CN1963611A - 彩色滤光元件的制造方法、液晶显示面板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种彩色滤光元件的制造方法、液晶显示面板及其制造方法，此彩色滤光元件的制造方法是先提供已形成图案化遮光层的基板，接着在图案化遮光层所区分出的各个次像素区域内形成滤光单元，且各个滤光单元是部分地重叠于图案化遮光层上。特别的是，至少一部分的滤光单元中分别具有开口，而这些开口是位于图案化遮光层上方。之后，在基板上形成共形的电极层。然后，在电极层上形成多个间隙支承物，这些间隙支承物是分别通过对应的开口而嵌入滤光单元。

Description

彩色滤光元件的制造方法、液晶显示面板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种显示面板的制造方法，且特别涉及一种彩色滤光元件的制造方法、液晶显示面板及其制造方法。

背景技术

多媒体社会的飞速进步多半受益于半导体元件及显示装置的飞跃性进步。就显示器而言，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)已逐渐成为市场的主流。

由于液晶显示器的各种性能，如应答速度、对比(contrast)值以及可视角等，均与液晶盒的间隙(cell gap)d有关，因此一般都会依照液晶材料的光学特性严密地控制液晶盒的间隙。此外，若液晶盒的间隙存在有不同的值，则容易造成显示不均匀的现象，图像的视觉效果亦将显著降低。所以，通常会在液晶显示面板的两基板之间设置间隙支承物(spacer)，以使液晶盒的间隙维持定值。以目前的技术来说，由于柱状间隙支承物可提供显示面板较均匀的液晶盒的间隙、较佳的透光率以及较高的对比，因此目前多以柱状间隙支承物取代旧有的球状间隙支承物。

目前的间隙支承物大多是形成在彩色滤光片上，因而将此种间隙支承物称为SOC(spacer on color filter)。图1A为公知形成有间隙支承物的彩色滤光片的局部俯视图。图1B则为图1沿A-A’方向的剖面示意图。请同时参照图1A及图1B，彩色滤光片100包括基板102、黑矩阵110、滤光单元120以及共用电极130。其中，滤光单元120是设置于黑矩阵110在基板102上所围出的次像素区域104内，并部分地重叠于黑矩阵110上。共用电极130是共形地设置于基板102上，而间隙支承物140即是形成滤光单元120与黑矩阵110重叠处上方的共用电极130上。

然而，由于间隙支承物140与彩色滤光片100之间并没有固着层，因此在后续形成配向膜(alignment film)(图中未表示)的洗净、PI转写、配向，甚至剥膜再洗净的工序中，容易因外加的横向切应力而导致间隙支承物140从彩色滤光片100上剥落，造成液晶显示面板的液晶盒的间隙不均，进而产生不正常的图像显示(也就是所谓的mura现象)。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的就是提供一种液晶显示面板的制造方法，以制作出液晶盒的间隙均匀的液晶显示面板，进而增加制造合格率。

本发明的另一目的是提供一种彩色滤光元件的制造方法，以增加此彩色滤光元件上的间隙支承物对于横向剪切应力的承受度。

本发明的再一目的是提供一种液晶显示器，其具有均匀的液晶盒的间隙，并因而具有良好的显示质量。

本发明提出一种液晶显示面板的制造方法，此方法是先分别提供第一基板与第二基板。其中，第一基板已形成有第一电极层。第二基板上则已形成有图案化遮光层，而在第二基板上区分出多个次像素区域。之后，在各个次像素区域内形成滤光单元，且这些滤光单元是部分地重叠在图案化遮光层上。特别的是，至少一部分的滤光单元分别具有至少一个开口，而这些开口是位于图案化遮光层的上方。

承上所述，在第二基板上形成共形的第二电极层，然后在第二电极层上形成多个间隙支承物，而这些间隙支承物是分别通过其所对应的开口而嵌入滤光单元。接着，组装第二基板与第一基板，其中第一基板与第二基板间已形成有液晶层。而且，第一电极层是与第二电极层相对，而第一基板与第二基板之间的间距是通过这些间隙支承物来维持。

在本发明的较佳实施例中，形成上述之间隙支承物的方法例如是先在第二电极层上形成光刻胶材料层。其中，此光刻胶材料层填满上述之开口。接着，移除各个开口周围以外的光刻胶材料层，以形成这些间隙支承物。

在本发明的较佳实施例中，上述之滤光单元例如是红色滤光单元、绿色滤光单元及蓝色滤光单元。

在本发明的较佳实施例中，上述之第一基板为主动元件阵列基板，而第二基板为彩色滤光片。

在本发明的较佳实施例中，上述之第二基板上还包括已形成主动元件阵列，而上述之图案化遮光层则是形成于此主动元件阵列上。

本发明还提出一种彩色滤光元件的制造方法，其是先提供基板，且此基板上已形成有图案化遮光层，而在基板上区分出多个次像素区域。接着，在基板上的各个次像素区域内形成滤光单元，且各个滤光单元是部分地重叠于图案化遮光层上。特别的是，至少一部分的滤光单元中分别具有至少一个开口，且这些开口是位于图案化遮光层上方。之后，在基板上形成共形的电极层。然后，在电极层上形成多个间隙支承物，且这些间隙支承物是分别通过对应的开口而嵌入滤光单元中。

在本发明的较佳实施例中，上述于滤光单元中形成开口的步骤中，其例如是令这些开口的侧壁相对其底面而倾斜。

在本发明的较佳实施例中，形成上述之间隙支承物的方法例如是先在电极层上形成光刻胶材料层。其中，此光刻胶材料层填满上述之开口。接着，移除各个开口周围以外的光刻胶材料层，以形成这些间隙支承物。

在本发明的较佳实施例中，上述之基板上还包括已形成主动元件阵列，且上述之图案化遮光层是形成于此主动元件阵列上。

本发明还提出一种液晶显示面板，包括第一基板、第二基板、图案化遮光层、多个滤光单元、共形的电极层、多个间隙支承物以及液晶层。其中，第一电极层是设置于第一基板上，而第二基板是相对第一基板而设置。图案化遮光层是设置于第二基板相对第一基板的表面上，且图案化遮光层是于第二基板上区分出多个次像素区域。这些滤光单元则是分别设置于这些次像素区域内，其中至少一部分的滤光单元分别具有至少一个开口，且这些开口是位于图案化遮光层上方。电极层是设置于图案化遮光层与滤光单元上，并填入开口内。间隙支承物是设置于第二电极层上，且间隙支承物是分别通过对应的开口而嵌入滤光单元。而液晶层则是设置于第一基板与第二基板之间。

在本发明的较佳实施例中，上述之液晶显示面板还包括主动元件阵列，其是设置于第一基板上。

在本发明的较佳实施例中，上述之液晶显示面板还包括主动元件阵列，其设置于第二基板上，而图案化遮光层设置于此主动元件阵列上。

在本发明的较佳实施例中，上述之间隙支承物为柱状间隙支承物。

由于本发明的间隙支承物是嵌入滤光单元内，因此可增加间隙支承物所能够承受的横向剪切应力，以避免间隙支承物在后续洗净或形成配向膜或配向膜的配向的工序中剥落。由此可知，依据本发明所制造出的液晶显示面板可具有均匀的液晶盒的间隙，以维持优良的显示质量。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1B为公知形成间隙支承物之彩色滤光片的剖面示意图。

图2A至图2D为本发明之一较佳实施例中彩色滤光元件的制造流程结构俯视图。

图3A至图3D分别为图2A至图2D之结构沿I-I’方向的剖面示意图。

图4为本发明之一较佳实施例中具有开口之滤光单元的剖面示意图。

图5为本发明之一实施例中在电极层上形成光刻胶材料层的剖面示意图。

图6为本发明之第二实施例中彩色滤光元件的剖面示意图。

图7A为本发明之一较佳实施例中构成液晶显示面板之下基板的俯视示意图。

图7B至图7C为本发明之一较佳实施例中液晶显示面板之制造流程的剖面示意图。

图8为本发明之另一较佳实施例中液晶显示面板的剖面示意图。

主要元件标记说明

100：彩色滤光片

102、210、310：基板

104、212：次像素区域

110：黑矩阵

120、230：滤光单元

130：共用电极

140、250：间隙支承物

200、300：彩色滤光元件

220：遮光图案层

232：开口

233：开口侧壁

240、315、612：电极层

260：光刻胶材料层

211、314：主动元件阵列

320：框胶

410：液晶层

412：液晶分子

500、600：液晶显示面板

R：红光滤光单元

G：绿光滤光单元

B：蓝光滤光单元

θ：角度

具体实施方式

图2A至图2D为本发明之第一实施例中彩色滤光元件的制造流程结构俯视图。图3A至图3D则分别为图2A至图2D之结构沿I-I’方向的剖面示意图。

请参照图2A及图3A，首先提供基板210，且基板210上是已形成有图案化遮光层220，且此图案化遮光层220是在基板210上区分出多个次像素区域212。换言之，图案化遮光层220即是所谓的黑矩阵(black matrix，BM)。

请参照图2B及图3B，在基板210上形成多个滤光单元230，这些滤光单元230是分别位于对应的次像素区域212内。在全彩技术中，滤光单元230例如是包括红色滤光单元R、绿色滤光单元G与蓝色滤光单元B。此外，为了增加开口率，通常会使各个滤光单元230部分地重叠于图案化遮光层220上。特别的是，至少有一部分的滤光单元230，其在与图案化遮光层220重叠处具有开口232。其中，开口232可以是暴露出部分的图案化遮光层220，也可以是未暴露出图案化遮光层220，本发明并未对此加以限定。此外，开口232的侧壁233可以是相对其底面而倾斜，如图4所示，且较佳的倾斜角θ例如是大于30度。

值得一提的是，若以光刻蚀刻工艺形成滤光单元230，则开口232可以与滤光单元230在同一道工序中完成，无须额外增加光刻掩膜数。

请接着参照图2C及图3C，在基板210上形成共形的电极层240。之后，请参照图2D及图3D，在电极层240上形成多个间隙支承物250，且这些间隙支承物250是通过对应的开口232而嵌入滤光单元230内，以增加间隙支承物250与电极层240之间的附着面积，进而提高间隙支承物250的附着力。值得一提的是，间隙支承物250嵌入滤光单元230内之部位的截面积例如是小于暴露在滤光单元230外的截面积。换言之，间隙支承物250例如是部分地位于滤光单元230上方的电极层240上，以便于更进一步增加间隙支承物250的附着力。此外，间隙支承物250例如是柱状的间隙支承物。

承上所述，形成间隙支承物250的方法例如是先在图3C的电极层240上形成一层光刻胶材料层260，以填满开口232，如图5所示。接着对光刻胶材料层260进行光刻及蚀刻工序，以移除开口232周围以外的光刻胶材料层260，如此即可形成图3D中嵌入滤光单元230内的间隙支承物250。此即大致完成具有间隙支承物250的彩色滤光元件200，且此彩色滤光元件200即是常用于显示面板中的彩色滤光片(color filter)。

值得注意的是，在另一实施例中，上述工艺亦可应用于在主动元件阵列上形成彩色滤光单元(color filter on array，COA)的工序中。请参照图6，其为本发明之第二实施例中彩色滤光元件的局部剖面示意图。彩色滤光元件300的制造流程是先提供基板210，且其上已依次形成主动元件阵列211与图案化遮光层220。之后形成具有开口232的滤光单元230、电极层240以及间隙支承物250的方法则与第一实施例相似，此处不再赘述。本实施例中所形成的彩色滤光元件300即是常用于显示面板中的COA基板，其中电极层240则是所谓的像素电极(pixel electrode)。

由此可知，本发明并不限定间隙支承物所嵌入之滤光单元的设置形态。换言之，本发明之间隙支承物可以嵌于一般彩色滤光片(color filter)上的滤光单元内，也可以嵌于COA基板中的滤光单元内。而且，本发明之间隙支承物还可以嵌入设置于拟像素(dummy pixel)区域内的滤光单元，以便于在利用此彩色滤光元件组成液晶显示面板的过程中，令此间隙支承物同时具有缓冲液晶流速的功效，进而避免液晶分子遭受到未固化之框胶的污染。

所属技术领域的技术人员应该知道，若以SOC技术来形成液晶显示面板的间隙支承物，则此液晶显示面板通常是以滴下式注入(one drop fill，ODF)工艺来形成液晶层，以下将说明此种液晶显示面板的制造流程。

图7A为本发明之一较佳实施例中液晶显示面板之一基板的俯视示意图。图7B至图7C则为本发明之一较佳实施例中液晶显示面板之制造流程的剖面示意图。请参照图7A，首先提供基板310，其例如是主动元件阵列基板。此基板310具有显示区312，且显示区312内已形成主动元件阵列314，而此主动元件阵列314包括电极层315，即所谓的像素电极。在此，主动元件阵列314例如是薄膜晶体管阵列(thin film transistor array，TFTarray)，所属技术领域的技术人员可以了解其详细制造过程，此处不再赘述。

请参照图7B，接着在基板310上形成框胶320，以围绕显示区312。然后，利用滴下式注入法于显示区312内注入液晶分子412，以形成液晶层410。如此一来，液晶层400在后续工序中即可被密封于基板310与彩色滤光元件200之间。值得一提的是，框胶320也可以是形成在彩色滤光元件200上，本发明并未对其加以限定。

请参照图7C，将彩色滤光元件200设置于基板310的上方，并对彩色滤光元件200与基板310进行压合，以使间隙支承物250接触于基板310，进而维持基板310与彩色滤光元件200之间的间距。在此，由于间隙支承物250比公知的厚度厚，因此在压合彩色滤光元件200与基板310的过程中，间隙支承物250容易因受压而产生横向变形。由此可知，间隙支承物250不易在彩色滤光元件200与基板310的组装对位过程中脱落。

值得一提的是，所属技术领域的技术人员应该知道，实际工序中图7A与图2D所表示的结构是独立形成的，因此本发明并不限定图7A与图2D之结构的形成顺序。

请继续参照图7C，在压合基板310与彩色滤光元件200之后，接着即是固化框胶320，以固定基板310与彩色滤光元件200的相对位置，此即完成液晶显示面板500的组装。其中，框胶320例如是热固化(thermalcuring)框胶或是紫外光固化(UV curing)框胶，而固化框胶320的方法即是依据框胶的特质而有热固化法及紫外光固化法。液晶显示面板500的后续工序如一般所属技术领域的技术人员所了解的工序，此处不再赘述。

上述实施例是以第一实施例的彩色滤光元件200为例，说明利用本发明之彩色滤光元件所构成的液晶显示面板可具有均匀的液晶盒的间隙。当然，利用第二实施例的彩色滤光元件300所构成的液晶显示面板亦可具有相同的特点。下文将举例说明利用本发明之第二实施例的彩色滤光元件300所构成的液晶显示面板。

图8为本发明之另一较佳实施例中液晶显示面板的剖面示意图。本实施例之液晶显示面板的工序大致与前述实施例之液晶显示面板500的工序相似，此处仅针对两者的相异处加以说明。请参照图8，构成液晶显示面板600的下基板为图6所示之彩色滤光元件300，而其上基板610上则是形成电极层612。换言之，液晶显示面板600是由COA基板与上基板610组装而成。

本发明是将间隙支承物嵌入滤光单元内，以增加间隙支承物与电极层之间的附着面积，进而提高间隙支承物与彩色滤光元件之间的附着力。如此一来，即可增加间隙支承物所能承受的横向剪切应力，以避免间隙支承物在后续洗净或形成配向膜或配向膜的配向的工序中剥落。由此可知，依据本发明所制造出的液晶显示面板可具有均匀的液晶盒的间隙，以维持良好的显示质量。

再者，由于本发明之间隙支承物与公知直接设置于滤光单元上方之电极层上的间隙支承物相比之下，本发明之间隙支承物具有较厚的厚度，因此在液晶显示面板的组装过程中，间隙支承物可因承受压应力而产生横向变形，以避免产生脱落的现象。

此外，由于本发明之滤光单元中的开口可以是与滤光单元以同一道工序形成，因此本发明并不会额外增加液晶显示面板的工艺成本。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (15)

1.一种液晶显示面板的制造方法，其特征是包括：

分别提供第一基板与第二基板，其中该第一基板上至少已形成第一电极层，且该第二基板上已形成图案化遮光层，以于该第二基板上区分出多个次像素区域；

于该第二基板上的各该次像素区域内形成滤光单元，且各该滤光单元是部分地重叠于该图案化遮光层上，其中至少一部分的上述这些滤光单元分别具有至少一个开口，而上述这些开口是位于该图案化遮光层上方；

于该第二基板上形成共形的第二电极层；

于该第二电极层上形成多个间隙支承物，其中上述这些间隙支承物是分别通过对应的该开口而嵌入上述这些滤光单元；以及

组装该第二基板与该第一基板，其中该第一基板与该第二基板间已形成液晶层，且该第一电极层是相对于该第二电极层，而该第一基板与该第二基板之间的间距是通过上述这些间隙支承物来维持。

2.根据权利要求1所述之液晶显示面板的制造方法，其特征是形成上述这些间隙支承物的方法包括：

于该第二电极层上形成光刻胶材料层，其中该光刻胶材料层是填满上述这些开口；以及

移除各该开口周围以外的该光刻胶材料层，以形成上述这些间隙支承物。

3.根据权利要求1所述之液晶显示面板的制造方法，其特征是上述这些滤光单元包括红色滤光单元、绿色滤光单元及蓝色滤光单元。

4.根据权利要求1所述之液晶显示面板的制造方法，其特征是该第一基板为主动元件阵列基板，且该第二基板为彩色滤光片。

5.根据权利要求1所述之液晶显示面板的制造方法，其特征是该第二基板上还包括已形成主动元件阵列，且该图案化遮光层是形成于该主动元件阵列上。

6.一种彩色滤光元件的制造方法，其特征是包括：

提供基板，该基板上已形成图案化遮光层，以于该基板上区分出多个次像素区域；

于该基板上的各该次像素区域内形成滤光单元，且各该滤光单元是部分地重叠于该图案化遮光层上，而至少一部分的上述这些滤光单元中分别具有至少一个开口，上述这些开口是位于该图案化遮光层上方；

于该基板上形成共形的电极层；以及

于该电极层上形成多个间隙支承物，且上述这些间隙支承物是分别通过对应的该开口而嵌入上述这些滤光单元中的一个之内。

7.根据权利要求6所述之彩色滤光元件的制造方法，其特征是形成上述这些间隙支承物的方法包括：

于该电极层上形成光刻胶材料层，其中该光刻胶材料层是填满上述这些开口；以及

移除各该开口周围以外的该光刻胶材料层，以形成上述这些间隙支承物。

8.根据权利要求6所述之彩色滤光元件的制造方法，其特征是在上述这些滤光单元形成上述这些开口的步骤中，包括令上述这些开口的侧壁相对其底面而倾斜。

9.根据权利要求6所述之彩色滤光元件的制造方法，其特征是上述这些滤光单元包括红光滤光单元、绿光滤光单元以及蓝光滤光单元。

10.根据权利要求6所述之彩色滤光元件的制造方法，其特征是该基板上还包括已形成主动元件阵列，且该图案化遮光层是形成于该主动元件阵列上。

11.一种液晶显示面板，其特征是包括：

第一基板；

第二基板，相对该第一基板而设置；

图案化遮光层，设置于该第二基板相对该第一基板的表面上，其中该图案化遮光层于该第二基板上区分出多个次像素区域；

多个滤光单元，分别设置于上述这些次像素区域内，其中至少一部分的上述这些滤光单元分别具有至少一个开口，而上述这些开口是位于该图案化遮光层上方；

共形的电极层，设置于该图案化遮光层与上述这些滤光单元上，并填入上述这些开口；

多个间隙支承物，设置于该电极层上，且上述这些间隙支承物是分别通过对应的该开口而嵌入上述这些滤光单元；以及

液晶层，设置于该第一基板与该第二基板之间。

12.根据权利要求11所述之液晶显示面板，其特征是还包括主动元件阵列，设置于该第一基板上。

13.根据权利要求11所述之液晶显示面板，其特征是还包括主动元件阵列，设置于该第二基板上，而该图案化遮光层是设置于该主动元件阵列上。

14.根据权利要求11所述之液晶显示面板，其特征是上述这些滤光单元包括红色滤光单元、绿色滤光单元及蓝色滤光单元。

15.根据权利要求11所述之液晶显示面板，其特征是上述这些间隙支承物为柱状间隙支承物。

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