TWI470307B

TWI470307B - 顯示面板

Info

Publication number: TWI470307B
Application number: TW99110889A
Authority: TW
Inventors: Wen Hsien Tseng; Yen Heng Huang; Chia Hui Pai; Chung Kai Chen; Wei Yuan Cheng
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2010-04-08
Filing date: 2010-04-08
Publication date: 2015-01-21
Also published as: TW201135319A

Description

顯示面板

本發明是有關於一種顯示面板，且特別是有關於一種能防止球狀間隙物於基板之間滑動的顯示面板。

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。

一般來說，在顯示面板中，通常會在兩基板之間設置間隙物，以支撐兩基板之間的距離。常用的間隙物包括感光間隙物(photo spacer)以及球狀間隙物(ball spacer)。然而，若採用球狀間隙物作為支撐經常會有間隙物在兩基板之間產生滑動的問題。

本發明提供一種顯示面板，能避免間隙物滑動於基板之間，以具有良好的顯示品質。

本發明提出一種顯示面板，包括第一基板、彩色濾光層、畫素電極層、第二基板、多個球狀間隙物以及顯示介質。第一基板上具有主動元件陣列。彩色濾光層位於第一基板上，覆蓋主動元件陣列，其中彩色濾光層之表面具有多個第一凹陷結構，且第一凹陷結構並未貫穿彩色濾光層。畫素電極層與主動元件陣列電性連接且覆蓋於彩色濾光層的表面上。第二基板位於第一基板的對向。多個球狀間隙物位於第一基板與第二基板之間，且卡置於第一凹陷結構內，其中球狀間隙物的高度大於第一凹陷結構的深度。顯示介質位於第一基板與第二基板之間。

基於上述，本發明之顯示面板具有卡置於凹陷結構內的球狀間隙物。因此，球狀間隙物能固定於第一基板與第二基板之間，使第一基板與第二基板之間能維持一定的間距，並避免第一基板與第二基板之間發生滑動。如此一來，顯示面板能提供良好的顯示品質。

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1A為本發明之一實施例的顯示面板的剖面示意圖。請參照圖1A，本實施例之顯示面板100包括第一基板110、主動元件陣列120、彩色濾光層130、畫素電極層140、第二基板150、多個球狀間隙物160以及顯示介質170。其中，顯示介質170包括液晶分子或是其他的顯示介質。主動元件陣列120位於第一基板110上，彩色濾光層130位於第一基板110上且覆蓋主動元件陣列120。換言之，本實施例之顯示面板100的第一基板110為將彩色濾光層 130形成於主動元件陣列120上(Color Filter on Array,COA)的COA基板。為清楚說明，下文將以繪示於圖1A中之第一基板110上之膜層為例詳細說明。

圖1B為圖1A之顯示面板的上視示意圖，且為清楚說明，圖1B中僅繪示出顯示面板100中配置於第一基板110上之膜層的上視示意圖，而省略了第二基板150、顯示介質170與球狀間隙物160等膜層的繪示，且圖1A中的第一基板110可視為圖1B沿B-B’剖面線之剖面示意圖。請同時參照圖1A與圖1B，本實施例之第一基板110上配置有主動元件陣列120、第一保護層128、彩色濾光層130、第二保護層132以及畫素電極層140。主動元件陣列120包括位於第一基板110上之掃描線SL、資料線DL以及與掃描線SL及資料線DL電性連接的主動元件122。主動元件122例如是薄膜電晶體，其包括閘極122g、通道層122c、源極122s以及汲極122d，且閘絕緣層123配置於閘極122g與通道層122c之間。第一保護層128覆蓋主動元件陣列120，且位於主動元件陣列120與彩色濾光層130之間，其中第一保護層128的材質例如是氮化矽或其他介電材質。

在本實施例中，彩色濾光層130位於第一基板110上，覆蓋主動元件陣列120，其可以是紅色濾光圖案、綠色濾光圖案、藍色濾光圖案或其他濾光圖案。第二保護層132位於彩色濾光層130與畫素電極層140之間以及彩色濾光層130與球狀間隙物160之間，其材質例如是氮化矽或其他介電材質。畫素電極層140藉由接觸窗141與主動元件陣列120電性連接且覆蓋於彩色濾光層130的表面上，且畫素電極層140不會覆蓋對應於主動元件122部分的彩色濾光層130。畫素電極層140的材質例如是銦錫氧化物或銦鋅氧化物等透明導電材料。另外，畫素電極層140的設計，可依照不同需求，選擇性部分或全部覆蓋到資料線DL以及與掃描線SL上，或是不覆蓋到資料線DL以及與掃描線SL上，本發明不依此為限。

彩色濾光層130之表面具有多個第一凹陷結構142，且第一凹陷結構142並未貫穿彩色濾光層130。在本實施例中，第一凹陷結構142例如是對應設置在主動元件122的上方。以製程來看，在主動元件陣列120上形成彩色濾光層130後，例如是以一半調式(half-tone)光罩製程或一灰調式(gray-tone)光罩製程移除對應於主動元件122上方的部分彩色濾光層130，以形成凹陷結構。而後，於彩色濾光層130上形成第二保護層132與畫素電極層140，特別注意的是，由於畫素電極層140不會覆蓋對應於主動元件122部分的彩色濾光層130，因此圖1A所示之具有凹陷結構的彩色濾光層130上不會覆蓋有畫素電極層140，而是被第二保護層132覆蓋。其中，第二保護層132與畫素電極層140的形成方法例如是化學氣相沉積法。一般來說，第二保護層132的厚度會遠小於彩色濾光層130之凹陷結構的深度而不會填滿凹陷結構，因此第一凹陷結構142會形成於彩色濾光層130之表面。

圖1C為圖1A之顯示面板的上視示意圖，且為清楚說明，圖1C中僅繪示出顯示面板100中配置於第二基板150上之膜層的上視示意圖，而省略了第一基板110、顯示介質170與球狀間隙物160等膜層的繪示，且圖1A中的第二基板150可視為圖1C沿C-C’剖面線之剖面示意圖。請同時參照圖1A與圖1C，第二基板150位於第一基板110的對向。在本實施例中，第二基板150上配置有遮光圖案層152，其材質可以是金屬或樹脂，以及其形成方法例如是化學氣相沉積法或塗佈法。此外，在本實施例中，第二基板150上更配置有電極層154，電極層154覆蓋於遮光圖案層152的表面上。

請參照圖1A，多個球狀間隙物160位於第一基板110與第二基板150之間，且卡置於第一凹陷結構142內，其中球狀間隙物160的高度H大於第一凹陷結構142的深度D1。以製程來看，於彩色濾光層130之表面形成第一凹陷結構142之後，例如是在第一凹陷結構142處設置球狀間隙物160，使球狀間隙物160卡置於第一凹陷結構142內。球狀間隙物160的材質為絕緣材料，其形成方法例如是噴墨法(ink jet printing)或其他方法。以噴墨法為例，先將濕式間隙物溶於溶劑中，再將溶劑噴在第一凹陷結構142處，待溶劑揮發後，就會在第一凹陷結構142處形成球狀間隙物160。在本實施裡中，球狀間隙物160可以是黑色。當然，本發明不限於此，根據其他實施例，球狀間隙物160也可以是透明或是其他顏色。特別說明的是，為了避免球狀間隙物160的設置影響顯示面板100的開口率，通常會將第一凹陷結構142設置在顯示面板100的遮光區中，諸如對應設置在掃描線SL、資料線DL、主動元件122(如圖1A所示)或是其組合之上方。再者，由於球狀間隙物160的高度H大於第一凹陷結構142的深度D1，因此球狀間隙物160的頂部可以接觸到第二基板150或第二基板150上的膜層，以維持第一基板110與第二基板150之間的間距。

如圖1A所示，球狀間隙物160會卡置於第一凹陷結構142內，而不會任意地在第一基板110與第二基板150之間滑動，因而能避免第一基板110與第二基板150之間發生滑動。此外，球狀間隙物160可以維持第一基板110與第二基板150之間的間距，使位於第一基板110與第二基板150之間的顯示介質170具有一定的厚度。如此一來，顯示面板100在組立後能具有穩定的結構，因而能提供良好的顯示品質。

特別說明的是，為了進一步確保球狀間隙物160固定在第一基板110與第二基板150之間，除了在彩色濾光層130之表面設置多個第一凹陷結構142以外，在其他實施例中還可以進一步地在第二基板150上設置第二凹陷結構。詳言之，如圖2所示，在顯示面板100a中，遮光圖案層152與電極層154在對應第一凹陷結構142處具有多個第二凹陷結構156，球狀間隙物160卡置於第二凹陷結構156內，且球狀間隙物160的高度H大於第二凹陷結構156的深度D2。此外，球狀間隙物160的高度H例如是大於第一凹陷結構142的深度D1與第二凹陷結構156的深度D2的總合。在本實施例中，第二凹陷結構156例如是形成於遮光圖案層152與電極層154的表面。以製程來看，第二凹陷結構156的形成方法例如是以一半調式光罩製程或一灰調式光罩製程移除對應於第一凹陷結構142處的部分遮光圖案層152，以形成凹陷結構，即對應於第一凹陷結構142處的遮光圖案層152厚度T2會小於其他部分的遮光圖案層152厚度T1。而後，於具有凹陷結構的遮光圖案層152上形成電極層154，電極層154的形成方法例如是化學氣相沉積法。一般來說，電極層154的厚度會遠小於彩色濾光層130之凹陷結構的深度，因此第二凹陷結構156形成於遮光圖案層152與電極層154的表面。

特別注意的是，在圖2所示的實施例中，第二凹陷結構156並未貫穿遮光圖案層152，而僅是對應於第一凹陷結構142處的遮光圖案層152厚度T2會小於其他部分的遮光圖案層152厚度T1。然而，如圖3所示，在顯示面板100b中，第二凹陷結構156也可以是貫穿遮光圖案層152，而暴露出電極層154。詳言之，在本實施例中，例如是在遮光圖案層152中形成對應於第一凹陷結構142的開口，以暴露出第二基板150。而後，於具有開口的遮光圖案層152上形成電極層154，以使電極層154與第二基板150接觸。如此一來，第二凹陷結構156形成於遮光圖案層152與電極層154的表面，球狀間隙物160卡置於第二凹陷結構156內，且球狀間隙物160的高度H大於第二凹陷結構 156的深度D2。特別說明的是，在圖2或圖3所示的顯示面板100a、100b中，由於球狀間隙物160所在位置的遮光圖案層152的厚度例如是較薄或者是以被移除，因此球狀間隙物160較佳是黑色，以具有遮光功能。再者，雖然上述的實施例中都是以第一凹陷結構142對應設置在主動元件122上方為例，但如前文所述，第一凹陷結構142也可以對應設置在掃描線SL、資料線DL、主動元件122或是其組合之上方。

在上述的實施例中，是以遮光圖案層152配置於第二基板150上為例，但遮光圖案層152也可以配置於第一基板110上，換言之，本發明也可以應用於將黑矩陣製作於主動元件陣列基板上(Black matrix on Array,BOA)的顯示面板中。圖4A為本發明之另一實施例的顯示面板的剖面示意圖。請參照圖4A，本實施例之顯示面板200包括第一基板210、主動元件陣列220、彩色濾光層230、遮光圖案層234、畫素電極層240、第二基板250、多個球狀間隙物260以及顯示介質270。主動元件陣列220位於第一基板210上，彩色濾光層230位於第一基板210上且覆蓋主動元件陣列220。遮光圖案層234位於位於彩色濾光層230上，使彩色濾光層230位於第一基板210與遮光圖案層234之間。換言之，本實施例之顯示面板200的第一基板210為將遮光圖案層234形成於主動元件陣列220上(Black matrix on Array,BOA)的BOA基板。因此，第一基板210例如是與僅配置有電極層254的第二基板250組立。特別說明的是，由於顯示面板200的構件與圖1A所示之顯示面板100的構件大致相同，因此以下僅針對其主要不同處進行說明，其餘部分則可參照前文所述，於此不贅述。

圖4B為圖4A之顯示面板的上視示意圖，且圖4A可視為圖4B沿B-B’剖面線之剖面示意圖。為清楚說明，圖4B中僅繪示出顯示面板200中配置於第一基板210上之主動元件陣列220與畫素電極層240以及配置於第二基板250上之電極層254的上視示意圖，而省略了遮光圖案層234、第二基板250、顯示介質270與球狀間隙物260等膜層的繪示。請同時參照圖4A與圖4B，本實施例之第一基板210上配置有主動元件陣列220、第一保護層228、彩色濾光層230、第二保護層232、遮光圖案層234以及畫素電極層240。主動元件陣列220包括位於第一基板210上之掃描線SL、資料線DL以及與掃描線SL及資料線DL電性連接的主動元件222。主動元件222例如是薄膜電晶體，其包括閘極222g、通道層222c、源極222s以及汲極222d，且閘絕緣層223配置於閘極222g與通道層222c之間。第一保護層228覆蓋主動元件陣列220，且位於主動元件陣列220與彩色濾光層230之間。

彩色濾光層230位於第一基板210上，覆蓋主動元件陣列220，其可以是紅色濾光圖案、綠色濾光圖案、藍色濾光圖案或其他濾光圖案。第二保護層232位於彩色濾光層230與遮光圖案層234之間，其材質例如是氮化矽或其他介電材質。遮光圖案層234位於彩色濾光層230上，使彩色濾光層230位於第一基板210與遮光圖案層234之間。遮光圖案層234的材質可以是金屬或樹脂，以及其形成方法例如是化學氣相沉積法或塗佈法。畫素電極層240藉由接觸窗241與主動元件陣列220電性連接且覆蓋於彩色濾光層230的表面上。

彩色濾光層230與遮光圖案層234之表面具有多個第一凹陷結構242，且第一凹陷結構242並未貫穿彩色濾光層230以及遮光圖案層234。在本實施例中，第一凹陷結構242例如是對應設置在主動元件222的上方。以製程來看，在主動元件陣列220上形成彩色濾光層230後，例如是以一半調式(half-tone)光罩製程或一灰調式(gray-tone)光罩製程移除對應於主動元件222上方的部分彩色濾光層230，以形成凹陷結構。而後，於彩色濾光層230上形成第二保護層232、遮光圖案層234以及畫素電極層240，特別注意的是，由於畫素電極層240不會覆蓋對應於主動元件222部分的彩色濾光層230，因此圖4A所示之具有凹陷結構的彩色濾光層230上不會覆蓋有畫素電極層240，而是被第二保護層232及遮光圖案層234覆蓋。換言之，第一凹陷結構242例如是形成於彩色濾光層230及遮光圖案層234之表面。在本實施例中，第二保護層232、遮光圖案層234以及畫素電極層240的形成方法例如是化學氣相沉積法。另外，畫素電極層140的設計，可依照不同需求，選擇性部分或全部覆蓋到資料線DL以及與掃描線SL上，或是不覆蓋到資料線DL以及與掃描線SL上，本發明不依此為限。

請參照圖4A，多個球狀間隙物260位於第一基板210與第二基板250之間，且卡置於第一凹陷結構242內，其中球狀間隙物260的高度H大於第一凹陷結構242的深度D1。以製程來看，於彩色濾光層230及遮光圖案層234之表面形成第一凹陷結構242之後，例如是在第一凹陷結構242處設置球狀間隙物260，使球狀間隙物260卡置於第一凹陷結構242內。球狀間隙物260的材質為絕緣材料，其形成方法例如是噴墨法(ink jet printing)或其他方法。以噴墨法為例，先將濕式間隙物溶於溶劑中，再將溶劑噴在第一凹陷結構242處，待溶劑揮發後，就會在第一凹陷結構242處形成球狀間隙物260。在本實施裡中，球狀間隙物260可以是黑色。當然，本發明不限於此，根據其他實施例，球狀間隙物260也可以是透明或是其他顏色。特別說明的是，為了避免球狀間隙物260的設置影響顯示面板200的開口率，通常會將第一凹陷結構242設置在顯示面板200的遮光區中，諸如對應設置在掃描線SL、資料線DL、主動元件222(如圖4A所示)或是其組合之上方。再者，由於球狀間隙物260的高度H大於第一凹陷結構242的深度D1，因此球狀間隙物260的頂部可以接觸到第二基板150或第二基板250上的膜層，以維持第一基板210與第二基板250之間的間距。

如圖4A所示，球狀間隙物260會卡置於第一凹陷結構242內，而不會任意地在第一基板210與第二基板250 之間滑動，因而能避免第一基板210與第二基板250之間發生滑動。此外，球狀間隙物260可以維持第一基板210與第二基板250之間的間距，使位於第一基板210與第二基板250之間的顯示介質270具有一定的厚度。如此一來，顯示面板200在組立後能具有穩定的結構，因而能提供良好的顯示品質。

在圖4A所示的顯示面板200中，是以位於第一凹陷結構242處的遮光圖案層234厚度與其他部分的遮光圖案層234厚度相同為例，但在另一實施例中，如圖5所示，在顯示面板200a中，位於第一凹陷結構242處的遮光圖案層234厚度T2例如是小於其他部分的遮光圖案層234厚度T1。以製程來看，例如是以半調式光罩製程或灰調式光罩製程移除對應於主動元件222上方的部分彩色濾光層230，以於彩色濾光層230中形成凹陷結構。接著，於具有凹陷結構的彩色濾光層230上形成遮光圖案材料層，且例如是以半調式光罩製程或灰調式光罩製程移除對應於凹陷結構的部分遮光圖案材料層，以形成遮光圖案層234，其中對應於第一凹陷結構242處的遮光圖案層234厚度T2會小於其他部分的遮光圖案層234厚度T1。因此，第一凹陷結構242形成於彩色濾光層230及遮光圖案層234之表面。

再者，在圖6與圖7所示的顯示面板200b、200c中，第一凹陷結構242可以形成在遮光圖案層234中。詳言之，如圖6所示，在顯示面板200b中，彩色濾光層230例如是具有齊平的表面，且位於第一凹陷結構242處的遮光圖案層234厚度T2例如是小於其他部分的遮光圖案層234厚度T1。以製程來看，在第一基板210上形成彩色濾光層230與遮光圖案材料層之後，例如是以半調式光罩製程或灰調式光罩製程移除部分遮光圖案材料層，以形成具有凹陷結構的遮光圖案層234，使對應於凹陷結構處的遮光圖案層234厚度T2會小於其他部分的遮光圖案層234厚度T1。如此一來，第一凹陷結構242形成於彩色濾光層230及遮光圖案層234之表面。

再者，如圖7所示，在顯示面板200c中，第一凹陷結構242可以貫穿遮光圖案層234但並未貫穿彩色濾光層230。詳言之，以製程來看，在第一基板210上形成彩色濾光層230與遮光圖案材料層之後，例如是在遮光圖案材料層中形成開口，以暴露出彩色濾光層230。如此一來，第一凹陷結構242形成於彩色濾光層230及遮光圖案層234之表面。特別說明的是，在圖5、圖6及圖7所示的顯示面板200a、200b、200c中，由於球狀間隙物260所在位置的遮光圖案層234的厚度例如是較薄或者是以被移除，因此球狀間隙物260較佳是黑色，以具有遮光功能。再者，雖然上述的實施例中都是以第一凹陷結構242對應設置在主動元件222上方為例，但如前文所述，第一凹陷結構242也可以對應設置在掃描線SL、資料線DL、主動元件222或是其組合之上方。

綜上所述，本發明之顯示面板具有卡置於凹陷結構內的球狀間隙物。因此，球狀間隙物能固定於第一基板與第二基板之間，而不會任意地在第一基板與第二基板之間滑動，進而避免第一基板與第二基板因球狀間隙物位移所導致的滑動。此外，球狀間隙物能維持第一基板與第二基板之間的間距，使位於第一基板與第二基板之間的顯示介質具有一定的厚度。如此一來，顯示面板在組立後能具有穩定的結構，因而能提供良好的顯示品質。

特別是，本發明之顯示面板設置有能夠卡置球狀間隙物的凹陷結構，因此特別適用於以噴墨法形成球狀間隙物的製程。如此一來，能提升顯示面板之製程效率與產能，且增加顯示面板之良率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，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，故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。

100、100a、100b、200、200a、200b、200c‧‧‧顯示面板

110、150、210、250‧‧‧基板

120、220‧‧‧主動元件陣列

122、222‧‧‧主動元件

122c、222c‧‧‧通道層

122d、222d‧‧‧汲極

122g、222g‧‧‧閘極

122s、222s‧‧‧源極

123、223‧‧‧閘絕緣層

128、132、228、232‧‧‧保護層

130、230‧‧‧彩色濾光層

140、240‧‧‧畫素電極層

141、241‧‧‧接觸窗

142、156、242‧‧‧凹陷結構

152、234‧‧‧遮光圖案層

154、254‧‧‧電極層

160、260‧‧‧球狀間隙物

170、270‧‧‧顯示介質

D1、D2‧‧‧深度

DL‧‧‧資料線

H‧‧‧高度

T1、T2‧‧‧厚度

SL‧‧‧掃描線

圖1A為本發明之一實施例的顯示面板的剖面示意圖。

圖1B為圖1A之顯示面板的上視示意圖。

圖1C為圖1A之顯示面板的上視示意圖。

圖2為本發明之一實施例的顯示面板的剖面示意圖。

圖3為本發明之一實施例的顯示面板的剖面示意圖。

圖4A為本發明之一實施例的顯示面板的剖面示意圖。

圖4B為圖4A之顯示面板的上視示意圖。

圖5為本發明之一實施例的顯示面板的剖面示意圖。

圖6為本發明之一實施例的顯示面板的剖面示意圖。

圖7為本發明之一實施例的顯示面板的剖面示意圖。

100‧‧‧顯示面板

110、150‧‧‧基板

120‧‧‧主動元件陣列

122‧‧‧主動元件

122c‧‧‧通道層

122d‧‧‧汲極

122g‧‧‧閘極

122s‧‧‧源極

123‧‧‧閘絕緣層

128、132‧‧‧保護層

130‧‧‧彩色濾光層

142‧‧‧凹陷結構

152‧‧‧遮光圖案層

154‧‧‧電極層

160‧‧‧球狀間隙物

170‧‧‧顯示介質

H‧‧‧高度

D1‧‧‧深度

Claims

一種顯示面板，包括：一第一基板，該第一基板上具有一主動元件陣列；一彩色濾光層，位於該第一基板上，覆蓋該主動元件陣列，其中該彩色濾光層之表面具有多個第一凹陷結構，且該些第一凹陷結構並未貫穿該彩色濾光層；一畫素電極層，其與該主動元件陣列電性連接且覆蓋於該彩色濾光層的表面上；一第二基板，位於該第一基板的對向；多個球狀間隙物，位於該第一基板與該第二基板之間，且卡置於該些第一凹陷結構內，其中該些球狀間隙物的高度大於該些第一凹陷結構的深度；以及一顯示介質，位於該第一基板與該第二基板之間；一遮光圖案層，位於該第一基板上，且該遮光圖案層位於該顯示介質與該彩色濾光層之間，其中該些第一凹陷結構位於該彩色濾光層與遮光圖案層之表面上，且該些第一凹陷結構配置於該主動元件陣列上方。
如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該彩色濾光層位於該第一基板與該遮光圖案層之間。
如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該些第一凹陷結構並未貫穿該彩色濾光層以及該遮光圖案層。
如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該些第一凹陷結構貫穿該遮光圖案層但並未貫穿該彩色濾光層。
如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該主動元件陣列包括多條掃描線、多條資料線以及多個主動元件，且該些第一凹陷結構對應設置在該些掃描線、該些資料線、該些主動元件或是其組合之上方。
如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包括：一第一保護層，位於該主動元件陣列與該彩色濾光層之間；以及一第二保護層，位於該彩色濾光層與該畫素電極層之間且位於該彩色濾光層與該些球狀間隙物之間。
如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該些球狀間隙物為黑色。