CN101226946B - 主动阵列基板、液晶显示面板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动阵列基板、液晶显示面板及其制作方法。该主动阵列基板包括：一基底；多条扫描线设置于该基底上；多条数据线，与该些扫描线垂直；多数像素电极；多数主动元件，每一主动元件分别与对应的扫描线、数据线及像素电极电性连接以定义出一像素区域；以及一高度辅助结构，大体设置于该主动元件、数据线或扫描线的上方，其中该高度辅助结构的上视图案为一圆形、一类圆形、一椭圆形、一不具有角的封闭不规则图形或一不具有直角的封闭不规则图形。

Description

主动阵列基板、液晶显示面板及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种主动阵列基板、液晶显示面板及其制作方法，尤其涉及一种具有彩色滤光片的主动阵列基板以及其制造方法。

背景技术

一般液晶显示器的彩色滤光片制作工艺，采用三原色的彩色光刻胶(photoresist)经过三道黄光微影(photolithography)工艺，将三个彩色光刻胶薄膜依序形成于基板上的像素内，而形成彩色滤光片。由于彩色光刻胶薄膜的形成乃是将彩色光刻胶液滴在基板上，接着以旋转的方式均匀的涂布于基板上，因此大部分彩色光刻胶会在旋转的过程中被浪费掉，而且彩色光刻胶的价格昂贵，这样的制作方式成本较高。此外，所采用的黄光微影工艺，需要使用大量的有机溶剂，有造成环境污染的疑虑。

近来，一种利用喷墨印刷(inkjet printing，IJP)形成彩色滤光片的方法已被发展出来。喷墨印刷法可同时喷印三原色的彩色滤光薄膜于像素内，相较于传统彩色滤光片采用的黄光微影工艺，可以减少大量的工艺与材料成本。也因此使得喷墨印刷技术具有大面积制造的优势。

而利用喷墨印刷的方式，将彩色滤光片与主动阵列基板整合在一起的工艺也逐渐发展而成。

美国专利号第5,919,532号揭露一种主动阵列基板制造方法，将有机树脂组成物形成在具有薄膜晶体管的基板上并加热固化；之后，在其上形成光刻胶并利用一光掩模对该光刻胶进行显影工艺；然后利用蚀刻工艺以图案化该树脂，以形成接触洞让接下来形成的像素电极可以与薄膜晶体管连接；利用喷墨印刷法将红色、绿色以及蓝色色墨形成在被图案化的树脂定义出来的预定区域中，此时，具有彩色滤光片的主动阵列基板已大体被完成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种主动阵列基板，为彩色滤光片位于阵列上的基板(Color Filter on Array，COA)。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种主动阵列基板的制造方法，其可改善现有技术工艺中光掩模数使用过多的问题。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种液晶显示面板的制造方法，其可提升面板效能并减少制造成本。

本发明还关于一种液晶显示面板的制造方法，其可利用工艺中之光刻胶作为后续喷墨印刷工艺中所需的挡墙，借以省略工艺步骤。

本发明关于一种主动阵列基板，具有一以喷墨印刷工艺形成的高度辅助结构，以达到混合间隙物(Hybrid spacer)的效果。

为实现上述目的，在本发明的一实施例中，主动阵列基板包括一基底；多条扫描线设置于该基底上；多条数据线，与该些扫描线垂直；多数像素电极；多数主动元件，每一主动元件分别与对应的扫描线、数据线及像素电极电性连接以定义出一像素区域；以及一高度辅助结构，大体设置于该主动元件、数据线或扫描线的上方，其中该高度辅助结构的上视图案为一圆形、一类圆形、一椭圆形、一不具有锐角的封闭不规则图形或一不具有直角的封闭不规则图形。

在本发明的一实施例中，上述主动阵列基板还包括至少一彩色滤光层，设置于该基底上并大体位于该像素区域内。

而且，为实现上述目的，在本发明的一实施例中，上述液晶显示面板包括上述主动阵列基板；一对向基板，与该主动阵列基板对向设置；多数间隙物，位于该主动阵列基板以及该对向基板之间，其中该些间隙物中的一个与该高度辅助结构至少部分重迭(overlap)；以及一液晶层，位于该主动阵列基板以及该对向基板之间。

本发明提供一种彩色滤光片位于阵列上的主动阵列基板，可以降低光掩模的使用数量，提升面板效能并减少制造成本。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的主动阵列基板的上视图；

图2a至图2f为本发明的第一实施例的主动阵列基板的制造方法对应的结构剖面图；

图3a至图3h为本发明的第二实施例的液晶显示面板的制造方法对应的结构剖面图；

图4a至图4f为本发明的第三实施例的主动阵列基板的制造方法对应的结构剖面图；

图5a至图5g为本发明的第四实施例的液晶显示面板的制造方法对应的结构剖面图；

图6为本发明的液晶显示面板分解；以及

图7a至图7d为本发明的高度辅助结构的上视图。

其中，附图标记：

10：主动阵列基板         110：基底

111：扫描线              112：数据线

113：电容电极            120：保护层

130：光刻胶层            130a：预先的图案化光刻胶挡墙

130b：图案化光刻胶挡墙   140：彩色滤光层

141：高度辅助结构        150：像素电极

160：流体色料            20：对向基板

210：基底                220：共通电极

230：间隙物                 30：液晶层

40：液晶显示面板单元(cell)

具体实施方式

由于现有技术的具有彩色滤光片的主动阵列基板工艺具有繁复的光掩模工艺。因此，本发明所提出的技术可以有效克服现有技术的问题。以下将举数个主动阵列基板的制作方法来说明本发明的技术内容。

图1为主动阵列基板10的上视图，为求清楚描述，位于下述实施例中的薄膜晶体管TFT上的高度辅助结构141并不在图1中显示。主动阵列基板10具有基底110、多条扫描线111设置于该基底上、多条数据线112，与该些扫描线垂直、多数像素电极150、多数主动元件TFT，每一主动元件TFT分别与对应的扫描线111、数据线112及像素电极150电性连接以定义出一像素区域P。为求简洁起见，图1仅标示一个扫描线111、一个数据线112、一个像素电极150以及一个主动元件TFT供说明。

下述实施例包括图1中剖面线AA’对应的主动阵列基板10的制造方法对应的结构剖面图，详细结构及工艺在下述实施例中说明。

第一实施例

图2a至图2f为第一实施例的主动阵列基板10的制造方法对应的结构剖面图。

如图2a所示，首先，提供一基底110，然后，形成扫描线111、电容电极113、数据线112、主动元件，举例为薄膜晶体管TFT以及保护层120于基底上110上，薄膜晶体管TFT具有栅极G、源极S以及漏极D，之后，形成光刻胶层130全面覆盖在保护层120上，其中光刻胶层130的具有实质上介于0.5微米micrometer至5微米的一平均厚度。

接下来，如图2b所示，提供光掩模M于光刻胶层130上方，光掩模M举例可为半调光掩模或灰阶光掩模，如图所示，本领域技术人员，可理解半调光掩模或灰阶光掩模的工艺效果，在此不再赘述。然后，利用光掩模M曝光定义光刻胶层130，之后，如图2c所示，显影该光刻胶层130以形成多数图案化光刻胶挡墙130a；接下来，如图2d所示，以及去除部份多数图案化光刻胶挡墙130a并蚀刻保护层120形成图案化光刻胶挡墙130b以及接触洞Via。其中去除部份多数图案化光刻胶挡墙130a并蚀刻保护层120的步骤可为一次子步骤，也就是说，直接将光刻胶层130定义成多数图案化光刻胶挡墙130a，然后利用至少一蚀刻气体或蚀刻液体形成接触洞Via；或者是，此形成多数图案化光刻胶挡墙130b以及蚀刻保护层120的步骤可为二次子步骤，也就是说，先利用定义该光刻胶层130以形成多数图案化光刻胶挡墙130a，然后，去除部份多数图案化光刻胶挡墙130a以形成多数图案化光刻胶挡墙130b，之后，利用至少一蚀刻气体或蚀刻液体蚀刻保护层120以形成接触洞Via，如图2d所示。如此一来，后续的像素区P以及电容区域C便被定义出来。

接下来，如图2e所示，利用喷墨印刷工艺IJP，提供流体色料160于该些图案化光刻胶挡墙130b之间所定义出的一像素区域P内，流体色料160举例可为热感性材料或感光型材料，流体色料160举例为颜料、染料或上述组合，颜色可为红、绿或蓝色。然后，固化该些流体色料160以形成多数彩色滤光层140，颜色可为红、绿或蓝色。接下来，去除至少部份该些图案化光刻胶挡墙130b以定义出一电容区域C，此时，位于薄膜晶体管TFT上方的图案化光刻胶挡墙130b也可同时被去除。

最后，如图2f所示，形成像素电极150于该多数彩色滤光层140上，像素电极150通过接触洞Via与薄膜晶体管TFT的漏极D电性连接，并对应位于该像素区域P内。其中形成像素电极150的方法可为全面形成透明导电层于多数彩色滤光层140上，透明导电层举例可为铟锡氧化物或铟锌氧化物，然后图案化透明导电层以形成像素电极150，图案化透明导电层的方法举例可为利用显影蚀刻或是激光剥除法。像素电极150和电容电极113形成一储存电容。

故本实施例所述的主动阵列基板10便完成。如图1以及图2f所示，本实施例所述的主动阵列基板10包括基底110、扫描线111、电容电极113、数据线112、薄膜晶体管TFT以及保护层120位于基底上110上，多数彩色滤光层140位于像素区域P内，像素电极150于该多数彩色滤光层140上，像素电极150通过接触洞Via与薄膜晶体管TFT的漏极D电性连接，并对应位于该像素区域P内，像素电极150和电容电极113形成一储存电容。

本发明所述的主动阵列基板的制作方法优点为：直接利用光刻胶层130作为后续喷墨印刷工艺提供的流体色料160所需的挡墙，故可简化工艺。

第二实施例

图3a至图3g为第二实施例的主动阵列基板10的制造方法对应的结构剖面图。其中3a至图3e与第一实施例中的图2a至图2e对应的工艺为相同，在此不再赘述并沿用其标号。

如图3f所示，在固化该些流体色料160以形成多数彩色滤光层140以及去除至少部份该些图案化光刻胶文件墙130b后，利用喷墨印刷工艺IJP’，将流体色料160，颜色可为红、绿或蓝色，形成于薄膜晶体管TFT上，用以形成接下来的工艺步骤将会形成的高度辅助结构141。然后，固化位于薄膜晶体管TFT上的流体色料160以形成高度辅助结构141，因为高度辅助结构141为利用喷墨印刷工艺IJP’，故高度辅助结构141的上视图案为一圆形、一类圆形、一椭圆形、一不具有锐角的封闭不规则图形或一不具有直角的封闭不规则图形，如图7a至图7d所示。高度辅助结构141具有实质上介于0.01微米micrometer至2微米的一平均高度，以及实质上介于1微米micrometer至100微米的一平均宽度。高度辅助结构141的材料包括热感性材料或感光型材料，该高度辅助结构141包括一颜料、一染料或上述组合。而高度辅助结构141的位置除了可位于薄膜晶体管TFT上方或正上方外，也可依设计需求，设置于数据线112或是扫描线111上方或正上方或是像素区域P内。

须注意的是，其中喷墨印刷工艺IJp’与喷墨印刷工艺IJP可整合为单一次步骤。若喷墨印刷工艺IJp’与喷墨印刷工艺IJP整合为一次步骤时，即表示图3e中，流体色料160除了被提供至像素区域P中，更被提供至位于薄膜晶体管TFT上的图案化光刻胶挡墙130b上，所以在后续固化流体色料160以及去除部份图案化光刻胶挡墙130b的步骤执行结束后，高度辅助结构141和薄膜晶体管TFT之间会存在少许未被去除的图案化光刻胶挡墙130b，故高度辅助结构141的颜色与彩色滤光层140的颜色可为相同或不同。

之后，如图3g所示，形成像素电极150于该多数彩色滤光层140上，其形成方法如第一实施例图2f及对应叙述所示，在此不在赘述。

最后，如图3h所示，提供对向基板20，该对向基板20包括多数间隙物230，其中该些间隙物中的一个与该高度辅助结构141至少部分重迭overlap或是完全位于高度辅助结构141上，而液晶层30举例利用滴下填充工艺OneDrop Fill，ODF或液晶注入工艺injection形成在主动阵列基板10以及该对向基板20之间。对向基板20包括基底210及位于基底210上的共通电极220。间隙物230的尺寸举例大体为相同，间隙物230可为光刻胶间隙物，形状可为柱状或球状。如此一来，便完成液晶显示面板Cell。

故本实施例所述的液晶显示面板Cell包括基底110、扫描线111、电容电极113、数据线112、薄膜晶体管TFT以及保护层120位于基底上110上，多数彩色滤光层140位于像素区域P内，像素电极150于该多数彩色滤光层140上，像素电极150通过接触洞Via与薄膜晶体管TFT的漏极D电性连接，并对应位于该像素区域P内，像素电极150和电容电极13形成一储存电容，高度辅助结构141形成于薄膜晶体管TFT上，高度辅助结构141的上视图案为一圆形、一类圆形、一椭圆形、一不具有锐角的封闭不规则图形或一不具有直角的封闭不规则图形，高度辅助结构141具有实质上介于0.01微米(micrometer)至2微米的一平均高度，以及实质上介于1微米(micrometer)至100微米的一平均宽度。高度辅助结构141的材料包括一热感性材料或感光型材料，该材料包括一颜料、一染料或上述组合，对向基板20，多数间隙物230，该些间隙物中的一个与该高度辅助结构141至少部分重迭overlap或是完全位于高度辅助结构141上，液晶层30形成在主动阵列基板10以及该对向基板20之间，其中对向基板20包括基底210及位于基底210上的共通电极220。而高度辅助结构141的位置除了可位于薄膜晶体管TFT上方或正上方外，也可依设计需求，设置于数据线112或是扫描线111上方或正上方或是像素区域P内。

第三实施例

图4a至图4f为第三实施例的主动阵列基板10的制造方法对应的结构剖面图。

第三实施例大体与第一实施例相同，其中图4a至图4b与第一实施例中的图2a至图2b对应的工艺为相同，在此不再赘述并沿用其标号。

如图4c所示，与第一实施例中的图2c不同之处在于多数图案化光刻胶挡墙130a的图案不同，本实施例已预先将电容区域C定义出来，其余部份大体相同，在此不再赘述。

接下来，如图4e所示，利用喷墨印刷工艺IJP，提供流体色料160于该些图案化光刻胶挡墙130b之间所定义出的一像素区域P内，流体色料160举例可为热感性材料或感光型材料，材料举例为颜料、染料或上述组合，颜色可为红、绿或蓝色。然后，固化该些流体色料160以形成多数彩色滤光层140。

最后，如图4f所示，形成像素电极150于该多数彩色滤光层140上，像素电极150通过接触洞Via与薄膜晶体管TFT的漏极D电性连接，并对应位于该像素区域P内。其中形成像素电极150的方法可为全面形成透明导电层于多数彩色滤光层140上，透明导电层举例可为铟锡氧化物或铟锌氧化物，然后图案化透明导电层以形成像素电极150，图案化透明导电层的方法举例可为利用显影蚀刻或是激光剥除法。像素电极150和电容电极113形成一储存电容。

其中因为图案化光刻胶挡墙130b未被去除，故至少部份该像素电极150位于图案化光刻胶挡墙上130b。

故本实施例所述的主动阵列基板10便完成。如图1以及图4f所示，本实施例所述的主动阵列基板10包括基底110、扫描线111、电容电极113、数据线112、薄膜晶体管TFT以及保护层120位于基底上110上，多数彩色滤光层140位于像素区域P内，像素电极150于该多数彩色滤光层140以及部份的多数图案化光刻胶挡墙130b上，像素电极150通过接触洞Via与薄膜晶体管TFT的漏极D电性连接，并对应位于该像素区域P内，像素电极150和电容电极113形成一储存电容，电容区域C被部份的多数图案化光刻胶挡墙130b定义而成，特别的是，与第一实施例不同，多数图案化光刻胶挡墙130b被保留下来，故省略一道去除多数图案化光刻胶挡墙130b的步骤。

第四实施例

图5a至图5g为第四实施例的主动阵列基板10的制造方法对应的结构剖面图。其中图5a至图5d与第三实施例中的图4a至图4d对应的工艺为相同，在此不再赘述并沿用其标号。

如图5e所示，利用喷墨印刷工艺IJP，将流体色料160，颜色可为红、绿或蓝色，形成于该些图案化光刻胶挡墙130b之间所定义出的一像素区域P内以及薄膜晶体管TFT上，其中，位于薄膜晶体管TFT上的流体色料160以及膜晶体管TFT之间会存在有少许图案化光刻胶挡墙130b。接下来，固化该些流体色料160以同时形成多数彩色滤光层140以及高度辅助结构141，故高度辅助结构141的颜色与彩色滤光层140的颜色可为相同或不同。

之后，图5f至图5g的工艺与第二实施例中图3g至图3h大体相同，在此不再赘述并沿用其标号。须注意的是，高度辅助结构141和薄膜晶体管TFT之间会存在少许图案化光刻胶挡墙130b，而至少部份该像素电极150位于图案化光刻胶挡墙上130b。

故本实施例所述的液晶显示面板Cell包括基底110、扫描线111、电容电极113、数据线112、薄膜晶体管TFT以及保护层120位于基底上110上，多数彩色滤光层140位于像素区域P内，像素电极150于该多数彩色滤光层140部份的多数图案化光刻胶挡墙130b上，像素电极150通过接触洞Via与薄膜晶体管TFT的漏极D电性连接，并对应位于该像素区域P内，像素电极150和电容电极113形成一储存电容，电容区域C被部份的多数图案化光刻胶挡墙130b定义而成，高度辅助结构141形成于薄膜晶体管TFT上，高度辅助结构141的上视图案为一圆形、一类圆形、一椭圆形、一不具有锐角的封闭不规则图形或一不具有直角的封闭不规则图形，高度辅助结构141具有实质上介于0.01微米(micrometer)至2微米的一平均高度，以及实质上介于1微米(micrometer)至100微米的一平均宽度。高度辅助结构141的材料包括一热感性材料或感光型材料，该材料包括一颜料、一染料或上述组合，对向基板20，多数间隙物230，该些间隙物中的一个与该高度辅助结构141至少部分重迭(overlap)或是完全位于高度辅助结构141上，而高度辅助结构141的位置除了可位于薄膜晶体管TFT上方或正上方外，也可依设计需求，设置于数据线112或是扫描线111上方或正上方或是像素区域P内。间隙物230可为光刻胶间隙物，形状可为柱状或球状，液晶层30形成在主动阵列基板10以及该对向基板20之间，其中对向基板20包括基底210及位于基底210上的共通电极220，特别的是，与第二实施例不同，多数图案化光刻胶挡墙130b被保留下来，故省略一道去除多数图案化光刻胶挡墙130b的步骤。

图6为利用本发明的实施例所制造的液晶显示面板单元(Cell)40，液晶显示面板单元(Cell)40包括本发明的实施例所述的主动阵列基板10、对向基板20以及位于其间的液晶层30。

其中，高度辅助结构141的位置、形状、尺寸及制造方法并不局限于本发明所述的实施例，可视设计者的需求而适当改变及调整，请参图7a至图7d。

综上所述，本发明主要在提供一简化具有彩色滤光片的主动阵列基板的制造方法并提供一具有彩色滤光片的主动阵列基板。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种主动阵列基板，其特征在于，包括：

一基底；

多条扫描线设置于该基底上；

多条数据线，与该些扫描线垂直；

多数像素电极；

多数主动元件，每一主动元件分别与对应的扫描线、数据线及像素电极电性连接以定义出一像素区域；以及

一高度辅助结构，大致设置于该主动元件、该数据线或该扫描线的上方，其中该高度辅助结构的上视图案为一圆形、一类圆形或一不具有角的封闭不规则图形。

2.根据权利要求1所述的主动阵列基板，其特征在于，还包括至少一彩色滤光层，设置于该基底上并位于该像素区域内。

3.根据权利要求2所述的主动阵列基板，其特征在于，该高度辅助结构具有介于0.01微米至2微米的一平均高度。

4.根据权利要求3所述的主动阵列基板，其特征在于，该高度辅助结构具有介于1微米至100微米的一平均宽度。

5.根据权利要求2所述的主动阵列基板，其特征在于，该高度辅助结构具有介于1微米至100微米的一平均宽度。

6.根据权利要求1所述的主动阵列基板，其特征在于，该高度辅助结构具有介于0.01微米至2微米的一平均高度。

7.根据权利要求6所述的主动阵列基板，其特征在于，该高度辅助结构具有介于1微米至100微米的一平均宽度。

8.根据权利要求1所述的主动阵列基板，其特征在于，该高度辅助结构具有介于1微米至100微米的一平均宽度。

9.根据权利要求1所述的主动阵列基板，其特征在于，该高度辅助结构的材料包括一颜料、一染料或上述组合。

10.根据权利要求1所述的主动阵列基板，其特征在于，还包括一图案化光刻胶挡墙，且至少部份该像素电极位于图案化光刻胶挡墙上。

11.一种液晶显示面板，其特征在于，包括：

一主动阵列基板，包括：

一基底；

多条扫描线，设置于该基底上；

多条数据线，与该些扫描线垂直；

多数像素电极；

多数主动元件，每一主动元件分别与对应的扫描线、数据线及像素电极电性连接以定义出一像素区域；

一高度辅助结构，大致设置于该主动元件、该数据线或该扫描线的上方，该高度辅助结构的上视图案为一圆形、一类圆形或一不具有锐角的封闭不规则图形；以及

至少一彩色滤光层，设置于该基底上并大致位于该像素区域内；

一对向基板，与该主动阵列基板对向设置；

多数间隙物，位于该主动阵列基板以及该对向基板之间，该些间隙物中的一个与该高度辅助结构至少部分重迭；以及

一液晶层，位于该主动阵列基板以及该对向基板之间。

12.根据权利要求11所述的液晶显示面板，其特征在于，该些间隙物的尺寸相同。

13.根据权利要求11所述的液晶显示面板，其特征在于，该些间隙物形成于该对向基板上。

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