CN101520601A - 制造彩色滤光片的光罩以及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制造彩色滤光片的光罩以及一种搭载使用记载于这种光罩加以制造的液晶显示装置，该光罩其包括多个光罩单元，该光罩单元具有一第一开口和一第二开口，其中该第一开口为多边形，其具有四个以上的边，且其中该第二开口位于该多边形以外的一角落区域内。使用本发明的光罩制造的彩色滤光片可降低段差，减少白缺陷(white open)面积，而提升显示效果。

Description

制造彩色滤光片的光罩以及液晶显示装置

本申请是分案申请，原案的申请号为200410034124.8申请日为2004年4月22日发明名称为彩色滤光片以及液晶显示装置。

技术领域

本发明有关于一种制造彩色滤光片的光罩，特别有关于制造一种用于半穿透半反射液晶显示器的彩色滤光片，可降低段差，减少白缺陷(white open)面积。

背景技术

液晶显示器(LCD；liquid crystal display)可分为三种，穿透式(transmissive)液晶显示器、反射式(reflective)液晶显示器、和半穿透半反射式(transflective)液晶显示器。穿透式LCD使用背光(backlight)来作显示，但只能传送约3％至8％的背光，因此，穿透式LCD需要高亮度的背光，因而增加电力消耗。反射式LCD是使用环境光来作显示，因此较为省电。然而，反射式LCD仅能在白天或办公室内有外界光存在的情况下使用，但无法在夜晚或微光下使用。

因此，半穿透半反射式LCD即因应而生。图1显示一传统半穿透半反射式LCD的剖面示意图，其包括一上基板160，一下基板150，上下基板之间的一液晶层180，以及在下基板150之下的一背光170。一共同电极162覆盖整个上基板160，一透明像素电极164位于下基板150上方的穿透区t上面。一反射电极152位于下基板150的反射区r上方，透明像素电极164的周围，且在穿透区t上具有一透光开口154。一彩色滤光片168位于上基板160和共同电极162之间。对于穿透模式，背光170所发出的光174，经过下基板150、透明像素电极164、彩色滤光片168、和上基板160而出光。对于反射模式，环境光172经由上基板160和彩色滤光片168，入射到反射电极152上，被反射电极152反射，再次经过彩色滤光片168和上基板160而出光。

如上所述，在穿透区t，背光170所发出的光线174仅穿透彩色滤光片168一次即出光，但在反射区r，环境光172却穿透彩色滤光片168两次才出光。因此，会造成反射区的色饱合度较穿透区的色饱合度较高的情况发生。

为解决上述问题，习知技术中有人将透明光阻形成于反射区内，以取代部分的颜色光阻。这种方法的目的是希望利用反射区内透明光阻和颜色光阻的混色，而降低反射区的色饱合度，以使得反射区和穿透区的色饱合度趋于一致。

请参阅图2a，显示传统上半穿透半反射液晶显示器的一个像素区的彩色滤光片的平面图。此像素分为R，G，B三个次像素区，对应于数组基板(未显示)的反射区和穿透区，每个次像素区分为一反射区和一穿透区。反射区分别标示为R(r)，G(r)，B(r)，穿透区分别标示为R(t)，G(t)，B(t)。彩色滤光片的制法为，先在G次像素区的反射区G(r)内形成透明光阻220W，再分别在三个次像素区内形成红色光阻210R、绿色光阻220G、和蓝色光阻230B。一般而言，在反射区内所形成的透明光阻220W具有矩形的轮廓，因此，其形成方式是，先形成一透明光阻层(未显示)，然后利用如图3所示的光罩300(其具有矩形的开口310)进行曝光，再进行显影，而得到有和矩形开口310形状相同的透明光阻220W。

然而，由于透明光阻的使用，会有透明光阻与另外两色光阻重迭的情形，造成三色重迭。如图2a所示，在透明光阻220W和红色光阻210R、绿色光阻220G交界的部分(亦即，透明光阻220W的角落区)，有三色重迭的情形。图2b为沿着图2a的2b-2b线而视的剖面图，显示这种三色重迭的情形会使得光阻有凸起现象，厚度分布不均匀，而造成段差(step height)△h过高。这会使得液晶的排列不佳，进而导致漏光(pixel light leakage)、对比降低、色彩纯度不佳、混色(color mixed)等问题，影响显示效果。

图4a显示传统上另一半穿透半反射液晶显示器的一个像素区的彩色滤光片的平面图，可解决上述段差过高的情形。其构造大致上和图2a类似，但在G次像素区的反射区G(r)内所形成的透明光阻不同。在图4a中，G次像素区的反射区G(r)内有一透明光阻500W，具有八边形的轮廓，等于是图2a的矩形光阻220W切除了四个端点区域而形成的。因此，本发明图4a的彩色滤光片构造可避免原本在图2a中透明光阻220W的角落区上会产生的三色重迭现象，降低段差。

图4b显示图4a的彩色滤光片的放大图。图4c显示图4a中透明光阻500W的放大平面图。请参阅图4c，透明光阻500W具有四个平边520和四个斜边540。由于光阻受到表面张力的影响，因此，斜边540处的透明光阻会呈现较陡的坡度(如图5b所示)，而平边520处的透明光阻则会呈现较平缓的坡度(如图5a和5c图所示)。

图4d为沿着图4b的4d-4d线而视的剖面图。由于透明光阻500W的斜边540有较陡的坡度，因此，在斜边540的外侧，容易形成完全没有光阻的区域WO，亦即白缺陷(white open)现象(见图4d)。White open现象造成彩色滤光片有凹陷，而使得局部cell gap变大，进而使得液晶排列不佳，影响显示效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的为解决上述问题而提供一种制造彩色滤光片的光罩以及一种搭载使用记载于这种光罩加以制造的液晶显示装置。所形成的彩色滤光片可降低段差，减少白缺陷(white open)面积，减少漏光，提升显示效果。

为达成本发明的目的，本发明的制造彩色滤光片的光罩，其包括多个光罩单元，该光罩单元具有一第一开口和一第二开口，其中该第一开口为多边形，其具有四个以上的边，且其中该第二开口位于该多边形以外的一角落区域内。

本发明亦提供一种搭载使用记载于这种光罩加以制造的液晶显示装置，其包括：一第一基板，其分为多个像素区，每个像素区包括三个次像素区，每个次像素区分为一穿透区和一反射区；一透明光阻设置于第一基板上；经由一光罩图案化透明光阻，而形成一透明光阻图案于第一基板的至少一次像素区的反射区上，其中光罩包括多个光罩单元，光罩单元具有一第一开口和一第二开口，第一开口为多边形，其具有四个以上的边，第二开口位于多边形以外的一角落区域内；一第一颜色光阻、一第二颜色光阻、和一第三颜色光阻设置于第一基板的三个次像素区上；一第二基板，并将液晶注入第一和第二基板之间。

附图说明

图1显示传统上半穿透半反射式液晶显示器的剖面示意图。

图2a显示传统上半穿透半反射液晶显示器的一个像素区的彩色滤光片的平面图。

图2b为沿着图2a的2b-2b线而视的剖面图。

图3显示传统上形成半穿透半反射液晶显示器的反射区上透明光阻所用的光罩。

图4a显示传统上另一半穿透半反射液晶显示器的一个像素区的彩色滤光片的平面图。

图4b显示图4a的彩色滤光片的放大图。

图4c显示图4a中透明光阻500W的放大平面图。

图4d为沿着图4b的4d-4d线而视的剖面图。

图5a显示沿着图4c的5a-5a线而视的剖面示意图。

图5b显示沿着图4c的5b-5b线而视的剖面示意图。

图5c显示沿着图4c的5c-5c线而视的剖面示意图。

图6a显示本发明彩色滤光片的一个像素区的平面图。

图6b显示图6a的彩色滤光片的放大图。

图6c显示图6a中透明光阻50W的放大平面图。

图6d为沿着图6b的6d-6d线而视的剖面图。

图7显示沿着图6c的7-7线而视的剖面示意图。

图8a显示本发明适用光罩的平面图。

图8b显示光罩单元10的放大平面图。

图9a至图9c显示依据本发明第一实施例的光罩的部分平面图。

图10a至图10c显示利用图9a至图9c的光罩而形成的透明光阻的角落部分的图案。

图11a至图11c显示依据本发明第二实施例的光罩的部分平面图。

图12a至图12c显示利用图11a至图11c的光罩而形成的透明光阻的角落部分的图案。

符号说明：

150～下基板，

152～反射电极，

154～透光开口，

160～上基板，

162～共同电极，

164～透明像素电极，

168～彩色滤光片，

170～背光，

172～环境光，

174～背光170所发出的光，

180～液晶层，

t～穿透区，

r～反射区，

R(r)，G(r)，B(r)～反射区，

R(t)，G(t)，B(t)～穿透区，

220W～透明光阻，

210R～红色光阻，

220G～绿色光阻，

230B～蓝色光阻，

300～光罩，

310～光罩300的矩形开口，

500W～透明光阻，

520～透明光阻500W的平边，

540～透明光阻500W的斜边，

R，G，B～次像素区，

R(r)，G(r)，B(r)～反射区，

R(t)，G(t)，B(t)～穿透区，

50R～红色光阻，

50G～绿色光阻，

50B～蓝色光阻，

50W～透明光阻，

I～第一区，

R1～主体区，

R2～角落区，

57～第一透明光阻部分，

58～第二透明光阻部分，

581～第二透明光阻部分58的弧面，

1～光罩，

10、20～光罩单元，

12、22～光罩单元的第一开口，

14、24～矩形的端点区域，

27、28、29～光罩单元的第二开口，

60W～透明光阻，

61W～透明光阻60W的第一透明光阻部分，

62W、64W、66W～透明光阻60W的第二透明光阻部分，

70～矩形的端点区域，

30～光罩单元，

32～光罩单元30的第一开口，

37、38、39～光罩单元30的第二开口，

34～矩形的端点区域，

80W～透明光阻，

81W～透明光阻80W的第一透明光阻部分，

82W、84W、86W～透明光阻80W的第二透明光阻部分。

具体实施方式

图6a显示本发明彩色滤光片的一个像素区的平面图。此像素分为R，G，B三个次像素区，对应于数组基板(未显示)的反射区和穿透区，每个次像素区分为一反射区和一穿透区。反射区分别标示为R(r)，G(r)，B(r)，穿透区分别标示为R(t)，G(t)，B(t)。图6a的彩色滤光片包括一红色光阻50R、一绿色光阻50G、和一蓝色光阻50B，分别形成于三个次像素区R，G，B上。

图6b显示图6a的彩色滤光片的放大图。图6c显示图6a中透明光阻50W的放大平面图。请参阅图6a和图6b，此彩色滤光片更包括一透明光阻50W，形成于G次像素区的反射区G(r)的一第一区I内。第一区I又分为一主体区R1和角落区R2。为方便说明起见，图中显示，主体区R1为八边形区域，为矩形去除四个端点区域而形成。角落区R2则有四个，为矩形的端点区域所构成的三角形区域。

请参阅图6b和图6c，透明光阻50W包括一第一透明光阻部分57，位于主体区R1内；以及一第二透明光阻部分58，位于四个角落区R2内，与第一透明光阻部分57相连。为方便说明起见，本发明以第一透明光阻部分的形状是八边形为例作说明，但本发明并不仅限于此。第二透明光阻部分58的边缘呈圆弧形，而具有一弧面581。与***缓的坡度(见图7)。如此，可使透明光阻50W在角落区的延伸距离增加，亦可使white open面积减少。

图6d为沿着图6b的6d-6d线而视的剖面图，其显示第二透明光阻部分58与红色光阻50R、绿色光阻50G有重迭。如前述，由于透明光阻50W的第二透明光阻部分58有坡度较平缓的弧面581，因此，在角落区R2内第二透明光阻部分58的厚度会比传统上角落区内透明光阻220W的厚度为薄(请比较图2b和图6d)。因此，本发明图6d中光阻的段差△h1可得以减小，比传统上图2b中光阻的段差△h为小。

由于本发明可减小光阻的段差，因此，可使得角落区(三角形区域)R2内整体光阻的透射率增大，而使得角落区R2内光阻的透射率，介于第一透明光阻部分57的透射率和红色、绿色、蓝色光阻50R，50G，50B的透射率之间。

本发明图6a彩色滤光片的制法为，先在基板(未显示)上形成一透明光阻层(未显示)，然后利用本发明特殊设计的光罩(以下将有详细叙述)进行曝光，再进行显影，而在绿色次像素区的反射区G(r)上形成图6c所示形状的透明光阻50W。接着，再分别在三个像素区内形成红色光阻50R、绿色光阻50G、和蓝色光阻50B。透明光阻50W、红色光阻50R、绿色光阻50G、和蓝色光阻50B这四种光阻的形成顺序并没有一定的限制。

以下详细说明制作本发明彩色滤光片所适用的光罩。图8a显示本发明适用光罩的平面图。光罩1包括多个光罩单元10，每个光罩单元10具有一第一开口12。图8b显示光罩单元10的放大平面图。请参阅图8b，第一开口12为八边形，是一矩形去除四个端点区域14而形成。本发明的光罩单元10尚包括一第二开口(图8b中未显示)，其位于矩形的四个端点区域14内。以下将详细说明。

此处为方便说明此见，光罩单元的第一开口都是以八边形为例，但本发明并不仅限于此。本发明光罩单元的第一开口可为多边形，其具有四个以上的边，此时，第二开口是位于多边形以外的角落区域内。例如，图8b所示的矩形若仅去除一个端点区域14，则可形成五边形；若仅去除两个端点区域14，则可形成六边形；若去除三个端点区域14，则可形成七边形。又例如，若去除图8b矩形的每一个端点而形成两个切面，则可形成十二边形。同样地，当图8b矩形的一个端点被切成两个切面时，另外三个端点可为维持不变，或者被切成一个或两个切面，因而可形成六至十二边形。

图9a至图9c显示依据本发明第一实施例的光罩的部分平面图，在矩形的四个端点区域24上有镂空设计，以下详细说明。请参阅图9a，此光罩包括多个光罩单元20，每个光罩单元20具有一第一开口22和一第二开口27。第一开口22为八边形，与图8b的开口12相同，是一矩形去除四个端点区域24而形成。第二开口27位于矩形的四个端点区域24内，且与第一开口22并不相通。第二开口的形状、面积、和数量并没有一定的限制。图9a是显示端点区域24内的第二开口27为多个圆形孔洞。

图9b和图9c显示位于矩形的端点区域24内的第二开口的设计变化，图9b所示的第二开口28为长条形开口，是呈右上左下倾斜；图9c所示的第二开口29亦为长条形开口，是呈左上右下倾斜。

图9a至9c图的光罩可用来形成半穿透半反射式彩色滤光片的反射区上的透明光阻，进而形成彩色滤光片。所形成透明光阻的构造大致上如上述图6c所示，所形成彩色滤光片的构造大致上如图6a和图6b所示。

此外，图9a、图9b、图9c的光罩亦可能分别形成图10a、图10b、图10c所示的透明光阻60W。图10a至图10c仅显示所形成透明光阻60W的角落部分的图案。请参阅图10a，此透明光阻60W具有一第一透明光阻部分61W，和一第二透明光阻部分62W。第一透明光阻部分61W为八边形，是一矩形去除四个端点区域70而形成。第二透明光阻部分62W则位于矩形的四个端点区域70内，且与第一透明光阻部分61W并不相连。第二透明光阻部分62W的形状、面积、和数量并没有一定的限制。图10a是显示端点区域70内的第二透明光阻部分62W为多个圆形部分。图10b显示第二透明光阻部分64W为多个长条形部分，是呈右上左下倾斜；图10c显示第二透明光阻部分66W亦为多个长条形部分，是呈左上右下倾斜。

和传统上图4a单纯八边形的透明光阻500W相比，图10a至图10c的透明光阻60W在矩形的端点区域70上多了第二透明光阻部分62W、64W、或66W。如此，可减少white open面积。

图11a至图11c显示依据本发明第二实施例的光罩的部分平面图，在矩形的四个端点区域34上有凸出的开口设计，以下详细说明。请参阅图11a，此光罩包括多个光罩单元30，每个光罩单元30具有一第一开口32和一第二开口37。第一开口32为八边形，与图8b的开口12相同，是一矩形去除四个端点区域34而形成。第二开口37位于矩形的四个端点区域34内，且与第一开口32是相通的。第二开口的形状、面积、和数量并没有一定的限制。图11a则显示在每个端点区域34内有多个长条状的第二开口37。

图11b和图11c显示位于矩形的端点区域34内的第二开口的设计变化，图11b所示的第二开口38为锯齿状的开口；图11c所示的第二开口39的凹凸形状则为三个八边形的部分边缘。

同样地，图11a至11c图的光罩可用来形成本发明半穿透半反射式彩色滤光片的反射区上的透明光阻，进而形成彩色滤光片。所形成透明光阻的构造大致上如上述图6c所示，所形成彩色滤光片的构造大致上如图6a和图6b所示。

此外，图11a、图11b、图11c的光罩亦可能分别形成图12a、图12b、图12c所示的透明光阻80W。图12a至图12c仅显示所形成透明光阻80W的角落部分的图案。请参阅图12a，此透明光阻80W具有一第一透明光阻部分81W，和一第二透明光阻部分82W。第一透明光阻部分81W为八边形，是一矩形去除四个端点区域70而形成。第二透明光阻部分82W则位于矩形的四个端点区域70内，且与第一透明光阻部分81W相连。第二透明光阻部分82W的形状、面积、和数量并没有一定的限制。图12a是显示端点区域70内的第二透明光阻部分82W为多个长条状，设置于第一透明光阻部分81W之外。图12b显示第二透明光阻部分84W为锯齿形；图12c显示第二透明光阻部分86W凸出于第一透明光阻部分81W之外，且其凸出轮廓为三个八边形的部分边缘。

和图4a单纯八边形的透明光阻500W相比，图12a至图12c的透明光阻80W在矩形的端点区域70上多了第二透明光阻部分82W、84W、或86W。如此，可减少white open面积。

上述本发明所形成的彩色滤光片基板(滤光基板)，可依据习知方式与另一基板(数组基板)组合，并将液晶注入滤光基板和数组基板之间，而完成半穿透半反射液晶显示器的制作。

综合上述，本发明的彩色滤光片中，在至少一个次像素区的反射区内设置透明光阻，第一透明光阻部分位于主体区内，第二透明光阻部分位于角落区内，使得角落区内光阻的透射率介于第一透明光阻部分的透射率和颜色光阻的透射率之间。如此，可降低段差，减少white open面积，进而减少漏光，提升显示效果。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限制本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求范围所界定者为准。

Claims (2)

1.一种制造彩色滤光片的光罩，其包括多个光罩单元，该光罩单元具有一第一开口和一第二开口，

其中该第一开口为多边形，其具有四个以上的边，且

其中该第二开口位于该多边形以外的一角落区域内。

2.一种液晶显示装置，其特征是搭载使用记载于权利要求范围1的一种用于制造彩色滤光片的光罩加以制造的液晶显示装置。

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