主動陣列基板、液晶顯示面板及其製作方法

2023-05-25 17:56:31

專利名稱：主動陣列基板、液晶顯示面板及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種主動陣列基板、液晶顯示面板及其製作方法，尤其涉及一種具有 彩色濾光片的主動陣列基板以及其製造方法。
背景技術：
一般液晶顯示器的彩色濾光片製作工藝，採用三原色的彩色光刻膠(photo resist)經過三道黃光微影(photolithography)工藝，將三個彩色光刻膠薄膜依序形成於 基板上的像素內，而形成彩色濾光片。由於彩色光刻膠薄膜的形成乃是將彩色光刻膠液滴 在基板上，接著以旋轉的方式均勻的塗布於基板上，因此大部分彩色光刻膠會在旋轉的過 程中被浪費掉，而且彩色光刻膠的價格昂貴，這樣的製作方式成本較高。此外，所採用的黃 光微影工藝，需要使用大量的有機溶劑，有造成環境汙染的疑慮。近來，一種利用噴墨印刷(inkjet printing, IJP)形成彩色濾光片的方法已被發 展出來。噴墨印刷法可同時噴印三原色的彩色濾光薄膜於像素內，相較於傳統彩色濾光片 採用的黃光微影工藝，可以減少大量的工藝與材料成本。也因此使得噴墨印刷技術具有大 面積製造的優勢。而利用噴墨印刷的方式，將彩色濾光片與主動陣列基板整合在一起的工藝也逐漸 發展而成。美國專利號第5，919，532號揭露一種主動陣列基板製造方法，將有機樹脂組成物 形成在具有薄膜電晶體的基板上並加熱固化；之後，在其上形成光刻膠並利用一光掩模對 該光刻膠進行顯影工藝；然後利用蝕刻工藝以圖案化該樹脂，以形成接觸洞讓接下來形成 的像素電極可以與薄膜電晶體連接；利用噴墨印刷法將紅色、綠色以及藍色色墨形成在被 圖案化的樹脂定義出來的預定區域中，此時，具有彩色濾光片的主動陣列基板已大體被完 成。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種主動陣列基板，為彩色濾光片位於陣列 上的基板(Color Filter on Array, C0A)。本發明所要解決的另一技術問題在於提供一種主動陣列基板的製造方法，其可改 善現有技術工藝中光掩模數使用過多的問題。本發明所要解決的又一技術問題在於提供一種液晶顯示面板的製造方法，其可提 升面板效能並減少製造成本。本發明還關於一種液晶顯示面板的製造方法，其可利用工藝中之光刻膠作為後續 噴墨印刷工藝中所需的擋牆，藉以省略工藝步驟。
本發明關於一種主動陣列基板，具有一以噴墨印刷工藝形成的高度輔助結構，以 達到混合間隙物(Hybrid spacer)的效果。為實現上述目的，在本發明的一實施例中，主動陣列基板包括一基底；多條掃描線 設置於該基底上；多條數據線，與該些掃描線垂直；多數像素電極；多數主動元件，每一主 動元件分別與對應的掃描線、數據線及像素電極電性連接以定義出一像素區域；以及一高 度輔助結構，大體設置於該主動元件、數據線或掃描線的上方，其中該高度輔助結構的上視 圖案為一圓形、一類圓形、一橢圓形、一不具有銳角的封閉不規則圖形或一不具有直角的封 閉不規則圖形。在本發明的一實施例中，上述主動陣列基板還包括至少一彩色濾光層，設置於該 基底上並大體位於該像素區域內。而且，為實現上述目的，在本發明的一實施例中，上述液晶顯示面板包括上述主動 陣列基板；一對向基板，與該主動陣列基板對向設置；多數間隙物，位於該主動陣列基板以 及該對向基板之間，其中該些間隙物中的一個與該高度輔助結構至少部分重迭(overlap)； 以及一液晶層，位於該主動陣列基板以及該對向基板之間。而且，為實現上述目的，在本發明的一實施例中，提出一種主動陣列基板的製作方 法，包括提供一基底；形成一掃描線、數據線以及主動元件於該基底上；形成一光刻膠層 於該掃描線、數據線以及主動元件上方；圖案化該光刻膠層以形成多數圖案化光刻膠擋牆； 提供多數流體色料於該些圖案化光刻膠擋牆之間所定義出的一像素區域內；固化該些流體 色料以形成多數彩色濾光層；以及形成一像素電極與該主動元件電性連接，並對應位於該 像素區域內。在本發明的一實施例中，上述主動陣列基板的製作方法，其中圖案化該光刻膠層 的步驟包括提供一光掩模於該光刻膠層上方；利用該光掩模顯影該光刻膠層；以及蝕刻 該光刻膠層以形成多數圖案化光刻膠擋牆；以及蝕刻該保護層以形成一接觸洞，其中該像 素電極通過該接觸洞與該主動元件電性連接。本發明提供一種彩色濾光片位於陣列上的主動陣列基板，可以降低光掩模的使用 數量，提升面板效能並減少製造成本。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。


圖1為本發明的主動陣列基板的上視圖；圖2a至圖2f為本發明的第一實施例的主動陣列基板的製造方法對應的結構剖面 圖；圖3a至圖3h為本發明的第二實施例的液晶顯示面板的製造方法對應的結構剖面 圖；圖4a至圖4f為本發明的第三實施例的主動陣列基板的製造方法對應的結構剖面 圖；圖5a至圖5g為本發明的第四實施例的液晶顯示面板的製造方法對應的結構剖面 圖；圖6為本發明的液晶顯示面板分解；以及
4
圖7a至圖7d為本發明的高度輔助結構的上視圖<其中，附圖標記10 主動陣列基板111 掃描線113:電容電極130 光刻膠層
130b 圖案化光刻膠擋牆141 高度輔助結構160 流體色料210 基底230 間隙物
110 基底 112:數據線 120 保護層
130a 預先的圖案化光刻膠擋牆 140 彩色濾光層 150 像素電極 20 對向基板 220 共通電極 30 液晶層
40 液晶顯示面板單元(cell)
具體實施例方式由於現有技術的具有彩色濾光片的主動陣列基板工藝具有繁複的光掩模工藝。因 此，本發明所提出的技術可以有效克服現有技術的問題。以下將舉數個主動陣列基板的制 作方法來說明本發明的技術內容。圖1為主動陣列基板10的上視圖，為求清楚描述，位於下述實施例中的薄膜晶體 管TFT上的高度輔助結構141並不在圖1中顯示。主動陣列基板10具有基底110、多條掃 描線111設置於該基底上、多條數據線112，與該些掃描線垂直、多數像素電極150、多數主 動元件TFT，每一主動元件TFT分別與對應的掃描線111、數據線112及像素電極150電性 連接以定義出一像素區域P。為求簡潔起見，圖1僅標示一個掃描線111、一個數據線112、 一個像素電極150以及一個主動元件TFT供說明。下述實施例包括圖1中剖面線AA』對應的主動陣列基板10的製造方法對應的結 構剖面圖，詳細結構及工藝在下述實施例中說明。第一實施例圖2a至圖2f為第一實施例的主動陣列基板10的製造方法對應的結構剖面圖。如圖2a所示，首先，提供一基底110，然後，形成掃描線111、電容電極113、數據線 112、主動元件，舉例為薄膜電晶體TFT以及保護層120於基底上110上，薄膜電晶體TFT具 有柵極G、源極S以及漏極D，之後，形成光刻膠層130全面覆蓋在保護層120上，其中光刻 膠層130的具有實質上介於0. 5微米micrometer至5微米的一平均厚度。接下來，如圖2b所示，提供光掩模M於光刻膠層130上方，光掩模M舉例可為半調 光掩模或灰階光掩模，如圖所示，本領域技術人員，可理解半調光掩模或灰階光掩模的工藝 效果，在此不再贅述。然後，利用光掩模M曝光定義光刻膠層130，之後，如圖2c所示，顯影 該光刻膠層130以形成多數圖案化光刻膠擋牆130a ；接下來，如圖2d所示，以及去除部份 多數圖案化光刻膠擋牆130a並蝕刻保護層120形成圖案化光刻膠擋牆130b以及接觸洞 Via。其中去除部份多數圖案化光刻膠擋牆130a並蝕刻保護層120的步驟可為一次子步 驟，也就是說，直接將光刻膠層130定義成多數圖案化光刻膠擋牆130a，然後利用至少一蝕 刻氣體或蝕刻液體形成接觸洞Via ；或者是，此形成多數圖案化光刻膠擋牆130b以及蝕刻保護層120的步驟可為二次子步驟，也就是說，先利用定義該光刻膠層130以形成多數圖案 化光刻膠擋牆130a，然後，去除部份多數圖案化光刻膠擋牆130a以形成多數圖案化光刻膠 擋牆130b，之後，利用至少一蝕刻氣體或蝕刻液體蝕刻保護層120以形成接觸洞Via，如圖 2d所示。如此一來，後續的像素區P以及電容區域C便被定義出來。接下來，如圖2e所示，利用噴墨印刷工藝IJP，提供流體色料160於該些圖案化光 刻膠擋牆130b之間所定義出的一像素區域P內，流體色料160舉例可為熱感性材料或感光 型材料，流體色料160舉例為顏料、染料或上述組合，顏色可為紅、綠或藍色。然後，固化該 些流體色料160以形成多數彩色濾光層140，顏色可為紅、綠或藍色。接下來，去除至少部份 該些圖案化光刻膠擋牆130b以定義出一電容區域C，此時，位於薄膜電晶體TFT上方的圖案 化光刻膠擋牆130b也可同時被去除。最後，如圖2f所示，形成像素電極150於該多數彩色濾光層140上，像素電極150 通過接觸洞Via與薄膜電晶體TFT的漏極D電性連接，並對應位於該像素區域P內。其中 形成像素電極150的方法可為全面形成透明導電層於多數彩色濾光層140上，透明導電層 舉例可為銦錫氧化物或銦鋅氧化物，然後圖案化透明導電層以形成像素電極150，圖案化透 明導電層的方法舉例可為利用顯影蝕刻或是雷射剝除法。像素電極150和電容電極113形 成一儲存電容。故本實施例所述的主動陣列基板10便完成。如圖1以及圖2f所示，本實施例所 述的主動陣列基板10包括基底110、掃描線111、電容電極113、數據線112、薄膜電晶體TFT 以及保護層120位於基底上110上，多數彩色濾光層140位於像素區域P內，像素電極150 於該多數彩色濾光層140上，像素電極150通過接觸洞Via與薄膜電晶體TFT的漏極D電 性連接，並對應位於該像素區域P內，像素電極150和電容電極113形成一儲存電容。本發明所述的主動陣列基板的製作方法優點為直接利用光刻膠層130作為後續 噴墨印刷工藝提供的流體色料160所需的擋牆，故可簡化工藝。第二實施例圖3a至圖3g為第二實施例的主動陣列基板10的製造方法對應的結構剖面圖。其 中3a至圖3e與第一實施例中的圖2a至圖2e對應的工藝為相同，在此不再贅述並沿用其 標號。如圖3f所示，在固化該些流體色料160以形成多數彩色濾光層140以及去除至少 部份該些圖案化光刻膠文件牆130b後，利用噴墨印刷工藝IJP』，將流體色料160，顏色可為 紅、綠或藍色，形成於薄膜電晶體TFT上，用以形成接下來的工藝步驟將會形成的高度輔助 結構141。然後，固化位於薄膜電晶體TFT上的流體色料160以形成高度輔助結構141，因 為高度輔助結構141為利用噴墨印刷工藝IJP』，故高度輔助結構141的上視圖案為一圓形、 一類圓形、一橢圓形、一不具有銳角的封閉不規則圖形或一不具有直角的封閉不規則圖形， 如圖7a至圖7d所示。高度輔助結構141具有實質上介於0. 01微米micrometer至2微米 的一平均高度，以及實質上介於1微米micrometer至100微米的一平均寬度。高度輔助結 構141的材料包括熱感性材料或感光型材料，該高度輔助結構141包括一顏料、一染料或上 述組合。而高度輔助結構141的位置除了可位於薄膜電晶體TFT上方或正上方外，也可依 設計需求，設置於數據線112或是掃描線111上方或正上方或是像素區域P內。須注意的是，其中噴墨印刷工藝IJP』與噴墨印刷工藝IJP可整合為單一次步驟。若噴墨印刷工藝IJP』與噴墨印刷工藝IJP整合為一次步驟時，即表示圖3e中，流體色料 160除了被提供至像素區域P中，更被提供至位於薄膜電晶體TFT上的圖案化光刻膠擋牆 130b上，所以在後續固化流體色料160以及去除部份圖案化光刻膠擋牆130b的步驟執行結 束後，高度輔助結構141和薄膜電晶體TFT之間會存在少許未被去除的圖案化光刻膠擋牆 130b，故高度輔助結構141的顏色與彩色濾光層140的顏色可為相同或不同。之後，如圖3g所示，形成像素電極150於該多數彩色濾光層140上，其形成方法如 第一實施例圖2f及對應敘述所示，在此不在贅述。最後，如圖3h所示，提供對向基板20，該對向基板20包括多數間隙物230，其中 該些間隙物中的一個與該高度輔助結構141至少部分重迭overlap或是完全位於高度輔 助結構141上，而液晶層30舉例利用滴下填充工藝One Drop Fill, ODF或液晶注入工藝 injection形成在主動陣列基板10以及該對向基板20之間。對向基板20包括基底210及 位於基底210上的共通電極220。間隙物230的尺寸舉例大體為相同，間隙物230可為光刻 膠間隙物，形狀可為柱狀或球狀。如此一來，便完成液晶顯示面板Cell。故本實施例所述的液晶顯示面板Cell包括基底110、掃描線111、電容電極113、數 據線112、薄膜電晶體TFT以及保護層120位於基底上110上，多數彩色濾光層140位於像素 區域P內，像素電極150於該多數彩色濾光層140上，像素電極150通過接觸洞Via與薄膜 電晶體TFT的漏極D電性連接，並對應位於該像素區域P內，像素電極150和電容電極113 形成一儲存電容，高度輔助結構141形成於薄膜電晶體TFT上，高度輔助結構141的上視圖 案為一圓形、一類圓形、一橢圓形、一不具有銳角的封閉不規則圖形或一不具有直角的封閉 不規則圖形，高度輔助結構141具有實質上介於0. 01微米(micrometer)至2微米的一平均 高度，以及實質上介於1微米(micrometer)至100微米的一平均寬度。高度輔助結構141 的材料包括一熱感性材料或感光型材料，該材料包括一顏料、一染料或上述組合，對向基板 20，多數間隙物230，該些間隙物中的一個與該高度輔助結構141至少部分重迭overlap或 是完全位於高度輔助結構141上，液晶層30形成在主動陣列基板10以及該對向基板20之 間，其中對向基板20包括基底210及位於基底210上的共通電極220。而高度輔助結構141 的位置除了可位於薄膜電晶體TFT上方或正上方外，也可依設計需求，設置於數據線112或 是掃描線111上方或正上方或是像素區域P內。第三實施例圖4a至圖4f為第三實施例的主動陣列基板10的製造方法對應的結構剖面圖。第三實施例大體與第一實施例相同，其中圖4a至圖4b與第一實施例中的圖2a至 圖2b對應的工藝為相同，在此不再贅述並沿用其標號。如圖4c所示，與第一實施例中的圖2c不同之處在於多數圖案化光刻膠擋牆130a 的圖案不同，本實施例已預先將電容區域C定義出來，其餘部份大體相同，在此不再贅述。接下來，如圖4e所示，利用噴墨印刷工藝IJP，提供流體色料160於該些圖案化光 刻膠擋牆130b之間所定義出的一像素區域P內，流體色料160舉例可為熱感性材料或感光 型材料，材料舉例為顏料、染料或上述組合，顏色可為紅、綠或藍色。然後，固化該些流體色 料160以形成多數彩色濾光層140。最後，如圖4f所示，形成像素電極150於該多數彩色濾光層140上，像素電極150 通過接觸洞Via與薄膜電晶體TFT的漏極D電性連接，並對應位於該像素區域P內。其中形成像素電極150的方法可為全面形成透明導電層於多數彩色濾光層140上，透明導電層 舉例可為銦錫氧化物或銦鋅氧化物，然後圖案化透明導電層以形成像素電極150，圖案化透 明導電層的方法舉例可為利用顯影蝕刻或是雷射剝除法。像素電極150和電容電極113形 成一儲存電容。其中因為圖案化光刻膠擋牆130b未被去除，故至少部份該像素電極150位於圖案 化光刻膠擋牆上130b。故本實施例所述的主動陣列基板10便完成。如圖1以及圖4f所示，本實施例所 述的主動陣列基板10包括基底110、掃描線111、電容電極113、數據線112、薄膜電晶體TFT 以及保護層120位於基底上110上，多數彩色濾光層140位於像素區域P內，像素電極150 於該多數彩色濾光層140以及部份的多數圖案化光刻膠擋牆130b上，像素電極150通過接 觸洞Via與薄膜電晶體TFT的漏極D電性連接，並對應位於該像素區域P內，像素電極150 和電容電極113形成一儲存電容，電容區域C被部份的多數圖案化光刻膠擋牆130b定義而 成，特別的是，與第一實施例不同，多數圖案化光刻膠擋牆130b被保留下來，故省略一道去 除多數圖案化光刻膠擋牆130b的步驟。第四實施例圖5a至圖5g為第四實施例的主動陣列基板10的製造方法對應的結構剖面圖。其 中圖5a至圖5d與第三實施例中的圖4a至圖4d對應的工藝為相同，在此不再贅述並沿用 其標號。如圖5e所示，利用噴墨印刷工藝IJP，將流體色料160，顏色可為紅、綠或藍色，形 成於該些圖案化光刻膠擋牆130b之間所定義出的一像素區域P內以及薄膜電晶體TFT上， 其中，位於薄膜電晶體TFT上的流體色料160以及膜電晶體TFT之間會存在有少許圖案化 光刻膠擋牆130b。接下來，固化該些流體色料160以同時形成多數彩色濾光層140以及高 度輔助結構141，故高度輔助結構141的顏色與彩色濾光層140的顏色可為相同或不同。之後，圖5f至圖5g的工藝與第二實施例中圖3g至圖3h大體相同，在此不再贅述 並沿用其標號。須注意的是，高度輔助結構141和薄膜電晶體TFT之間會存在少許圖案化 光刻膠擋牆130b，而至少部份該像素電極150位於圖案化光刻膠擋牆上130b。故本實施例所述的液晶顯示面板Cell包括基底110、掃描線111、電容電極113、 數據線112、薄膜電晶體TFT以及保護層120位於基底上110上，多數彩色濾光層140位於 像素區域P內，像素電極150於該多數彩色濾光層140部份的多數圖案化光刻膠擋牆130b 上，像素電極150通過接觸洞Via與薄膜電晶體TFT的漏極D電性連接，並對應位於該像素 區域P內，像素電極150和電容電極113形成一儲存電容，電容區域C被部份的多數圖案化 光刻膠擋牆130b定義而成，高度輔助結構141形成於薄膜電晶體TFT上，高度輔助結構141 的上視圖案為一圓形、一類圓形、一橢圓形、一不具有銳角的封閉不規則圖形或一不具有直 角的封閉不規則圖形，高度輔助結構141具有實質上介於0.01微米(micrometer)至2微 米的一平均高度，以及實質上介於1微米(micrometer)至100微米的一平均寬度。高度輔 助結構141的材料包括一熱感性材料或感光型材料，該材料包括一顏料、一染料或上述組 合，對向基板20，多數間隙物230，該些間隙物中的一個與該高度輔助結構141至少部分重 迭(overlap)或是完全位於高度輔助結構141上，而高度輔助結構141的位置除了可位於 薄膜電晶體TFT上方或正上方外，也可依設計需求，設置於數據線112或是掃描 111上方或正上方或是像素區域P內。間隙物230可為光刻膠間隙物，形狀可為柱狀或球狀，液晶層 30形成在主動陣列基板10以及該對向基板20之間，其中對向基板20包括基底210及位於 基底210上的共通電極220，特別的是，與第二實施例不同，多數圖案化光刻膠擋牆130b被 保留下來，故省略一道去除多數圖案化光刻膠擋牆130b的步驟。圖6為利用本發明的實施例所製造的液晶顯示面板單元(Cell)40，液晶顯示面板 單元(Cell)40包括本發明的實施例所述的主動陣列基板10、對向基板20以及位於其間的 液晶層30。其中，高度輔助結構141的位置、形狀、尺寸及製造方法並不局限於本發明所述的 實施例，可視設計者的需求而適當改變及調整，請參圖7a至圖7d。綜上所述，本發明主要在提供一簡化具有彩色濾光片的主動陣列基板的製造方法 並提供一具有彩色濾光片的主動陣列基板。當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟 悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變 形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
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權利要求
一種主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，包括提供一基底；形成一掃描線、數據線以及主動元件於該基底上；形成一光刻膠層於該掃描線、數據線以及主動元件上方；圖案化該光刻膠層以形成多數圖案化光刻膠擋牆；提供多數流體色料於該些圖案化光刻膠擋牆之間所定義出的一像素區域內；固化該些流體色料以形成多數彩色濾光層；以及形成一像素電極與該主動元件電性連接，並對應位於該像素區域內。
2.根據權利要求11所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，於形成該光刻膠層 的步驟前，還包括形成一保護層於該主動元件上。
3.根據權利要求2所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，圖案化該光刻膠層 的步驟包括提供一光掩模於該光刻膠層上方；利用該光掩模曝光定義該光刻膠層；以及去除部份該光刻膠層以形成多數圖案化光刻膠擋牆；以及蝕刻該保護層以形成一接觸洞，該像素電極通過該接觸洞與該主動元件電性連接。
4.根據權利要求3所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，該光掩模包括一半 調光掩模或一灰階光掩模。
5.根據權利要求1所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，該光刻膠層具有介 於0. 5微米至5微米的一平均厚度。
6.根據權利要求1所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，該些圖案化光刻膠 擋牆之間還定義出至少一電容區域，且該像素電極更位於該電容區域內，該方法還包括形 成一電容電極於該基底上並位於該電容區域內的步驟，適可使該電容電極以及該像素電極 形成一儲存電容。
7.根據權利要求1所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，還包括去除至少部 份該些圖案化光刻膠擋牆以定義出一電容區域的步驟。
8.根據權利要求7所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，還包括形成一高度 輔助結構於該主動元件、該數據線或該掃描線上方的步驟。
9.根據權利要求8所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，形成該高度輔助結 構的步驟包括利用一噴墨印刷工藝提供該流體色料於該主動元件、該數據線或該掃描線上方；以及 固化該流體色料。
10.根據權利要求1所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，該像素電極被形成 於該些彩色濾光層以及該些圖案化光刻膠擋牆上。
11.根據權利要求10所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，還包括形成一高 度輔助結構於該主動元件、該數據線或該掃描線上方的步驟。
12.根據權利要求11所述的主動陣列基板的製作方法，其特徵在於，形成該高度輔助 結構以及提供該些流體色料的步驟同時利用一噴墨印刷工藝完成。
全文摘要
本發明公開了一種主動陣列基板、液晶顯示面板及其製作方法。該主動陣列基板包括一基底；多條掃描線設置於該基底上；多條數據線，與該些掃描線垂直；多數像素電極；多數主動元件，每一主動元件分別與對應的掃描線、數據線及像素電極電性連接以定義出一像素區域；以及一高度輔助結構，大體設置於該主動元件、數據線或掃描線的上方，其中該高度輔助結構的上視圖案為一圓形、一類圓形、一橢圓形、一不具有角的封閉不規則圖形或一不具有直角的封閉不規則圖形。
文檔編號G02F1/1362GK101916742SQ20101021330
公開日2010年12月15日 申請日期2008年2月18日 優先權日2008年2月18日
發明者李淑琴, 陳宗凱, 黃彥衡 申請人:友達光電股份有限公司