表面形成一透明導電層；以及(d)圖案化透明導電層，以形成以預定間隔相隔之複數個孔洞。

於此同時，於步驟(d)中，當該等孔洞形成時，該透明導電層之一蝕刻位階可調整至以傾斜形成每一孔洞，且當由頂端至底端發生光線射入時，其寬度係由頂端向底端減少。每一孔洞係以20度至50度之角度範圍傾斜。

現在，本發明示範的具體實施例將會參照所附圖式作詳細描述。這裡必須注意本發明可具有多種不同態樣的實施例，而並不僅限於此處所描述之實施例而已。更確切的說，提供這些示範的具體實施例以更完全的揭露，且將完全傳達本發明的範圍給熟知此項技藝者。

第二圖係本發明一較佳實施例之液晶顯示器之彩色濾光片基板之俯視圖，第三圖係本發明一較佳實施例之液晶顯示器之彩色濾光片基板之剖視圖。

請同時參閱第二圖及第三圖，本發明一較佳實施例之液晶顯示器之彩色濾光片基板通常包含一絕緣基板100、黑色矩陣200、彩色濾光片層300以及一透明導電層100。

此處，該黑色矩陣200係為光屏蔽部以防止漏光，其係以預定間隔形成於該絕緣基板100上。該黑色矩陣200係由一黑色素感光有機材料所形成，並將該彩色濾光片層分為紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)。該黑色素可包含碳黑、氧化鈦、或其他類似物。

該彩色濾光片層300之彩色濾光片圖案係依序以紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)間隔地排列於該黑色矩陣200之間。該彩色濾光片層300用於提供顏色以由背光單元(圖未示)發光並穿透過該液晶層(圖未示)。該彩色濾光片層300一般係由一感光有機材料所形成。

此外，一保護層(圖未示)可形成於該彩色濾光片層300上以移除該彩色濾光片層300產生之階差，藉以改善平面性。

再者，本發明之一特殊元件該透明導電層400係接觸於一液晶顯示器之一金屬框以形成一接地電極，因此使其可防止該彩色濾光片基板自外部靜電傳入導致之充電而變成一電介質，並防止一電場因靜電而傳入該液晶面板。

該透明導電層400係形成一多孔結構，其具有複數個以預定間隔相隔之孔洞410，以提升像素開放區近乎50%或更多，相較於傳統透明導電層15(如第一圖所示)減少透射度近乎8%至10%而言，可藉由減少透射度近乎5%或更少而提升透射度。

此外，該透明導電層400可由具有相對良好光線透射度之透明導電金屬材質所形成，例如銦錫氧化物(indium-tin-oxide, ITO)、或銦鋅氧化物(indium-zinc-oxide, IZO)，或亦可由導電透明樹脂材質所形成，例如，銦錫氧化物粉末(ITO powder)加上丙烯醛基(acryl)、環氧化物(epoxy)等。

再者，該透明導電層400係為銦錫氧化物或銦鋅氧化物時，該透明導電層具有由0.04μm至0.16μm之一厚度，當由導電透明樹脂所形成時，該透明導電層具有由0.3μm至1μm之一厚度。

此外，雖然形成於該透明導電層400之複數個孔洞410可形成圓形，但並不以此為限，其亦可以其他形狀形成，包含橢圓形、菱形、矩形、多邊形等。

另外，雖然形成於該透明導電層400之複數個孔洞410係以預定間隔相隔，但並不以此為限，其亦可以不規則間 隔相隔。

再者，得到一大的反射界面以減少表面反射是極為重要的。於此目的下，於該透明導電層400形成複數個小孔洞410以增加單位面積內孔洞之數量是有效的方式。因此，於該透明導電層400所形成之複數個孔洞410，其直徑範圍係藉由繞射之良好圖案結構技術而介於2μm至3μm。

此外，為了順暢地引導靜電以達到該透明導電層400沉積之目的，介於該孔洞410間之一間隙其範圍可介於近乎4μm至6μm。亦即，為了順暢地散佈沒發熱之靜電，近乎4μm或更多之一路徑是需要的，且當介於該孔洞410間之間隙變得大於4μm時，因為單位面積所形成該孔洞410之一邊沿可被減少。

另外，該孔洞410面積可佔據該透明導電層400全部面積之近乎4%至20%。

再者，為了有效地反射外部入射光線，每一個孔洞410係以傾斜形成，當由頂端至底端發生光線射入時，其寬度係由頂端向底端減少。每一個孔洞410係以20度至50度之角度範圍傾斜。其結果，可減少因為該外部入射光線之反射所造成之對比度減少，因此可改善影像顯示品質與獲得防光眩之效果。

亦即，其係可能擴散從一主要視角而自該透明導電層400之表面與介於該透明導電層400與該彩色濾光片基板間之界面所產生之反射光線，因此可明顯地改善表面反射 比。

該斜面420可容易地根據每一個孔洞410結構以調整該透明導電層400之一蝕刻位階所形成。介於該等孔洞410間之透明導電層400包含可具有梯形或三角形之斷面形狀之斜面420。

於此同時，圖並未顯示，當基本元件構成一液晶顯示器時，例如，薄膜電晶體基板、液晶層、或其他元件等，其係相同於傳統之液晶顯示器，故不再重複詳細敘述。

當依照本發明較佳實施例之液晶顯示器之彩色濾光片基板，可應用於傳統之橫向電場效應(in-plan switching, IPS)或邊緣電場轉換(fringe field switching, FFS)形式之液晶顯示器，但並不以此為限，亦可應用於所有使用液晶之光學異向性與偏光特性之液晶顯示器。

以下，將詳細敘述依照本發明較佳實施例液晶顯示器彩色濾光片基板之製造方法。

首先，黑色矩陣200係形成於一絕緣基板100上以成為一光屏蔽部。下述係為該黑色矩陣200之一製程。一黑色矩陣感光溶劑係塗佈於該絕緣基板100上，曝光、顯影、烘乾，以完成該黑色矩陣200。

其次，由紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)彩色濾光片圖案形成之彩色濾光片層300，係用以實施介於該黑色矩陣200而形成於該絕緣基板100上之一彩色影像。於此一案例，三個主要顏色之彩色濾光片圖案，可藉由提供一在該絕緣基板100全部表面上用於吸收白光與只傳播具有特定波長 之光(紅色、綠色或藍色)之材質所形成。

此外，一保護層可形成於該彩色濾光片層300上以移除該彩色濾光片層300所產生之一階差，以改善平面性。

其次，一靜電移除之透明導電層400係形成於已形成該彩色濾光片層300絕緣基板100之後表面上，並具有一特定厚度(較佳地係近乎0.04μm至0.16μm)，之後，該透明導電層係使用一傳統光刻製程而圖案化，以形成以預定間隔設置之複數個孔洞410，因此完成依照本發明較佳實施例液晶顯示器之彩色濾光片基板。

另外，根據每一個孔洞410之結構，該透明導電層400之一蝕刻位階係調整至於以一角度(較佳地係近乎20度至50度)於該等孔洞410之間形成該透明導電層400之一部份或全部形成一斜面420，以有效地反射外部入射光線。因此，可減少因為外部入射光線之反射所造成之對比度減少，因此可改善影像顯示品質與獲得防光眩之效果。

於此同時，該斜面420結構一般係使用蝕刻製程所完成，例如，於銦錫氧化物之情況下，係使用一濕蝕刻。當一製程完成後，銦錫氧化物之斜面420具有近乎50度之角度。

然而，當需要該斜面420角度變化以得到例如相對於角度增加反射之特定目的時，一蝕刻速率可透過蝕刻劑之組成改變而加以變化，例如，鹽酸(HCl)、醋酸CH₃ COOH)等，或是調整蝕刻時間。

亦即，當該蝕刻速率降低時，由於因蝕刻劑於銦錫氧 化物上部增加所致之反應水平，可降低該斜面420之角度。

於此同時，一彩色濾光片製程可事先於該絕緣基板100上形成透明導電層400之後形成，或者該透明導電層400可於完成該彩色濾光片製程之後於該絕緣基板100外部形成。

由上述可知，依照本發明之液晶顯示器之彩色濾光片基板及其製造方法，可屏蔽因外部靜電所導致之靜電場，且可藉由於提供於液晶顯示器彩色濾光片基板之絕緣基板後表面形成具有複數個孔洞多孔結構之透明導電層，以改善影像顯示品質，故可提升高亮度特性與可讀性。

再者，依據本發明，於孔洞之間所形成之透明導電層之一部份或全部係以一程度之角度使一頭逐漸變得尖細，而可增加因外部光線傳入之擴散效果，故可改善影像顯示品質。

雖然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；因此，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧彩色濾光片基板

11‧‧‧上基板

12‧‧‧黑色矩陣

13‧‧‧彩色濾光片

14‧‧‧保護層

15‧‧‧透明導電層

100‧‧‧絕緣基板

200‧‧‧黑色矩陣

300‧‧‧彩色濾光片層

400‧‧‧透明導電層

410‧‧‧孔洞

420‧‧‧斜面

本發明之上述與其他目的、特徵與其他優點，當結合所附的圖式而將自下面詳細的描述更清楚的了解，其中：第一圖，係為一使用橫向電場效應形式之傳統液晶顯示器之剖視圖。

第二圖，係本發明一較佳實施例液晶顯示器彩色濾光片基板之俯視圖。

第三圖，係本發明一較佳實施例液晶顯示器彩色濾光片基板之剖視圖。

100‧‧‧絕緣基板

200‧‧‧黑色矩陣

300‧‧‧彩色濾光片層

400‧‧‧透明導電層

410‧‧‧孔洞

420‧‧‧斜面

Claims (11)

1. 一種液晶顯示器之彩色濾光片基板，包含：光屏蔽部，係以預定間隔形成於一基板上以防止漏光；彩色濾光片層，係形成於該等光屏蔽部之間，並包含紅色、綠色及藍色之彩色濾光片圖案，以實施一彩色影像；以及一透明導電層，係形成於該基板之後表面，該後表面係相對於已形成該等光屏蔽部及該等彩色濾光片層之表面，並形成一多孔結構，其具有以預定間隔相隔之複數個孔洞。
2. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片基板，其中，每一個孔洞係以傾斜形成，當由頂端至底端發生光線射入時，其寬度係由頂端向底端減少。
3. 如申請專利範圍第2項所述之彩色濾光片基板，其中，每一個孔洞係以20度至50度之角度範圍傾斜。
4. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片基板，其中，每一個孔洞具有2μm至3μm之直徑。
5. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片基板，其中，該等孔洞間之預定間隔範圍係為4μm至6μm。
6. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片基板，其中，當該透明導電層係為銦錫氧化物或銦鋅氧化物時，該透明導電層具有0.04μm至0.16μm之一厚度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之彩色濾光片基板，其中， 當該透明導電層係由導電透明樹脂所形成時，該透明導電層具有0.3μm至1μm之一厚度。
8. 一種液晶顯示器面板，包含：一彩色濾光片基板，包含彩色濾光片層及一透明導電層，該等彩色濾光片層係以預定間隔形成於一基板上，並包含紅色、綠色及藍色之彩色濾光片圖案，以實施一彩色影像，該透明導電層係形成於該基板之後表面，該後表面係相對於已形成該等光屏蔽部及該等彩色濾光片層之表面，並形成一多孔結構，其具有以預定間隔相隔之複數個孔洞；一薄膜電晶體基板，係相距且相對於該彩色濾光片基板設置，並包含複數個薄膜電晶體；以及一液晶層，係設置於該彩色濾光片基板與該薄膜電晶體基板之間。
9. 一種製造液晶顯示器彩色濾光片基板之方法，包含：(a)於一基板上以預定間隔形成光屏蔽部；(b)於該等光屏蔽部之間形成彩色濾光片層，且其包含紅色、綠色及藍色之彩色濾光片圖案；(c)於該基板之後表面形成一透明導電層，該後表面係相對於已形成該等光屏蔽部及該等彩色濾光片層之表面；以及(d)圖案化該透明導電層，以形成以預定間隔相隔之複數個孔洞。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，於該步驟(d) 中，當該複數個孔洞形成時，該透明導電層之一蝕刻位階係調整至以傾斜形成每一個孔洞，且當由頂端至底端發生光線射入時，其寬度係由頂端向底端減少。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中，每一個孔洞係以20度至50度之角度範圍傾斜。