TWI391735B - 具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板以及顯示面板 - Google Patents

Description

具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板以及顯示面板

本發明是有關於一種基板以及顯示裝置面板，且特別是有關於一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板以及顯示面板。

液晶顯示器具有高畫質、體積小、重量輕、低電壓驅動、低消耗功率及應用範圍廣等優點，因此其已取代陰極射線管(cathode ray tube,CRT)成為新一代顯示器的主流。傳統的液晶顯示面板是由一彩色濾光基板(color filter)、一薄膜電晶體陣列基板(thin film transistor array substrate,TFT array substrate)以及一配置於此兩基板間的液晶層(liquid crystal layer)所構成。然而，此種液晶顯示面板在進行彩色濾光基板與薄膜電晶體陣列基板接合時容易有對位誤差(misalignment)。

為了改善上述問題，習知技術提出了一種由一具有彩色濾光層之薄膜電晶體陣列基板(color filter on array substrate,COA substrate)、一對向基板、多個間隙物以及一液晶層所組成之液晶顯示面板。間隙物與液晶層配置於具有彩色濾光層之薄膜電晶體陣列基板與對向基板之間，且間隙物可用以維持具有彩色濾光層之薄膜電晶體陣列基板與對向基板之間的間隙。在此種液晶顯示面板中，由於彩色濾光層是直接形成於薄膜電晶體陣列基板上，因此不會產生組立上的對位誤差。

值得注意的是，在此種液晶顯示面板的製造過程中，基於製程上對位精度的考量，黑色矩陣材料層需使用稍具透光度的材料，以使得製程機台在進行黑色矩陣材料層的圖案化製程前，位於其底下膜層的對位標記(alignment mark)仍可透過稍具透光度的黑色矩陣材料層而被機台所抓取，藉此可確保不同膜層之間的對位精度。然而，當黑色矩陣材料層基於前述考量而選用稍具透光度的材料時。圖案化後的黑色矩陣往往無法達到完全遮光的效果，導致液晶顯示面板的對比度下降而影響顯示品質。

本發明提供一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，其可以在製作過程中提高對位精確度，進而提升良率以及降低成本。

本發明提供一種顯示面板，其在製作過程中具有優異的對位精確度而製作出高對比度的產品。

本發明提供一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，其包括基板、主動元件陣列、彩色濾光陣列以及畫素電極層。基板上具有多個畫素區及一遮光區。主動元件陣列位於基板上。彩色濾光陣列設置於基板上，其中彩色濾光陣列包括遮光圖案層以及多個彩色濾光圖案。遮光圖案層位於遮光區。多個彩色濾光圖案分別位於畫素區中並且自畫素區延伸至遮光區，其中自相鄰的畫素區延伸出的彩色濾光圖案於遮光區中構成一疊層結構。畫素電極層與主動元件陣列電性連接。

本發明另提出一種顯示面板，其包括具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板、對向基板以及顯示介質。具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板包括基板、主動元件陣列、彩色濾光陣列以及畫素電極層。基板上具有多個畫素區以及一遮光區。主動元件陣列位於基板上。彩色濾光陣列設置於基板上，其中彩色濾光陣列包括遮光圖案層以及多個彩色濾光圖案。遮光圖案層位於遮光區。多個彩色濾光圖案分別位於畫素區中並且自畫素區延伸至遮光區，其中自相鄰的畫素區延伸出的彩色濾光圖案於遮光區中構成一疊層結構。畫素電極層與主動元件陣列電性連接。對向基板位於具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板之對向側。顯示介質位於具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板以及對向基板之間。

基於上述，在遮光圖案層的製作過程中可以選用光學密度稍低的材料進行製作，以提高製程中膜層間的對位精確度。另一方面，在遮光區之遮光圖案層的對應位置上，利用自相鄰的畫素區延伸出的彩色濾光圖案於遮光區中構成一疊層結構，可以輔助遮光區中遮光圖案層的遮光效果，提高產品的對比度。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例之一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板的局部剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板200包括基板210、主動元件陣列220、彩色濾光陣列230以及畫素電極層240。具體而言，基板210上具有多個畫素區212及一遮光區214。特別是，遮光區214圍繞在各畫素區212的周圍。主動元件陣列220位於基板210上。彩色濾光陣列230設置於基板210上，其中彩色濾光陣列230包括位於遮光區214的遮光圖案層232以及多個彩色濾光圖案234，這些彩色濾光圖案234分別位於畫素區212中並且自畫素區212延伸至遮光區214，其中自相鄰的畫素區212延伸出的彩色濾光圖案234於遮光區214中構成一疊層結構250。畫素電極層240與主動元件陣列220電性連接基板210上的畫素區212。更詳細而言，主動元件陣列220中具有陣列排列的多個主動元件222，且每一主動元件222對應地設置於每一畫素區212中，並且畫素電極層240具有多個畫素電極242，對應地設置於每一畫素區212中並與對應之主動元件222電性連接。

進一步而言，在本實施例中，遮光圖案層232例如是位於主動元件陣列220與彩色濾光圖案234之間。並且，具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板200的製造流程包括下列步驟。首先，於基板210上形成主動元件陣列220，並於主動元件陣列220之特定膜層的特定位置上製作對位標記。之後，於主動元件陣列220上全面地形成一遮光材料層，並經由一圖案化製程而製作出遮光圖案層232，例如黑色矩陣。值得注意的是，在上述之遮光圖案層232的圖案化製程中，先經由曝光機台透過遮光材料層擷取位於其底層之對位標記後進行一曝光製程，接著再進行一顯影製程以圖案化該遮光材料層而形成黑色矩陣。在本實施例中，遮光材料層可以選用光學密度值稍低之材料，以增加機台對對位標記的辨識率。

詳言之，遮光圖案層232之光學密度值(optical density)例如介於0.6~3.4。藉此，當機台擷取位於遮光材料層之底層的對位標記時，可以較輕易且較有效率地辨別出較為清晰的對位標記，避免上下膜層間因對位偏移所導致的開口率降低等不良問題。因此，本實施例之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板200在製作過程中可以提高製程的對位精確度、節省製程時間，並且在遮光材料層的選擇上可以選用較易獲取之光學密度值稍低的材料，如此將有助於節省材料成本。

另一方面，本實施例之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板200在遮光區214中具有由彩色濾光圖案234構成的疊層結構250，由於此疊層結構250對於光線亦可提供遮光的效果。如此一來，彩色濾光圖案234構成的疊層結構250提供遮光區214可以進一步加強遮光圖案層232的遮光效果，確實阻斷光線通過遮光區214。詳言之，疊層結構250之光學密度值(optical density)例如介於0.6~1.2。並且在本實施例中，遮光圖案層232與疊層結構250之重疊區域的光學密度值例如介於1.8~4.0，光學密度值越高，代表遮光效果越好。因此，本實施例之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板200在製作完成後，在遮光區214仍可維持一定程度的遮光效果，如此將有助於提升產品的對比度。

圖2A至圖2C分別為本發明一實施例中疊層結構之不同型態的剖面示意圖。請參照圖2A，彩色濾光圖案234例如是由紅色濾光圖案234R、綠色濾光圖案234G以及藍色濾光圖案234B所構成，且在本實施例中，疊層結構250A是由綠色濾光圖案234G與紅色濾光圖案234R所構成。請接著參照圖2B，在本實施例中，疊層結構250B是由綠色濾光圖案234G與藍色濾光圖案234B所構成。請再參照圖2C，在本實施例中，疊層結構250C是由藍色濾光圖案234B與紅色濾光圖案234R所構成。表1為遮光圖案層232在使用上述不同型態之疊層結構250A、250B、250C前後的光學密度值實測值整理表，其中受測之遮光圖案層232與各彩色濾光圖案234的厚度分別為1微米(μm)。

如表1所示，藉由適當選用遮光圖案層232本身的光學密度值可以提高製作流程中的對位精度並降低對位偏移所導致的開口率降低等不良問題，進而使製程享有較高的製程餘裕度(process margin)。另一方面，利用將不同顏色的彩色濾光圖案234分別自畫素區212延伸至遮光區214構成疊層結構250，可大幅提昇遮光區214的光學密度值，換言之，本發明之疊層結構250有助於提升遮光區214的遮光效果，而獲得高對比度的產品。如表1所示，在本實施例中，疊層結構250A、250B、250C均能有效地提升遮光效果。其中，又以由藍色濾光圖案234B與紅色濾光圖案234R所構成的疊層結構250C所能達到的遮光效果為較佳。

圖3為本發明一實施例之一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板的局部剖面示意圖。請參照圖3，本實施例之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板300與前述實施例之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板200類似，惟，本實施例之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板300還可以更包括一另一彩色濾光圖案310，堆疊於遮光區214之疊層結構250上。換句話說，堆疊於疊層結構250上的另一彩色濾光圖案310的材質有別於構成疊層結構250之彩色濾光薄膜的材質。舉例來說，選用藍色濾光圖案234B堆疊於由綠色濾光圖案234G與紅色濾光圖案234R所構成的疊層結構250A上，選用紅色濾光圖案234R堆疊於由綠色濾光圖案234G與藍色濾光圖案234B所構成的疊層結構250B，或者選用紅色濾光圖案234R堆疊於由藍色濾光圖案234B與紅色濾光圖案234R所構成的疊層結構250C上。由於不同顏色的彩色濾光圖案234的濾光波長不同，藉由上述的堆疊結構，不但可大幅地提升遮光區214的遮光效果，並且上述製程與原有製程相同，僅需對原有光罩進行局部修改，並不會額外增加光罩製程。

當然，本發明並不限定疊層結構與遮光圖案、主動陣列基板以及畫素電極層之間的相對位置，疊層結構之位置及尺寸大小並不侷限，舉例而言，基板210更具有週邊電路區(未繪示)以及扇出區(未繪示)，該週邊電路區大體圍繞該畫素區以及該遮光區並鄰近於該基板之一側邊，該扇出區係與該週邊電路相連，彩色濾光圖案234更於該週邊電路區或該扇出區構成另一疊層結構(未繪示)。以下再列舉幾種本發明之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板的實施型態，但不用以限定本發明。

圖4為本發明一實施例之一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板的局部剖面示意圖。請參照圖4，在本實施例之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板400中，遮光圖案層232位於畫素電極層240上，換言之，在本實施例中，由彩色濾光圖案234所構成的疊層結構250是位於遮光圖案層232以及主動元件陣列220之間。如此，亦同樣可以達到在製程中提高對位精準度而在產品中提高對比度的效果。其餘構件於前述實施例類似，不再贅述。

圖5為本發明一實施例之一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板的局部剖面示意圖。請參照圖5，在本實施例之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板500中，遮光圖案層232位於畫素電極層240與彩色濾光陣列220之間。如此，亦同樣可以達到在製程中提高對位精準度而在產品中提高對比度的效果。其餘構件於前述實施例類似，不再贅述。

圖6為本發明一實施例之一種顯示面板的局部剖面示意圖。請參照圖6，在實際的應用層面上，顯示面板700包括上述具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板600、對向基板720以及顯示介質710，其中具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板600可以如前述實施例中的任一型態，如具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板200、300、400、500，相同構件以相同符號表示，於此不再贅述。此外，對向基板720位於具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板600之對向側，在本實施例中，對向基板720具有一面向具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板600的共通電極722。顯示介質710位於具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板600以及對向基板720之間，其中顯示介質710藉由共通電極722與畫素電極層240之間的電壓差而呈現不同的顯示效果。

如同前述，在本實施例中，藉由在具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板600的遮光區214設置疊層結構250，在提升製程之對位精準度時，可以一併加強遮光圖案層的遮光效果，以提高顯示面板700的對比度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何具有本發明所屬技術領域之通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200、300、400、500、600．．．具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板

210．．．基板

212．．．畫素區

214．．．遮光區

220．．．主動元件陣列

222．．．主動元件

230．．．彩色濾光陣列

232．．．遮光圖案層

234．．．彩色濾光圖案

234B．．．藍色濾光圖案

234G．．．綠色濾光圖案

234R．．．紅色濾光圖案

240．．．畫素電極層

250、250A、250B、250C．．．疊層結構

720．．．對向基板

710．．．顯示介質

722．．．共通電極

圖1為本發明一實施例之一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板的局部剖面示意圖。

圖2A至圖2C分別為本發明一實施例中疊層結構之不同型態的剖面示意圖。

圖3為本發明一實施例之一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板的局部剖面示意圖。

圖4為本發明一實施例之一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板的局部剖面示意圖。

圖5為本發明一實施例之一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板的局部剖面示意圖。

圖6為本發明一實施例之一種顯示面板的局部剖面示意圖。

200．．．具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板

210．．．基板

212．．．畫素區

214．．．遮光區

220．．．主動元件陣列

222．．．主動元件

230．．．彩色濾光陣列

232．．．遮光圖案層

234．．．彩色濾光圖案

240．．．畫素電極層

250．．．疊層結構

Claims (19)

1. 一種具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，包括：一基板，該基板上具有多個畫素區以及一遮光區；一主動元件陣列，位於該基板上；一彩色濾光陣列，設置於該基板上，其中該彩色濾光陣列包括：一遮光圖案層，位於該遮光區；以及多個彩色濾光圖案，分別位於該些畫素區中並且自該些畫素區延伸至該遮光區，其中位於該些相鄰畫素區的該些彩色濾光圖案自該些相鄰畫素區延伸至位於該些相鄰畫素區之間的該遮光區，以使該些彩色濾光圖案以及該遮光圖案層在該遮光區中構成一疊層結構，其中該疊層結構完全地圍繞每一該畫素區；以及一畫素電極層，與該主動元件陣列電性連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，更包括另一彩色濾光圖案，堆疊於該遮光區之該疊層結構上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，其中該遮光圖案層之光學密度值(optical density)介於0.6~3.4。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，其中該疊層結構之光學密度值(optical density)介於0.6~1.2。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具有彩色濾光陣列之 畫素陣列基板，其中該遮光圖案層與該疊層結構之重疊區域的光學密度值介於1.8~4.0。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，其中該遮光圖案層位於該主動元件陣列與該些彩色濾光圖案之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，其中該遮光圖案層位於該些彩色濾光圖案與該畫素電極層之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，其中該遮光圖案層位於該畫素電極層上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，其中該些彩色濾光圖案包括紅色濾光圖案、綠色濾光圖案以及藍色濾光圖案。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，其中該基板更具有一週邊電路區以及一扇出區，該週邊電路區大體圍繞該畫素區以及該遮光區並鄰近於該基板之一側邊，該扇出區係與該週邊電路相連，其中該多個彩色濾光圖案更於該週邊電路區或該扇出區構成另一疊層結構。
11. 一種顯示面板，包括：一具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板，包括：一基板，該基板上具有多個畫素區以及一遮光區；一主動元件陣列，位於該基板上；一彩色濾光陣列，設置於該基板上，其中該彩色 濾光陣列包括：一遮光圖案層，位於該遮光區；以及多個彩色濾光圖案，分別位於該些畫素區中並且自該些畫素區延伸至該遮光區，其中位於該些相鄰畫素區的該些彩色濾光圖案自該些相鄰畫素區延伸至位於該些相鄰畫素區之間的該遮光區，以使該些彩色濾光圖案以及該遮光圖案層在該遮光區中構成一疊層結構，其中該疊層結構完全地圍繞每一該畫素區；以及一畫素電極層，與該主動元件陣列電性連接；一對向基板，位於該具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板之對向側；以及一顯示介質，位於該具有彩色濾光陣列之畫素陣列基板以及該對向基板之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，更包括另一彩色濾光圖案，堆疊於該遮光區之該疊層結構上。
13. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該遮光圖案層之光學密度值(optical density)介於0.6~3.4。
14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示面板，其中該疊層結構之光學密度值(optical density)介於0.6~1.2。
15. 如申請專利範圍第14項所述之顯示面板，其中該遮光圖案層與該疊層結構之重疊區域的光學密度值介於1.8~4.0。
16. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該遮光圖案層位於該主動元件陣列與該些彩色濾光圖案之 間。
17. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該遮光圖案層位於該些彩色濾光圖案與該畫素電極層之間。
18. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該遮光圖案層位於該畫素電極層上。
19. 如申請專利範圍第11項所述之顯示面板，其中該些彩色濾光圖案包括紅色濾光圖案、綠色濾光圖案以及藍色濾光圖案。