TW200841049A - Color filter for transflective liquid crystal display device and manufacturing method therefor - Google Patents

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200841049 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片及其 製法。 【先前技術】 使用於手機、數位相機等之液晶面板，一般係室內室外 皆能顯示清晰影像之半透射型液晶面板。半透射型液晶面 板具有以背光顯示之透射部及利用外光顯示之反射部，於 • 反射部因外光透射液晶面板2次，該部分之彩色濾光片有 比透射部之彩色濾光片薄而色彩明亮之要求。 半透射型液晶面板用彩色濾光片，一般係透射部及反射 部之RGB各製作2次之6色CF，或於反射部開出通孔之構 造，而前者有製造成本上升之問題，後者則有反射部之色 彩相較於前者劣化之問題。 因之，RGB各以1步驟（計3色）形成，具有與6色CF 同等性能之彩色濾光片的開發受到期待。其所需技術，近 # 年來有使用濃淡光罩（halftone mask)形成反射部之方式（參 考例如日本專利特開 2004-25 8 1 6 1 號公報、特開 2006-20 1 433號公報），或，形成透明膜，於該透明膜上覆 以RGB膜形成薄RGB膜之方式（參考例如日本專利第 3465 695號公報）之硏究。 可是，於透明膜上覆以RGB膜而形成薄RGB膜之方式， 因透明膜之尺寸、形狀而使透明膜上之RGB膜的膜厚降 低，有必須變更光阻材料之問題。 相對於此，使用濃淡光罩形成反射部之方式雖可變更曝 200841049 光條件或顯像條件而使反射部之RGB 射部與反射部RGB膜之膜厚差時，有 之變異而變大之缺點。 【發明內容】 本發明鑑於如上實情，其目的在提 材料’且減少反射部著色樹脂層之膜 晶顯示裝置用彩色濾光片及其製法。 本發明之第1樣態提供，於透明基 ®成之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾 著色像素具有透射部及鄰接上述透射 射部之上述著色樹脂層膜厚係上述透 之40%以下。 本發明之第2樣態提供，於透明基 成之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾 著色像素具有透射部及鄰接上述透射 射部係由形成於上述透明基板上之著 • 反射部係由形成於上述透明基板上之 爲延伸自上述透射部之著色樹脂層而 層上之著色樹脂層構成，上述反射部 膜厚係上述透射部著色樹脂層膜厚之 本發明之第3樣態提供，於透明基 層構成之著色像素而成之半透射型液 光片之製法，其特徵爲包括，於上述 色樹脂，於透射部形成厚著色樹脂層 色樹脂層之步驟，將上述著色樹脂層 膜變薄，但當加大透 膜厚變異因製程條件 供，可不必變更光阻 厚變異的半透射型液 板上形成著色像素而 光片，其特徵爲上述 部之反射部，上述反 射部著色樹脂層膜厚 板上形成著色像素而 光片，其特徵爲上述 部之反射部，上述透 色樹脂層構成，上述 透明樹脂層，及形成 騎覆於上述透明樹脂 的上述著色樹脂層之 40%以下。 板上形成由著色樹脂 晶顯示裝置用彩色濾 透明基板全面塗敷著 ，於反射部形成薄著 以具有透明部、半遮 200841049 光部及遮光部之光罩圖案曝光之步驟，以及，將上述經曝 光之著色樹脂層顯像，去除對應於上述光罩圖案的遮光部 的著色樹脂層之部分，降低對應於半遮光部的著色樹脂層 之部分的膜厚，對應於光罩圖案之透明部形成在上述反射 部區域之著色樹脂層，及對應於上述透射部區域的著色樹 脂層之步驟。 本發明之第4樣態提供，於透明基板上具備：具有由著 色樹脂層構成之透射部，及由鄰接上述透射部形成於透明 ^樹脂層上，膜厚低於上述透射部著色樹脂層之著色樹脂層 構成的反射部之著色像素的半透射型液晶顯示裝置用彩色 濾光片之製法，其特徵爲具備，於上述透明基板之反射部 形成區域形成透明樹脂層之步驟，於上述透明基板全面塗 敷著色樹脂，於上述透明基板之透射部形成區域形成厚著 色樹脂層，於上述透明樹脂層上形成薄著色樹脂層之步 驟，將上述著色.樹脂層以具有透明部、半遮光部及遮光部 之光罩圖案曝光之步驟，以及，將上述經曝光之著色樹脂 ® 層顯像，去除對應於上述光罩圖案的遮光部的著色樹脂層 之部分，降低對應於半遮光部的著色樹脂層之部分的膜 厚，對應於光罩圖案之透明部形成上述透射部之著色樹脂 層，及對應於上述半遮光部形成上述反射部的著色樹脂層 之步驟。 依本發明可提供，反射部之著色樹脂層係形成爲，延伸 自透射部之著色樹脂層而騎覆於透明樹脂層上，並因藉由 使用含半遮光膜之光罩圖案曝光、顯像而形成，反射部之 著色樹脂層膜厚降低量可予減少，因而反射部之著色樹脂 200841049 層膜厚變異可予減少，且即使透明樹脂層之尺寸或形狀改 變亦可不更換光阻材料而調整反射部著色樹脂層膜厚的半 透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片之製法。 【實施方式】 以下說明本發明之實施形態。 第1圖係顯示本發明之一實施形態有關的半透射型液晶 顯示裝置用彩色濾光片之一像素之剖視圖。第1圖中，透 明基板1上形成有透明樹脂層2。透明基板1上未形成有透 ^明樹脂層2之區域形成著色樹脂層3而構成透射部A，著 色樹脂層4係形成爲自此著色樹脂層3延伸而騎覆於透明 樹脂層2上，並由透明樹脂層2及著色樹脂層4構成反射 部B。 第1圖之彩色濾光片中，反射部B之著色樹脂層4的膜 厚低於透射部A之著色樹脂層3的膜厚，係透射部A著色 樹脂層3之膜厚的40%以下，較佳爲5~40%。反射部B之 著色樹脂層4的膜厚高於此範圍時，在以反射部B之反射 ® 光作爲顯示光而顯示畫面的情況下，亮度會變低，在低於 此範圍的情況下，則膜厚難以控制。 透射部A之著色樹脂層3的膜厚以係1.5〜3.0// m爲佳’ 因此，反射部B之著色樹脂層4的膜厚以係其之5〜40% ’ 亦即0.07〜1.2/zm爲佳。 又，透明樹脂層2之厚度宜係2〜4 // m。透明樹脂層2 之厚度高於此範圍時，反射部B之著色樹脂層4之膜厚變 薄，易起上述問題，低於此範圍時，反射部B之著色樹脂 層4變厚，成爲亮度降低的傾向。 200841049 如上之高膜厚著色樹脂層3及低膜厚著色樹脂層4構成 之著色樹脂層圖案，係使用各自對應具有透明部及半遮光 部之光罩圖案形成。又，此光罩圖案之遮光部可由金屬鉻 構成，半遮光部可由ITO構成。 第1圖所示之本發明的一實施形態有關之半透射型液晶 顯示裝置用彩色濾光片可依如第2A〜2C圖之製程製造。 首先，如第2A圖所示般，於透明基板1上形成黑色矩 陣（未圖示）後，全面塗以透明樹脂，進行曝光及顯像，於 ® 以黑色矩陣所區分之像素區域的反射部形成區域形成透明 樹脂層2。 其次，如第2B圖所示般，全面塗以例如紅色著色樹脂， 形成著色樹脂層5。此時，著色樹脂層5之透明樹脂層2 上之部分的膜厚減爲透明基板 1上的部分之膜厚的 3 0 ~ 7 0 % 〇 然後，以具有透明部、半遮光部及遮光部之光罩圖案將 著色樹脂層5曝光，接著顯像，去除對應於光罩圖案之遮 ® 光部之著色樹脂層5的部分，並使對應於半遮光部之部分 的膜厚降低。藉此，如第2C圖所示般，形成具有由對應於 光罩圖案之透明部的著色樹脂層3所構成之透射部A，及 由對應於光罩圖案之半遮光部的著色樹脂層4所構成之反 射部B的像素。此時，著色樹脂層4之膜厚成爲著色樹脂 層3之膜厚的5〜40%。 亦就綠及藍像素重複進行如此步驟，能得含紅、綠及藍 之著色像素之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片。 第3圖係顯示本發明之第2實施形態有關的半透射型液 200841049 晶顯示裝置之一例的構造示意圖。第3圖中，將彩色濾光 片基板10，及在透明基板21之特定位置形成有電極22之 陣列基板3 0貼合而晶胞化，封入液晶4 0，更於晶胞（c e 11) 的兩面配置偏光膜50a、50b，藉以構成本發明之第2實施 形態有關的半透射型液晶顯示裝置。 又，彩色濾光片基板10係於透明基板1上之由黑色矩 陣7所區分之區域形成紅色像素1 1 R、綠色像素1 1 G及藍 色像素11B，並形成透明電極12及頂塗層（overcoatlayer)13 胃而成。各著色像素11R、11G及11B係由構造如第1圖所示 之透射部A及反射部B構成。 以下顯示本發明之實施例及習知例，具體說明本發明之 效果。 <丙烯酸樹脂溶液之製作> 於反應容器放入環己酮800.0份，一邊注入氮氣於容器 一邊加熱，滴入下述單體及熱聚合引發劑之混合物，進行 聚合反應。 苯乙烯 60.0份 甲基丙烯酸 60.0份 甲基丙烯酸甲酯 65.0份 甲基丙烯酸丁酯 65.0份 熱聚合引發劑 10.0份 滴完後充分加熱，添加溶解熱聚合引發劑2.0份於環己 酮5 0.0份之溶液，並繼續反應得丙烯酸樹脂溶液。 添加環己酮至此樹脂溶液的不揮發成分成爲20.0重量 %，調製感光性著色樹脂組成物用之丙烯酸樹脂溶液。此丙 -10 - 200841049 烯酸樹脂的重量平均分子量係約30000。 使用如上製作之丙烯酸樹脂溶液，製作以下組成之3色 感光性著色樹脂組成物，各自於室溫下攪拌3小時。 .(感光性紅色樹脂組成物） 丙烯酸樹脂溶液40g、二新戊四醇五丙烯酸酯i〇.〇g、 1- [4-(2 -經基乙氧基）苯基]-2 -經基-2-甲基-1-丙院-酮2.0g、 2- 甲基- l[4-(甲基硫）苯基]-2-嗎福啉基丙烷-1-酮l.〇g、C. I. Pigment Red 177 7.0g、顏料分散劑2.0g及2-甲氧乙醇38.0g (感光性綠色樹脂組成物） 丙烯酸樹脂溶液40.0g、二新戊四醇五丙烯酸酯1〇. 〇g、 1·[4-(2-經基乙氧基）本基]-2-經基-2-甲-1-丙院·酬2.0g、2_ 甲基-1[4-(甲基硫）苯基]-2-嗎福啉基丙烷-1-酮l.Og、C. I. Pigment Green3 6 8.0g、顏料分散劑2.0g及2-甲氧基乙醇 37.0g (感光性藍色樹脂組成物） 丙烯酸樹脂溶液40.0g、二新戊四醇五丙烯酸酯10.0§、 卜[4-(2-羥基乙氧基）苯基]羥-2-甲基-卜丙烷-酮2.〇g、2_ 甲基-1[4-(甲基硫）苯基]嗎福啉基丙烷-1-酮l.〇g、C. I.

Pigment Blue 15 : 6 6.0g、顏料分散劑2.(^及2-甲氧乙醇 39.0g 實施例 於透明基板（3 20x400x0.7mm)上形成黑色顏料分散感光 性樹脂膜，將之以光刻法加工，形成厚度1.4 /z m之黑色矩 陣。然後’以旋塗法塗敷上述感光性著色樹脂組成物之不 含顏料分散劑者，於80。(：乾燥2〇分鐘。其次，隔著特定圖 200841049 案進行曝光、顯像，於黑色矩陣所區分之透明基板上的反 射部預定區域形成厚度3.6//m之透明樹脂層。 其次，以188i:pm之轉速的旋塗法塗敷（時間：10秒，Acc: 3秒）感光性紅色樹脂組成物（丙烯酸系光阻：東洋印墨製造 (股）製），減壓乾燥（抵達壓力：ltorr)，於50°C預烘烤30 秒。 然後，隔著具有透明部、半遮光部及遮光部，以具有如 第4圖所示之透射率特性的濃淡膜作爲半遮光部之光罩圖 ® 案進行曝光。曝光係以曝光間隙100//111，於曝光機插入 0.5mm厚度之藍板以遮斷短波長明線而施行。其次，以顯 像時間50秒顯像，於黑色矩陣所區分之特定區域上形成紅 色像素。 亦即，去除對應於光罩圖案之遮光部之感光性紅色樹脂 組成物的部分，降低對應於半遮光部之部分的膜厚。藉此， 如第1圖所示般，形成具有由對應於光罩圖案之透明部的 (紅色）著色樹脂層3構成之透射部A，及由對應於光罩圖案 ® 之半遮光部的（紅色）著色樹脂層4構成的反射部B之紅色 像素。 如上述般地進行，形成具備自透過部之著色樹脂層朝透 明樹脂層之騎覆、使用含半遮光膜之光罩圖案而形成的反 射部及透射部之紅色像素後，變更感光性著色樹脂組成 物，重複進行塗敷、曝光、顯像，於黑色矩陣所區分之透 明基板上形成綠色及藍色像素，得半透射型液晶顯不裝置 用彩色濾光片。 本發明人等在以上實施例中改變曝光量、照度、膜厚比 -12 - 200841049 而進行紅色像素之形成，進行了實驗No. 1〜8。得到之紅色 像素的色度列於下述之表1。 -13- 200841049

200841049 由上述袠1知，膜厚比超過4 0 %之實驗Ν ο · 8，Y値低’ 無法得到所欲色度。 其次’不形成透明樹脂層，使用具有透明部、半遮光部 及遮光部之光罩，進行形成具有透射部及反射部的紅色像 素之實驗No. 9。作爲感光性紅色樹脂組成物係使用與上述 不同之丙烯酸系光阻（東洋印墨製造（股）製）。 曝光條件、透射部A及反射部B之膜厚、膜厚比、色度 列於下述之表2。 200841049 膜厚比 \ 29.0% ! 3!, 1^0 >> 0.326 反射音[ x 0.498 lmi4. s IMr m ON 1 i 透射部 0.329 ϊ>< 1 0.662 跡 2.08 m 陛 mW CTn \ ' i 曝光量 mJ/cm2 wo CO 實驗 4 200841049 由上述表2知，此實驗No. 9之膜厚比係29.0% ’ 使用朝透明樹脂層之騎覆的情況下，此程度之膜厚tt 限。 又，藉由僅將反射部形成爲自透射部之著色樹脂擇 而騎覆於透明樹脂層上以降低膜厚，藉由使用不含与 膜之光罩圖案進行曝光、顯像，進行形成具有透射g 射部之紅色像素之實驗No. 10〜13。作爲感光性紅色赛 成物係用與上述不同之丙烯酸系光阻（東洋印墨製； •製)。 曝光條件、透射部A及反射部B之膜厚、膜厚比 列於下述之表3。 在未 爲極 延伸 遮光 及反 脂組 .(股） 色度

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* 200841049 由上述之表3知，僅藉由朝透明樹脂層上之騎覆而降低 反射部之膜厚時，Y値低，無法獲得所欲色度。且膜厚比 3 5 %左右已係極限。 若依以上之半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片之製 程，則因反射部之著色樹脂層係形成爲延伸自透射部之著 色樹脂層而騎覆於透明樹脂層上，並使用含半遮光膜之光 罩圖案曝光、顯像而形成，故反射部之著色樹脂層的膜厚 降低量可予減少，藉此，反射部著色樹脂層膜厚變異即可 φ 減少。又，即使透明樹脂層之尺寸或形狀有變化，亦不會 更換光阻材料而可調整反射部著色樹脂層之膜厚。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示本發明之第1實施形態有關的彩色濾光片基 板之構造的剖視圖。 第2A圖顯示本發明之第1實施形態有關的彩色濾光片 基板之製程的剖視圖。 第2 B圖顯示本發明之第1實施形態有關的彩色濾光片 φ 基板之製程的剖視圖。 第2C圖顯示本發明之第1實施形態有關的彩色濾光片 基板之製程的剖視圖。 第3圖顯示本發明之第2實施形態有關的半透射型液晶 顯示裝置之構造的剖視圖。 第4圖顯示光罩之濃淡膜之透射率特性的特性圖。 【主要元件符號說明】 A 透射部 B 反射部 •19- 200841049 1、21 透明基板 2 透明樹脂層 3、4、5 著色樹脂層 7 黑色矩陣 10 彩色濾光片基板 1 IB 藍色像素 1 1G 綠色像素 11R 紅色像素 12 透明電極 13 頂塗層 22 電極 3 0 陣列基板 40 液晶 50a 、 50b 偏光膜 -20-

Claims (1)

1. 200841049 十、申請專利範圍： 1 · 一種半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片，係於透明基 板上形成著色像素而成，其特徵爲上述著色像素具有透 射部、及鄰接上述透射部之反射部， 上述反射部之上述著色樹脂層之膜厚係上述透射部之 著色樹脂層的膜厚之40 %以下。 2 · —種半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片，係於透明基 板上形成著色像素而成，其特徵爲上述著色像素具有透 Φ 射部、及鄰接上述透射部之反射部， 上述透射部係由形成在上述透明基板上之著色樹脂層 所構成，上述反射部係由形成在上述透明基板上之透明 樹脂層、及形成爲延伸自上述透射部之著色樹脂層而騎 覆於上述透明樹脂層上之著色樹脂層所構成， 上述反射部之上述著色樹脂層的膜厚係上述透射部之 著色樹脂層的膜厚之40 %以下。 3 ·如申請專利範圍第丨或2項之半透射型液晶顯示裝置用 # 彩色據光片，其中上述透射部的著色樹脂層之膜厚係 1 · 5 〜3 · 0 // m 〇 4·一種半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片之製法，係於 .透明基板上形成由著色樹脂層所構成之著色像素而成的 半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片之製法，其特徵爲 具備 於上述透明基板全面塗敷著色樹脂，於透射部形成厚 著色樹脂層’於反射部形成薄著色樹脂層之步驟； 使用具有透明部、半遮光部及遮光部之光罩圖案將上 -21- * 200841049 述著色樹脂層曝光之步驟；以及 將上述經曝光之著色樹脂層顯像，去除對應於上述光 罩圖案之遮光部之著色樹脂層的部分，降低對應於半遮 光部之著色樹脂層的部分的膜厚，對應於光罩圖案的透 明部形成上述反射部區域之著色樹脂層、及對應於上述 透射部區域的著色樹脂層之步驟。 5. —種半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片之製法，係於 透明基板上具備：具有由著色樹脂層所構成之透射部； • 及由鄰接上述透射部而形成於透明樹脂層上，膜厚低於 上述透射部的著色樹脂層之著色樹脂層所構成的反射部 之著色像素的半透射型液晶顯示裝置用彩色濾光片之製 法，其特徵爲具備 於上述透明基板之反射部形成區域形成透明樹脂層之 步驟； 於上述透明基板全面塗敷著色樹脂，於上述透明基板 之透射部形成區域形成厚著色樹脂層，於上述透明樹脂 ❿ 層上形成薄著色樹脂層之步驟； 使用具有透明部、半遮光部及遮光部之光罩圖案將上 述著色樹脂層曝光之步驟，以及 將上述經曝光之著色樹脂層顯像，去除對應於上述光 罩圖案之遮光部之著色樹脂層的部分，降低對應於半遮 光部之著色樹脂層的部分之膜厚，對應於光罩圖案的透 明部形成上述透射部之著色樹脂層，及對應於上述半遮 光部形成上述反射部的著色樹脂層之步驟。 -22-