TWI651572B - 可增加間隙柱高度的面板結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可增加間隙柱高度的面板結構及其製造方法，先利用曝光顯影以及堆疊生成的方式製造第二基板，並使第二基板形成至少一凹槽，提供第一基板具有間隙柱，對應接合第一基板與第二基板，使間隙柱安裝在凹槽內，並位在第一基板與第二基板間，以形成包含第一基板、第二基板及至少一間隙柱之面板結構，本發明利用提高間隙柱的高度，以提高面板製程的穩定性，並降低製程的生產成本。

Description

可增加間隙柱高度的面板結構及其製造方法

本發明係關於一種面板結構及其製造方法，特別是一種藉由改良面板結構以增加間隙柱高度，用以穩定面板製程之可增加間隙柱高度的面板結構及其製造方法。

在面板製程中，半穿透半反射(Transflective)面板技術係一種可同時利用背光模組之穿透光與環境光源之反射光進行顯示的技術，使液晶面板在強烈的光環境中具有可視性。當背光模組電源關閉不提供光源時，液晶面板也可藉由此環境中的光反射產生顯示資訊，藉此節省耗電。相較於習知僅使用穿透光或僅使用環境光顯示的液晶面板而言，半穿透半反射面板技術會結合習知技術的特性及優點，使得具有半穿透半反射的液晶面板，運用在一般可攜式電子裝置時，足以靈活運用在各種不同的光環境中。因此，現今半穿透半反射面板已經普遍應用在智慧型手機、平板電腦等行動裝置中。

其中一種半穿透半反射面板在進行畫素設計時，同時具有兩種不同的液晶盒間隙(Cell Gap)，而半穿透半反射面板較注重反射光學特性之一，其分類係為微穿透(Micro-Transmitted)面板。請參照第一圖所示，在此一習知面板結構10的設計中，主要係利用位在上有機組合層12、下有機組合層14及其間的間隙柱16形成反射液晶盒間隙，再配合反射率及顏色的調整，間隙柱16的高度會在0.8~2.2μm間，若間隙柱16的高度不夠或太低，會造成面板製程產生不穩定。

然而，一般微穿透面板結構，最理想的是Cell Gap與間隙柱同高，若在此結構下，基板進行製程完成後表面為平整，則間隙柱高度會等於反射光學Cell Gap，若當完成時為高低起伏不平整，就需要依照實際情況調整間隙柱高度，但因為在微穿透面板的間隙柱高度低，在製程上具有相當的困難度，不易達成理想的高度，導致面板製程的不穩定。

因此，本發明基於上述習知微穿透面板結構設計間隙柱高度的難度，進行結構及製造方法的改善，以提出一種可增加間隙柱高度的面板結構及其製造方法。

本發明的主要目的係在提供一種可增加間隙柱高度的面板結構及其製造方法，透過結構及製造方法的改良，可以靈活調整間隙柱高度，使得間隙柱可以比一般結構高度更高，更進一步可調整液晶盒間隙，用以穩定及順利面板製程。

本發明的另一目的係在提供一種可增加間隙柱高度的面板結構及其製造方法，也不需要額外增加其它方式改變間隙柱的高度，只要利用原先製程中的光罩手法，即可對結構改變，不會增加額外製程成本，並相較習知技術而言，更是可以省去無謂的成本支出。

為了達成上述的目的，本發明提供一種可增加間隙柱高度的面板結構，包含有一第一基板、一第二基板以及至少一間隙柱，第一基板具有至少一凹槽，且第二基板位在第一基板下方，間隙柱設置在第一基板及第二基板間，且一端容置在凹槽內及另一端連接第一基板。

在本發明中，第一基板包含有一第一有機材料層位在間隙柱上，一色阻層位在第一有機材料層上，一第一透光層位在色阻層上，第一透光層係玻璃，色阻層係彩色光阻。

在本發明中，第二基板包含有一第一合金層，其上具有一第二有機材料層，且第二有機材料層具有凹槽，一第二合金層位在第二有機材料層及其凹槽表面。

在本發明中，第二有機材料層藉由微影蝕刻製程形成凹槽，第一合金層經曝光顯影方式形成一凹陷處，以使第二有機材料層後續形成第一合金層上以對應形成凹槽。

在本發明中，第一合金層包含有一閘極電極層位在一第二透光層上，且閘極電極層具有至少一缺口圖案，一絕緣層位在閘極電極層上，一源極/汲極電極層位在絕緣層上，一畫素電極層位在源極/汲極電極層上，且畫素電極層位在第二有機材料層下，畫素電極層、源極/汲極電極層及絕緣層對應缺口圖案，會在畫素電極層上形成凹陷處，畫素電極層上具有第二有機材料層，對應凹陷處會使第二有機材料層形成凹槽。

在本發明中，間隙柱的側邊距離凹槽0~20μm，間隙柱為感光型間隙物。

另外，本發明還提供一種可增加間隙柱高度的面板製造方法，先利用曝光顯影以及堆疊生成的方式製造第二基板，並使其形成至少一凹槽，提供第一基板具有間隙柱，對應接合第一基板與第二基板，且間隙柱安裝在凹槽內，以使間隙柱位在第一基板與第二基板間。

在本發明中，在提供第一基板前，先提供第一透光層，形成色阻層在第一透光層上，形成第一有機材料層在色阻層上，方以形成第一基板。而間隙柱設置在第一基板的第一有機材料層上。

在本發明中，其中第二基板藉由以下步驟所形成，先藉由曝光顯影方式產生第一合金層，形成第二有機材料層在第一合金層上，形成第二合金層在第二有機材料層上，方以形成第二基板。

在本發明中，第一合金層藉由曝光顯影方式形成凹陷處，第二有 機材料層覆蓋在第一合金層上，第二有機材料層對應凹陷處的位置會形成凹槽。而第二有機材料層可經蝕刻製程方式，以形成凹槽。

在本發明中，第一合金層藉由曝光顯影方式形成凹陷處，第二有機材料層藉由蝕刻製程方式形成凹槽，且凹槽會對應位在凹陷處的上方。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明可以在不額外增加既有面板製程步驟下，達成增加間隙柱的高度，藉此又能達成穩定面板製程，以及不會影響光學結果，以形成優於習知面板的面板結構。

首先，請參照本發明第二圖所示，一種可增加間隙柱高度的面板結構20包含有一第一基板22、一第二基板24及至少一間隙柱26，本實施例中的間隙柱26係為感光型間隙物，並先以一間隙柱26為例說明，但本發明不以此數量為限制。第二基板24具有至少一凹槽241，第二基板24位在第一基板22下方， 且間隙柱26位在第一基板22及第二基板24間，間隙柱26的一端的容置在凹槽241內，而另一端則連接第一基板22，在本發明中，每一間隙柱26下方都會有對應之凹槽241，但非所有凹槽241都有對應的間隙柱26，且間隙柱26的一端與凹槽241接觸，在本實施例中亦先以一個凹槽241及間隙柱26為例說明。

承接上段，在第一基板22中包含有一第一有機層222、一色阻層224及一第一透光層226，第一有機層222上具有色阻層224，而色阻層224位在第一透光層226上，第一基板22係藉由第一有機層222接合間隙柱26，以使間隙柱26位在第一有機層222下，在本實施例中，第一透光層226係可為玻璃，色阻層224係為彩色光阻(color resists)，本發明不以此實施例說明為發明之限制。第二基板24中還包含有一第一合金層242、一第二有機材料層243及一第二合金層244，第二有機材料層243位在第一合金層242上，且第二有機材料層243具有上述之凹槽241，第二合金層244位在第二有機材料層243及凹槽241的表面上。

說明完本發明的結構後，接著詳細說明本發明上述可增加間隙柱高度的面板之製造方法，請參照本發明第三圖及第四a圖~第四c圖所示，並請同時參照第一圖。首先，如步驟S10所示，並請參照第四a圖，利用曝光顯影以及堆疊生成的方式製造第二基板24，例如先以曝光顯影的方式產生第一合金層242，接著形成第二有機材料層243在第一合金層242上，再形成第二合金層244在第二有機材料層243上，以形成第二基板24，並可經蝕刻製程的方式在第二基板24的第二有機材料層243形成凹槽241，在此凹槽241的數量係對應第二圖的結構表示，本發明不以此限制凹槽241的數量，以及不限制移除部分第二有機材料層243的方式。如步驟S12所示，並請參照第四b圖，提供第一基板22，例如先提供第一透光層226，接著形成色阻層224在第一透光層226上，再形成第一有機材料層222在色阻層224上，以形成第一基板22，並在第一有機材料層222上形成間隙柱26，本發明不以此限制間隙柱26的數量。如步驟S14所示，並請參照第四c 圖，對應接合第一基板22與第二基板24，且將間隙柱26對應安裝在凹槽241內，以使間隙柱26位在第一基板22及第二基板24間。

上述之實施例主要係強調，透過移除部分第二有機材料層，以達成提高間隙度之高度的一實施例，接著，本發明再提供另一實施例說明調整間隙度高度的結構與製造方法。請參照本發明第五圖所示，一種可增加間隙柱高度的面板結構30包含有一第一基板32、一第二基板34及至少一間隙柱36，本實施例中的間隙柱36亦為感光型間隙物，並先以一間隙柱36為例說明，但本發明不以此數量為限制。第二基板34具有至少一凹槽341，第二基板34位在第一基板32下方，且間隙柱36位在第一基板32及第二基板34間，間隙柱36的一端的容置在凹槽341內，而另一端則連接第一基板32，在本發明中，凹槽341數量係對應間隙柱36的數量，在本實施例中亦先以一個凹槽341為例說明。

承接上段，此實施例中的凹槽341與上述實施例不同處，係關於第二基板34之結構，本實施例的第二基板34還包含有一第一合金層342、一第二有機材料層343及一第二合金層344，第二有機材料層343位在第一合金層342上，且第二有機材料層343具有凹槽341，第二合金層344位在第二有機材料層342及凹槽341的表面上。然而，第二有機材料層343的凹槽341係與第一合金層342有關，第一合金層342還包含有一第二透光層342a、一閘極電極層342b、一絕緣層342c、一源極/汲極電極層342d及一畫素電極層342e，閘極電極層342b位在第二透光層342a上，且閘極電極層342b具有至少一缺口圖案，以使閘極電極層342b的表面為不平整的表面，本實施例係以一缺口圖案為例說明，絕緣層342c位在閘極電極層342b上，源極/汲極電極層342d位在絕緣層342c上，畫素電極層342e位在源極/汲極電極層342d上，且畫素電極層342e上則有第二有機材料層343。對應閘極電極層342b的缺口圖案，會使其上的絕緣層342c、源極/汲極電極層342d及畫素電極層342e形成凹陷處342f，此凹陷處342f會對應畫素電極層342e上的第二有機材料層343產生凹槽341。

說明完本發明另一實施例後，接著詳細說明此實施例的製造方法，首先請參照本發明第六圖及第七a圖~第七c圖所示，並請同時參照第五圖。首先，如步驟S20所示，並請參照第七a圖，利用曝光顯影以及堆疊生成的方式製造第二基板34，例如先以曝光顯影及堆疊生成的方式產生第一合金層342並且在第一合金層342上形成至少一凹陷處342f，其係自第一合金層342在曝光顯影時，即在堆疊於第二透光層342a上的閘極電極層342b形成一缺口圖案，接著依序堆疊絕緣層342c、源極/汲極電極層342d及畫素電極層342e在閘極電極層342b上，藉由閘極電極層342b的缺口圖案以形成具有凹陷處342f的第一合金層342，接著形成第二有機材料層343覆蓋在第一合金層342上，第二有機材料層343會對應第一合金層342之凹陷處342f以形成至少一凹槽341，再形成第二合金層344在第二有機材料層343上，以形成具有凹槽341的第二基板34，在此凹槽341的數量係對應第五圖的結構表示，本發明亦不以此限制凹槽341的數量。如步驟S22所示，並請參照第七b圖，提供第一基板32，例如先提供第一透光層326，接著形成色阻層324在第一透光層326上，再形成第一有機材料層322在色阻層324上，以形成第一基板32，其對應凹槽341的數量，以在第一有機材料層322上形成間隙柱36，本發明不以此限制間隙柱36的數量。如步驟S24所示，並請參照第七c圖，對應接合第一基板32與第二基板34，且將間隙柱36對應安裝在凹槽341內並與凹槽341底面接觸，以使間隙柱36位在第一基板32及第二基板34間。

上述的二實施例，一是利用移除第二基板中的部分第二有機材料層之方式形成凹槽，二是利用移除第二基板中的部分第一合金層之方式，使得上面堆疊各階層後以形成凹槽，可以透過蝕刻或曝光顯影的方式移除部分第二有機材料層及部分第一合金層。在此，又提出另一實施例以供說明，例如結合上述兩種實施例的方式，在形成第一合金層時，先透過曝光顯影的方式形成至少一缺口，接著進行第二有機材料層的堆疊，此時可以更進一步決定，一旦當所設置的間隙柱高度過高時，可以再藉由如蝕刻製程的方式，在第二有機材料層進行部分的移除，並以形成凹槽。此時的凹槽則是結合上述兩種移除方式所產生，使用者可以依照自己生產所需的製程進行調整，本發明則不限制應要使用何種方式，也不限制要移除的第一合金層或有機材料層被移除的深度。

本發明主要是利用移除間隙柱下方的部分空間，例如部分的合金層或有機材料層，藉此提高間隙柱可以容置在液晶盒間隙(Cell Gap)的高度，並且提高面板製程的穩定性。在移除合金層或是有機材料層的部分時，只要利用原本即有的光罩搭配如蝕刻的方式即可形成一凹槽，由於合金層的厚度較薄，因此在移除部分的合金層僅能作凹槽深度的微調，主要是藉由有機材料層決定，使用者只要調整曝光量即可達到凹槽深度深淺的控制，並使間隙柱部分高度容置在凹槽內。本發明並不限制所挖掘的凹槽深度，也不限制應該要移除合金層或是有機材料層之部分，只要至少二者擇一即可，但在進行製程中原有的光罩時，及設計將合金層形成的凹陷大小，使得間隙柱的側邊必須要與凹槽產生距離，例如，請參本發明第八圖所示，其中間隙柱36位在凹槽341底部時，位於此一接觸面的間隙柱36需與凹槽341形成一距離L，在本發明中距離L係可為0~20μm，而液晶盒間隙的高度則看使用者製程而定，主要經由本發明可以增加間隙柱的高度，藉此穩定面板的光學特性以及製程效果。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍。

10‧‧‧面板結構

12‧‧‧上有機組合層

14‧‧‧下有機組合層

16‧‧‧間隙柱

20‧‧‧面板結構

22‧‧‧第一基板

222‧‧‧第一有機層

224‧‧‧色阻層

226‧‧‧第一透光層

24‧‧‧第二基板

241‧‧‧凹槽

242‧‧‧第一合金層

243‧‧‧第二有機材料層

244‧‧‧第二合金層

26‧‧‧間隙柱

30‧‧‧面板結構

32‧‧‧第一基板

322‧‧‧第一有機材料層

324‧‧‧色阻層

326‧‧‧第一透光層

34‧‧‧第二基板

341‧‧‧凹槽

342‧‧‧第一合金層

342a‧‧‧第二透光層

342b‧‧‧閘極電極層

342c‧‧‧絕緣層

342d‧‧‧源極/汲極電極層

342e‧‧‧畫素電極層

342f‧‧‧凹陷處

343‧‧‧第二有機材料層

344‧‧‧第二合金層

36‧‧‧間隙柱

L‧‧‧距離

第一圖為習知面板結構的結構示意圖。

第二圖為本發明第一實施例的結構示意圖。

第三圖為本發明第一實施例之製造方法的步驟流程圖。

第四a圖~第四c圖為本發明製作第一實施例之各步驟的結構示意圖。

第五圖為本發明第二實施例的結構示意圖。

第六圖為本發明第二實施例之製造方法的步驟流程圖。

第七a圖~第七c圖為本發明製作第二實施例之各步驟的結構示意圖。

第八圖為本發明中間隙柱與凹槽之距離的平面示意圖。

Claims (16)

1. 一種可增加間隙柱高度的面板結構，其係應用於半穿透半反射面板，該可增加間隙柱高度的面板結構包含：一第一基板；一第二基板，其係具有至少一凹槽，且該第二基板係位在該第一基板下方；以及至少一間隙柱，其係設置於該第一基板及該第二基板間，且該至少一間隙柱的一端係容置於該至少一凹槽內，該至少一間隙柱的另一端則連接該第一基板。
2. 如請求項1所述之可增加間隙柱高度的面板結構，其中該第一基板更包含：一第一有機材料層，其係位於該至少一間隙柱上；一色阻層，其係位於該第一有機材料層上；以及一第一透光層，其係位於該色阻層上。
3. 如請求項2所述之可增加間隙柱高度的面板結構，其中該第一透光層係為玻璃，該色阻層係為彩色光阻(color resists)。
4. 如請求項1所述之可增加間隙柱高度的面板結構，其中該第二基板更包含：一第一合金層；一第二有機材料層，其係位於該第一合金層上，且該第二有機材料層具有該至少一凹槽；以及一第二合金層，其係位於該第二有機材料層及其該至少一凹槽表面上。
5. 如請求項4所述之可增加間隙柱高度的面板結構，其中該第二有機材料層係藉由微影蝕刻製程形成該至少一凹槽。
6. 如請求項4所述之可增加間隙柱高度的面板結構，其中該第一合金層係可經曝光顯影的方式先形成至少一凹陷處，以使該第二有機材料層後續形成在該第一合金層上並對應形成該至少一凹槽。
7. 如請求項4所述之可增加間隙柱高度的面板結構，其中該第一合金層更包含：一第二透光層；一閘極電極層，其係位於該第二透光層上，且該閘極電極層具有至少一缺口圖案；一絕緣層，其係位於該閘極電極層上；一源極/汲極電極層，其係位於該絕緣層上；以及一畫素電極層，其係位於該源極/汲極電極層上，且該畫素電極層位於該第二有機材料層下，該畫素電極層、該源極/汲極電極層及該絕緣層對應該至少一缺口圖案，以在該畫素電極層上形成至少一凹陷處，該畫素電極層上係具有該第二有機材料層，對應該至少一凹陷處會使該第二有機材料層形成該至少一凹槽。
8. 如請求項1所述之可增加間隙柱高度的面板結構，其中該間隙柱的側邊距離該凹槽0~20μm。
9. 如請求項1所述之可增加間隙柱高度的面板結構，其中該間隙柱係為感光型間隙物。
10. 一種可增加間隙柱高度的面板製造方法，其係應用於半穿透半反射面板，該可增加間隙柱高度的面板製造方法包含以下步驟：利用曝光顯影以及堆疊生成的方式製造一第二基板，並使該第二基板形成至少一凹槽；提供一第一基板，其係具有至少一間隙柱；以及對應接合該第一基板與該第二基板，且該至少一間隙柱安裝於至該至少一凹槽內，以使該間隙柱位於該第一基板與該第二基板間。
11. 如請求項10所述之可增加間隙柱高度的面板製造方法，其中在提供該第一基板前，更包含以下步驟：提供一第一透光層；形成一色阻層於該第一透光層上；以及形成一第一有機材料層於該色阻層上，以形成該第一基板。
12. 如請求項11所述之可增加間隙柱高度的面板製造方法，其中該間隙柱係設置在該第一基板的該第一有機材料層上。
13. 如請求項10所述之可增加間隙柱高度的面板製造方法，其中該第二基板係藉由以下步驟所形成：藉由該曝光顯影的方式產生一第一合金層；形成一第二有機材料層於該第一合金層上；以及形成一第二合金層於該第二有機材料層上，以形成該第二基板。
14. 如請求項13所述之可增加間隙柱高度的面板製造方法，其中該第一合金層藉由該曝光顯影的方式以形成至少一凹陷處，該第二有機材料層係可覆蓋在第一合金層上，該第二有機材料層對應該至少一凹陷處的位置會形成該至少一凹槽。
15. 如請求項13所述之可增加間隙柱高度的面板製造方法，其中該第二有機材料層係可經蝕刻製程的方式，以形成該至少一凹槽。
16. 如請求項13所述之可增加間隙柱高度的面板製造方法，其中該第一合金層藉由該曝光顯影的方式以形成至少一凹陷處，以及該第二有機材料層藉由蝕刻製程的方式以形成該至少一凹槽，且該至少一凹槽係位在該至少一凹陷處的上方。