CN1928669A - 液晶显示面板及彩色滤光基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示面版，包括彩色滤光基板、主动元件阵列基板以及液晶层，其中液晶层设置于彩色滤光基板与主动元件阵列基板之间。彩色滤光基板主要包括基板、黑矩阵、彩色滤光层、平坦层以及透明电极层。其中，黑矩阵设置于基板上，以在基板上划分出多个次像素区，而彩色滤光层设置于这些次像素区内。此外，平坦层设置于基板上，并覆盖黑矩阵与彩色滤光层，其中平坦层具有多个配向图案，而透明电极层设置于平坦层上。本发明于彩色滤光基板的平坦层上制造配向图案，以达到广视角的效果。其中，由于不需在彩色滤光基板上另外形成配向凸起，因此可提高液晶显示面板的显示亮度，且亦可有效避免暗态露光等缺点。

Description

液晶显示面板及彩色滤光基板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板及彩色滤光基板的制造方法，且特别涉及一种多区域垂直配向液晶显示面板及彩色滤光基板的制造方法。

背景技术

针对多媒体社会的飞速进步，多半受益于半导体元件或人机显示装置的飞跃性进步。就显示器而言，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)因具有优异的显示质量与其经济性，一直独占近年来的显示器市场。然而，对于个人在桌上操作多个终端机/显示器装置的环境，或是以环保的观点切入，若以节省能源的潮流加以预测，阴极射线管因空间利用以及能源消耗上仍存在很多问题，而对于轻、薄、短、小以及低消耗功率的需求无法有效提供解决之道。因此，具有高画面质量、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)已逐渐成为市场的主流。

近来，市场对于液晶显示器的性能要求多朝向高对比(High ContrastRatio)、快速反应与广视角等方向发展。目前能够达成广视角要求的技术，例如有多区域垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)液晶显示器等方式。以下乃是针对多区域垂直配向液晶显示面板进行说明。

请同时参照图1A及图1B，其中图1A为公知的一种多区域垂直配向液晶显示面板的俯视示意图，而图1B是图1A的M-M’剖面线的剖面示意图。多区域垂直配向液晶显示面板100包括薄膜晶体管阵列基板(thin filmtransistor array)110、彩色滤光基板(color filter)130及液晶层(liquid crystallayer)150，其中薄膜晶体管阵列基板110包括透明基板112、多条扫描配线(scan line)114a、多条共用配线(common line)114b、栅绝缘层(gateinsulating layer)116、多条数据配线(data line)118、多个薄膜晶体管(thin filmtransistor)120、保护层122以及多个像素电极124。

其中，扫描配线114a与数据配线118在透明基板112上围出多个次像素区120a，而薄膜晶体管120设置于次像素区120a内，且薄膜晶体管120与对应的扫描配线118以及数据配线114a电连接。此外，栅绝缘层116覆盖扫描配线114a与共用配线114b，而保护层122形成于基板112上方并覆盖住数据配线118。另外，像素电极124对应地设置于次像素区120a内，并与对应的薄膜晶体管120电连接，且像素电极124具有多个配向狭缝126。

请再同时参照图1A及图1B，彩色滤光基板130设置于薄膜晶体管阵列基板110的上方，且彩色滤光基板130包括透明基板132、彩色滤光层133a、黑矩阵133b、电极层134及多个配向凸起136。其中，彩色滤光层133a与黑矩阵133b设置于透明基板132上。此外，电极层134覆盖于彩色滤光层133a与黑矩阵133b上，而配向凸起136位于电极层134上。另外，液晶层150设置于薄膜晶体管阵列基板110与彩色滤光基板130之间，其中液晶层150具有多个液晶分子152。如此，通过配向狭缝126与配向凸起136的搭配，可以使得设置于薄膜晶体管阵列基板110与彩色滤光基板130之间的液晶分子152呈现多方向的倾倒，进而增大液晶显示器的视角范围。

然而，公知的此种采用配向凸起来达到广视角效果的技术通常具有下列缺点：

1.由于工艺上的限制，配向凸起的宽度通常在10μm以上，而其高度则在1.4μm以上。其中，受到配向凸起的高度影响，液晶显示面板的单元间隙(cell gap)，即薄膜晶体管阵列基板与彩色滤光基板的间距，需在3μm以上，而使得液晶显示面板无法再进一步薄型化。

2.配向凸起会阻挡部分光线的穿透，将导致液晶显示面板整体的显示亮度下降。

3.配向凸起本身的结构会影响液晶排列，使得配向凸起周围的液晶无法正常排列，容易发生暗态露光等问题，而影响显示对比。

另外，如图2所示，日本专利JP2001-209065号中还提出有在彩色滤光层61中制造凹槽81来达到广视角的技术。其中，由于凹槽81会导致彩色滤光层61的膜厚不均，且会有漏光的情形，因此该专利需在对应于凹槽81的位置上通过黑矩阵(BM)工艺来形成遮光层70。然而，其结果反而会影响液晶显示面板的开口率，使得液晶显示面板整体的显示亮度更低。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的就是提供一种具有较小厚度与较高穿透率，且能达成广视角配向效果的液晶显示面板。

本发明的另一目的是提供一种不需增加额外工艺或光刻掩膜数，便可制造上述的彩色滤光基板的方法。

基于上述或其它目的，本发明提出一种彩色滤光基板，其主要包括基板、黑矩阵、彩色滤光层、平坦层以及透明电极层。其中，黑矩阵设置于基板上，以在基板上划分出多个次像素区，而彩色滤光层设置于这些次像素区内。此外，平坦层设置于基板上，并覆盖黑矩阵与彩色滤光层，其中平坦层具有多个配向图案，而透明电极层设置于平坦层上。

本发明还提出一种液晶显示面板，其主要包括主动元件阵列基板、液晶层以及上述的彩色滤光基板。其中，主动元件阵列基板与彩色滤光基板相对，而液晶层设置于彩色滤光基板与主动元件阵列基板之间。

在上述彩色滤光基板与液晶显示面板中，平坦层的厚度例如是大于0.5μm。

在上述彩色滤光基板与液晶显示面板中，配向图案包括多个凹槽。其中，凹槽的宽度例如是介于1μm至20μm之间，而凹槽的深度例如至少大于0.1μm。

在上述彩色滤光基板与液晶显示面板中，平坦层的材质例如是压克力树脂(acrylic resin)或酚醛树脂(novolac resin)。

在上述液晶显示面板中，主动元件阵列基板例如是薄膜晶体管阵列基板。此外，上述液晶显示面板例如还包括多个间隙物，设置于该彩色滤光基板与该主动元件阵列基板之间。

本发明另提出一种彩色滤光基板的制造方法。首先，提供基板，且形成黑矩阵于基板上，以在基板上划分出多个次像素区。接着，在这些次像素区内形成彩色滤光层。然后，在基板上形成平坦层，其中平坦层覆盖黑矩阵与彩色滤光层。接着，图案化平坦层，以在平坦层上形成多个配向图案。之后，在平坦层上覆盖透明电极层。

在本发明的较佳实施例中，图案化平坦层的方法例如是对平坦层进行光刻/蚀刻工艺。

本发明是于彩色滤光基板的平坦层上制造配向图案，以达到广视角的效果。其中，由于不需在彩色滤光基板上另外形成配向凸起，因此可提高液晶显示面板的显示亮度，且亦可有效避免暗态露光等缺点。

为让本发明的上述和其它目的、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。

附图说明

图1A为公知的一种多区域垂直配向液晶显示面板的俯视示意图。

图1B为图1A的M-M’剖面线的剖面示意图。

图2为公知的另一种多区域垂直配向液晶显示面板的俯视示意图。

图3A～3F依次为本发明的较佳实施例的一种彩色滤光基板的制造流程示意图。

图4为本发明的较佳实施例的一种液晶显示面板的示意图。

主要元件标记说明

100：多区域垂直配向液晶显示面板

110：薄膜晶体管阵列基板

112：透明基板

114a：扫描配线

114b：共用配线

116：栅绝缘层

118：数据配线

120：薄膜晶体管

120a：次像素区

122：保护层

124：像素电极

126：配向狭缝

130：彩色滤光基板

132：透明基板

133a：彩色滤光层

133b：黑矩阵

134：电极层

136：配向凸起

150：液晶层

152：液晶分子

61：彩色滤光层

70：遮光层

81：凹槽

300：彩色滤光基板

310：基板

312：次像素区

320：黑矩阵

330：彩色滤光层

340：平坦层

342：配向图案

350：透明电极层

360：薄膜晶体管阵列基板

362：像素电极

364：配向狭缝

370：液晶层

372：液晶分子

400：液晶显示面板

具体实施方式

请参考图3A～3F，其依次为本发明的较佳实施例的一种彩色滤光基板的制造流程示意图。

首先，如图3A所示，提供基板310，其例如是玻璃基板、塑料基板或其它材质的透明基板。

接着，如图3B所示，在基板310上形成黑矩阵材料层(图中未示)，之后，对此黑矩阵材料层进行光刻工艺或光刻工艺加上蚀刻工艺，以形成黑矩阵320，而在基板310上划分出多个次像素区312。举例而言，若黑矩阵320的组成材料为遮光树脂，则可使用光刻工艺形成此黑矩阵320。若黑矩阵320的组成材料为金属(例如铬)，则可使用光刻工艺加上蚀刻工艺形成黑矩阵320。

然后，如图3C所示，在基板310上的次像素区312中形成彩色滤光层330，以覆盖住基板310与部分黑矩阵320。其中，彩色滤光层330例如是由多个红色滤光区块(R)、多个绿色滤光区块(G)与多个蓝色滤光区块(B)所构成。形成方法例如可通过旋转涂布工艺(spin coating)以及烘烤工艺等步骤，依次在不同的次像素区312内形成图案化的红色光刻胶层(图中未示)、绿色光刻胶层(图中未示)以及蓝色光刻胶层(图中未示)。当然，在其它实施例中，还例如可通过喷墨法或其它适用的工艺来制造彩色滤光层330。此外，彩色光刻胶层330的红、绿与蓝色滤光区块的排列方式，例如为马赛克排列(Mosaic type)、条状排列(stripe type)、四像素排列(four pixels type)以及三角形排列(triangle type)等形态。

接着，如图3D所示，在基板310上形成平坦层340，以覆盖黑矩阵320与彩色滤光层330。其中，平坦层340的材质例如是压克力树脂(acrylicresin)或酚醛树脂(novolac resin)。值得注意的是，由于本发明的彩色滤光层330上覆盖有特定厚度的平坦层340，因此有助于增加不同颜色的滤光区块的材料选择性，例如可选用高对比、高穿透率的材料，而不需考虑不同颜色的滤光区块之间的膜厚差。在本发明中，平坦层340的较佳厚度例如至少大于0.5μm，最佳为3μm至4μm。

然后，如图3E所示，图案化平坦层340，以在平坦层340上形成多个配向图案342。在一较佳实施例中，例如可通过光刻/蚀刻工艺来图案化平坦层342，而所形成的配向图案342例如是多个凹槽。其中，为了达到广视角的效果，凹槽的较佳宽度例如是介于1μm至20μm，最佳为6μm至7μm。此外，凹槽的较佳深度例如至少大于0.1μm，最佳为1μm至2μm。

之后，如图3F所示，通过溅镀法(sputtering)或其它成膜方法，在平坦层340上形成一层共形的透明电极层350，而大致完成本发明的彩色滤光基板300的制造。其中，透明电极层350的材质例如是铟锡氧化物(IndiumTin Oxide，ITO)或铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)等透明导电材质。

承上所述，本发明是在平坦层上形成配向图案来取代公知的配向凸起。其中，本发明的工艺与公知的工艺具有相同的光刻掩膜数，且不需在彩色滤光基板上形成配向凸起，因此不会增加成本上的负担。此外，在完成上述彩色滤光基板的制造之后，本发明还可将此彩色滤光基板与主动元件阵列基板进行组立，以形成液晶显示面板。

请参考图4，其为本发明的较佳实施例的一种液晶显示面板的示意图。如图4所示，液晶显示面板400主要包括上述的彩色滤光基板300、主动元件阵列基板以及液晶层370。在本实施例中，主动元件阵列基板例如是薄膜晶体管阵列基板360，且此薄膜晶体管阵列基板360的像素电极362例如具有多个配向狭缝364。此外，液晶层370设置于薄膜晶体管阵列基板360与彩色滤光基板300之间，其中液晶层370具有多个液晶分子372。如此一来，通过薄膜晶体管阵列基板360的配向狭缝364与彩色滤光基板300的配向图案342的搭配，可以使得液晶层370内的液晶分子372呈现多方向的倾倒，进而增大液晶显示面板400的视角范围。

另外，本发明还例如可在彩色滤光基板300与薄膜晶体管阵列基板360组立之前，在彩色滤光基板300与薄膜晶体管阵列基板360之间形成多个间隙物(spacer)(图中未示)，用以维持彩色滤光基板300与薄膜晶体管阵列基板360的间隙。

综上所述，本发明的液晶显示面板、彩色滤光基板及其制造方法至少具有下列特征与优点：

(一)不需在彩色滤光基板上形成配向凸起，因此可缩小液晶显示面板的单元间隙，有助于液晶显示面板的薄型化。

(二)与公知的多区域垂直配向液晶显示面板的工艺相比，本发明不需增加额外的工艺或光刻掩膜数，因此不会增加额外的工艺成本。

(三)彩色滤光基板上不具有配向凸起，因此可提高光线的穿透率，进而改善液晶显示面板整体的显示亮度。

(四)本发明的液晶显示面板不易产生液晶异常排列或暗态露光等问题，而有助于提升显示对比，提供较佳的显示质量。

(五)彩色滤光层上覆盖有平坦层，因此有助于降低不同颜色的滤光区块之间的膜厚差，并可增加不同颜色的滤光区块的材料选择性，提高工艺余度。

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。

Claims (10)

1.一种液晶显示面板，其特征是包括：

彩色滤光基板，包括：

基板；

黑矩阵，设置于该基板上，且该黑矩阵在该基板上划分出多个次像素区；

彩色滤光层，设置于上述这些次像素区内；

平坦层，设置于该基板上，并覆盖该黑矩阵与该彩色滤光层，其中该平坦层具有多个配向图案；

透明电极层，设置于该平坦层上；

主动元件阵列基板，与该彩色滤光基板相对；以及

液晶层，设置于该彩色滤光基板与该主动元件阵列基板之间。

2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征是该平坦层的厚度至少大于0.5μm。

3.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征是上述这些配向图案包括多个凹槽。

4.根据权利要求3所述的液晶显示面板，其特征是上述这些凹槽的宽度介于1μm至20μm之间。

5.根据权利要求3所述的液晶显示面板，其特征是上述这些凹槽的深度至少大于0.1μm。

6.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征是该平坦层的材质包括压克力树脂或酚醛树脂。

7.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征是该主动元件阵列基板为薄膜晶体管阵列基板。

8.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征是还包括多个间隙物，设置于该彩色滤光基板与该主动元件阵列基板之间。

9.一种彩色滤光基板的制造方法，其特征是包括：

提供基板；

在该基板上形成黑矩阵，其中该黑矩阵在该基板上划分出多个次像素区；

在上述这些次像素区内形成彩色滤光层；

在该基板上形成平坦层，其中该平坦层覆盖该黑矩阵与该彩色滤光层；

图案化该平坦层，以在该平坦层上形成多个配向图案；以及

在该平坦层上覆盖透明电极层。

10.根据权利要求9所述的彩色滤光基板的制造方法，其特征是图案化该平坦层的方法包括对该平坦层进行光刻/蚀刻工艺。

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