TWI548919B - 顯示面板 - Google Patents

Description

顯示面板

本發明係有關於顯示面板，特別有關於顯示面板的間隙物。

目前平面顯示器最主要的元件是液晶顯示面板，液晶顯示面板通常包含兩片玻璃基板和液晶層，這兩片玻璃基板分別為彩色濾光片(color filter；CF)基板和薄膜電晶體(thin-film transistor；TFT)基板，彩色濾光片基板與薄膜電晶體基板互相隔開一定距離，液晶層注入於這兩片基板之間的空間內。

為了讓兩片基板之間的空間保持一定的距離，通常使用粒徑均一的珠狀間隔物(bead spacer)散佈在兩片基板之間，但是珠狀間隔物可能會在液晶顯示面板的製程中造成微粒污染源，而且珠狀間隔物的噴灑分佈密度難以控制，導致珠狀間隔物的散佈密度不均勻，使得液晶顯示面板的畫面品質不佳且良率下降。

因應珠狀間隔物的上述問題，發展出感光型間隙物(photo spacer)，以曝光和顯影製程形成的感光型間隙物具有較佳的分散均勻性，可以提高液晶顯示面板的畫面品質。

感光型間隙物的形狀一般為錐形或圓柱形，以支撐彩色濾光片基板與薄膜電晶體基板之間的間隙，然而，錐形及圓柱形感光型間隙物的彈性回覆力較差，因此需要增加感光型間隙物的使用數量，而感光型間隙物的數量增加會降低顯示面板的開口率，對於高解析度的顯示面板產生不利的影響。

有鑑於此，本揭示之實施例提供顯示面板的間隙物之結構改良，此間隙物具有底切結構，在靠近間隙物的底部處具有內縮的結構設計，藉此可增加間隙物的彈性回覆力。因此，當本揭示之實施例的間隙物應用在高解析度的顯示面板時，可以減少間隙物的使用數量，增加顯示面板的開口率。此外，本揭示之實施例還提供覆蓋在間隙物上的配向膜之厚度設計，經由配向膜的厚度設計可以增加間隙物與基板之間的附著力，並且配向膜的厚度設計有利於顯示面板中液晶分子的配向排列。

在本揭示的一些實施例中，提供顯示面板，其包含：第一基板，具有頂面；第二基板：顯示介質位於第一基板與第二基板之間；至少一間隙物位於第一基板上，且此間隙物位於第一基板與第二基板之間，間隙物在垂直第一基板的頂面的法向量方向具有第一寬度和第二寬度，第二寬度的高度位置比第一寬度的高度位置靠近第一基板，且第二寬度小於第一寬度；以及配向膜形成於第一基板上且覆蓋間隙物，配向膜在間隙物的第一寬度處具有第一厚度，配向膜在 間隙物的第二寬度處具有第二厚度，且第二厚度大於第一厚度。

100‧‧‧顯示面板

101‧‧‧第一基板

101T‧‧‧第一基板的頂面

102‧‧‧第二基板

103‧‧‧透明基板

104‧‧‧第一基板的頂面的法向量

105‧‧‧顯示介質

107‧‧‧間隙物

109‧‧‧配向膜

111‧‧‧彩色濾光層

113‧‧‧平坦層

W1‧‧‧第一寬度

W2‧‧‧第二寬度

Wmax‧‧‧最大寬度

Wmin‧‧‧最小寬度

T1‧‧‧第一厚度

T2‧‧‧第二厚度

T3‧‧‧第三厚度

T4‧‧‧第四厚度

T5‧‧‧第五厚度

T6‧‧‧第六厚度

H_T‧‧‧間隙物總高度

為了讓本揭示之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，以下配合所附圖式作詳細說明如下：第1至4圖顯示依據本揭示的一些實施例，顯示面板的剖面示意圖。

以下詳述本揭示之顯示面板的一些實施例，然而，可以理解的是，本揭示提供的發明概念可以在各種廣泛的背景中實施，在此所討論的特定實施例僅用於說明本揭示的一些實施例之製造與使用的特定方式，並非用於限定本揭示的範圍。

此外，為了讓本揭示之實施例的特徵能夠清楚地在圖式中呈現和方便說明，圖式中各元件的尺寸可能不按規格比例繪製，而採用放大或縮小的方式繪製。再者，在本揭示之說明書的描述和圖式中，各元件的上下方位關係並不表示顯示面板的實際使用方向，在顯示面板的實際使用上是以彩色濾光層面向使用者的方向為準。

參閱第1圖，其係顯示依據本揭示的一些實施例，顯示面板100的剖面示意圖。顯示面板100包含第一基板101和第二基板102，顯示介質105位於第一基板101與第 二基板102之間。為了讓第一基板101與第二基板102之間的空間保持一定距離，在第一基板101與第二基板102之間還設置有間隙物107，且間隙物107形成於第一基板101的頂面101T上，間隙物107可以是形成在第一基板101上的感光型柱狀間隙物，間隙物107的詳細結構特徵將說明如後。雖然第1圖中僅繪出一個間隙物107，實際上顯示面板100具有多個間隙物107在第一基板101與第二基板102之間。

在一些實施例中，第一基板101可以是彩色濾光片(CF)基板，第二基板102可以是薄膜電晶體(TFT)基板。第一基板101(彩色濾光片(CF)基板)包含彩色濾光層111形成在透明基板103上，彩色濾光層111包含複數彩色濾光區塊，這些彩色濾光區塊的顏色包含紅色、綠色和藍色，並且在這些彩色濾光區塊之間還形成有黑色矩陣(black matrix；BM)，黑色矩陣所圍繞的單元區域可稱為一個次畫素區(sub-pixel area)，三個不同顏色的彩色濾光區塊，例如紅色、綠色和藍色的彩色濾光區塊所組成的區域可稱為一個畫素區(pixel area)。

此外，在彩色濾光層111上方還形成有平坦層(over coat)113，平坦層113的材質為透明光阻材料，平坦層113可以保護彩色濾光層，並且還具有平坦化的效果，藉由平坦層113的設置可以減少紅色、綠色和藍色的彩色濾光區塊的斷差值，提高第一基板101(彩色濾光片(CF)基板)表面的平整性。另外，在一些實施例中，於平坦層113上方還可形成共用電極(common electrode)，共用電極的材料為透明導電材 料，例如銦錫氧化物(indium tin oxide：ITO)。

第二基板102(薄膜電晶體(TFT)基板)上形成有複數個薄膜電晶體(TFTs)，這些薄膜電晶體排列成陣列(Array)形式，每一個薄膜電晶體可作為一個次畫素區的開關元件。此外，第二基板102(薄膜電晶體基板)上還形成有複數條掃瞄線(scan lines)和複數條資料線(data lines)，掃瞄線的方向與資料線的方向互相垂直，並且薄膜電晶體設置在掃瞄線與資料線的交叉處附近，掃瞄線與資料線電性連接至薄膜電晶體，這些薄膜電晶體、掃瞄線和資料線可採用顯示面板常見的製造方法及材料形成。

另外，在第二基板102(薄膜電晶體基板)上方通常還會形成另一平坦層(未繪出)，此平坦層全面性覆蓋薄膜電晶體、掃瞄線和資料線，以保護第二基板102(薄膜電晶體基板)上的各元件，並提高第二基板102(薄膜電晶體基板)表面的平整性。此外，於此平坦層上方還可形成畫素電極(pixel electrode)，畫素電極的材料為透明導電材料，例如銦錫氧化物(ITO)，畫素電極可經由形成在此平坦層內的貫穿孔與薄膜電晶體產生電性連接。

在一些實施例中，顯示介質105可以是液晶層，為了讓顯示介質105中的液晶分子以一定的方向排列，在第一基板101上形成配向膜109並且覆蓋間隙物107，配向膜109的材料可以是聚亞醯胺(polyimide；PI)，經由塗佈製程將配向膜材料覆蓋在間隙物107和第一基板101上，待配向膜材料成膜之後，對配向膜材料進行定向摩擦處理(rubbing treatment)刷出溝槽，使得液晶分子依照配向膜109上的溝槽方向配向排列。雖然第1圖中未繪出，在第二基板102之上也會形成另一配向膜，使得顯示介質105中的液晶分子依照第一基板101上的配向膜109和第二基板102上的配向膜之溝槽方向排列。

依據本揭示的實施例，如第1圖所示，間隙物107具有底切結構(undercut structure)，使得間隙物107靠近第一基板101的底部處產生內縮，間隙物107的剖面形狀為底部內縮的柱狀。間隙物107的底切結構可以增加間隙物107的彈性回覆力，藉此可減少顯示面板100內間隙物107的使用數量，進而增加顯示面板100的開口率，因此，本揭示之實施例的間隙物可以應用在高解析度的顯示面板，例如可應用在解析度大於300ppi(pixel per inch，每一英吋的像素量)的顯示面板中，以減少間隙物的使用顆數，增加高解析度的顯示面板之開口率。

在本揭示的一些實施例中，間隙物107為感光型柱狀間隙物。首先，在第一基板101上方塗佈形成間隙物107的感光材料，接著再經由曝光和顯影製程形成間隙物107。在曝光步驟中藉由控制曝光的焦距和曝光的能量，可以讓靠近第一基板101的感光材料被曝光的區域與遠離第一基板101的感光材料被曝光的區域不同，因此經由顯影步驟可以除去更多靠近第一基板101的感光材料，使得間隙物107產生底切結構。

本揭示之實施例的間隙物107具有隨著不同高度 位置變化的寬度，如第1圖所示，間隙物107在垂直於第一基板101的頂面101T的法向量方向104上具有第一寬度W1和第二寬度W2，第二寬度W2的高度位置比第一寬度W1的高度位置更靠近第一基板101，並且第二寬度W2小於第一寬度W1。

此外，依據本揭示的一些實施例，配向膜109在間隙物107的第一寬度W1處具有第一厚度T1，配向膜109在間隙物107的第二寬度W2處具有第二厚度T2，並且第二厚度T2大於第一厚度T1。

依據本揭示的實施例，設置於不同位置的配向膜109具有不同的厚度，在一些實施例中，覆蓋於間隙物107頂部表面上的配向膜109具有第三厚度T3，而覆蓋於平坦層113上的配向膜109則具有第四厚度T4，並且第三厚度T3遠小於第四厚度T4。在一些實施例中，第三厚度T3非常薄(特別是在主要間隙物頂部的配向層厚度即使使用掃瞄式電子顯微鏡(SEM)亦不容易觀察到)，而配向膜109的第四厚度T4的範圍則可約為20nm至70nm。

另外，覆蓋於平坦層113上的配向膜109在不同位置也具有不同的厚度，在一些實施例中，覆蓋於平坦層113上的配向膜109在靠近間隙物107處具有第五厚度T5，而配向膜109在遠離間隙物107處則具有第六厚度T6，並且第五厚度T5大於第六厚度T6。在一些實施例中，配向膜109的第五厚度T5的範圍可約為30nm至100nm，而配向膜109的第六厚度T6的範圍可約為20nm至70nm。

配向膜109的不同膜厚可以經由調整配向膜材料的黏度和塗佈配向膜材料的厚度達成，在一些實施例中，配向膜材料的黏度低，具有良好的流動性，並且配向膜材料的塗佈厚度大，如此可以在靠近間隙物107的底部處形成厚度較大的配向膜109。

依據本揭示的實施例之配向膜的膜厚設計，配向膜109在靠近間隙物107的底部處具有較大的厚度，藉此可以補償間隙物107與第一基板101的接觸面積變小所引發的附著力變差的問題，本揭示之實施例的配向膜109可以保護間隙物107，讓間隙物107不容易從第一基板101上剝離。

此外，依據本揭示的實施例之配向膜的膜厚設計，配向膜109在靠近間隙物107的底部處具有平滑的輪廓，因此配向膜109的定向摩擦(rubbing)製程不會因為間隙物107的底切結構而不容易施加，由於配向膜109在靠近間隙物107的底部處仍可以被刷出溝槽，因此液晶分子在靠近間隙物107的底部處也能夠得到良好的配向，使得顯示介質105中的液晶分子之配向排列容易控制，減少定向摩擦花紋(rubbing mura)的產生，進而提升了顯示面板的畫面品質。

依據本揭示的實施例，間隙物107在垂直於第一基板101的一剖面還具有最大寬度Wmax和最小寬度Wmin，在一些實施例中，最大寬度Wmax與最小寬度Wmin的比值是大於1且小於或等於1.5，在一些實施例中，間隙物107的最大寬度Wmax與最小寬度Wmin的比值範圍可以是在約1.02至約1.05。此外，依據本揭示的一些實施例，間隙物107 的最大寬度Wmax的高度位置是在間隙物107的總高度H_T的60%至90%處；而間隙物107的最小寬度Wmin的高度位置則是在間隙物107的總高度H_T的0%至30%處。另外，在一些實施例中，間隙物107的最大寬度Wmax的範圍可以是約5μm至20μm。

參閱第2圖，其係顯示依據本揭示的一些其他實施例，顯示面板100的剖面示意圖。如第2圖所示，間隙物107的最大寬度Wmax的高度位置是在間隙物107的總高度H_T的約90%處，而間隙物107的最小寬度Wmin的高度位置則是在間隙物107的總高度H_T的0%處。

參閱第3圖，其係顯示依據本揭示的一些其他實施例，顯示面板100的剖面示意圖。如第3圖所示，在一些實施例中，間隙物107可以是長型的間隙物，間隙物107的最大寬度Wmax和最小寬度Wmin皆大於間隙物107的總高度H_T，且間隙物107的最大寬度Wmax的高度位置是在間隙物107的總高度H_T的約60%處，並且間隙物107的最大寬度Wmax的範圍可以是約5μm至20μm。

參閱第4圖，其係顯示依據本揭示的一些其他實施例，顯示面板100的剖面示意圖。如第4圖所示，間隙物107的最大寬度Wmax的高度位置是在間隙物107的總高度H_T的約80%處，而間隙物107的最小寬度Wmin的高度位置則是在間隙物107的總高度H_T的15%處。

此外，依據本揭示的一些實施例，間隙物107靠近第一基板101處具有第一截面積，間隙物107靠近第二基 板102處具有第二截面積，並且第一截面積小於第二截面積，間隙物107的這些截面係定義為平行於第一基板101和第二基板102的表面。在一些實施例中，間隙物107的截面形狀可以是圓形、橢圓形或其他合適的形狀。

在本揭示的一些其他實施例中，第1圖的顯示面板100之第一基板101可以是薄膜電晶體基板，而第二基板102則可以是彩色濾光片基板，在此實施例中，具有底切結構的間隙物107是形成在薄膜電晶體基板上，間隙物107靠近薄膜電晶體基板的底部內縮，並且在間隙物107和薄膜電晶體基板上形成配向膜109，在此實施例中，間隙物107和配向膜109的特徵如上述說明，在此不再重述。

依據本揭示的實施例，設置在顯示面板的第一基板和第二基板之間的間隙物具有底切結構，此底切結構可以增加間隙物的彈性回覆力，因此可減少顯示面板中的間隙物顆數，增加顯示面板的開口率，適用於高解析度的顯示面板。

此外，依據本揭示的實施例，覆蓋在間隙物和第一基板上的配向膜在靠近間隙物的底切結構處具有較大的厚度，此配向膜的厚度設計可以讓間隙物不會從第一基板上剝落，而且此配向膜的平滑輪廓有助於在靠近間隙物的底切結構處之配向膜的定向摩擦製程的施加，讓液晶分子的配向排列容易控制，藉此提升了顯示面板的畫面品質。

雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，在此技術領域中具有通常知識者當可瞭解，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾。 因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

100‧‧‧顯示面板

101‧‧‧第一基板

101T‧‧‧第一基板的頂面

102‧‧‧第二基板

103‧‧‧透明基板

104‧‧‧第一基板的頂面的法向量方向

105‧‧‧顯示介質

107‧‧‧間隙物

109‧‧‧配向膜

111‧‧‧彩色濾光層

113‧‧‧平坦層

W1‧‧‧第一寬度

W2‧‧‧第二寬度

T1‧‧‧第一厚度

T2‧‧‧第二厚度

T3‧‧‧第三厚度

T4‧‧‧第四厚度

T5‧‧‧第五厚度

T6‧‧‧第六厚度

H_T‧‧‧總高度

Claims (12)

1. 一種顯示面板，包括：一第一基板，具有一頂面；一第二基板；一顯示介質，位於該第一基板與該第二基板之間；至少一間隙物，位於該第一基板的該頂面上，且該間隙物位於該第一基板與該第二基板之間，該間隙物在垂直該第一基板的該頂面的法向量方向具有一第一寬度和一第二寬度，該第二寬度的高度位置比該第一寬度的高度位置靠近該第一基板，且該第二寬度小於該第一寬度；一配向膜，形成於該第一基板上且覆蓋該間隙物，該配向膜在該間隙物的該第一寬度處具有一第一厚度，該配向膜在該間隙物的該第二寬度處具有一第二厚度，且該第二厚度大於該第一厚度；以及一平坦層，形成於該第一基板上，且該平坦層位於該配向膜與該第一基板之間，其中覆蓋於該間隙物頂部表面上的該配向膜具有一第三厚度，覆蓋於該平坦層上的該配向膜具有一第四厚度，且該第三厚度小於該第四厚度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該間隙物在垂直該第一基板的一剖面還具有平行該第一基板的一最大寬度和一最小寬度，該最大寬度與該最小寬度的比值大於1且小於等於1.5。
3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該最大寬度與該最小寬度的比值範圍為1.02至1.05。
4. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該間隙物具有該最大寬度的高度位置係在該間隙物總高度的60%至90%處。
5. 如申請專利範圍第2項所述之顯示面板，其中該間隙物具有該最小寬度的高度位置係在該間隙物總高度的0%至30%處。
6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該間隙物的最大寬度範圍為5μm至20μm。
7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該間隙物的剖面形狀為底部內縮的柱狀。
8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該平坦層位於該間隙物與該第一基板之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中覆蓋於該平坦層上的該配向膜在靠近該間隙物處具有一第五厚度，該配向膜在遠離該間隙物處具有一第六厚度，且該第五厚度大於該第六厚度。
10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一基板為彩色濾光片基板，且該第二基板為薄膜電晶體基板。
11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該第一基板為薄膜電晶體基板，且該第二基板為彩色濾光片基板。
12. 如申請專利範圍第1項所述之顯示面板，其中該間隙物靠近該第一基板處具有一第一截面面積，該間隙物靠近該第二基板處具有一第二截面面積，且該第一截面面積小於該第二截面面積。