专利名称：半穿透半反射式液晶显示面板、彩色滤光片及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半穿透半反射式液晶显示面板，且特别涉及一种半穿透半反射式液晶显示面板的彩色滤光片，以及此彩色滤光片的制造方法。
背景技术：
随着液晶显示器的普及，许多便携式电子产品对于液晶显示器的显示功能的要求也逐渐地提高。举例而言，这些便携式电子产品在室内不仅需要具有良好的画面显示效果，同时在强光的环境下亦需维持适当的画面质量。因此，如何能让液晶显示器在强光的环境下保有清晰的显示质量，便成为液晶显示器的技术发展的重要趋势之一。基于上述原因，公知技术开发出一种半穿透半反射式液晶显示器(transflective LCD)，使用此半穿透半反射式液晶显示器在户外明亮环境下与在室内环境下同样具有清晰的显示效果。
图1为公知的一种液晶显示单元的剖面示意图。请同时参照图1，液晶显示单元100为半穿透半反射液晶显面板(图中未示)的显示单元，其包括第一基板110、薄膜晶体管120、介电层130、反射电极140、透明电极150、液晶层160、共用电极182、滤光色块184以及第二基板190。而且，液晶显示单元100具有透射区T与反射区R两个区域。
承上所述，第一基板110与第二基板190为玻璃基板，而薄膜晶体管120与介电层130均设置于第一基板110之上，且介电层130覆盖于薄膜晶体管120上。此外，反射电极140与透明电极150皆设置于介电层130之上，并分别位于反射区R与透射区T之中。另一方面，滤光色块184与共用电极182依次设置于第二基板190相对于第一基板的表面上。液晶层140则设置于反射电极140、透明电极150以及共用电极182之间。
请再参照图1，液晶显示单元100在穿透区T中是通过背光模块(图中未示)所提供的光线来显示图像，而液晶显示单元100在反射区R中则是通过入射至显示器内的外界光线，通过反射电极140反射之后，通过液晶层160与滤光色块184而显示图像。由此可知，在反射区R内光线需通过滤光色块184两次，才能显示图像，而在穿透区T内光线仅需通过滤光色块184一次，即可显示图像。因此，液晶显示单元100所显示的图像在穿透区T内的亮度较其在反射区R内的亮度高，但图像在反射区R内的色彩饱和度则较其在穿透区T内的色彩饱和度高。
如图2所示，为提高图像在反射区R内的亮度，公知技术提出一种彩色滤光片220，其在穿透区T内设置滤光色块184，而反射区R内除了设置有滤光色块186a以外，还设置有透明光刻胶层186b。因此，在反射区R内，外界光线同时会通过滤光色块186a及透明光刻胶186b而照射至反射电极140，并且在被反射电极140反射后，再次通过滤光色块186a及透明光刻胶层186b而射出。由于设置于液晶显示单元200的反射区R内的透明光刻胶层186b可使通过反射区R的光线减少滤光量，故可解决液晶显示单元100的反射区R图像亮度不足的问题。然而，此彩色滤光片220却使得液晶显示单元200在反射区R内的白光亮度过高，不易与穿透区T达成色度平衡。
除此之外，公知技术还提出一种彩色滤光片320，如图3所示，其滤光色块384在单一显示单元内具有两种不同的膜厚。也就是说，在反射区R内的滤光色块384比穿透区T内的滤光色块384薄，以在两区域之间补偿图像亮度与色度的差异。但是因为此彩色滤光片300的滤光色块384是以旋转涂布的方式形成在基板190上，所以若要形成图3的双膜厚的滤光色块(dual thickness color filter，DTCF)384，需增加两倍曝光工艺数，故工艺较为繁杂且成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种彩色滤光片，以解决半穿透半反射式液晶显示器中，穿透区与反射区的亮度与色度不均匀的问题。
本发明的另一目的是提供一种彩色滤光片的制造方法，以解决公知双膜厚滤光色块工艺成本过高的问题。
本发明的又一目的是提供一种半穿透半反射式液晶显示面板，以解决图像在反射显示模式与穿透显示模式下亮度与色度不均的问题。
为达上述或是其他目的，本发明提出一种彩色滤光片，其包括基板、遮光图案、多个膜厚补偿图案、多个滤光色块以及共用电极。其中，遮光图案设置在基板上，而在基板上划分出多个次像素区域。而且，各次像素区域均具有穿透区与反射区，膜厚补偿图案设置于各个次像素区域的反射区内，而滤光色块设置于各个次像素区域内并覆盖住膜厚补偿图案。共用电极则设置于基板上而覆盖住滤光色块与膜厚补偿图案。
本发明还提出一种半穿透半反射式液晶显示面板，其包括主动元件阵列基板、上述的彩色滤光片以及液晶层。其中，彩色滤光片是设置于主动元件阵列基板上方，而液晶层则是设置于彩色滤光片与主动元件阵列基板之间。
在本发明的一实施例中，上述滤光色块例如是利用喷墨工艺而形成在次像素区域内。因此，上述的彩色滤光片还可以包括挡墙，设置于遮光图案上，而挡墙的厚度大于这些膜厚补偿图案的厚度。此外，挡墙与膜厚补偿图案的材质可以相同，也可以不同。
在本发明的一实施例中，上述这些膜厚补偿图案可以是规则形体，也可以是不规则形体。举例来说，这些膜厚补偿图案例如是半球体或多边体。
本发明提出一种彩色滤光片的制造方法，此方法是先在基板上形成遮光图案，而此遮光图案是在基板上划分出多个次像素区域。接着，在各次像素区域内形成膜厚补偿图案，然后再于各次像素区域内形成滤光色块，以覆盖住膜厚补偿图案。
在本发明的一实施例中，上述形成滤光色块的方法例如是喷墨工艺。而且，在形成遮光图案之后以及形成滤光色块之前，还可以先在遮光图案上形成挡墙，而形成挡墙的方法例如是光刻工艺、喷墨工艺或压模工艺。其中，此挡墙的厚度大于膜厚补偿图案的厚度。
在本发明的一实施例中，上述挡墙与膜厚补偿图案例如是在同一道工艺中完成，而其形成方法例如是先在基板上形成层覆盖遮光图案的光刻胶层，接着以灰度光刻掩膜对此光刻胶层进行曝光。其中，此灰度光刻掩膜具有遮光区、透光区以及半透光区，而半透光区位于这些次像素区域上方。然后，对此光刻胶层进行显影，以分别于遮光图案及次像素区域内的基板上形成挡墙与膜厚补偿图案。
在本发明的一实施例中，在上述曝光过程中，灰度光刻掩膜的遮光区是对应于基板上的遮光图案。
本发明是在彩色滤光片的次像素区域内形成膜厚补偿图案，以便后续在次像素区域内形成双膜厚的滤光色块，进而使半穿透半反射式液晶显示面板在各次像素区域中显示出来的图像，均可具有均匀的亮度与色度。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1至图3分别为三种公知液晶显示单元的剖面示意图。
图4A至图4D为本发明的一较佳实施例中彩色滤光片的制造流程剖面图。
图5A至图5B为形成图4B的挡墙412与膜厚补偿图案410的流程剖面图。
图6至图8分别为本发明的较佳实施例中半反射式液晶显示面板的局部剖面示意图。
主要元件标记说明
100、200液晶显示单元110、190、400基板120薄膜晶体管130介电层140、612反射电极150、614透明电极160、620液晶层182、440共用电极184、186a、384、430滤光色块186b透明光刻胶220、320、401彩色滤光片402遮光图案404次像素区域406光刻胶层410膜厚补偿图案412挡墙420灰度光刻掩膜422透光区424半透光区426遮光区600半穿透半反射式液晶显示器610主动元件阵列基板h1、h2滤光色块的膜厚T透射区R反射区具体实施方式
图4A至图4D为本发明的一较佳实施例中彩色滤光片的制造流程剖面图。请先参照图4A，首先在基板400上形成遮光图案402，以在基板400上划分出多个次像素区域404。其中，遮光图案402即所谓的黑矩阵(black matrix，BM)，而其材质例如是黑色树脂、铬及氧化铬或其复合薄层。
接着，请参照图4B，在各次像素区域404内形成透明的膜厚补偿图案410。其中，膜厚补偿图案410例如是以光刻、喷墨或压模的方式形成。
本实施例在后续工艺中例如是以喷墨的方式在每个次像素区域404内形成滤光色块，且为了避免在喷墨工艺中于各个次像素区域404内造成混色的问题，本实施例在进行滤光色块的喷墨工艺前，先在遮光图案402上形成挡墙412，如图4B所示。其中，挡墙412与膜厚补偿图案410的材质可以相同也可以不同。
特别的是，上述膜厚补偿图案410例如是在挡墙412的工艺中一并形成。以下将举例说明同时形成挡墙412与膜厚补偿图案410的方法。
图5A至图5B为形成图4B的挡墙412与膜厚补偿图案410的流程剖面图。请参照图5A，首先在已形成有遮光图案402的基板400上形成光刻胶层406覆盖遮光图案402。其中，光刻胶层406的材质为透明光刻胶。接着，请参照图5B，以灰度光刻掩膜420对光刻胶层406进行曝光。其中，灰度光刻掩膜420具有透光区422、半透光区424以及遮光区426，且半透光区424是位于次像素区域404的上方，而透光区422与遮光区426所对应的位置则视光刻胶层406为正型光刻胶或负型光刻胶而定。举例来说，若光刻胶层406为正型光刻胶，则在曝光过程中，灰度光刻掩膜420的遮光区426是位于遮光图案402的上方，而透光区422则是位于遮光区426与半透光区424之间。
之后，对光刻胶层406进行显影，以移除光刻胶层406在曝光工艺中遭受光线照射的部分，而形成图4B所示的结构。其中，在图5B的曝光工艺中，由于穿透灰度光刻掩膜420的半透光区424的光线强度小于穿透透光区422的光线强度，因此半透光区424所对应到的部分光刻胶层406在显影后，仅厚度变薄，并不会完全被移除，而这些残留在各次像素区域404内的光刻胶层即用以作为膜厚补偿图案410。另一方面，由于位于遮光图案402上的部分光刻胶层406在曝光过程中并未受到光线照射，因此其在显影过程中并不会被移除，在显影后仍残留在遮光图案402上，用以作为挡墙412。由此可知，挡墙412的厚度会大于膜厚补偿图案410的厚度。
另外，在其他实施例中，也可以在一道喷墨工艺或压模工艺中同时形成挡墙412与膜厚补偿图案410，上述实施例仅是用以举例说明同时形成挡墙412与膜厚补偿图案410的方法，并非用以限定本发明。
而且，本发明并未将膜厚补偿图案410与挡墙412限定在同一工艺中完成，在其他实施例中，膜厚补偿图案410与挡墙412也可以是分别以不同的工艺来形成。当然，本发明亦可以通过增加遮光图案402的膜厚，而使遮光图案402同时具有挡墙的功用。如此一来，即不需额外再于遮光图案402上形成挡墙412。
除此之外，本发明亦不限定膜厚补偿图案410的外型轮廓或尺寸，其可以是任何规则或不规则的形体。举例来说，膜厚补偿图案410例如是图4B所示的多边体或半球体。
请参照图4C，在形成挡墙412与膜厚补偿图案410之后，接着即在各次像素区域404内填入滤光色块430。如前文所述，这些滤光色块430例如是以喷墨的方式来形成。而且，在各次像素区域404内，滤光色块430是覆盖住膜厚补偿图案410。如此一来，在每个次像素区域404内的滤光色块430均可具有两种不同的膜厚h1与h2。
然后，请参照图4D，在基板400上形成共用电极440，其中，共用电极440是覆盖于滤光色块430与挡墙412上。此时已大致完成彩色滤光片401的工艺，下文将以半穿透半反射式液晶显示面板为例说明彩色滤光片401的特点。
图6为本发明的一较佳实施例中半反射式液晶显示面板的局部剖面示意图。请参照图6，半反射式液晶显示面板600主要是由主动元件阵列基板610、彩色滤光片401以及液晶层620所构成。其中，彩色滤光片401是设置于主动元件阵列基板610上方，而液晶层620则是设置于主动元件阵列基板610与彩色滤光片401之间。
承上所述，彩色滤光片401的各次像素区域404均具有反射区R与穿透区T，且膜厚补偿图案410是设置于反射区R内。换言之，在彩色滤光片401中，滤光色块430在反射区R内的膜厚h1小于其在穿透区T内的膜厚h2。
在此，本发明并不限定每一次像素区域404的反射区R与穿透区T的相对位置。如图6所示，反射区R可以位于次像素区域404的中央，而穿透区T则围绕于反射区R周围。当然，如图7所示，穿透区T也可以位于次像素区域404的中央，此时反射区R则是围绕于穿透区T周围。或者，图8所示，穿透区T亦可以与反射区R并排。而且，膜厚补偿图案410的设置位置即决定反射区R与穿透区T的相对位置。由此可知，本发明并不限定膜厚补偿图案410在次像素区域404内的设置位置。
另一方面，所属技术领域技术人员应该知道，半穿透半反射式液晶显示面板600的主动元件阵列基板610在每个次像素区域内均设置有反射电极612与透明电极614，其中反射电极612是对应于彩色滤光片401的反射区R，透明电极614则是对应于彩色滤光片401的穿透区T。也就是说，反射电极612上方的滤光色块430的膜厚h1小于透明电极614上方的滤光色块430的膜厚h2。
请继续参照图6，在半穿透半反射式液晶显示器中，背光模块(图中未示)所提供的光线会通过穿透区T内的滤光色块430而转换成所需的色光。另一方面，外界光线入射至半穿透半反射式液晶显示面板600并通过反射电极612将其反射后，会通过反射区R内的滤光色块430而转换成所需的色光。在此，虽然通过反射区R的光线会经过两次滤光色块430，但由于反射区R内的滤光色块430膜厚h1小于穿透区T内的滤光色块430的膜厚h2，因此只要适当地控制h1与h2的比例，即可在不影响图像在反射区R内的色彩饱和度的情况下，使反射区R与穿透区T内所显示出的图像亮度相近。
综上所述，本发明具有下列特点1.本发明是在彩色滤光片的次像素区域内形成膜厚补偿图案，以便后续在次像素区域内形成双膜厚的滤光色块。因此，本发明的半穿透半反射式液晶显示面板在各次像素区域中显示出来的图像，均可具有均匀的亮度与色度。
2.本发明的膜厚补偿图案可以在制造滤光色块的喷墨工艺中所需的挡墙时一并形成，以便于节省工艺成本。
3.本发明的彩色滤光片的工艺中，是以喷墨工艺形成具有双膜厚的滤光色块，因此与公知以旋转涂布方式形成双膜厚滤光色块的工艺相比之下，本发明具有工艺成本低、原料利用率高以及生产速率佳的优点。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种彩色滤光片，其特征是包括基板；遮光图案，设置于该基板上，且该遮光图案在该基板上划分出多个次像素区域，而各该次像素区域具有穿透区与反射区；多个膜厚补偿图案，分别位于各该次像素区域的该反射区内；多个滤光色块，分别位于各该次像素区域内而覆盖该膜厚补偿图案；以及透明共用电极，设置于该基板上而覆盖该遮光图案与上述这些滤光色块。
2.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征是上述这些滤光色块的形成方法包括喷墨工艺。
3.根据权利要求2所述的彩色滤光片，其特征是还包括挡墙，设置于该遮光图案上，其中该挡墙的膜厚大于该膜厚补偿图案的膜厚。
4.根据权利要求3所述的彩色滤光片，其特征是该挡墙与上述这些膜厚补偿图案的材质相同。
5.根据权利要求3所述的彩色滤光片，其特征是该挡墙与上述这些膜厚补偿图案的材质不同。
6.根据权利要求1所述的彩色滤光片，其特征是上述这些膜厚补偿图案为规则形体或不规则形体。
7.根据权利要求6所述的彩色滤光片，其特征是上述这些膜厚补偿图案为半球体或多边体。
8.一种彩色滤光片的制造方法，其特征是包括于基板上形成遮光图案，其中该遮光图案在该基板上划分出多个次像素区域；于各该次像素区域内形成膜厚补偿图案；于各该次像素区域内形成滤光色块，且上述这些滤光色块分别覆盖上述这些膜厚补偿图案；以及于该基板上形成共用电极，而覆盖上述这些滤光色块。
9.根据权利要求8所述的彩色滤光片的制造方法，其特征是形成上述这些滤光色块的方法包括喷墨工艺。
10.根据权利要求9所述的彩色滤光片的制造方法，其特征是在形成上述这些滤光色块之前以及形成该遮光图案之后，还包括在该遮光图案上形成挡墙，且该挡墙的厚度大于该膜厚补偿图案的厚度。
11.根据权利要求10所述的彩色滤光片的制造方法，其特征是形成该挡墙的方法包括光刻工艺、喷墨工艺或压模工艺。
12.根据权利要求10所述的彩色滤光片的制造方法，其特征是该挡墙与上述这些膜厚补偿图案以同一工艺制造而成。
13.根据权利要求12所述的彩色滤光片的制造方法，其特征是形成该挡墙与上述这些膜厚补偿图案的方法包括于该基板上形成光刻胶层，且该光刻胶层覆盖于该遮光图案上；以灰度光刻掩膜对该光刻胶层进行曝光，其中该灰度光刻掩膜具有透光区、半透光区以及遮光区，且该半透光区位于上述这些次像素区域上方；以及对该光刻胶层进行显影，以分别于该遮光图案及上述这些次像素区域内的基板上形成该挡墙与上述这些膜厚补偿图案。
14.根据权利要求8所述的彩色滤光片的制造方法，其特征是形成上述这些膜厚补偿图案的方法包括光刻工艺、喷墨工艺或压模工艺。
15.一种半穿透半反射式液晶显示面板，其特征是包括主动元件阵列基板；彩色滤光片，设置于该主动元件阵列基板上方，且该彩色滤光片包括基板；遮光图案，设置于该基板上，且该遮光图案在该基板上划分出多个次像素区域，而各该次像素区域具有穿透区与反射区；多个膜厚补偿图案，分别位于各该次像素区域的该反射区内；多个滤光色块，分别位于各该次像素区域内而覆盖该膜厚补偿图案；透明共用电极，设置于该基板上而覆盖该遮光图案与上述这些滤光色块；以及液晶层，设置于该主动元件阵列基板与该彩色滤光片之间。
16.根据权利要求15所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其特征是该彩色滤光片还包括挡墙，设置于该遮光图案上，其中该挡墙的膜厚大于该膜厚补偿图案的膜厚。
17.根据权利要求16所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其特征是该挡墙与上述这些膜厚补偿图案的材质相同。
18.根据权利要求15所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其特征是上述这些膜厚补偿图案为规则形体或不规则形体。
19.根据权利要求18所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其特征是上述这些膜厚补偿图案为半球体或多边体。
全文摘要
一种半穿透半反射式液晶显示面板、彩色滤光片及其制造方法。此彩色滤光片包括基板、遮光图案、多个膜厚补偿图案、多个滤光色块及共用电极。遮光图案设置于基板上，并在基板上划分出多个次像素区域，而每个次像素区域均具有反射区与穿透区，膜厚补偿图案设置于反射区内，滤光色块则设置于次像素区域内而覆盖住膜厚补偿图案。因此，滤光色块在反射区与穿透区内的膜厚并不相同。此彩色滤光片能够提高半穿透半反射式液晶显示面板在各次像素区域中所显示的图像的亮度均匀性与色度均匀性。
文档编号G02B5/22GK1991497SQ200510132779
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月26日 优先权日2005年12月26日
发明者陈中豪, 沙益安, 廖奇璋 申请人:财团法人工业技术研究院