TWI638209B

TWI638209B - 顯示面板

Info

Publication number: TWI638209B
Application number: TW104114252A
Authority: TW
Inventors: 陳宜瑢; 吳尙杰
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2015-05-05
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2018-10-11
Also published as: US20160327824A1; CN104849920A; CN104849920B; TW201640194A

Abstract

一種顯示面板，包括一第一基板、多個彩色濾光圖案、一黑矩陣層、多個間隙物、一第二基板及一顯示介質。第一基板具有一畫素陣列，且畫素陣列包括多條掃描線、多條資料線、多個畫素結構以及多條訊號線。彩色濾光圖案配置於第一基板上且具有一凹陷部以及一突出部。彩色濾光圖案之突出部延伸至相鄰之下一個畫素區域之彩色濾光圖案的凹陷部中。黑矩陣層以及間隙物配置於第一基板及彩色濾光圖案上。黑矩陣層對應掃描線及資料線設置。間隙物對應配置在彩色濾光圖案之突出部上。第二基板位於第一基板的對向側。顯示介質位於黑矩陣層及第二基板之間。

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具有間隙物配置於訊號線以及資料線交錯區的顯示面板。

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，因此已取代陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)成為新一代顯示器的主流。如今，由於平面顯示器的輕薄特性，平面顯示器更被配置到許多建築物或電子設備的非平面的表面上。

在習知的液晶顯示面板中，通常會透過間隙物的設置來維持顯示面板的上基板以及下基板之間的間隙(cell gap)。然而，由於間隙物會影響到周圍液晶的導向，造成該處的液晶效率低落以及顯示品質不佳。另一方面，近來曲面顯示面板亦已經在積極的發展中。然而，在製作曲面顯示面板的過程中，當上下基板於進行曲面組立的步驟時，間隙物也可能會刮傷其他膜面而使得顯示面板產生漏光的情況，使得顯示面板無法提供使用者較理想的顯示品質。

本發明提供一種顯示面板，其可以改善傳統液晶顯示面板中的間隙物所造成的種種問題。

本發明提供一種顯示面板，其包括一第一基板、多個彩色濾光圖案、一黑矩陣層、多個間隙物、一第二基板以及一顯示介質。第一基板具有一畫素陣列，且畫素陣列包括多條掃描線、多條資料線、多個畫素結構以及多條訊號線。相鄰的兩條掃描線以及相鄰的兩條資料線定義出一畫素區域。畫素結構與掃描線以及資料線電性連接，其中每一畫素結構包括一開關元件以及一畫素電極。訊號線對應畫素結構設置且與資料線延伸方向不相同。彩色濾光圖案配置於第一基板上，其中每一彩色濾光圖案對應其中一個畫素區域設置，每一彩色濾光圖案具有一凹陷部以及一突出部，且每一彩色濾光圖案之突出部延伸至相鄰之下一個畫素區域之彩色濾光圖案的凹陷部中。黑矩陣層配置於第一基板上且位於彩色濾光圖案上，其中黑矩陣層對應掃描線以及資料線設置。間隙物配置於第一基板上且位於彩色濾光圖案上，其中間隙物對應配置在彩色濾光圖案之突出部上。第二基板位於第一基板的對向側。顯示介質位於黑矩陣層以及第二基板之間。

基於上述，由於間隙物配置在訊號線以及資料線之間的交錯區(亦即非透光區)，因此可以使得顯示面板的開口率提升。除此之外，由於間隙物是位於非透光區，故當間隙物刮傷其他膜層而造成的漏光現象便可以有效地被遮蔽住。

為讓本發明的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。

10、20‧‧‧顯示面板

100‧‧‧第一基板

GI‧‧‧閘絕緣層

102‧‧‧絕緣層

104‧‧‧保護層

105‧‧‧凹陷部

106‧‧‧突出部

200‧‧‧第二基板

300‧‧‧顯示介質

DL1、DL2、DL3、DL4‧‧‧資料線

SL‧‧‧掃描線

CL‧‧‧訊號線

G1、G2、G3、G4‧‧‧閘極

S1、S2、S3、S4‧‧‧源極

D1、D2、D3、D4‧‧‧汲極

CH1、CH2、CH3、CH4‧‧‧通道層

TFT1‧‧‧第一主動元件

TFT2‧‧‧第二主動元件

TFT3‧‧‧第三主動元件

TFT4‧‧‧第四主動元件

C1‧‧‧第一接觸窗

C2‧‧‧第二接觸窗

C3‧‧‧第三接觸窗

C4‧‧‧第四接觸窗

PE1‧‧‧第一畫素電極

PE2‧‧‧第二畫素電極

PE1a‧‧‧第一主畫素電極

PE1b‧‧‧第一次畫素電極

PE2a‧‧‧第二主畫素電極

PE2b‧‧‧第二次畫素電極

CF1、CF2、CF3‧‧‧彩色濾光圖案

BM‧‧‧黑矩陣層

MPS‧‧‧主間隙物

SPS‧‧‧次間隙物

CR‧‧‧交錯區

CS‧‧‧儲存電容器

X1‧‧‧最短距離

圖1A是根據本發明一實施例之顯示面板的上視示意圖。

圖1B是圖1A的彩色濾光圖案的上視示意圖。

圖2是根據圖1A的剖線A-A’的剖面示意圖。

圖3是根據圖1A的剖線B-B’的剖面示意圖。

圖4是根據本發明一實施例之顯示面板的剖面示意圖，其是對應圖1A之A-A’剖面線之處的顯示面板的剖面示意圖。

圖5是根據本發明一實施例之顯示面板的剖面示意圖，其是對應圖1A之B-B’剖面線之處的顯示面板的剖面示意圖。

圖6是根據本發明另一實施例之顯示面板的上視示意圖。

圖1A是根據本發明一實施例的顯示面板10的上視示意圖，為了詳細的繪示顯示面板10上的元件，圖1A之顯示面板10省略繪示基板、對向基板以及顯示介質。圖2是根據圖1A的剖線A-A’的剖面示意圖。圖3是根據圖1A的剖線B-B’的剖面示意圖。

請同時參照圖1A、圖2以及圖3，首先，提供一第一基板100。第一基板100之材質可為玻璃、石英、有機聚合物或是金屬等等。緊接著，在第一基板100上形成多條掃描線SL、多條訊號線CL以及多個閘極G1~G2。換言之，掃描線SL、訊號線CL以及閘極G1~G2屬於同一膜層。在本實施例中，掃描線SL以及訊號線CL的延伸方向相同，但本發明不限於此。在其他實施例中，掃描線SL以及訊號線CL的延伸方向亦可以為不完全相同。掃描線SL、訊號線CL以及閘極G1~G2一般是使用金屬材料。然，本發明不限於此，根據其他實施例，掃描線SL、訊號線CL以及閘極G1~G2也可以使用其他導電材料，例如：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或是金屬材料與其它導材料的堆疊層。

接著，在掃描線SL、訊號線CL以及閘極G1~G2上形成閘絕緣層GI，如圖2以及圖3所示。閘絕緣層GI的材料包含無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其它合適的材料、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料、或其它合適的材料、或上述之組合。在此之後，在閘絕緣層GI上形成通道層CH1~CH2，而通道層CH1~CH2的材質可選擇為非晶矽、多晶矽或是氧化物半導體材料，但本發明不限於此。

之後，在閘絕緣層GI以及通道層CH1、CH2上形成多條資料線DL1~DL2、多個源汲S1~S2以及多個汲極D1~D2。在本實施例中，資料線DL1~DL2、源汲S1~S2以及汲極D1~D2屬於同一膜層。掃描線SL以及資料線DL1~DL2彼此交錯(interlaced)設置。換言之，掃描線SL的延伸方向與資料線DL1~DL2的延伸方向不平行，較佳的是，掃描線SL的延伸方向與資料線DL1~DL2的延伸方向垂直。另一方面，訊號線CL的延伸方向與資料線DL1~DL2的延伸方向並不相同。資料線DL1~DL2的材料可以與掃描線SL相同也可以不同。詳細來說，資料線DL1~DL2一般是使用金屬材料。然，本發明不限於此，根據其他實施例，資料線DL1~DL2也可以使用其他導電材料。例如：合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、金屬材料與其它導材料的堆疊層或其它合適的材料。在本實施例中，相鄰的兩條掃描線SL以及相鄰的兩條資料線DL1~DL2定義出一畫素區域(未標示出)。

閘極G1~G2、源極S1~S2、汲極D1~D2以及通道層CH1~CH2構成一第一主動元件TFT1以及一第二主動元件TFT2。詳細來說，在本實施例中，閘極G1、源極S1、汲極D1以及通道層CH1構成第一主動元件TFT1，且閘極G2、源極S2、汲極D2以及通道層CH2構成第二主動元件TFT2。其中，閘極G1~G2與掃描線SL電性連接且源極S1以及源極S2分別與資料線DL1以及資料線DL2電性連接。

之後，在資料線DL1~DL2、源極S1~S2以及汲極D1~D2上形成絕緣層102，如圖2以及圖3所示。絕緣層102的材質可以與閘絕緣層GI相同或不同。舉例來說，絕緣層102的材料包含無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其它合適的材料、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料、或其它合適的材料、或上述之組合。

請同時參照圖1A至圖3，在絕緣層102上形成多個彩色濾光圖案CF1~CF3。每一彩色濾光圖案CF1~CF3對應一個畫素區域設置。換言之，請同時參照圖1A以及圖1B，在本實施例中，彩色濾光圖案CF1~CF3分別設置在三個不同的畫素區域中。彩色濾光圖案CF1~CF3分別可以是紅色、綠色以及藍色彩色濾光圖案，但本發明不限於此。特別是，每一彩色濾光圖案CF1~CF3具有一凹陷部105以及一突出部106，且每一彩色濾光圖案CF1~CF3之突出部106延伸至相鄰之下一個畫素區域之彩色濾光圖案CF1~CF3的凹陷部105中。舉例來說，如圖1B所繪示，彩色濾光圖案CF2的突出部106延伸至位於下一個畫素區域之彩色濾光圖案CF3的凹陷部105中。換言之，彩色濾光圖案CF2的突出部106實質上為彩色濾光圖案CF3的凹陷部105，即彩色濾光圖案CF2的突出部106會嵌入彩色濾光圖案CF3的凹陷部105中，而彩色濾光圖案CF1的突出部106會嵌入彩色濾光圖案CF2的凹陷部105中。同理，彩色濾光圖案CF3的突出部106會嵌入彩色濾光圖案CF1的凹陷部105中。

更進一步來說，每一訊號線CL與其中一條資料線DL1~DL2之間具有一交錯區(cross region)CR，而每一彩色濾光圖案CF1~CF3之凹陷部105以及對應的突出部106則是設置在交錯區CR內。值得注意的是，在本實施例中，由於主動元件 TFT1~TFT2以及彩色濾光圖案CF1~CF3皆是配置於第一基板100上，因此本實施例的顯示面板為COA(Color Filter on Array)的結構。

請同時參照圖2以及圖3，在彩色濾光圖案CF1~CF3上形成保護層104。保護層104的材質可以與絕緣層102相同或不同。舉例來說，保護層104的材料包含無機材料(例如：氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、其它合適的材料、或上述至少二種材料的堆疊層)、有機材料、或其它合適的材料、或上述之組合。

緊接著，在保護層104上形成畫素電極PE1~PE2。畫素電極PE1~PE2可為穿透式畫素電極、反射式畫素電極或是半穿透半反射式畫素電極。穿透式畫素電極之材質包括金屬氧化物，例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。反射式畫素電極之材質包括具有高反射率的金屬材料。

如圖1A所示，第一畫素電極PE1透過第一接觸窗C1(貫穿保護層104、彩色濾光圖案CF1~CF3以及絕緣層102)與第一主動元件TFT1的汲極D1電性連接，而第二畫素電極PE2透過第二接觸窗C2(貫穿保護層104、彩色濾光圖案CF1~CF3以及絕緣層102)與第二主動元件TFT2的汲極D2電性連接。在本實施例中，第一畫素電極PE1與第一主動元件TFT1以及第二畫素電極PE2與第二主動元件TFT2分別構成獨立的畫素結構。另一方面，掃描線SL、資料線DL1~DL2、畫素結構以及訊號線CL構成畫素陣列。

值得注意的是，在本實施例中，訊號線CL可以是共用電壓線，但本發明不限於此。換言之，在本實施例中，訊號線CL可以電性連接至共用電壓(common voltage)。請同時參照圖1A以及圖2，在本實施例中，訊號線CL與畫素電極PE1~PE2重疊設置，故當訊號線CL是共用電壓線時，可以構成儲存電容器CS。

接著，在保護層104上形成黑矩陣層BM以及多個間隙物MPS、SPS。換言之，黑矩陣層BM以及多個間隙物MPS、SPS是配置在第一基板100上且位於彩色濾光圖案CF1~CF3上方。在本實施例中，黑矩陣層BM以及間隙物MPS、SPS是以同一道光罩行程且為相同的材質，故黑矩陣層BM以及間隙物MPS、SPS屬於同一膜層，即黑矩陣層BM以及間隙物MPS、SPS會呈現不透光的顏色，例如黑色或灰色。請參照圖1A，黑矩陣層BM對應掃描線SL以及資料線DL1~DL2設置，且間隙物MPS、SPS則是對應配置在彩色濾光圖案CF1~CF3的突出部106上。由於彩色濾光圖案CF1~CF3的突出部106是設置在交錯區CR內，故隙物MPS、SPS亦是設置在交錯區CR內。

值得一提的是，如圖2所示，間隙物包括多個主間隙物MPS以及多個次間隙物SPS，且主間隙物MPS的高度大於次間隙物SPS的高度。

另一方面，在本實施例中，間隙物MPS、SPS與黑矩陣層BM彼此是分離開來的，但本發明不限於此。在其他實施例中，間隙物MPS、SPS與黑矩陣層BM亦可以是相連的。詳細來說，間隙物MPS、SPS與黑矩陣層BM之間具有一最短距離X1，如圖3所示。而最短距離X1可以為0~14微米，故當最短距離為0微米時，間隙物MPS、SPS與黑矩陣層BM之間實質上是相連的。除此之外，黑矩陣層BM的高度小於次間隙物SPS的高度。

圖4是根據本發明一實施例之顯示面板的剖面示意圖，其是對應圖1A之A-A’剖面線之處的顯示面板的剖面示意圖。圖5是根據本發明一實施例之顯示面板的剖面示意圖，其是對應圖1A之B-B’剖面線之處的顯示面板的剖面示意圖。

請同時參照圖4以及圖5，在完成圖2以及圖3所示的步驟之後，更包括提供一第二基板200，第二基板200位於第一基板100對向側，並且在第一基板100以及第二基板200之間注入顯示介質300，以完成本發明之顯示面板10。詳細來說，第二基板200的材質可以與第一基板的材質相同或不同。舉例來說，第二基板200之材質可為玻璃、石英、有機聚合物或是金屬等等。另一方面，顯示介質300可包括液晶分子、電泳顯示介質、或是其它可適用的介質。

在本實施例中，由於間隙物MPS、SPS配置在訊號線CL以及資料線DL1~DL2之間的交錯區CR，因此間隙物MPS、SPS是位於非透光區。相較於傳統顯示面板之間隙物是設置在透光區，本實施例可以提升顯示面板的開口率。另外，若在顯示面板之組立過程之中產生間隙物MPS、SPS刮傷其他膜層而造成漏光現象時，此處可以被有效的被遮蔽，以避免影響顯示品質。另一方面，在本實施例中，由於間隙物MPS、SPS是配置在彩色濾光圖案CF1~CF3的突出部106上且與突出部106完全重疊，故彩色濾光圖案CF1~CF3的突出部106提供了較為平坦的地形，間隙物MPS、SPS會形成在較為平坦的地形上，而不會設置在至少兩個彩色濾光圖案相互堆疊的交界處，進而使得同一個位置上的間隙物MPS、SPS的厚度較為均一，則使得間隙物MPS、SPS的良率提高。再者，間隙物MPS、SPS是配置在彩色濾光圖案CF1~CF3的突出部106上且與突出部106完全重疊，更可使得間隙物MPS、SPS周圍的液晶分子導向較為有效的回歸正常，提升液晶效率。

圖6是根據本發明一實施例的顯示面板20的上視示意圖，為了詳細的繪示顯示面板20上的元件，圖6之顯示面板20省略繪示基板、對向基板以及顯示介質。本實施例的顯示面板20與圖1A的顯示面板10相似，因此相同的元件以相同的符號表示且不再重複說明。圖6與圖1A兩實施例之差異在於，相鄰的兩個畫素結構之間設置有兩條資料線DL2、DL3，且每一彩色濾光圖案CF1~CF3的突出部106與相鄰的兩個畫素結構之間的兩條資料線DL2、DL3重疊設置。除此之外，每一畫素結構包括一主畫素電極PE1a、PE2a以及一次畫素電極PE1b、PE2b，且在每一畫素結構中的開關元件分別包含兩個主動元件TFT1、TFT2以及TFT3、TFT4。

詳細而言，第一主動元件TFT1與第二主動元件TFT2共同與掃描線SL電性連接且與不同的資料線DL1~DL2電性連接。詳細來說，第一主動元件TFT1與資料線DL1電性連接，而第二主動元件TFT2與資料線DL2電性連接。另一方面，第三主動元件TFT3與第四主動元件TFT4共同與掃描線SL電性，而第三主動元件TFT3與資料線DL3電性連接且第四主動元件TFT4與資料線DL4電性連接。第一主動元件TFT1的汲極D1透過第一接觸窗C1與第一主畫素電極PE1a電性連接，而第二主動元件TFT2的汲極D2透過第二接觸窗C2與第一次畫素電極PE1b電性連接。第三主動元件TFT3的汲極D3透過第三接觸窗C3與第二主畫素電極PE2a電性連接，而第四主動元件TFT4的汲極D4透過第四接觸窗C4與第二次畫素電極PE2b電性連接。也就是說，相較於圖1實施例的1D1G架構，圖6的實施例為2D1G的架構。

類似於圖1A的實施例，在本實施例中，由於間隙物MPS、SPS配置在訊號線CL以及資料線DL1~DL4之間的交錯區CR，因此若間隙物MPS、SPS刮傷其他膜層而造成的漏光現象可以有效的被遮蔽。另一方面，在本實施例中，由於間隙物MPS、SPS是配置在彩色濾光圖案CF1~CF3的突出部106上且與突出部106完全重疊，故彩色濾光圖案CF1~CF3的突出部106提供了較為平坦的地形，間隙物MPS、SPS會形成在較為平坦的地形上，而不會設置在至少兩個彩色濾光圖案相互堆疊的交界處，使得同一個位置上的間隙物MPS、SPS的厚度較為均一，則使得間隙物MPS、SPS的良率提高。再者，間隙物MPS、SPS是配置在彩色濾光圖案CF1~CF3的突出部106上且與突出部106完全重疊，更可使得間隙物MPS、SPS周圍的液晶分子導向較為有效的回歸正常，提升液晶效率。

綜上所述，由於間隙物配置在訊號線以及資料線之間的交錯區(亦即非透光區)，因此可以提升顯示面板的開口率。除此之外，由於間隙物是位於非透光區，故當間隙物刮傷其他膜層而造成的漏光現象可以有效的被遮蔽。另一方面，每一個彩色濾光圖案具有一凹陷部以及一突出部，且彩色濾光圖案之突出部延伸至相鄰之下一個畫素區域之彩色濾光圖案的凹陷部中，並且間隙物是設置在突出部中。由於本實施例之間隙物是設置突出部，而不會被設置在至少兩個彩色濾光圖案相互堆疊的交界處，因此同一個位置上的間隙物的厚度較為均一，則使得間隙物的良率得以提高。再者，間隙物是配置在彩色濾光圖的突出部上且與突出部完全重疊，更可使得間隙物周圍的液晶分子導向較為有效的回歸正常，提升液晶效率。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種顯示面板，包括：一第一基板，該第一基板具有一畫素陣列，其中該畫素陣列包括：多條掃描線以及多條資料線，其中相鄰的兩條掃描線以及相鄰的兩條資料線定義出一畫素區域；多個畫素結構，與該些掃描線以及該些資料線電性連接，其中每一該些畫素結構包括一開關元件以及一畫素電極；以及多條訊號線，對應該些畫素結構設置且與該些資料線延伸方向不相同；多個彩色濾光圖案，配置於該第一基板上，其中每一彩色濾光圖案對應其中一個畫素區域設置，每一彩色濾光圖案具有一凹陷部以及一突出部，且每一彩色濾光圖案之突出部延伸至相鄰之下一個畫素區域之彩色濾光圖案的凹陷部中；一黑矩陣層，配置於該第一基板上且位於該彩色濾光圖案上，其中該黑矩陣層對應該些掃描線以及該些資料線設置；多個間隙物，配置於該第一基板上且位於該彩色濾光圖案上，其中該些間隙物對應配置在該些彩色濾光圖案之突出部上，且該些突出部與對應的該些資料線重疊設置，其中該些間隙物以及該黑矩陣層為相同材質，且為同一膜層；一第二基板，位於該第一基板的對向側；以及一顯示介質，位於該黑矩陣層以及該第二基板之間。
如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中每一訊號線與其中一條資料線之間具有一交錯區(cross region)，且每一彩色濾光圖案之突出部對應設置在該交錯區內。
如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中每一訊號線與其中一條資料線之間具有一交錯區(cross region)，且每一彩色濾光圖案之凹陷部對應設置在該交錯區內。
如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中該些訊號線的延伸方向與該些掃描線的延伸方向相同。
如申請專利範圍第4項所述的顯示面板，其中該些訊號線包括共用電壓線，該些共用電壓線與該些畫素電極重疊設置以構成多個畫素儲存電容器。
如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中該些間隙物與該些彩色濾光圖案之突出部完全重疊。
如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中該些間隙物與該黑矩陣層彼此分離開來。
如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中該些間隙物與該黑矩陣層之間具有一最短距離，所述最短距離為0~14微米。
如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中該些間隙物包括多個主間隙物以及多個次間隙物，該些主間隙物的高度大於該些次間隙物的高度。
如申請專利範圍第1項所述的顯示面板，其中：每一該些畫素結構之該開關元件包括一第一主動元件以及一第二主動元件，每一該些畫素結構之該畫素電極包括一主畫素電極以及一次畫素電極，該主畫素電極與該第一主動元件電性連接，且該次畫素電極與該第二主動元件電性連接，該第一主動元件以及該第二主動元件共同與其中一條掃描線電性連接，該第一主動元件以及該第二主動元件分別與兩條資料線電性連接，相鄰的兩個畫素結構之間設置有兩條資料線，且每一彩色濾光圖案之突出部與所述兩條資料線重疊設置。