TWI493246B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI493246B
TWI493246B TW099113833A TW99113833A TWI493246B TW I493246 B TWI493246 B TW I493246B TW 099113833 A TW099113833 A TW 099113833A TW 99113833 A TW99113833 A TW 99113833A TW I493246 B TWI493246 B TW I493246B
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Description

液晶顯示裝置
本發明係關於將液晶密封於彩色濾光片與薄膜電晶體(TFT)基板之間的液晶顯示裝置。
用於液晶顯示裝置之彩色濾光片係在基板上具備構成畫素之紅‧綠‧藍之3色著色層、與設置於各畫素間以遮蔽光的黑矩陣。與該彩色濾光片相對向地配置複數層薄膜電晶體(包含畫素電極、由半導體所構成之開關元件、絕緣膜層)、與具有源極配線及閘極配線的TFT基板，並將液晶密封於二者之間。
在彩色濾光片之製造步驟中，藉由光微影法使著色層及黑矩陣形成圖案，此時，則有採用複數次使用小型光遮罩的曝光方法(以下，稱為「小型遮罩連續曝光方式」)的情況。
第6圖係顯示彩色濾光片製造步驟中之曝光方法的模式圖，係用於說明小型遮罩連續曝光方式之圖。
在小型遮罩曝光方式中所用之曝光裝置中，複數行地並排配置具有小於基板94之遮罩的複數個曝光頭90。在所鄰接之曝光頭90之間無間隙地配置其他行的曝光頭90，使形成於各光遮罩之遮罩圖案的節距為定值。
針對該等已整齊排列之複數個曝光頭90，將已塗布光阻劑之基板94朝向Y軸正方向(圖之箭頭方向)移動，同時藉由重複數次曝光處理，可在整個基板94的全面上燒鍍圖案。
專利文獻1：特開2007-121344號公報
專利文獻2：特開2008-216593號公報
在藉由上述之小型遮罩連續曝光方式進行彩色濾光片之著色圖案的情況下，在曝光頭90之相連部分已曝光之部分(第6圖之二點虛線附近。以下，亦稱該處為「連接部份」)中，有所謂因曝光頭90之位置交錯而發生著色圖案之形成不均勻的問題。
第7圖係顯示習知液晶顯示裝置之概略構成之一例的截面圖。還有，在第7圖中，二點虛線係對應於示於第6圖之二點虛線中任1個，表示基板上之連接部分的位置。所謂在二點虛線之左側所示之彩色濾光片的一部份、在二點虛線之右側所示之彩色濾光片的一部份，係各自以不同的曝光頭所曝光者。
習知之液晶顯示裝置91具備配置成互為相對向之彩色濾光片92與TFT基板93。在彩色濾光片92之基板94上，形成黑矩陣95a及95b，與著色層96a、96b、97a及97b，在構成TFT基板93之基板99上，形成與黑矩陣95a及95b配置成相對向之遮光部份100a及100b。該等遮光部份100a及100b係形成連接於設置於TFT基板93上之薄膜電晶體之金屬配線的範圍。
首先，在從連接部分(二點虛線)開始之左側的畫素範圍中，形成於基板94上之各畫素位置的著色層96a及97a皆形成為與黑矩陣95a部分重疊。藉由使著色層96a重疊於黑矩陣95a，形成以上端邊緣119a為頂點之隆起物118a(圖之粗線部分)，藉由使著色層97a重疊於黑矩陣95a，形成以上端邊緣129a為頂點之隆起物128a。還有，上端邊緣119a及129a係在Y軸方向在線上相連。又，著色層96a與黑矩陣95a之重疊部分的重疊寬度為W91 ，著色層97a與黑矩陣95a之重疊部分的重疊寬度為W92 。
其次，在從連接部分(二點虛線)開始之右側的畫素範圍中，形成於基板94上之各畫素位置的著色層96b及97b皆形成為與黑矩陣95b部分重疊。同樣地藉由使著色層96b及97b重疊於黑矩陣95b，各自形成以上端邊緣119b為頂點之隆起物118b、與以上端邊緣129b為頂點之128b。著色層96b與黑矩陣95b之重疊部分的重疊寬度，雖與從連接部分開始之左側的畫素範圍同樣地為W91 ，但由於在使著色層97b曝光時發生曝光頭的位置交錯，因此著色層97a與黑矩陣95a之重疊部分的重疊寬度為W93 (<W92 )。再者，上端邊緣129b則位於在遮光部份100b所遮光之範圍的外側。
在著色層與黑矩陣重疊部分之重疊寬度在連接部分之二側不相同的情況下，透過連接部分之左側的光L91 與透過右側的光L92 的射出方向不同。再者，在上端邊緣119b位於遮光部分之遮光範圍外側的情況下，光L92 經過上端邊緣119b。該結果為透過連接部分左側之光L91 與透過右側之光L92 的射出方向差異變得更大。在該連接部分之二側的光輸出差異，成為在液晶顯示裝置中之畫面顯示不均勻的原因。
又，在使用示於第7圖之構造的彩色濾光片的液晶顯示裝置中，亦有如以下之問題。
第8圖係顯示習知液晶顯示裝置之概略構成的另一例的截面圖。
在液晶顯示裝置之組裝時，雖然在TFT基板93之遮光部分100c的中心線與黑矩陣95c的中心線一致之下來進行基板彼此之貼合，但如第4圖，因組裝誤差而有二者中心線彼此交錯的情況。在該情況下，在著色層96c與黑矩陣95c之重疊部分、及著色層97c與黑矩陣95c之重疊部分上，即使重疊寬度約略相等地形成，但從遮光部分100c突出的寬度W94 及W95 亦不相同。所以在黑矩陣的二側，光L93 及L94 的射出方向差異大，而成為畫面顯示不均勻的原因。又，在組裝誤差更大的情況下，亦假想有上端邊緣119c或129c在遮光部分之遮光範圍外側突出的情況。在突出於遮光範圍外側的上端邊緣部分中，比較於其他部分，由於光之透過性顯著地變化，故與顯示不均勻的增大相關。
因此，本發明係以提供沒有因曝光頭之位置交錯或組裝誤差所引起之顯示不均勻，且顯示品質優異的液晶顯示裝置為目的。
本發明係關於在第1方向及與其垂直之第2方向排列複數個畫素的液晶顯示裝置。液晶顯示裝置係在基板上具備遮光層、至少在第1方向與遮光層部分重疊之複數層著色層所形成之彩色濾光片；在與遮光層相對向之位置具有延伸於第2方向之複數個遮光部分的TFT基板；與密封於彩色濾光片及TFT基板之間的液晶。藉由著色層與遮光層在第1方向重疊而形成延伸於第2方向之隆起物，並藉由遮光部分遮光隆起物之至少上端邊緣。
根據本發明，由於將藉由黑矩陣與著色層之重疊所形成之隆起物的上端邊緣配置於配線之背後而被遮光，故即使在因曝光時之光遮罩的位置交錯、或組裝誤差所引起而使重疊部分之位置交錯的情況下，亦未發生因隆起物之上端邊緣所引起之光的射出不均勻，可實現顯示品質優異之液晶顯示裝置。
 (第1實施樣態)
第1圖係顯示關於本發明之第1實施樣態之液晶顯示裝置概略構成的截面圖，第2圖係針對關於其他範例之隆起物，說明上端邊緣之位置的截面圖。
關於第1實施樣態之液晶顯示裝置1a係具有排列於X軸及Y軸方向之複數個畫素者，具備貼合成互為相對向之彩色濾光片2a及TFT基板3a、與密封於在彼等之間所形成之縫隙間的液晶(無圖示)。在TFT基板3a之外側(第1圖之上側)，配置無圖示之光源。
彩色濾光片2a包含基板4a、設置於基板4a上之黑矩陣5a、與形成於各畫素位置之複數層著色層6a及7a。著色層6a及7a係在X軸方向各自構成與黑矩陣5a部分重疊之重疊部分11a及12a。又，藉由使著色層6a及7a重疊於黑矩陣5a，形成著色層隆起之隆起物18a及28a(圖之粗線部分)。隆起物18a及28a之頂點係藉由各自於Y軸方向連接而構成線狀的上端邊緣19a及29a。
還有，著色層6a及7a係藉由以光微影法使已塗布於基板4a上之光阻劑形成圖案所形成。可藉由複數次使用小型光遮罩的小型遮罩連續曝光方式(第6圖)來進行，製成第1色(例如紅色)與第2色(例如綠色)畫素，而藉由鄰近曝光方式製成第3色(例如藍色)的畫素。具體而言，如第6圖所說明，使用小型遮罩曝光方式，朝Y軸方向移動基板4a，同時藉由常燈式光源，連續轉印安裝於各曝光頭之光遮罩的開口部分圖案。該結果為使第1色及第2色之著色層形成為延伸於Y軸方向之條狀。還有，以閃爍式光源，藉由間歇性轉印光遮罩的開口部分圖案，亦可形成點狀的著色層。然後，例如藉由使用1片光遮罩之鄰近曝光方式，一起形成第3色之著色層。還有，除了上述之紅、藍及綠色外，亦可形成第4色(例如黃色)之著色層。
其中，如第2圖所示，著色層6與著色層7係在黑矩陣5上，部分重疊於X軸方向。即使在該情況下，各著色層之上端邊緣亦有藉由遮光部分遮光的必要。因此，即使在著色層6與著色層7部分重疊的情況下，亦與第1圖同樣地，以從基板4至著色層6表面的距離為最大(H1)的位置做為上端邊緣19，以從基板4至著色層7表面之距離為最大(H2)的位置為上端邊緣29。
TFT基板3a包含複數個薄膜電晶體(無圖示)、與延伸於Y軸方向之複數個遮光部分10a。遮光部分10a係配置連接於薄膜電晶體之金屬配線(源極配線或閘極配線或二者)的範圍。
在第1實施樣態中，由於TFT基板3a上之遮光部分10a的寬度W1 a係較黑矩陣之寬度W2 a窄地形成，在彩色濾光片2a上之重疊部分11a及12a上，存在沒有被遮光部分10a遮光的部分。然而，上端邊緣19a及29a係由遮光部10a所遮光。詳細而言，上端緣19a及29a係配置從遮光部分10a之X軸方向邊緣投影於基板4a之線開始的內側。由於在遮光部分10a之寬度W1 a、與上端邊緣19a及29a之間隔W3 a設計著差異(W1 a-W3 a)，遮光部分10a之X軸方向邊緣投影於基板4a之線、與上端邊緣19a及29a上，可成為間隔W4 a及W5 a。
即使在具有上述構造之液晶顯示裝置1a中，亦有發生因相對於各曝光頭之基板之位置配合精確度等所引起的著色層位置交錯的情況。具體而言，形成在以一個曝光頭所曝光之第1範圍中之著色層的位置、與形成在鄰接於第1範圍之第2範圍(以其他曝光頭所曝光之範圍)中之著色層的位置變動。該結果為第1範圍之上端邊緣的位置、與第2範圍之上端邊緣的位置變動。又，亦有因彩色濾光片2a與TFT基板3a的貼合誤差，而引起遮光部分與上端邊緣位置交錯的情況。
然而，在關於本實施樣態之液晶顯示裝置1a中，在遮光部10a之寬度W1 a與上端邊緣19a及29a之間隔W3 a設計著差異(W1 a-W3 a)。因此，某程度容許上述之位置交錯，可維持上端邊緣19a及29a於藉由遮光部分10a之遮光範圍內。因而，可有效地抑制迄今因經過上端邊緣之光在顯示畫素輸出所引起之畫面顯示不均勻的發生。
還有，上述之差異(W1 a-W3 a)的值較佳為8μm以上。其係為了吸收因對於各曝光頭之基板之位置配合精確度等所引起的位置交錯，而有設計4μm以上之差異(W1 a-W3 a)的必要，為了吸收彩色濾光片2a與TFT基板3a之貼合時的位置交錯，因而有設計4μm以上之差異(W1 a-W3 a)的必要。
如以上說明，根據第1實施樣態，在以小型遮罩連續曝光方式進行彩色濾光片2a製作時之曝光處理的情況下，即使在曝光頭之連接部分發生位置交錯，亦未發生起因於該等之畫質的顯示不均勻，可實現顯示品質優異的液晶顯示裝置1a。
(第2實施樣態)
第3圖係顯示關於本發明之第2實施樣態之液晶顯示裝置概略構成的截面圖。
關於第2實施樣態之液晶顯示裝置1b，與關於第1實施樣態之液晶顯示裝置比較，係著色層與黑矩陣之重疊部分被遮光的範圍不同。具體而言，藉由遮光部分遮光重疊部分之全體。
在第2實施樣態中，設定遮光部分10b之寬度W1 b大於黑矩陣5之寬度W2 b，重疊部分11b及12b係由遮光部分10b所遮光。詳細而言，重疊部分11b及12b係配置於從遮光部分10b之X軸方向邊緣投影於基板4b之線開始的內側。又，由於在遮光部分10b之寬度W1 b與黑矩陣5b之寬度W2 b設計著差異(W1 b-W2 b)，在遮光部10b之X軸方向邊緣投影於基板4b之線、與重疊部分11b及12b上，可成為間隔W8 及W9 。
即使在具有上述構造之液晶顯示裝置1b中，亦認為有因著色層6b及7b之曝光時所發生之曝光頭的位置交錯所引起，而使重疊部分11b及12b之重疊寬度W6 b及W7 b從規定值變動的情況。然而，在關於本實施樣態之液晶顯示裝置1b中，將重疊部分11b及12b之全體，配置於遮光部10b之投影內側而被遮光。因此，可避免發生因經過重疊部分11b及12b之光的射出方式差異所引起的畫面顯示不均勻。
又，在遮光部分10b之寬度W1 b與黑矩陣5b之寬度W2 b設計著差異(W1 b-W2 b)。該結果為某程度容許彩色濾片2b與TFT基板3b之貼合時的位置交錯，可維持重疊部分11b及12b全體於因遮光部分10b所致之遮光範圍內。上述差異(W1 b-W2 b)之值，考慮組裝誤差而較佳為4μm以上，又考慮因遮光部分之增加所致之開口率降低，較佳為8μm以下。
在關於第2實施樣態之液晶顯示裝置1b中，遮光部分10b將重疊部分11b及12 b全體遮光。因此，不僅可防止因經過隆起物之上端邊緣之光輸出所引起的畫面顯示不均勻，亦可防止因重疊部分之寬度不同所引起的畫面顯示不均勻。該結果為與關於第1實施樣態之液晶顯示裝置比較，可提供顯示品質較佳之液晶顯示裝置。
還有，在上述之第1及第2實施樣態中，使用黑矩陣做為遮光層，其並無特別限制，例如，亦可為由形成於基板上之金屬薄膜所構成的電極層。
實施例
以下，針對已具體實施之實施例來說明本發明。
使用前述之小型遮罩連續曝光方式及鄰近曝光方式，在基板上製作已設置紅、藍及綠色之著色層的彩色濾光片。又，製作在基板上已設置由源極或閘極配線所構成之遮光部分的TFT基板。此時，把遮光部分之寬度、黑矩陣之寬度、及與隆起物之上端邊緣和遮光部分邊緣投影於基板之線的距離，做成以下所示之實施例1至3及比較例中所示之值，各自製作液晶顯示裝置。然後，目視觀察各個液晶顯示裝置之畫像顯示不均勻，以「◎：未發生顯示不均勻；○：幾乎未發生顯示不均勻；X：發生顯示不均勻」來評估。評估結果示於表1。還有，遮光部分之寬度、黑矩陣之寬度、及與隆起物之上端邊緣和遮光部分邊緣的距離，全部為X軸方向的值。又，在實施例1至3中，隆起物之上端邊緣係配置於以遮光部分所遮光的範圍，在比較例1中，隆起物之上端邊緣係配置於未以遮光部分所遮光的範圍。
實施例1
關於實施例1之液晶顯示裝置具有示於第3圖之構造。其中，遮光部分之寬度(W1 b)為22μm、黑矩陣之寬度(W2 b)為16μm、隆起物之上端邊緣與遮光部分10b邊緣投影於基板的線之間的距離(W4 b及W5 b)為4μm(上端邊緣位於遮光部分之內側)。
實施例2
關於實施例2之液晶顯示裝置具有示於第1圖之構造。其中，遮光部分之寬度(W1 a)為18μm、黑矩陣(W2 a)之寬度為28μm、隆起物之上端邊緣與遮光部分10a邊緣投影於基板的線之間的距離(W4 a及W5 a)為4μm。
實施例3
關於實施例3之液晶顯示裝置具有示於第4圖之構造。其中，遮光部分之寬度(W1 c)為22μm、黑矩陣之寬度(W2 c)為22μm、隆起物之上端邊緣與遮光部分邊緣投影於基板的線之間的距離(W4 c及W5 c)為4μm。
比較例
關於比較例之液晶顯示裝置具有示於第5圖之構造。其中，遮光部分之寬度(W1 d)為18μm、黑矩陣之寬度(W2 d)為28μm、隆起物之上端邊緣與遮光部分邊緣投影於基板的線之間的距離(W4 d及W5 d)為-4μm(上端邊緣位於遮光部分之外側)。
x：a至d(實施例1至3及比較例)
由表1之結果得知，在藉由遮光部分遮光隆起物之至少上端邊緣的實施例1至3中，幾乎未發生液晶顯示裝置之畫面顯示不均勻，改善了液晶顯示裝置之顯示品質。又，重疊部分全體被遮光的實施例1則較大幅地改善顯示品質。
產業上之可利用性
本發明係可利用於具備彩色濾光片的液晶顯示裝置等。
1a、1b．．．液晶顯示裝置
2a、2b．．．彩色濾光片
3a、3b．．．TFT基板
4a、4b．．．基板
5a、5b．．．黑矩陣
6a、6b、7a、7b．．．著色層
9a、9b．．．基板
10a、10b．．．遮光部分
11a、11b、12a、12b．．．重疊部分
18a、18b、28a、28b．．．隆起物
19a、19b、29a、29b．．．上端邊緣
第1圖係顯示關於第1實施樣態之液晶顯示裝置概略構成的截面圖。
第2圖係針對關於其他範例之隆起物，說明上端邊緣之位置的截面圖。
第3圖係顯示關於第2實施樣態之液晶顯示裝置概略構成的截面圖。
第4圖係顯示關於實施例3之液晶顯示裝置概略構成的截面圖。
第5圖係顯示關於比較例1之液晶顯示裝置概略構成的截面圖。
第6圖係顯示在彩色濾光片製造步驟中之曝光方法的模式圖。
第7圖係顯示習知液晶顯示裝置概略構成之一範例的截面圖。
第8圖係顯示習知液晶顯示裝置概略構成之其他一例的截面圖。
1a．．．液晶顯示裝置
2a．．．彩色濾光片
3a．．．TFT基板
4a．．．基板
5a．．．黑矩陣
6a、7a．．．著色層
9a．．．基板
10a．．．遮光部分
11a、12a．．．重疊部分
18a、28a．．．隆起物
19a、29a．．．上端邊緣

Claims (6)

  1. 一種液晶顯示裝置，其係在第1方向及與其垂直之第2方向排列有複數個畫素的液晶顯示裝置，其係具備：彩色濾光片，在基板上形成有遮光層及在至少該第1方向與該遮光層部分重疊之複數層著色層；TFT基板，具有與該遮光層對向配置且延伸於該第2方向之複數個遮光部分；及液晶，被密封於該彩色濾光片與該TFT基板之間，藉由使該著色層與該遮光層重疊於該第1方向而形成延伸於該第2方向的隆起物，且藉由遮光部分遮光該隆起物之至少上端邊緣，在該第1方向之該遮光部分的寬度與在該第1方向之該遮光層的寬度之差為4μm以上8μm以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中將該著色層與該遮光層在該第1方向重疊之部分的全體，設置於藉由該遮光部分所遮光的範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中在該第1方向之該遮光部分的寬度大於在該第1方向之該遮光層的寬度。
  4. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中在包含既定數目之畫素列的第1範圍中，以該第1重疊之寬度，使該著色層與該遮光層重疊於該第1方向，在該第1方向與該第1範圍鄰接且包含既定數目之畫 素列的第2範圍中，以與該第1重疊之寬度不同的第2重疊寬度，使該著色層與該遮光層重疊於該第1方向。
  5. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中在該第1方向之該遮光部分的寬度，與藉由該遮光部分所遮光之一對隆起物之上端邊緣的間隔之差為8μm以上。
  6. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該遮光層之厚度隨著朝向該第1方向之外側而減少。
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