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TWI382253B - 主動陣列基板、液晶顯示面板及其製作方法 - Google Patents

主動陣列基板、液晶顯示面板及其製作方法 Download PDF

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TWI382253B
TWI382253B TW097104179A TW97104179A TWI382253B TW I382253 B TWI382253 B TW I382253B TW 097104179 A TW097104179 A TW 097104179A TW 97104179 A TW97104179 A TW 97104179A TW I382253 B TWI382253 B TW I382253B
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TW097104179A
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TW200935148A (en
Inventor
Yen Heng Huang
Chung Kai Chen
Shu Chin Lee
Original Assignee
Au Optronics Corp
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Publication date
Application filed by Au Optronics Corp filed Critical Au Optronics Corp
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Priority to US13/176,958 priority patent/US20110263057A1/en
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Description

主動陣列基板、液晶顯示面板及其製作方法
本發明是有關於一種主動陣列基板、液晶顯示面板及其製作方法，特別是有關於一種具有彩色濾光片之主動陣列基板以及其製造方法。
一般液晶顯示器之彩色濾光片製程，乃採用三原色之彩色光阻(photo resist)經過三道黃光微影(photolithography)製程，將三個彩色光阻薄膜依序形成於基板上的畫素內，而形成彩色濾光片。由於彩色光阻薄膜的形成乃是將彩色光阻液滴在基板上，接著以旋轉的方式均勻的塗佈於基板上，因此大部分彩色光阻會在旋轉的過程中被浪費掉，而且彩色光阻的價格昂貴，這樣的製作方式成本較高。此外，所採用的黃光微影製程，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之彩色濾光薄膜於畫素內，相較於傳統彩色濾光片採用的黃光微影製程，可以減少大量的製程與材料成本。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之製程也逐漸發展而成。
美國專利號第5,919,532號係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之基板上並加熱固化；之後，在其上形成光阻並利用一光罩對該光阻進行顯影製程；然後利用蝕刻製程以圖案化該樹脂，以形成接觸洞讓接下來形成之畫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之樹脂定義出來的預定區域中，此時，具有彩色濾光片之主動陣列基板已大體被完成。
本發明係提供一種主動陣列基板，係為彩色濾光片位於陣列上之基板(Color Filter on Array，COA)。
本發明關於一種主動陣列基板之製造方法，其可改善習知製程中光罩數使用過多的問題。
本發明另關於一種液晶顯示面板之製造方法，其可提升面板效能並減少製造成本。
本發明更關於一種液晶顯示面板之製造方法，其可利用製程中之光阻作為後續噴墨印刷製程中所需之擋牆，藉以省略製程步驟。
本發明關於一種主動陣列基板，係具有一以噴墨印刷製程形成之高度輔助結構，以達到混合間隙物(Hybrid spacer)之效果。
在本發明之一實施例中，主動陣列基板包括一基底；複數掃描線設置於該基底上；複數資料線，與該些掃描線垂直；複數畫素電極；複數主動元件，每一主動元件係分別與對應之掃描線、資料線及畫素電極電性連接以定義出一畫素區域；以及一高度輔助結構，大體設置於該主動元件、資料線或掃描線之上方，其中該高度輔助結構之上視圖案為一圓形、一類圓形、一橢圓形、一不具有銳角之封閉不規則圖形或一不具有直角之封閉不規則圖形。
在本發明之一實施例中，上述主動陣列基板更包括至少一彩色濾光層，設置於該基底上並大體位於該畫素區域內。
在本發明之一實施例中，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；複數間隙物，位於該主動陣列基板以及該對向基板之間，其中該些間隙物中之一個係與該高度輔助結構至少部分重疊(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。
在本發明之一實施例中，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、資料線以及主動元件於該基底上；形成一光阻層於該掃描線、資料線以及主動元件上方；圖案化該光阻層以形成複數圖案化光阻擋牆；提供複數流體色料於該些圖案化光阻擋牆之間所定義出之一畫素區域內；固化該些流體色料以形成複數彩色濾光層；以及形成一畫素電極與該主動元件電性連接，並對應位於該畫素區域內。
在本發明之一實施例中，上述主動陣列基板的製作方法，其中圖案化該光阻層之步驟係包括：提供一光罩於該光阻層上方；利用該光罩顯影該光阻層；以及蝕刻該光阻層以形成複數圖案化光阻擋牆；以及蝕刻該保護層以形成一接觸洞，其中該畫素電極係藉由該接觸洞與該主動元件電性連接。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
由於習知之具有彩色濾光片之主動陣列基板製程具有繁複之光罩製程。因此，本發明所提出的技術可以有效克服習知之問題。以下將舉數個主動陣列基板的製作方法來說明本發明的技術內容。
第1圖係為主動陣列基板10之上視圖，為求清楚描述，位於下述實施例中的薄膜電晶體TFT上之高度輔助結構141並不在第1圖中顯示。主動陣列基板10具有基底110、複數掃描線111設置於該基底上、複數資料線112，與該些掃描線垂直、複數畫素電極150、複數主動元件TFT，每一主動元件TFT係分別與對應之掃描線111、資料線112及畫素電極150電性連接以定義出一畫素區域P。為求簡潔起見，第1圖僅標示一個掃描線111、一個資料線112、一個畫素電極150以及一個主動元件TFT供說明。
下述實施例係包括第1圖中剖面線AA’對應之主動陣列基板10之製造方法對應之結構剖面圖，而資料線112未顯示於剖面線AA’所對應之結構剖面圖中，詳細結構及製程係在下述實施例中說明。
第一實施例
第2(a)-2(f)圖為第一實施例之主動陣列基板10之製造方法對應之結構剖面圖。
如第2(a)圖所示，首先，提供一基底110，然後，形成掃描線111、電容電極113、資料線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具有閘極G、源極S以及汲極D，之後，形成光阻層130全面覆蓋在保護層120上，其中光阻層130之具有實質上介於0.5微米(micrometer)至5微米之一平均厚度。
接下來，如第2(b)圖所示，提供光罩M於光阻層130上方，光罩M舉例可為半調光罩或灰階光罩，如圖所示，熟知此項技術者，可理解半調光罩或灰階光罩之製程效果，在此不再贅述。然後，利用光罩M曝光定義光阻層130，之後，如第2(c)圖所示，顯影該光阻層130以形成複數圖案化光阻擋牆130a；接下來，如第2(d)圖所示，以及去除部份複數圖案化光阻擋牆130a並蝕刻保護層120形成圖案化光阻擋牆130b以及接觸洞Via。其中去除部份複數圖案化光阻擋牆130a並蝕刻保護層120之步驟可為一次子步驟，也就是說，直接將光阻層130定義成複數圖案化光阻擋牆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，此形成複數圖案化光阻擋牆130b以及蝕刻保護層120之步驟可為二次子步驟，也就是說，先利用定義該光阻層130以形成複數圖案化光阻擋牆130a，然後，去除部份複數圖案化光阻擋牆130a以形成複數圖案化光阻擋牆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，如第2(d)圖所示。如此一來，後續之畫素區P以及電容區域C便被定義出來。
接下來，如第2(e)圖所示，利用噴墨印刷製程IJP，提供流體色料160於該些圖案化光阻擋牆130b之間所定義出之一畫素區域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以形成複數彩色濾光層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阻擋牆130b以定義出一電容區域C，此時，位於薄膜電晶體TFT上方的圖案化光阻擋牆130b也可同時被去除。
最後，如第2(f)圖所示，形成畫素電極150於該複數彩色濾光層140上，畫素電極150係藉由接觸洞Via與薄膜電晶體TFT之汲極D電性連接，並對應位於該畫素區域P內。其中形成畫素電極150的方法可為全面形成透明導電層於複數彩色濾光層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畫素電極150，圖案化透明導電層之方法舉例可為利用顯影蝕刻或是雷射剝除法。畫素電極150和電容電極113形成一儲存電容。
故本實施例所述之主動陣列基板10便完成。如第1圖以及第2(f)圖所示，本實施例所述之主動陣列基板10包括基底110、掃描線111、電容電極113、資料線112、薄膜電晶體TFT以及保護層120位於基底上110上，複數彩色濾光層140位於畫素區域P內，畫素電極150於該複數彩色濾光層140上，畫素電極150係藉由接觸洞Via與薄膜電晶體TFT之汲極D電性連接，並對應位於該畫素區域P內，畫素電極150和電容電極113形成一儲存電容。
本發明所述之主動陣列基板的製作方法優點為：直接利用光阻層130做為後續噴墨印刷製程提供之流體色料160所需之擋牆，故可簡化製程。
第二實施例
第3(a)-3(g)圖為第二實施例之主動陣列基板10之製造方法對應之結構剖面圖。其中第3(a)-3(e)圖與第一實施例中之第2(a)-2(e)圖對應之製程係為相同，在此不再贅述並沿用其標號。
如第3(f)圖所示，在固化該些流體色料160以形成複數彩色濾光層140以及去除至少部份該些圖案化光阻檔牆130b後，利用噴墨印刷製程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，用以形成接下來之製程步驟將會形成之高度輔助結構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係為利用噴墨印刷製程IJP’的，故高度輔助結構141之上視圖案為一圓形、一類圓形、一橢圓形、一不具有銳角之封閉不規則圖形或一不具有直角之封閉不規則圖形，如第7(a)－7(d)圖所示。高度輔助結構141具有實質上介於0.01微米(micrometer)至2微米之一平均高度，以及實質上介於1微米(micrometer)至100微米之一平均寬度。高度輔助結構141之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之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，設置於資料線112或是掃描線111上方或正上方或是畫素區域P內。
須注意的是，其中噴墨印刷製程IJP’與噴墨印刷製程IJP可整合為單一次步驟。若噴墨印刷製程IJP’與噴墨印刷製程IJP整合為一次步驟時，即表示第3(e)圖中，流體色料160除了被提供至畫素區域P中，更被提供至位於薄膜電晶體TFT上的圖案化光阻擋牆130b上，所以在後續固化流體色料160以及去除部份圖案化光阻擋牆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阻擋牆130b，故高度輔助結構141之顏色與彩色濾光層140之顏色可為相同或不同。
之後，如第3(g)圖所示，形成畫素電極150於該複數彩色濾光層140上，其形成方法如第一實施例第2(f)圖及對應敘述所示，在此不在贅述。
最後，如第3(h)圖所示，提供對向基板20，該對向基板20包括複數間隙物230，其中該些間隙物中之一個係與該高度輔助結構141至少部分重疊(overlap)或是完全位於高度輔助結構141上，而液晶層30舉例係利用滴下填充製程(One Drop Fill，ODF)或液晶注入製程(injection)形成在主動陣列基板10以及該對向基板之間20。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之尺寸舉例大體為相同，間隙物230可為光阻間隙物，形狀可為柱狀或球狀。如此一來，便完成液晶顯示面板Cell。
故本實施例所述之液晶顯示面板Cell包括基底110、掃描線111、電容電極113、資料線112、薄膜電晶體TFT以及保護層120位於基底上110上，複數彩色濾光層140位於畫素區域P內，畫素電極150於該複數彩色濾光層140上，畫素電極150係藉由接觸洞Via與薄膜電晶體TFT之汲極D電性連接，並對應位於該畫素區域P內，畫素電極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之上視圖案為一圓形、一類圓形、一橢圓形、一不具有銳角之封閉不規則圖形或一不具有直角之封閉不規則圖形，高度輔助結構141具有實質上介於0.01微米(micrometer)至2微米之一平均高度，以及實質上介於1微米(micrometer)至100微米之一平均寬度。高度輔助結構141之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，複數間隙物230，該些間隙物中之一個係與該高度輔助結構141至少部分重疊(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以及該對向基板之間20，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之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，設置於資料線112或是掃描線111上方或正上方或是畫素區域P內。
第三實施例
第4(a)－4(f)圖為第三實施例之主動陣列基板10之製造方法對應之結構剖面圖。
第三實施例大體與第一實施例相同，其中第4(a)－4(b)圖與第一實施例中之第2(a)－2(b)圖對應之製程係為相同，在此不再贅述並沿用其標號。
如第4(c)圖所示，與第一實施例中之第2(c)圖不同之處在於複數圖案化光阻擋牆130a之圖案不同，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，如第4(e)圖所示，利用噴墨印刷製程IJP，提供流體色料160於該些圖案化光阻擋牆130b之間所定義出之一畫素區域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以形成複數彩色濾光層140。
最後，如第4(f)圖所示，形成畫素電極150於該複數彩色濾光層140上，畫素電極150係藉由接觸洞Via與薄膜電晶體TFT之汲極D電性連接，並對應位於該畫素區域P內。其中形成畫素電極150的方法可為全面形成透明導電層於複數彩色濾光層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畫素電極150，圖案化透明導電層之方法舉例可為利用顯影蝕刻或是雷射剝除法。畫素電極150和電容電極113形成一儲存電容。
其中因為圖案化光阻擋牆130b未被去除，故至少部份該畫素電極150係位於圖案化光阻擋牆上130b。
故本實施例所述之主動陣列基板10便完成。如第1圖以及第4(f)圖所示，本實施例所述之主動陣列基板10包括基底110、掃描線111、電容電極113、資料線112、薄膜電晶體TFT以及保護層120位於基底上110上，複數彩色濾光層140位於畫素區域P內，畫素電極150於該複數彩色濾光層140以及部份之複數圖案化光阻擋牆130b上，畫素電極150係藉由接觸洞Via與薄膜電晶體TFT之汲極D電性連接，並對應位於該畫素區域P內，畫素電極150和電容電極113形成一儲存電容，電容區域C係被部份之複數圖案化光阻擋牆130b定義而成，特別的是，與第一實施例不同，複數圖案化光阻擋牆130b係被保留下來，故省略一道去除複數圖案化光阻擋牆130b的步驟。
第四實施例
第5(a)-5(g)圖為第四實施例之主動陣列基板10之製造方法對應之結構剖面圖。其中第5(a)-5(d)圖與第三實施例中之第4(a)-4(d)圖對應之製程係為相同，在此不再贅述並沿用其標號。
如第5(e)圖所示，利用噴墨印刷製程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阻擋牆130b之間所定義出之一畫素區域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阻擋牆130b。接下來，固化該些流體色料160以同時形成複數彩色濾光層140以及高度輔助結構141，故高度輔助結構141之顏色與彩色濾光層140之顏色可為相同或不同。
之後第5(f)－5(g)圖之製程與第二實施例中第3(g)－3(h)圖大體相同，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阻擋牆130b，而至少部份該畫素電極150係位於圖案化光阻擋牆上130b。
故本實施例所述之液晶顯示面板Cell包括基底110、掃描線111、電容電極113、資料線112、薄膜電晶體TFT以及保護層120位於基底上110上，複數彩色濾光層140位於畫素區域P內，畫素電極150於該複數彩色濾光層140部份之複數圖案化光阻擋牆130b上，畫素電極150係藉由接觸洞Via與薄膜電晶體TFT之汲極D電性連接，並對應位於該畫素區域P內，畫素電極150和電容電極113形成一儲存電容，電容區域C係被部份之複數圖案化光阻擋牆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之上視圖案為一圓形、一類圓形、一橢圓形、一不具有銳角之封閉不規則圖形或一不具有直角之封閉不規則圖形，高度輔助結構141具有實質上介於0.01微米(micrometer)至2微米之一平均高度，以及實質上介於1微米(micrometer)至100微米之一平均寬度。高度輔助結構141之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，複數間隙物230，該些間隙物中之一個係與該高度輔助結構141至少部分重疊(overlap)或是完全位於高度輔助結構141上，而高度輔助結構141之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，設置於資料線112或是掃描線111上方或正上方或是畫素區域P內。間隙物230可為光阻間隙物，形狀可為柱狀或球狀，液晶層30形成在主動陣列基板10以及該對向基板之間20，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，複數圖案化光阻擋牆130b係被保留下來，故省略一道去除複數圖案化光阻擋牆130b的步驟。
第6圖為利用本發明之實施例所製造之液晶顯示面板Cell，液晶顯示面板Cell包括本發明之實施例所述之主動陣列基板10、對向基板20以及位於其間之液晶層30。
其中，高度輔助結構141之位置、形狀、尺寸及製造方法並不侷限於本發明所述之實施例，可視設計者之需求而適當改變及調整，請參第7(a)圖至第7(d)圖。
綜上所述，本發明主要在提供一簡化具有彩色濾光片之主動陣列基板之製造方法並提供一具有彩色濾光片之主動陣列基板。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧主動陣列基板
110‧‧‧基底
111‧‧‧掃描線
112‧‧‧資料線
113‧‧‧電容電極
120‧‧‧保護層
130‧‧‧光阻層
130a‧‧‧預先的圖案化光阻擋牆
130b‧‧‧圖案化光阻擋牆
140‧‧‧彩色濾光層
141‧‧‧高度輔助結構
150．．．畫素電極
160．．．流體色料
20．．．對向基板
210．．．基底
220．．．共通電極
230．．．間隙物
30．．．液晶層
第1圖為本發明之主動陣列基板之上視圖；第2(a)-2(f)圖為本發明之第一實施例之主動陣列基板之製造方法對應之結構剖面圖；第3(a)-3(h)圖為本發明之第二實施例之液晶顯示面板之製造方法對應之結構剖面圖；第4(a)-4(f)圖為本發明之第三實施例之主動陣列基板之製造方法對應之結構剖面圖；第5(a)-5(g)圖為本發明之第四實施例之液晶顯示面板之製造方法對應之結構剖面圖；第6圖為本發明之液晶顯示面板爆炸圖；以及第7(a)圖至第7(d)圖為本發明之高度輔助結構之上視圖。
141．．．高度輔助結構

Claims (10)

  1. 一種主動陣列基板，包括：一基底；複數掃描線設置於該基底上；複數資料線，與該些掃描線垂直；複數畫素電極；複數主動元件，每一主動元件係分別與對應之掃描線、資料線及畫素電極電性連接以定義出一畫素區域；以及一高度輔助結構，大致設置於該主動元件、該資料線或該掃描線之上方，其中該高度輔助結構之上視圖案為一圓形、一類圓形、一橢圓形或一封閉曲線之曲線圖形，且該高度輔助結構之側面圖案具有一弧形頂面；至少一彩色濾光層；以及複數圖案化光阻擋牆，該等圖案化光阻擋牆之間定義出該畫素區域，其中該彩色濾光層介於該等圖案化光阻擋牆所定義之該畫素區域內，並且該彩色濾光層與該等圖案化光阻擋牆係沿一水平方向設置。
  2. 如請求項1所述之主動陣列基板，其中該至少一彩色濾光層，設置於該基底上並大致位於該畫素區域內。
  3. 如請求項2所述之主動陣列基板，其中該高度輔助結構具有實質上介於0.01微米(micrometer)至2微米之一平均高度。
  4. 如請求項3所述之主動陣列基板，其中該高度輔助結構具有實質上介於1微米(micrometer)至100微米之一平均寬度。
  5. 如請求項2所述之主動陣列基板，其中該高度輔助結構具有實質上介於1微米(micrometer)至100微米之一平均寬度。
  6. 如請求項1所述之主動陣列基板，其中該高度輔助結構具有實質上介於0.01微米(micrometer)至2微米之一平均高度。
  7. 如請求項6所述之主動陣列基板，其中該高度輔助結構具有實質上介於1微米(micrometer)至100微米之一平均寬度。
  8. 如請求項1所述之主動陣列基板，其中該高度輔助結構具有實質上介於1微米(micrometer)至100微米之一平均寬度。
  9. 如請求項1所述之主動陣列基板，其中該高度輔助結構之材料包括一顏料、一染料或上述組合。
  10. 如請求項1所述之主動陣列基板，其中至少部份該畫素電極係位於圖案化光阻擋牆上。
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