TWI451163B - 顯示器基板及其製作方法 - Google Patents

Description

顯示器基板及其製作方法

本發明是有關於一種液晶顯示器，且特別是有關於一種用於液晶顯示器之顯示器基板與其製作方法。

液晶顯示器(Liquid Crystal Display；LCD)具有高畫質、體積小、重量輕、低電壓驅動、低消耗功率及應用範圍廣等優點，故已廣泛的應用於可攜式電視、行動電話、攝錄放影機、筆記型電腦、以及桌上型顯示器等消費性電子或電腦產品中，成為顯示器的主流。

傳統的液晶顯示器架構主要包含外框、液晶面板與背光模組，其中液晶面板又包含有下偏光片、薄膜電晶體基板、液晶層、彩色濾光片與上偏光片等結構。由於，現代產品的發展趨勢為輕薄，傳統的液晶面板中需要上、下偏光片、以及彩色濾光片與薄膜電晶體等四片板材，整體厚度難以降低。

除此之外，由於偏光片需要透過黏膠固定在彩色濾光片或是薄膜電晶體基板上，因此，需要經過一道偏光片黏貼的步驟，並可能會因為黏貼時對位不精準而使得液晶面板的良率降低。

因此本發明的目的就是在提供一種兼具偏光與彩色濾光或是兼具偏光與驅動功能的顯示器基板，以減少液晶面板的厚度。

本發明之一實施例提出了一種顯示器基板，包含偏光基體、第一支撐材、第二支撐材與色彩影像控制結構。偏光基體具有將光偏折的特性。第一支撐材設置於偏光基體的表面。第二支撐材設置於偏光基體相對於第一支撐材的另一面。色彩影像控制結構設置於第二支撐材上。

在一實施例中，色彩影像控制結構可以為彩色濾光層。彩色濾光層包含黑色矩陣與多個色阻。偏光基體與彩色濾光層分別直接接觸第二支撐材之相對兩面。第二支撐材可以為三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose；TAC)。

本發明之另一實施例提供一種前述之顯示器基板的製作方法，包含提供偏光片，偏光片包含第一支撐材、偏光基體與第二支撐材，接著，形成彩色濾光層於偏光片上。其中形成彩色濾光層之製程溫度不大於偏光基體之玻璃轉移溫度，形成彩色濾光層之製程溫度不大於攝氏85度。

本發明之又一實施例提供一種前述之顯示器基板的製作方法，包含提供彩色濾光片，彩色濾光片包含彩色濾光層與第二支撐材、提供偏光基體、提供第一支撐材，以及壓合彩色濾光片、偏光基體與第一支撐材。其中提供彩色濾光片的步驟包含形成彩色濾光層於第二支撐材上，其中形成彩色濾光層之製程溫度不大於第二支撐材的玻璃轉移溫度。形成彩色濾光層之製程溫度不大於攝氏150度。

本發明之再一實施例中，色彩影像控制結構可以為薄膜電晶體陣列。偏光基體與薄膜電晶體陣列分別直接接觸第二支撐材之相對兩面。第二支撐材可以為三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose；TAC)。

本發明之另一實施例提供了一種前述之顯示器基板的製作方法，包含提供偏光片，偏光片包含第一支撐材、偏光基體與第二支撐材，以及形成薄膜電晶體陣列於該偏光片。其中形成薄膜電晶體陣列之製程溫度不大於偏光基體之玻璃轉移溫度。形成薄膜電晶體陣列之製程溫度不大於攝氏85度。

本發明之又一態樣為一種前述之顯示器基板的製作方法，包含提供薄膜電晶體基板，薄膜電晶體基板包含薄膜電晶體層與第二支撐材、提供偏光基體、提供第一支撐材，以及壓合薄膜電晶體基板、偏光基體與第一支撐材。其中提供薄膜電晶體基板的步驟包含形成薄膜電晶體層於第二支撐材上，其中形成薄膜電晶體層之製程溫度不大於第二支撐材的玻璃轉移溫度。形成薄膜電晶體層之製程溫度不大於攝氏150度。

本發明所提供之顯示器基板兼具彩色濾光與偏光功能或是兼具驅動與偏光功能，使得液晶面板的厚度從傳統的四層板材加液晶層的厚度，縮減為兩層板材加液晶層的厚度，約可減少36%到40%的厚度，有助於液晶顯示器薄型化，甚至可以實現可撓式液晶顯示器。此外，本發明更省略了偏光片黏貼的步驟，有效解決因黏貼對位不精準所造成的重工問題。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

參照第1圖，其繪示傳統的液晶面板之剖面圖。傳統的液晶面板100包含有薄膜電晶體基板110、彩色濾光片120、夾設於彩色濾光片120與薄膜電晶體基板110之間的液晶層130，以及分別貼附在薄膜電晶體基板110與彩色濾光片120上之兩偏光片140。其中偏光片140由外到內依序包含了表面保護膜141、第一保護層142、偏光基體143、第二保護層144與黏著層145。薄膜電晶體基板110則包含基板與其上之薄膜電晶體陣列。彩色濾光片120包含基板與其上之彩色濾光層。

傳統的液晶面板架構中，是將偏光片黏貼在彩色濾光片與薄膜電晶體基板上，相當於四片板材中間夾有液晶層的結構。本發明所提出的構想便是將偏光片與色彩影像控制結構，如彩色濾光片和薄膜電晶體基板整合，使得彩色濾光片與薄膜電晶體基板兼具有偏光的特性，將板材的數量從四片減少為兩片，藉以降低液晶面板的整體厚度。

參照第2圖，其繪示本發明之一種顯示器基板之一實施例的剖面圖。顯示器基板200包含有偏光基體210、第一支撐材220、第二支撐材230與彩色濾光層240。第一支撐材220設置於偏光基體210一表面。第二支撐材230設置於偏光基體210相對於第一支撐材220的另一面，即第一支撐材220與第二支撐材230分別設置於偏光基體210的相對兩面上。彩色濾光層240設置於第二支撐材230，彩色濾光層240包含有黑色矩陣242與設置於黑色矩陣242之間的多個色阻244。

偏光基體210為具有光偏折特性的膜片，偏光基體210之材料舉例而言可以是聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol；PVA)。第一支撐材220與第二支撐材230可以提供偏光基體210的支撐保護，並增加其機械性質。彩色濾光層240為直接形成在第二支撐材230上。偏光基體210與彩色濾光層240直接接觸第二支撐材230的相對兩面，換言之，本發明中在偏光基體210與彩色濾光層240之間不具有黏著層，顯示器基板200同時提供了彩色濾光與偏光的功能。

參照第3圖，其為第2圖之顯示器基板200的製作方法一實施例的流程圖。步驟s10為提供一偏光片250，偏光片250包含有偏光基體210、第一支撐材220與第二支撐材230。第一支撐材220與第二支撐材230之材料可以為三醋酸纖維素薄膜(Triacetate Cellulose Film；TAC film)。第一支撐材220與第二支撐材230經過三醋酸纖維素薄膜鹼化製程，以提升與偏光基體210之間的附著力後，將偏光基體210延伸產生方向性，再將第一支撐材220、偏光基體210與第二支撐材230貼合乾燥後，得到偏光片250。

接著，步驟s12為形成彩色濾光層240在第二支撐材230上。彩色濾光層240可以透過蝕刻或是印刷等製程形成在第二支撐材230上，以得到顯示器基板200。換言之，顯示器基板200利用偏光片250作為彩色濾光層240的基板，彩色濾光層240直接做在偏光片250的第二支撐材230上。為了避免形成彩色濾光層240的製程中，因溫度過高使得偏光片250撓曲或是破壞偏光片250的偏光特性，故形成彩色濾光層240之製程溫度較佳地為不大於偏光基體210之玻璃轉移溫度。玻璃轉移溫度是指塑料微觀高分子鏈開始具有大鏈節(segment)運動的溫度，或是塑料發生玻璃態-橡膠態相轉移的溫度。更具體地說，以聚乙烯醇材料之偏光基體210為例，彩色濾光層240的製程溫度不大於攝氏85度。

本實施例中利用偏光片250作為彩色濾光層240的基板，彩色濾光層240直接做在偏光片250的第二支撐材230上，以得到同時具有偏光與彩色濾光功能的顯示器基板200。

參照第4圖，其為第2圖之顯示器基板200的製作方法另一實施例的流程圖。步驟s20為提供彩色濾光片260，彩色濾光片260包含第二支撐材230，以及形成於第二支撐材230表面之彩色濾光層240。彩色濾光層240可以透過蝕刻或是印刷等方式形成在第二支撐材230表面。由於彩色濾光層240是形成在第二支撐材230上，因此，製程溫度的限制是由第二支撐材230的材料決定。形成彩色濾光層240之製程溫度不大於第二支撐材230的玻璃轉移溫度。當第二支撐材230之材料為三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose；TAC)時，形成彩色濾光層240之製程溫度不大於攝氏150度。相較於上一實施例，此種製法可以容許較高的製程溫度

第二支撐材230可以為，但不限於，三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose；TAC)、聚亞醯胺(Polyimide；PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Poly(ethylene-2,6-naphthalate)；PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate；PET)、聚碳酸酯(Poly Carbonate；PC)、環烯烴共聚物(Cycloolefin Copolymer；COC)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer；COP)、聚苯醚碸(Polyethersulfone；PES)、玻璃纖維強化塑膠(Fiberglass Reinforced Plastics；FRP)、聚芳基酸酯(Polyarylate；PAR)等。

接著，步驟s22為提供偏光基體210與第一支撐材220，偏光基體210可以先經過延伸產生方向性。第一支撐材220可以先經過鹼化，以提升與偏光基體210之間的附著力。步驟s22更包含壓合彩色濾光片260、偏光基體210與第一支撐材220。其中偏光基體210被夾在第一支撐材220與彩色濾光片260之間。

壓合彩色濾光片260、偏光基體210與第一支撐材220之步驟可以透過滾輪400壓合完成。滾輪400之壓力約為5至10公斤。壓合過程中不需要特別加溫。彩色濾光片260、偏光基體210與第一支撐材220壓合之後，再進入烤箱410中，以烘乾成為顯示器基板200。

本實施例中利用彩色濾光片260作為偏光基體210的基板，彩色濾光片260、偏光基體210與第一支撐材220透過滾輪400壓合，經過烤箱410烘乾後便得到同時具有偏光與彩色濾光功能的顯示器基板200。

參照第5圖，其繪示本發明之一種顯示器基板另一實施例的剖面圖。顯示器基板300包含有偏光基體310、第一支撐材320、第二支撐材330與薄膜電晶體陣列340。第一支撐材320設置於偏光基體310一表面。第二支撐材330設置於偏光基體310相對於第一支撐材320的另一面，即第一支撐材320與第二支撐材330分別設置於偏光基體310的相對兩面上。薄膜電晶體陣列340設置於第二支撐材330。

偏光基體310為具有光偏折特性的薄膜，偏光基體310之材料舉例而言可以是聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol；PVA)。第一支撐材320與第二支撐材330可以提供偏光基體310的支撐保護，並增加其機械性質。薄膜電晶體陣列340為用以驅動液晶面板。薄膜電晶體陣列340直接形成在第二支撐材330上。偏光基體310與薄膜電晶體陣列340直接接觸第二支撐材330的相對兩面，換言之，本發明中在偏光基體310與薄膜電晶體陣列340之間不具有黏著層，顯示器基板300同時提供了驅動與偏光的功能。

參照第6圖，其為第5圖之顯示器基板300的製作方法一實施例的流程圖。步驟s30為提供一偏光片350，偏光片350包含有偏光基體310、第一支撐材320與第二支撐材330。第一支撐材320與第二支撐材330之材料可以為三醋酸纖維素薄膜(Triacetate Cellulose Film；TAC film)。第一支撐材320與第二支撐材330經過三醋酸纖維素薄膜鹼化製程，以提升與偏光基體310之間的附著力後，將偏光基體310延伸產生方向性，再將第一支撐材320、偏光基體310與第二支撐材330貼合乾糙後，得到偏光片350。

接著，步驟s32為形成薄膜電晶體陣列340在第二支撐材330上。換言之，顯示器基板300利用偏光片350作為薄膜電晶體陣列340的基板，薄膜電晶體陣列340直接做在偏光片350的第二支撐材330上。為了避免形成薄膜電晶體陣列340的製程中，因溫度過高使得偏光片350撓曲，形成薄膜電晶體陣列340之製程溫度較佳地為不大於偏光基體310之玻璃轉移溫度，更具體地說，以聚乙烯醇材料之偏光基體310為例，薄膜電晶體陣列340的製程溫度不大於攝氏85度。具體地說，在此條件範圍之內，可以選用但不限於非晶矽薄膜電晶體製程(a-Si TFT)、低溫多晶矽薄膜電晶體製程(Low Temperature Ploy Silicon TFT；LPTS TFT)、金氧薄膜電晶體製程(metal oxide TFT)、有機薄膜電晶體製程(Organic TFT)、微米矽薄膜電晶體製程(u-Si TFT)、碳奈米管薄膜電晶體製程(carbon nanotube TFT；CNT TFT)、石墨烯薄膜電晶體(graphene TFT)、奈米線薄膜電晶體(nanowire TFT)等。

本實施例中利用偏光片350作為薄膜電晶體陣列340的基板，薄膜電晶體陣列340直接做在偏光片350的第二支撐材330上，以得到同時具有偏光與驅動功能的顯示器基板300。

參照第7圖，其為第5圖之顯示器基板300的製作方法另一實施例的流程圖。步驟s40為提供薄膜電晶體基板360，薄膜電晶體基板360包含第二支撐材330，以及形成於第二支撐材330表面之薄膜電晶體陣列340。由於薄膜電晶體陣列340是形成在第二支撐材330上，因此，製程溫度的限制是由第二支撐材330的材料決定。形成薄膜電晶體陣列340之製程溫度不大於第二支撐材330的玻璃轉移溫度。當第二支撐材330之材料為三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose；TAC)時，形成薄膜電晶體陣列340之製程溫度不大於攝氏150度。相較於上一實施例，此種製法可以容許較高的製程溫度

第二支撐材330可以為，但不限於，三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose；TAC)、聚醯亞胺(Polyimide；PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Poly(ethylene-2,6-naphthalate)；PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate；PET)、聚碳酸酯(Poly Carbonate；PC)、環烯烴共聚物(Cycloolefin Copolymer；COC)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer；COP)、聚苯醚碸(Polyethersulfone；PES)、玻璃纖維強化塑膠(Fiberglass Reinforced Plastics；FRP)、聚芳基酸酯(Polyarylate；PAR)等。

接著，步驟s42為提供偏光基體310與第一支撐材320，偏光基體310可以先經過延伸產生方向性。第一支撐材320可以先經過鹼化，以提升與偏光基體310之間的附著力。步驟s42更包含壓合薄膜電晶體基板360、偏光基體310與第一支撐材320。其中偏光基體310被夾在第一支撐材320與薄膜電晶體基板360之間。

壓合薄膜電晶體基板360、偏光基體310與第一支撐材320之步驟可以透過滾輪400壓合完成。滾輪400之壓力約為5至10公斤。壓合過程中不需要特別加溫。薄膜電晶體基板360、偏光基體310與第一支撐材320壓合之後，再進入烤箱410中，以烘乾成為顯示器基板300。

本實施例中利用薄膜電晶體基板360作為偏光基體310的基板，薄膜電晶體基板360、偏光基體310與第一支撐材320透過滾輪400壓合，經過烤箱410烘乾後便得到同時具有偏光與彩色濾光功能的顯示器基板300。

參照第8圖，其繪示應用本發明之顯示器基板200、300組合液晶面板的流程圖。步驟s50為提供前述之具有彩色濾光與偏光功能的顯示器基板200(為簡化說明，下稱第一顯示器基板200)，以及具有驅動與偏光功能的顯示器基板300(為簡化說明，下稱第二顯示器基板300)。

步驟s52為塗佈配向層450在第一顯示器基板200與第二顯示器基板300上。具體地說，配向層450是分別塗佈在第一顯示器基板200的彩色濾光層240以及第二顯示器基板300的薄膜電晶體陣列340上。配向層450之材料可以為聚醯亞胺(Polyimide；PI)。

步驟s54為固化(curing)配向層450，此步驟可以透過光照或是加熱進行。並透過絨布滾輪摩刷(rubbing)配向層450使其配向。

步驟s56為在第一顯示器基板200或是第二顯示器基板300上設置封裝材460，並在封裝材460內注入液晶層470。

步驟s58則是膠合第一顯示器基板200與第二顯示器基板300，以將液晶層470封裝在其間，以得到液晶面板500。由於第一顯示器基板200整合了偏光片與彩色濾光片的功能，第二顯示器基板300整合了偏光片與薄膜電晶體基板的功能，因此，封裝完成之液晶面板500的厚度從傳統的四層板材加上液晶層470的厚度，減少為第一顯示器基板200、第二顯示器基板300與液晶層470之厚度。

由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明具有下列優點。本發明所提供之顯示器基板兼具彩色濾光與偏光功能或是兼具驅動與偏光功能，使得液晶面板的厚度從傳統的四層板材加液晶層的厚度，縮減為兩層板材加液晶層的厚度，約可減少36%到40%的厚度，有助於液晶顯示器薄型化，甚至可以實現可撓式液晶顯示器。此外，本發明更省略了偏光片黏貼的步驟，有效解決因黏貼時對位不精準所造成的問題。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．液晶面板

110．．．薄膜電晶體基板

120．．．彩色濾光片

130．．．液晶層

140．．．偏光片

141．．．表面保護膜

142．．．第一保護層

143．．．偏光基體

144．．．第二保護層

145．．．黏著層

200．．．顯示器基板

210．．．偏光基體

220．．．第一支撐材

230．．．第二支撐材

240．．．彩色濾光層

242．．．黑色矩陣

244．．．色阻

250．．．偏光片

260．．．彩色濾光片

300．．．顯示器基板

310．．．偏光基體

320．．．第一支撐材

330．．．第二支撐材

340．．．薄膜電晶體陣列

350．．．偏光片

360．．．薄膜電晶體基板

400．．．滾輪

410．．．烤箱

450．．．配向層

460．．．封裝材

470．．．液晶層

500．．．液晶面板

s10~s58．．．步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

第1圖繪示傳統的液晶面板之剖面圖。

第2圖繪示本發明之一種顯示器基板之一實施例的剖面圖。

第3圖為第2圖之顯示器基板的製作方法一實施例的流程圖。

第4圖為第2圖之顯示器基板的製作方法另一實施例的流程圖。

第5圖繪示本發明之一種顯示器基板另一實施例的剖面圖。

第6圖為第5圖之顯示器基板的製作方法一實施例的流程圖。

第7圖為第5圖之顯示器基板的製作方法另一實施例的流程圖。

第8圖繪示應用本發明之顯示器基板組合液晶面板的流程圖。

200．．．顯示器基板

210．．．偏光基體

220．．．第一支撐材

230．．．第二支撐材

240．．．彩色濾光層

242．．．黑色矩陣

244．．．色阻

Claims (19)

1. 一種顯示器基板，包含：一偏光基體，具有將光偏折的特性；一第一支撐材，設置於該偏光基體的表面；一第二支撐材，設置於該偏光基體相對於該第一支撐材的另一面；以及一色彩影像控制薄膜結構，以該第二支撐材當作基板設置於該第二支撐材表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器基板，其中該色彩影像控制薄膜結構為一彩色濾光層，該彩色濾光層包含一黑色矩陣與複數個色阻。
3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示器基板，其中該偏光基體與該彩色濾光層分別直接接觸該第二支撐材之相對兩面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示器基板，其中該第二支撐材為三醋酸纖維素薄膜(Triacetate Cellulose；TAC)。
5. 一種如申請專利範圍第2、3或4項所述之顯示器基板的製作方法，包含： 提供該偏光基體、該第一支撐材與該第二支撐材；壓合該偏光基體、該第一支撐材與該第二支撐材，形成一偏光片；以及形成該彩色濾光層於該第二支撐材上。
6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示器基板的製作方法，其中形成該彩色濾光層之製程溫度不大於該偏光基體之玻璃轉移溫度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器基板的製作方法，其中形成該彩色濾光層之製程溫度不大於攝氏85度。
8. 一種如申請專利範圍第2、3或4項所述之顯示器基板的製作方法，包含：提供一彩色濾光片，該彩色濾光片包含該彩色濾光層與該第二支撐材；提供該偏光基體；提供該第一支撐材；以及壓合該彩色濾光片、該偏光基體與該第一支撐材。
9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示器基板的製作方法，其中提供該彩色濾光片的步驟包含形成該彩色濾光層於該第二支撐材上，其中形成該彩色濾光層之製程溫度不大於該第二支撐材的玻璃轉移溫度。
10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示器基板的製作方法，其中提供該彩色濾光片的步驟包含形成該彩色濾光層於該第二支撐材上，其中形成該彩色濾光層之製程溫度不大於攝氏150度。
11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器基板，其中該色彩影像控制薄膜結構為一薄膜電晶體陣列。
12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示器基板，其中該偏光基體與該薄膜電晶體陣列分別直接接觸該第二支撐材之相對兩面。
13. 如申請專利範圍第11項所述之顯示器基板，其中該第二支撐材為三醋酸纖維素薄膜(Triacetate Cellulose；TAC)。
14. 一種如申請專利範圍第11、12或13項所述之顯示器基板的製作方法，包含：提供一偏光片，該偏光片包含該第一支撐材、該偏光基體與該第二支撐材；以及形成該薄膜電晶體陣列於該偏光片。
15. 如申請專利範圍第14項所述之顯示器基板的製作方法，其中形成該薄膜電晶體陣列之製程溫度不大於該偏光基體之玻璃轉移溫度。
16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示器基板的製作方法，其中形成該薄膜電晶體陣列之製程溫度不大於攝氏85度。
17. 一種如申請專利範圍第11、12或13項所述之顯示器基板的製作方法，包含：提供一薄膜電晶體基板，該薄膜電晶體基板包含該薄膜電晶體層與該第二支撐材；提供該偏光基體；提供該第一支撐材；以及壓合該薄膜電晶體基板、該偏光基體與該第一支撐材。
18. 如申請專利範圍第17項所述之製作方法，其中提供該薄膜電晶體基板的步驟包含形成該薄膜電晶體層於該第二支撐材上，其中形成該薄膜電晶體層之製程溫度不大於該第二支撐材的玻璃轉移溫度。
19. 如申請專利範圍第17項所述之製作方法，其中提供該薄膜電晶體基板的步驟包含形成該薄膜電晶體層於該第二支撐材上，其中形成該薄膜電晶體層之製程溫度不大於攝氏150度。