TWI533055B - 顯示面板 - Google Patents

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TWI533055B TW103134076A TW103134076A TWI533055B TW I533055 B TWI533055 B TW I533055B TW 103134076 A TW103134076 A TW 103134076A TW 103134076 A TW103134076 A TW 103134076A TW I533055 B TWI533055 B TW I533055B
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李冠鋒
沈義和
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Description

顯示面板
本發明係關於一種顯示面板，特別關於一種具有較高可靠度的顯示面板。
隨著科技的進步，平面顯示面板已經廣泛地被運用在各種領域，因具有體型輕薄、低功率消耗及無輻射等優越特性，已經漸漸地取代傳統陰極射線管顯示裝置，而應用至許多種類之電子產品中，例如行動電話、可攜式多媒體裝置、筆記型電腦、液晶電視及液晶螢幕等等。
以液晶顯示面板為例，習知一種液晶顯示面板包含一薄膜電晶體基板及一彩色濾光基板，兩者係相對而設。其中，薄膜電晶體基板具有複數薄膜電晶體及複數畫素電極設置於一基板上。於製程中，需於薄膜電晶體之汲極的上方以蝕刻方式設置一通孔，並將一透明導電層經由該通孔內壁，以將薄膜電晶體之汲極與畫素電極電性連接。另外，薄膜電晶體之閘極與一掃描線電性連接，而薄膜電晶體之源極與一資料線電性連接。當掃描線將一掃描訊號輸入薄膜電晶體之閘極時，可藉由控制薄膜電晶體而將資料線之資料電壓經由源極及汲極而輸入畫素電極，藉此可控制液晶的轉向而顯示影像。
由於市場的快速競爭，顯示面板的尺寸與顯示色彩飽和度的需求也快速增加，同時也增加對薄膜電晶體電性表現與穩定度的要求。其中，金屬氧化物(Metal oxide-based,MOSs)薄膜電晶體可在室溫中製備，並且擁有良好的電流輸出特性、較低的漏電流與高於非晶矽薄膜電晶體(amorphous silicon thin film transistor,a-Si TFT)十倍以上的電子遷移率，可分別降低顯示面板的功率消耗與提升顯示面板的操作頻率，因此，已成為顯示面板中主流之驅動元件。
然而，雖然金屬氧化物薄膜電晶體雖具有較佳的電性，但是 卻容易受環境的水氣及氧氣的影響，導致顯示面板的可靠性變差；另外，在高解析的產品應用上，為了提高顯示面板的開口率，也會導入有機平坦層的材料，例如全氟烷基乙烯基醚共聚物(Polyfluoroalkoxy,PFA)，由於有機材料阻隔水氣的能力較無機材料差，因此可能在製程過程即會吸附水氣，進而影響顯示區內薄膜電晶體及其他元件的可靠度。
因此，如何提供一種顯示面板，可具有較高阻水氣能力而提高產品的可靠度，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可具有較高的阻水氣能力，進而提高產品可靠度之顯示面板。
為達上述目的，依據本發明之一種顯示面板具有一顯示區及鄰設於顯示區之一非顯示區，並包括一第一基板、一第二基板以及一有機平坦化層。第二基板與第一基板相對設置。有機平坦化層設置於第一基板面對第二基板之一側，並具有至少一第一貫穿部，第一貫穿部位於非顯示區，且第一貫穿部曝露出有機平坦化層下方的膜層。
在一實施例中，顯示面板更包括一阻隔層，其覆蓋第一貫穿部。
在一實施例中，阻隔層的材料為氧化鋁、氮氧化鋁或氧氮化鋁。
在一實施例中，第一貫穿部具有一底部，底部的寬度介於5微米與2000微米之間。
在一實施例中，底部的寬度更介於5微米與200微米之間。
在一實施例中，顯示面板更包括一框膠，其連結第一基板與第二基板，且第一貫穿部位於框膠與顯示區之間。
在一實施例中，顯示面板更包括一框膠，其連結第一基板與第二基板，且第一貫穿部位於框膠內。
在一實施例中，位於框膠內的第一貫穿部的數量為複數。
在一實施例中，有機平坦化層更具有至少一第二貫穿部，第二貫穿部位於框膠內，第二貫穿部曝露出有機平坦化層下方的膜層，且阻 隔層覆蓋第二貫穿部。
在一實施例中，顯示面板更包括一電子元件，其設置於第一基板上，並位於非顯示區，且第一貫穿部位於電子元件與顯示區之間。
在一實施例中，顯示面板更包括一薄膜電晶體，其設置於第一基板與有機平坦化層之間，薄膜電晶體具有一通道層，且通道層的材料為氧化物半導體。
承上所述，因本發明之顯示面板中，有機平坦化層設置於第一基板面對第二基板之一側，並具有至少一第一貫穿部，其中第一貫穿部位於非顯示區，且第一貫穿部曝露出有機平坦化層下方的膜層。藉此，當外部的水氣由外部滲入顯示面板時，可透過第一貫穿部的設置來阻斷水氣於有機平坦化層的傳遞路徑，故水氣將不致影響到顯示區之薄膜電晶體或其他元件，因此顯示面板可具有較高的阻水氣能力，進而可提高產品的可靠度。
1、1a~1d、3‧‧‧顯示面板
11‧‧‧第一基板
12‧‧‧第二基板
13‧‧‧顯示介質層
141‧‧‧絕緣層
142‧‧‧蝕刻終止層
15‧‧‧有機平坦化層
151‧‧‧第一貫穿部
1511、1521‧‧‧底部
152‧‧‧第二貫穿部
16‧‧‧畫素電極層
17‧‧‧共同電極層
18‧‧‧框膠
19‧‧‧電子元件
2‧‧‧顯示裝置
4‧‧‧背光模組
AA‧‧‧顯示區
A-A、B-B‧‧‧直線
B‧‧‧阻隔層
BM‧‧‧黑色矩陣層
C‧‧‧通道層
CF‧‧‧濾光層
D‧‧‧汲極
E‧‧‧光線
G‧‧‧閘極
G1‧‧‧閘極介電層
NAA‧‧‧非顯示區
S‧‧‧源極
T‧‧‧薄膜電晶體
W‧‧‧寬度
圖1為一種有機材料的吸水率與時間的關係示意圖。
圖2A為本發明較佳實施例之一種顯示面板的俯視示意圖。
圖2B為圖2A中，直線A-A的剖視示意圖。
圖3A至圖3D分別為本發明較佳實施例不同實施態樣之顯示面板的示意圖。
圖4為本發明較佳實施例之一種顯示裝置的示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之顯示面板，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
為了降低顯示面板的功率消耗、提升操作頻率以及提高開口率，於顯示面板的製程中導入氧化物薄膜電晶體及有機的平坦化層材料，但是氧化物薄膜電晶體容易受環境的水氣及氧氣的影響，且有機材料的水氣吸附能力也大於無機材料，因此容易造成薄膜電晶體的特性偏移，進而降低顯示面板的可靠度。
請參照圖1所示，其為一種有機材料的吸水率(water absorption rate)與時間的關係示意圖。由圖1可知，大約5分鐘之後，有機材料的吸水率就上升至1.8%左右。因此本發明提出一種較佳實施例的顯示面板，可降低的吸水率，進而提高顯示面板的可靠度。
請參照圖2A及圖2B所示，其中，圖2A為本發明較佳實施例之一種顯示面板1的俯視示意圖，而圖2B為圖2A中，直線A-A的剖視示意圖。顯示面板1可為液晶顯示面板或為有機發光二極體顯示面板。本實施例係以液晶顯示面板為例。
顯示面板1具有一顯示區AA(active area)及鄰設於顯示區AA之一非顯示區NAA(non-active area)。其中，顯示區AA即為光線可穿過顯示面板1之區域，藉此顯示影像畫面，而非顯示區NAA為光線無法穿透的區域。本實施例之非顯示區NAA是以環設於顯示區AA的外圍為例。
如圖2B所示，顯示面板1包括一第一基板11、一第二基板12及一顯示介質層13。第一基板11與第二基板12相對而設，而顯示介質層13則夾設於第一基板11與第二基板12之間。其中，第一基板11及第二基板12為透光材質所製成，並例如為一玻璃基板、一石英基板或一塑膠基板，並不限定。另外，本實施例之顯示介質層13為一液晶層，並具有多數個液晶分子(圖未顯示)。在另一實施例中，若顯示面板1為有機發光二極體顯示面板時，則顯示介質層13可為一有機發光層，此時，第二基板12可為一保護蓋板(Cover plate)，以保護有機發光層不受外界水氣或異物的污染。
另外，本實施例的顯示面板1更可包括一薄膜電晶體T、一絕緣層141、一蝕刻終止(etch stop)層142、一有機平坦化層15、一畫素電極層16、一共同電極層17及一框膠18。另外，顯示面板1更可包括一黑色矩陣層BM及一濾光層CF。
薄膜電晶體T設置於第一基板11與有機平坦化層15之間。本實施例之薄膜電晶體T包含一閘極G、一閘極介電層G1、一通道層C、一源極S及一汲極D。閘極G設置於第一基板11上，且閘極G之材質可為金屬(例如為鋁、銅、銀、鉬、或鈦)或其合金所構成的單層或多層結 構。部分用以傳輸驅動訊號之導線，可以使用與閘極G同層且同一製程之結構，彼此電性相連，例如掃描線(圖未顯示)。閘極介電層G1設置並覆蓋於閘極G上，且閘極介電層G1可為有機材質例如為有機矽氧化合物，或無機材質例如為氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、碳化矽、氧化鋁、氧化鉿、或上述材質之多層結構。閘極介電層G1需完整覆蓋閘極G，並可選擇部分或全部覆蓋第一基板11。
通道層C相對閘極G位置設置於閘極介電層G1上。在實施上，通道層C例如可包含一氧化物半導體。其中，前述之氧化物半導體包括氧化物，且氧化物包括銦、鎵、鋅及錫其中之一，例如為氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)。
蝕刻終止層142設置於通道層C上，而源極S與汲極D分別設置於通道層C及蝕刻終止層142上，且源極S和汲極D之一端係透過蝕刻終止層142之開口分別與通道層C接觸。於此，蝕刻終止層142係部分覆蓋通道層C，且源極S和汲極D分別穿過蝕刻終止層142之開口而與通道層C接觸；於薄膜電晶體T之通道層C未導通時，源極S和汲極D電性分離。部分用以傳輸驅動訊號之導線，可以使用與源極S與汲極D同層且同一製程之結構，例如資料線(圖未顯示)。源極S與汲極D之材質可為金屬(例如鋁、銅、銀、鉬、或鈦)或其合金所構成的單層或多層結構，而蝕刻終止層可為有機材質例如為有機矽氧化合物，或單層無機材質例如氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、碳化矽、氧化鋁、氧化鉿、或上述材質組合之多層結構，並不限定。
值得一提的是，本實施例之薄膜電晶體T之源極S與汲極D係設置於蝕刻終止層142上，且源極S與汲極D之一端可分別自蝕刻終止層之開口與通道層C接觸，但在其他的實施例中，可以不設置蝕刻終止層142，使得薄膜電晶體T之源極S與汲極D直接設置於通道層C上。
絕緣層141設置於第一基板11面對第二基板12之一側。於此，絕緣層141設置於源極S及汲極D上，並覆蓋源極S及覆蓋部分汲極D。其中，絕緣層141設置於汲極D上，並具有一通孔。絕緣層141的材料可包含氧化矽(SiOx)或氮化矽(SiNx)，並不限定。
有機平坦化層15置於第一基板11面對第二基板12的一側並覆蓋於絕緣層141上。有機平坦化層15的材料可例如為全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，而畫素電極層16設置於有機平坦化層15上，並穿過有機平坦化層15及絕緣層141之通孔與薄膜電晶體T的汲極D電性連接。畫素電極層16的材質例如可為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、鋁鋅氧化物(AZO)、鎘錫氧化物(CTO)、氧化錫(SnO2)、或氧化鋅(ZnO)等透明導電材料，並不限定。
另外，黑色矩陣層BM設置於第一基板11或第二基板12上，並對應於薄膜電晶體T，而濾光層CF則設置於第一基板11面對第二基板12之一側上，或設置於第二基板12上，且濾光層CF對應於畫素電極層16。另外，濾光層CF具有複數濾光部，且兩相鄰濾光部之間可具有黑色矩陣層BM。本實施例之黑色矩陣層BM與濾光層CF分別設置於第二基板12上，不過，在其他的實施態樣中，黑色矩陣層BM或濾光層CF也可分別設置於第一基板11上，使其成為一BOA(BM on array)基板，或成為一COA(color filter on array)基板。於此，並不加以限制。
共同電極層17設置於第二基板12上，於此，共同電極層17設置於濾光層CF上，並與畫素電極層16對應設置。此外，顯示面板1更可包括一保護層(例如為over-coating，圖未顯示)，保護層可覆蓋黑色矩陣層BM及濾光層CF。保護層之材質可為光阻材料、樹脂材料或是無機材料(例如SiOx/SiNx)等，用以保護黑色矩陣層BM及濾光層CF不受後續製程的影響而被破壞。
另外，框膠18設置於第一基板11與第二基板12之間，並連結第一基板11與第二基板12。本實施例之框膠18位於非顯示區NAA內，並例如但不限於大氣中以塗佈方式環設於第一基板11上為例，使得液晶分子可填充於框膠18所圍設的容置空間內而形成一個液晶顯示面板。其中，例如但不限於以滴下式注入法(One Drop Filling,ODF)分別填入液晶分子到框膠18所圍設的區域內。
因此，當顯示面板1之該些掃描線接收一掃描訊號時可分別使各掃描線對應之該些薄膜電晶體T導通，並將對應每一行畫素之一資料 訊號藉由該等資料線傳送至對應的該等畫素之畫素電極層16，使顯示面板1可顯示影像畫面。
請再參照圖2B所示，有機平坦化層15具有至少一第一貫穿部151，第一貫穿部151位於非顯示區NAA內，且第一貫穿部151曝露出有機平坦化層15下方的膜層。在本實施例中，第一貫穿部151是使絕緣層141曝露出。其中，第一貫穿部151可為穿孔，或為環繞非顯示區NAA之溝槽，並不限定。於實施上，可藉由曝光顯影方式定義出有機平坦化層15並形成第一貫穿部151，使得俯視第一貫穿部151時，可直接曝露出其下方的膜層。在本實施例中，顯示面板1係以具有一個第一貫穿部151，並位於框膠18與顯示區AA之間為例。不過，在不同的實施例中，第一貫穿部151的數量也可為複數。其中，本實施例的第一貫穿部151具有一底部1511(俯視底部1511時可直接看見絕緣層141)，底部1511的寬度W可介於5微米與2000微米之間(5μm≦W≦2000μm)。較佳者，底部1511的寬度W更可介於5微米與200微米之間(5μm≦W≦200μm)。
另外，本實施例之顯示面板1更可包括一阻隔層B，阻隔層B覆蓋第一貫穿部151。於此，阻隔層B覆蓋第一貫穿部151的側面及其底部1511，並覆蓋部分的有機平坦化層15。阻隔層B的材料可為一層或多層的氧化鋁(Al2O3)、氮氧化鋁(AlNO)或氧氮化鋁(AlON)。於此，係以單層的氧化鋁為例。其中，阻隔層B的形成方式可例如使用硬遮罩(hard mask)，以沿第一貫穿部151形成一層無機鍍層，或是使用其他泛用黃光定義的方式來形成阻隔層B，本發明並不限定。
承上，在本實施例中，係於非顯示區NAA內挖空有機平坦化層15而形成至少一第一貫穿部151，並利用阻隔層B覆蓋於第一貫穿部151上，當外部的水氣由外部滲入顯示面板1時，可透過第一貫穿部151(及阻隔層B)的設置來阻斷水氣於有機平坦化層15的傳遞路徑，使水氣不致影響到顯示區AA之薄膜電晶體T或其他元件，因此顯示面板1可具有較高的阻水氣能力，進而可提高產品可靠度。
另外，請分別參照圖3A至圖3D所示，其分別為本發明較佳實施例不同實施態樣之顯示面板1a~1d的示意圖。
如圖3A所示，顯示面板1a與圖2B之顯示面板1主要的不同在於，第一貫穿部151的數量為二，且第一貫穿部151係位於框膠18的內部，而阻隔層B一樣覆蓋該些第一貫穿部151。當然，在不同的實施例中，位於框膠18內部的第一貫穿部151的數量也可為其他數量，例如3、4…，並不限定。其中，該些第一貫穿部151的設置除了可阻斷水氣於有機平坦化層15的傳遞路徑之外，位於框膠18內部的該些第一貫穿部151亦可增加框膠18與第一基板11的接觸面積而提高框膠18與第一基板11的黏著性，進而更增加顯示面板1a的可靠度。另外，由於阻隔層B為無機膜層(例如氧化鋁鍍膜)，並覆蓋於第一貫穿部151上，因此，不僅更可增加第一基板11與第二基板12的接合強度，而且更可防止外界的水氧氣向顯示區AA內傳遞。
另外，如圖3B所示，顯示面板1b與圖2B之顯示面板1主要的不同在於，顯示面板1b之有機平坦化層15除了一個第一貫穿部151位於框膠18與顯示區AA之間之外，有機平坦化層15更可具有至少一第二貫穿部152，其中，第二貫穿部152位於框膠18內部，且第二貫穿部152亦曝露出有機平坦化層15下方的膜層。於此，第二貫穿部152的數量為二，並穿透有機平坦化層15而曝露出絕緣層141，且於第二貫穿部152上亦設置有阻隔層B。
此外，顯示面板1a、1b其它元件的技術特徵可參照顯示面板1之相同元件，不再贅述。
另外，如圖3C所示，其可為圖2A顯示面板之另一側直線B-B的剖視示意圖。於此，直線B-B的剖視位置可為閘極驅動電路(gate driver circuit)直接形成於第一基板11上之區域，亦即GOP(gate on panel)，使得圖3C為閘極驅動電路的設置區域之剖視示意圖。
與圖2B之顯示面板1主要的不同在於，圖3C之顯示面板1c更可包括一電子元件19，電子元件19設置於第一基板11上，並位於非顯示區NAA，且第一貫穿部151位於電子元件19與顯示區AA之間。於此，電子元件19鄰設於第一貫穿部151，並位於非顯示區NAA內。其中，電子元件19例如為驅動元件，並為一薄膜電晶體，其結構可參照上述之薄膜 電晶體T，不再多作說明。不過，在其他的實施例中，電子元件19也可不是薄膜電晶體，而是其他類型的元件，例如二極體(diode)，或是走線(trace)，或是導線(wired)。其中，走線或導線可用於元件之間的連接，或應用於靜電防止(Anti-Electrostatic Discharge)上。另外，在不同的實施態樣中，走線或導線也可通過第一貫穿部151下面的膜層。
此外，顯示面板1c的其它技術特徵可參照顯示面板1之相同元件，不再贅述。
另外，如圖3D所示，顯示面板1d與圖3C之顯示面板1c主要的不同在於，除了第一貫穿部151之外，顯示面板1d亦具有第二貫穿部152，其數量為二，且第二貫穿部152位於框膠18的內部，而阻隔層B覆蓋該些第二貫穿部152。其中，第一貫穿部151、第二貫穿部152及阻隔層B的設置除了可阻斷水氣於有機平坦化層15的傳遞路徑之外，位於框膠18內部的該些第二貫穿部152亦可增加框膠18與第一基板11的接觸面積而提高框膠18與第一基板11的黏著性，進而增加顯示面板1a的可靠性。
此外，顯示面板1d的其它技術特徵可參照顯示面板1c之相同元件，不再贅述。
另外，請參照圖4所示，其為本發明較佳實施例之一種顯示裝置2的示意圖。
顯示裝置2包括一顯示面板3以及一背光模組4(Backlight Module)，顯示面板3與背光模組4相對設置。其中，顯示裝置2為一液晶顯示裝置，且顯示面板3包含上述之顯示面板1、1a~1d的其中之一，或其變化態樣，具體技術內容可參照上述，不再多作說明。當背光模組4發出的光線E穿過顯示面板3時，可透過顯示面板3之各畫素顯示色彩而形成影像。
綜上所述，因本發明之顯示面板中，有機平坦化層設置於第一基板面對第二基板之一側，並具有至少一第一貫穿部，其中第一貫穿部位於非顯示區，且第一貫穿部曝露出有機平坦化層下方的膜層。藉此，當外部的水氣由外部滲入顯示面板時，可透過第一貫穿部的設置來阻斷水氣於有機平坦化層的傳遞路徑，故水氣將不致影響到顯示區之薄膜電晶體或 其他元件，因此顯示面板可具有較高的阻水氣能力，進而可提高產品的可靠度。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧顯示面板
11‧‧‧第一基板
12‧‧‧第二基板
13‧‧‧顯示介質層
141‧‧‧絕緣層
142‧‧‧蝕刻終止層
15‧‧‧有機平坦化層
151‧‧‧第一貫穿部
1511‧‧‧底部
16‧‧‧畫素電極層
17‧‧‧共同電極層
18‧‧‧框膠
AA‧‧‧顯示區
B‧‧‧阻隔層
BM‧‧‧黑色矩陣層
C‧‧‧通道層
CF‧‧‧濾光層
D‧‧‧汲極
G‧‧‧閘極
G1‧‧‧閘極介電層
NAA‧‧‧非顯示區
S‧‧‧源極
T‧‧‧薄膜電晶體
W‧‧‧寬度

Claims (7)

  1. 一種顯示面板，具有一顯示區及鄰設於該顯示區之一非顯示區，並包括：一第一基板；一第二基板，與該第一基板相對設置；一有機平坦化層，設置於該第一基板面對該第二基板的一側，並具有至少一第一貫穿部，該第一貫穿部位於該非顯示區，且該第一貫穿部曝露出該有機平坦化層下方的膜層；以及一框膠，連結該第一基板與該第二基板，且該第一貫穿部位於該框膠與該顯示區之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包括：一阻隔層，覆蓋該第一貫穿部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該阻隔層的材料為氧化鋁、氮氧化鋁或氧氮化鋁。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一貫穿部具有一底部，該底部的寬度介於5微米與2000微米之間。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該有機平坦化層更具有至少一第二貫穿部，該第二貫穿部位於該框膠內，該第二貫穿部曝露出該有機平坦化層下方的膜層，且該阻隔層覆蓋該第二貫穿部。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包括：一電子元件，設置於該第一基板上，並位於該非顯示區，且該第一貫穿部位於該電子元件與該顯示區之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，更包括：一薄膜電晶體，設置於該第一基板與該有機平坦化層之間，該薄膜電晶體具有一通道層，且該通道層的材料為氧化物半導體。
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