TW201634983A - 顯示面板 - Google Patents

Abstract

一種顯示面板包括主動元件陣列基板、複數個子畫素、黑色矩陣圖案、遮光金屬層、對向基板與顯示介質。子畫素設置於主動元件陣列基板上。每一子畫素均包括切換元件與畫素電極。畫素電極電性連接切換元件。黑色矩陣圖案具有複數個開口區域。開口區域分別與畫素電極至少部分相對應，且任兩相鄰之開口區域之間具有至少一連通區域以連通兩者。遮光金屬層在主動元件陣列基板上的正投影，與連通區域在主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊。對向基板相對主動元件陣列基板設置。顯示介質設置於主動元件陣列基板與對向基板之間。

Description

顯示面板

本揭露是有關於一種顯示面板。

因應行動裝置面板的發展趨勢，目前顯示面板的解析度(Resolution)和畫素密度(Pixels per inch；PPI)都愈來愈高。由於畫素密度愈來愈高，導致每個子畫素(Sub pixel)的尺寸愈來愈小。然而子畫素中主動元件的尺寸無法因應子畫素縮小而微縮的情況之下，會導致子畫素中的透光區域下降，進而使得面板的開口率(Aperture ratio；AR)下降，而開口率下降會導致面板的穿透率下降，進而嚴重影響顯示器的亮度。

在降低面板開口率的因素中，其中一個具有代表性的因素就是黑色矩陣圓角(Black matrix rounding；BM rounding)對面板開口率所帶來的衝擊。在黑色矩陣的微影製程(Photolithography process)時，由於光學繞射和製程限制，會導致黑色矩陣於圖案化後在開口區域的角落無法形成直角，而會在開口區域的角落形成圓角區域(Rounding area)。當有圓角區域形成時，會降低開口率。當畫素密度提高時，黑色矩陣圓角區域占開口區域的比例會 愈來愈高，進而降低面板開口率。

先前技術解決圓角區域的方式，是利用光罩及曝光補償的方式來降低圓角區域的影響，透過光學模擬來決定補償的範圍和程度。然而此種解決方式常因黑色矩陣材料與製程的限制，使得光學模擬的結果與實際產品有相當大的差異，因此需要透過不斷的模擬及試作，以確認符合產品設計的規格。這個過程需要耗費大量的成本及時間。因此，如何有效的降低成本及時間，實為一重要的課題。

本發明之一技術態樣是在提供一種顯示面板，用以改善以上先前技術所提到的問題。

根據本發明一或多個實施方式，一種顯示面板包括主動元件陣列基板、子畫素、黑色矩陣圖案、遮光金屬層、對向基板與顯示介質。子畫素設置於主動元件陣列基板上。子畫素包括切換元件與畫素電極。畫素電極電性連接切換元件。黑色矩陣圖案包括本體部以及島部，並具有複數個開口區域，本體部部分圍繞開口區域，本體部與島部之間具有斷開區域，開口區域與畫素電極至少部分相對應。遮光金屬層在主動元件陣列基板上的正投影，與斷開區域在主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊。對向基板相對主動元件陣列基板設置。顯示介質設置於主動元件陣列基板與對向基板之間。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之黑色 矩陣圖案設置於對向基板。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之黑色矩陣圖案設置於主動元件陣列基板。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之遮光金屬層電性連接切換元件，作為數據線用。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之顯示面板更包括數據線，此數據線電性連接切換元件。上述之遮光金屬層與數據線至少部分重疊。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之遮光金屬層為浮動電位。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之斷開區域的數量為複數個，且遮光金屬層一併與斷開區域重疊。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之斷開區域的數量為複數個。上述之遮光金屬層的數量亦為複數個。遮光金屬層分別與斷開區域重疊。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之本體部至少與切換元件重疊。上述之島部至少與數據線重疊。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之遮光金屬層的寬度大於或等於島部的寬度。

根據本發明一或多個實施方式，一種顯示面板包括主動元件陣列基板、複數個子畫素、黑色矩陣圖案、遮光金屬層、對向基板與顯示介質。子畫素設置於主動元件陣列基板上。每一子畫素均包括切換元件與畫素電極。畫素電極電性連接切換元件。黑色矩陣圖案具有複數個開口區域。 開口區域分別與畫素電極至少部分相對應，且任兩相鄰之開口區域之間具有至少一連通區域以連通兩者。遮光金屬層在主動元件陣列基板上的正投影，與連通區域在主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊。對向基板相對主動元件陣列基板設置。顯示介質設置於主動元件陣列基板與對向基板之間。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之黑色矩陣圖案設置於對向基板。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之黑色矩陣圖案設置於主動元件陣列基板。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之遮光金屬層電性連接切換元件其中至少一，作為數據線用。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之顯示面板更包括數據線，此數據線電性連接切換元件其中至少一。上述之遮光金屬層與數據線至少部分重疊。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之遮光金屬層為浮動電位。

在本發明之一或多個實施方式中，兩相鄰之開口區域之間的連通區域的數量為複數個，且遮光金屬層一併與連通區域重疊。

在本發明之一或多個實施方式中，兩相鄰之開口區域之間的連通區域的數量為複數個。遮光金屬層的數量亦為複數個。遮光金屬層分別與連通區域重疊。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之黑色 矩陣圖案包括本體部與島部。本體部至少與切換元件重疊。島部與本體部分開，使得本體部與島部之間存在連通區域。

在本發明之一或多個實施方式中，上述之遮光金屬層的寬度大於或等於島部的寬度。

2-2‧‧‧線段

5-5‧‧‧線段

8-8‧‧‧線段

100‧‧‧顯示面板

110‧‧‧主動元件陣列基板

120‧‧‧子畫素

122‧‧‧切換元件

124‧‧‧畫素電極

126‧‧‧掃描線

128‧‧‧數據線

130‧‧‧黑色矩陣圖案

132‧‧‧本體部

134‧‧‧島部

140‧‧‧對向基板

150‧‧‧顯示介質

160‧‧‧保護層

170‧‧‧彩色光阻

180‧‧‧共同電極

190‧‧‧遮光金屬層

C‧‧‧通道層

D‧‧‧汲極

G‧‧‧閘極

GI‧‧‧閘介電層

I1‧‧‧正投影

I2‧‧‧正投影

L‧‧‧斷開區域

LD‧‧‧雙箭頭

O‧‧‧開口區域

P‧‧‧部分

R‧‧‧圓角區域

S‧‧‧源極

T‧‧‧貫穿孔

WP‧‧‧寬度

WI‧‧‧寬度

第1圖繪示依照本發明一實施方式之顯示面板的局部俯視圖。

第2圖繪示沿第1圖之線段2-2的剖面圖。

第3圖繪示依照本發明另一實施方式之顯示面板的剖面圖，其剖面位置與第2圖相同。

第4圖繪示依照本發明另一實施方式之顯示面板的局部俯視圖。

第5圖繪示沿第4圖之線段5-5的剖面圖。

第6圖繪示依照本發明另一實施方式之顯示面板的剖面圖，其剖面位置與第5圖相同。

第7圖繪示依照本發明另一實施方式之顯示面板的局部俯視圖。

第8圖繪示沿第7圖之線段8-8的剖面圖。

第9圖繪示依照本發明另一實施方式之顯示面板的剖面圖，其剖面位置與第8圖相同。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示依照本發明一實施方式之顯示面板100的局部俯視圖。第2圖繪示沿第1圖之線段2-2的剖面圖。如第1~2圖所示，顯示面板100包括主動元件陣列基板110、複數個子畫素120、黑色矩陣圖案130、遮光金屬層、對向基板140與顯示介質150。子畫素120設置於主動元件陣列基板110上。對向基板140相對主動元件陣列基板110設置。顯示介質150設置於主動元件陣列基板110與對向基板140之間。

在本實施方式中，每一子畫素120包括切換元件122與畫素電極124，畫素電極124電性連接切換元件122。黑色矩陣圖案130位於對向基板140並具有複數個開口區域O，每一開口區域O與每一畫素電極124至少部分相對應，使得穿過受畫素電極124影響之顯示介質150的光線，能夠進一步穿過開口區域O，而顯示各子畫素120對應的畫素資料。

在本實施方式中，顯示面板100另包括掃描線126與數據線128位於主動元件陣列基板110上，而上述之切換元件122可為薄膜電晶體。更具體地說，上述之切換元 件122可包括閘極G、閘介電層GI、通道層C、源極S與汲極D。閘極G電性連接掃描線126。閘介電層GI至少部分位於閘極G與通道層C之間。源極S與汲極D位於通道層C的兩側。源極S電性連接數據線128。畫素電極124電性連接汲極D。應了解到，雖然本實施方式將切換元件122繪示為底閘型薄膜電晶體，但此並不限制本發明，實際上切換元件122亦可為其他形式的主動元件，例如頂閘型薄膜電晶體，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇切換元件122的實施方式。

本實施方式之黑色矩陣圖案130包含本體部132以及與本體部132不相連的複數個島部134，島部134與前述數據線128具有實質相同的長度延伸方向(如雙箭頭LD所標示)，並分別與對應的數據線128部分重疊。由於先前技術的黑色矩陣圖案在經過圖案化製程後，所形成的圓角(Rounding)區域佔開口區域的比例過高，因此本實施方式將黑色矩陣圖案130斷開為本體部132與島部134。由於黑色矩陣圖案130被斷開為本體部132與島部134，因此在製程中，黑色矩陣圖案130可以被過度曝光(over dosing)或過度蝕刻(over etching)，讓後續黑色矩陣圖案130的圓角區域R可大幅減少，並讓開口區域O的面積增加，進而提升顯示面板100的開口率。

但是，由於本體部132與島部134分開，因此本體部132與島部134之間會存在斷開區域L。從另一個角度來看，由於斷開區域L會連通兩相鄰的開口區域O，所以斷 開區域L也可以被視為連通兩相鄰之開口區域O的連通區域。由於斷開區域L會漏光，因此為了防止斷開區域L漏光，本實施方式進一步利用遮光金屬層來遮蔽斷開區域L。在本實施方式中，數據線128可應用來作為遮光金屬層。更具體的說，數據線128在主動元件陣列基板110上的正投影I1，會與斷開區域L在主動元件陣列基板110上的正投影I2至少部分重疊，以避免光線透過斷開區域L漏光。

在本實施方式中，遮光金屬層的寬度可大於或等於島部134的寬度WI。更具體地說，數據線128具有一部分P與斷開區域L重疊，且此部分P的寬度WP可大於或等於島部134的寬度WI，以完整遮蔽斷開區域L。至於數據線128的其他部分，例如與本體部132重疊的部分，若是考慮到製程上線寬與線距的限制，則其寬度可小於部分P的寬度WP。

在本實施方式中，單一數據線128將一併遮蔽複數個斷開區域L。或者說，單一數據線128可一併與複數個斷開區域L重疊。如第2圖所繪示，複數個斷開區域L在主動元件陣列基板110上的正投影I2，會與單一數據線128在主動元件陣列基板110上的正投影I1至少部分重疊。

在本實施方式中，本體部132至少與掃描線126以及切換元件122重疊，以遮蔽切換元件122。島部134至少與數據線128部分重疊，且島部134的長度延伸方向(如雙箭頭LD所標示)可與數據線128的長度延伸方向(如雙箭頭LD所標示)大致平行。但此不並限制本發明，實際上黑色矩陣圖案130也可以是其他形狀，只要存在斷開區域L即可。

應瞭解到，以上所述之長度延伸方向應解釋為：「物體的三維尺寸中，最大者的方向。」舉例來說，島部134的長度延伸方向可為島部134之最長邊的延伸方向。

在本實施方式中，顯示面板100尚可選擇性的包括保護層160。此保護層160可覆蓋切換元件122、掃描線126與數據線128，以避免這些元件受到環境因素的影響或污染。保護層160中可具有貫穿孔T，藉此讓畫素電極124透過此貫穿孔T而與切換元件122的汲極D電性連接。上述之保護層160的材質可為無機介電材料，例如氮化矽、氧化矽、氮氧化矽或上述之任意組合。上述之保護層160的材質也可以是有機介電材料，例如壓克力系或其他光感保護層材料。此一有機介電材料由於具備良好的流平性，經常也兼具平坦層之功能，可使後續之製程良率提高，並提升顯示面板的性能表現。

在本實施方式中，黑色矩陣圖案130、彩色光阻170與共同電極180可依序設置在對向基板140上。但此並不限制本發明，在本發明其他實施方式中，如第3圖所繪示，黑色矩陣圖案130亦可設置於主動元件陣列基板110上，而成為黑色矩陣圖案130於主動元件陣列基板110(Black matrix On Array；BOA)上的架構。同理，雖然第3圖將黑色矩陣圖案130設置於保護層160上，但此並不限制本發明。在其他實施方式中，平坦層可選擇性設置於保護層上，而黑色矩陣圖案可設置於平坦層上。此外，在其他實施方式中，黑色矩陣圖案亦可以設置在其他層別，例如 可直接設置在主動元件陣列基板上。同理，雖然第2圖將彩色光阻170設置於對向基板140上，但此並不限制本發明。在其他實施方式中，彩色光阻亦可設置於主動元件陣列基板上，而成為彩色光阻於主動元件陣列基板(Color Filter On Array；COA)上的架構。

上述之主動元件陣列基板110與對向基板140的可為硬質基板或軟質基板。硬質基板可為例如玻璃基板。軟質基板可為例如聚醯亞胺(Polyimide；PI)基板。

上述之掃描線126與閘極G可屬於同一圖案化導電層，例如第一金屬層。上述之源極S、汲極D與數據線128可屬於同一圖案化導電層，例如第二金屬層。上述之第一金屬層與第二金屬層的材質可為任何金屬，例如：鈦、鉬、鉻、銥、鋁、銅、銀、金或上述之任意組合，其形成方式可為薄膜、微影及蝕刻製程。更具體地說，本段所述之薄膜製程可為物理氣相沉積法，例如濺鍍法。

上述之閘介電層GI的材質可為任何介電材料，例如：氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化石墨烯、氮化石墨烯、氮氧化石墨烯、聚合物材料或上述之任意組合，其形成方式可為薄膜、微影及蝕刻製程。

上述之通道層C的材質可為任何半導體材料，例如：非晶矽、多晶矽、低溫多晶矽、單晶矽、氧化物半導體(oxide semiconductor)、石墨烯或上述之任意組合，其形成方式可為薄膜、微影及蝕刻製程。

上述之畫素電極124與共同電極180的材質可 為任何導電材料，例如：氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、石墨烯、奈米炭管或上述任意之組合，其形成方式可為薄膜、微影及蝕刻製程。

上述之黑色矩陣圖案130的材質可為任何低反射率的感光材料，例如黑色感光樹脂，其形成方式可為旋轉塗佈及微影製程。

上述之顯示介質150可為非自發光顯示介質，例如：液晶、電泳顯示介質或上述之任意組合。此外，上述之顯示介質150亦可為自發光顯示介質。舉例來說，當上述顯示面板100為主動矩陣有機發光二極體顯示器(Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode Display；AMOLED Display)時，顯示介質150可以被考慮為有機發光二極體中的主動發光層。

第4圖繪示依照本發明另一實施方式之顯示面板100的局部俯視圖。第5圖繪示沿第4圖之線段5-5的剖面圖。本實施方式與前述實施方式的不同點在於：本實施方式並未利用數據線128來作為遮光金屬層，而是另外設置遮光金屬層190來遮蔽斷開區域L。在本實施方式中，遮光金屬層190、掃描線126與閘極G可屬於同一圖案化導電層，例如第一金屬層。但此並不限制本發明，在本發明部分實施方式中，遮光金屬層190亦可為獨立的第三金屬層，其既未與掃描線126和閘極G屬於同一圖案化導電層，亦未與源極S、汲極D和數據線128屬於同一圖案化導電層。

在本實施方式中，由於斷開區域L與數據線128 至少部分重疊，因此遮蔽斷開區域L的遮光金屬層190也會與數據線128至少部分重疊，但彼此並不屬於同一圖案化導電層。此外，遮光金屬層190雖然可與掃描線126和閘極G屬於同一圖案化導電層，但遮光金屬層190可與掃描線126和閘極G電性絕緣，而維持浮動電位，以避免給數據線128帶來過大的電阻電容負載(Resistance-Capacitance loading；RC loading)。

同樣地，雖然第5圖將黑色矩陣圖案130繪示為設置在對向基板140上。但此並不限制本發明，在本發明其他實施方式中，如第6圖所繪示，黑色矩陣圖案130亦可設置於主動元件陣列基板110上，而成為黑色矩陣圖案130於主動元件陣列基板110(Black matrix On Array；BOA)上的架構。

至於其他相關的結構細節，由於均與前述實施方式相同，因此不再重複贅述之。

第7圖繪示依照本發明另一實施方式之顯示面板100的局部俯視圖。第8圖繪示沿第7圖之線段8-8的剖面圖。如第7~8圖所示，本實施方式與第4~5圖所繪示之實施方式的不同點在於：第4~5圖所繪示之實施方式是以一遮光金屬層190一併遮蔽複數個斷開區域L，或者說一遮光金屬層190一併與複數個斷開區域L重疊。但本實施方式是利用複數個遮光金屬層190分別遮蔽複數個斷開區域L，或者說分別與複數個斷開區域L重疊。

同樣地，雖然第8圖將黑色矩陣圖案130繪示為 設置在對向基板140上。但此並不限制本發明，在本發明其他實施方式中，如第9圖所繪示，黑色矩陣圖案130亦可設置於主動元件陣列基板110上，而成為黑色矩陣圖案130於主動元件陣列基板110(Black matrix On Array；BOA)上的架構。

至於其他相關的結構細節，由於均與前述實施方式相同，因此不再重複贅述之。

2-2‧‧‧線段

100‧‧‧顯示面板

120‧‧‧子畫素

122‧‧‧切換元件

124‧‧‧畫素電極

126‧‧‧掃描線

128‧‧‧數據線

130‧‧‧黑色矩陣圖案

132‧‧‧本體部

134‧‧‧島部

C‧‧‧通道層

D‧‧‧汲極

G‧‧‧閘極

L‧‧‧斷開區域

LD‧‧‧雙箭頭

O‧‧‧開口區域

P‧‧‧部分

R‧‧‧圓角區域

S‧‧‧源極

WP‧‧‧寬度

WI‧‧‧寬度

Claims (20)

1. 一種顯示面板，包括：一主動元件陣列基板；至少一子畫素，設置於該主動元件陣列基板上，該子畫素包括：一切換元件；以及一畫素電極，電性連接該切換元件；一黑色矩陣圖案，包括至少一本體部以及至少一島部，並具有複數個開口區域，該本體部部分圍繞該開口區域，該本體部與該島部之間具有一斷開區域，該開口區域與該畫素電極至少部分相對應；至少一遮光金屬層，該遮光金屬層在該主動元件陣列基板上的正投影與該斷開區域在該主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊；一對向基板，相對該主動元件陣列基板設置；以及一顯示介質，設置於該主動元件陣列基板與該對向基板之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該黑色矩陣圖案設置於該對向基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該黑色矩陣圖案設置於該主動元件陣列基板。
4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該遮光金屬層電性連接該切換元件，作為一數據線用。
5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包括：至少一數據線，電性連接該切換元件，其中該遮光金屬層與該數據線至少部分重疊。
6. 如申請專利範圍第5項所述之顯示面板，其中該遮光金屬層為浮動電位。
7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該斷開區域的數量為複數個，且該遮光金屬層一併與該些斷開區域重疊。
8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該斷開區域的數量為複數個，該遮光金屬層的數量亦為複數個，該些遮光金屬層分別與該些斷開區域重疊。
9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該本體部至少與該切換元件重疊，以及該島部至少與一數據線重疊。
10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板， 其中該遮光金屬層的寬度大於或等於該島部的寬度。
11. 一種顯示面板，包括：一主動元件陣列基板；複數個子畫素，設置於該主動元件陣列基板上，每一該些子畫素包括：一切換元件；以及一畫素電極，電性連接該切換元件；一黑色矩陣圖案，具有複數個開口區域，該些開口區域分別與該些畫素電極至少部分相對應，且任兩相鄰之該些開口區域之間具有至少一連通區域以連通兩者；至少一遮光金屬層，該遮光金屬層在該主動元件陣列基板上的正投影，與該連通區域在該主動元件陣列基板上的正投影至少部分重疊；一對向基板，相對該主動元件陣列基板設置；以及一顯示介質，設置於該主動元件陣列基板與該對向基板之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該黑色矩陣圖案設置於該對向基板。
13. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該黑色矩陣圖案設置於該主動元件陣列基板。
14. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該遮光金屬層電性連接該些切換元件其中至少一，作為一數據線用。
15. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，更包括：至少一數據線，電性連接該些切換元件其中至少一，其中該遮光金屬層與該數據線至少部分重疊。
16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示面板，其中該遮光金屬層為浮動電位。
17. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中兩相鄰之該些開口區域之間的該連通區域的數量為複數個，且該遮光金屬層一併與該些連通區域重疊。
18. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中兩相鄰之該些開口區域之間的該連通區域的數量為複數個，該遮光金屬層的數量亦為複數個，該些遮光金屬層分別與該些連通區域重疊。
19. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該黑色矩陣圖案包括：一本體部，至少與該切換元件重疊；以及 至少一島部，與該本體部分開，使得該本體部與該島部之間存在該連通區域。
20. 如申請專利範圍第19項所述之顯示面板，其中該遮光金屬層的寬度大於或等於該島部的寬度。