显示面板 【技术领域】
本发明是有关于一种显示面板，且特别是有关于一种能防止球状间隙物于基板之间滑动的显示面板。
背景技术
液晶显示器具有高画质、体积小、重量轻、低电压驱动、低消耗功率及应用范围广等优点，因此其已成为新一代显示器的主流。传统的液晶显示面板是由一彩色滤光基板(color filter)、一薄膜晶体管矩阵基板(thin film transistorarray substrate，TFT array substrate)以及一配置于此两基板间的液晶层(liquidcrystal layer)所构成。
一般来说，在显示面板中，通常会在两基板之间设置间隙物，以支撑两基板之间的距离。常用的间隙物包括感光间隙物(photo spacer)以及球状间隙物(ball spacer)。然而，若采用球状间隙物作为支撑经常会有间隙物在两基板之间产生滑动的问题。
【发明内容】
本发明提供一种显示面板，能避免间隙物滑动于基板之间，以具有良好的显示质量。
本发明提出一种显示面板，包括第一基板、彩色滤光层、像素电极层、第二基板、多个球状间隙物以及显示介质。第一基板上具有主动元件矩阵。彩色滤光层位于第一基板上，覆盖主动元件矩阵，其中彩色滤光层的表面具有多个第一凹陷结构，且第一凹陷结构并未贯穿彩色滤光层。像素电极层与主动元件矩阵电性连接且覆盖于彩色滤光层的表面上。第二基板位于第一基板的对向。多个球状间隙物位于第一基板与第二基板之间，且卡置于第一凹陷结构内，其中球状间隙物的高度大于第一凹陷结构的深度。显示介质位于第一基板与第二基板之间。
基于上述，本发明的显示面板具有卡置于凹陷结构内的球状间隙物。因此，球状间隙物能固定于第一基板与第二基板之间，使第一基板与第二基板之间能维持一定的间距，并避免第一基板与第二基板之间发生滑动。如此一来，显示面板能提供良好的显示质量。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
【附图说明】
图1A为本发明的一实施例的显示面板的剖面示意图；
图1B为图1A的显示面板的上视示意图；
图1C为图1A的显示面板的上视示意图；
图2为本发明的一实施例的显示面板的剖面示意图；
图3为本发明的一实施例的显示面板的剖面示意图；
图4A为本发明的一实施例的显示面板的剖面示意图；
图4B为图4A的显示面板的上视示意图；
图5为本发明的一实施例的显示面板的剖面示意图；
图6为本发明的一实施例的显示面板的剖面示意图；
图7为本发明的一实施例的显示面板的剖面示意图。
【主要元件符号说明】
100、100a、100b、200、200a、200b、200c：显示面板
110、150、210、250：基板
120、220：主动元件矩阵
122、222：主动元件
122c、222c：通道层
122d、222d：漏极
122g、222g：栅极
122s、222s：源极
123、223：栅绝缘层
128、132、228、232：保护层
130、230：彩色滤光层
140、240：像素电极层
141、241：接触窗
142、156、242：凹陷结构
152、234：遮光图案层
154、254：电极层
160、260：球状间隙物
170、270：显示介质
D1、D2：深度
DL：数据线
H：高度
T1、T2：厚度
SL：扫描线
【具体实施方式】
图1A为本发明的一实施例的显示面板的剖面示意图。请参照图1A，本实施例的显示面板100包括第一基板110、主动元件矩阵120、彩色滤光层130、像素电极层140、第二基板150、多个球状间隙物160以及显示介质170。其中，显示介质170包括液晶分子或是其它的显示介质。主动元件矩阵120位于第一基板110上，彩色滤光层130位于第一基板110上且覆盖主动元件矩阵120。换言之，本实施例的显示面板100的第一基板110为将彩色滤光层130形成于主动元件矩阵120上(Color Filter on Array，COA)的COA基板。为清楚说明，下文将以绘示于图1A中的第一基板110上的膜层为例详细说明。
图1B为图1A的显示面板的上视示意图，且为清楚说明，图1B中仅绘示出显示面板100中配置于第一基板110上的膜层的上视示意图，而省略了第二基板150、显示介质170与球状间隙物160等膜层的绘示，且图1A中的第一基板110可视为图1B沿B-B’剖面线的剖面示意图。请同时参照图1A与图1B，本实施例的第一基板110上配置有主动元件矩阵120、第一保护层128、彩色滤光层130、第二保护层132以及像素电极层140。主动元件矩阵120包括位于第一基板110上的扫描线SL、数据线DL以及与扫描线SL及数据线DL电性连接的主动元件122。主动元件122例如是薄膜晶体管，其包括栅极122g、通道层122c、源极122s以及漏极122d，且栅绝缘层123配置于栅极122g与通道层122c之间。第一保护层128覆盖主动元件矩阵120，且位于主动元件矩阵120与彩色滤光层130之间，其中第一保护层128的材质例如是氮化硅或其它介电材质。
在本实施例中，彩色滤光层130位于第一基板110上，覆盖主动元件矩阵120，其可以是红色滤光图案、绿色滤光图案、蓝色滤光图案或其它滤光图案。第二保护层132位于彩色滤光层130与像素电极层140之间以及彩色滤光层130与球状间隙物160之间，其材质例如是氮化硅或其它介电材质。像素电极层140藉由接触窗141与主动元件矩阵120电性连接且覆盖于彩色滤光层130的表面上，且像素电极层140不会覆盖对应于主动元件122部分的彩色滤光层130。像素电极层140的材质例如是铟锡氧化物或铟锌氧化物等透明导电材料。另外，像素电极层140的设计，可依照不同需求，选择性部分或全部覆盖到数据线DL以及与扫描线SL上，或是不覆盖到数据线DL以及与扫描线SL上，本发明不依此为限。
彩色滤光层130的表面具有多个第一凹陷结构142，且第一凹陷结构142并未贯穿彩色滤光层130。在本实施例中，第一凹陷结构142例如是对应设置在主动元件122的上方。以工艺来看，在主动元件矩阵120上形成彩色滤光层130后，例如是以一半调式(half-tone)掩膜工艺或一灰调式(gray-tone)掩膜工艺移除对应于主动元件122上方的部分彩色滤光层130，以形成凹陷结构。而后，于彩色滤光层130上形成第二保护层132与像素电极层140，特别注意的是，由于像素电极层140不会覆盖对应于主动元件122部分的彩色滤光层130，因此图1A所示的具有凹陷结构的彩色滤光层130上不会覆盖有像素电极层140，而是被第二保护层132覆盖。其中，第二保护层132与像素电极层140的形成方法例如是化学气相沉积法。一般来说，第二保护层132的厚度会远小于彩色滤光层130的凹陷结构的深度而不会填满凹陷结构，因此第一凹陷结构142会形成于彩色滤光层130的表面。
图1C为图1A的显示面板的上视示意图，且为清楚说明，图1C中仅绘示出显示面板100中配置于第二基板150上的膜层的上视示意图，而省略了第一基板110、显示介质170与球状间隙物160等膜层的绘示，且图1A中的第二基板150可视为图1C沿C-C’剖面线的剖面示意图。请同时参照图1A与图1C，第二基板150位于第一基板110的对向。在本实施例中，第二基板150上配置有遮光图案层152，其材质可以是金属或树脂，以及其形成方法例如是化学气相沉积法或涂布法。此外，在本实施例中，第二基板150上更配置有电极层154，电极层154覆盖于遮光图案层152的表面上。
请参照图1A，多个球状间隙物160位于第一基板110与第二基板150之间，且卡置于第一凹陷结构142内，其中球状间隙物160的高度H大于第一凹陷结构142的深度D1。以工艺来看，于彩色滤光层130的表面形成第一凹陷结构142之后，例如是在第一凹陷结构142处设置球状间隙物160，使球状间隙物160卡置于第一凹陷结构142内。球状间隙物160的材质为绝缘材料，其形成方法例如是喷墨法(ink jet printing)或其它方法。以喷墨法为例，先将湿式间隙物溶于溶剂中，再将溶剂喷在第一凹陷结构142处，待溶剂挥发后，就会在第一凹陷结构142处形成球状间隙物160。在本实施里中，球状间隙物160可以是黑色。当然，本发明不限于此，根据其它实施例，球状间隙物160也可以是透明或是其它颜色。特别说明的是，为了避免球状间隙物160的设置影响显示面板100的开口率，通常会将第一凹陷结构142设置在显示面板100的遮光区中，诸如对应设置在扫描线SL、数据线DL、主动元件122(如图1A所示)或是其组合的上方。再者，由于球状间隙物160的高度H大于第一凹陷结构142的深度D1，因此球状间隙物160的顶部可以接触到第二基板150或第二基板150上的膜层，以维持第一基板110与第二基板150之间的间距。
如图1A所示，球状间隙物160会卡置于第一凹陷结构142内，而不会任意地在第一基板110与第二基板150之间滑动，因而能避免第一基板110与第二基板150之间发生滑动。此外，球状间隙物160可以维持第一基板110与第二基板150之间的间距，使位于第一基板110与第二基板150之间的显示介质170具有一定的厚度。如此一来，显示面板100在组立后能具有稳定的结构，因而能提供良好的显示质量。
特别说明的是，为了进一步确保球状间隙物160固定在第一基板110与第二基板150之间，除了在彩色滤光层130的表面设置多个第一凹陷结构142以外，在其它实施例中还可以进一步地在第二基板150上设置第二凹陷结构。详言之，如图2所示，在显示面板100a中，遮光图案层152与电极层154在对应第一凹陷结构142处具有多个第二凹陷结构156，球状间隙物160卡置于第二凹陷结构156内，且球状间隙物160的高度H大于第二凹陷结构156的深度D2。此外，球状间隙物160的高度H例如是大于第一凹陷结构142的深度D1与第二凹陷结构156的深度D2的总合。在本实施例中，第二凹陷结构156例如是形成于遮光图案层152与电极层154的表面。以工艺来看，第二凹陷结构156的形成方法例如是以一半调式掩膜工艺或一灰调式掩膜工艺移除对应于第一凹陷结构142处的部分遮光图案层152，以形成凹陷结构，即对应于第一凹陷结构142处的遮光图案层152厚度T2会小于其它部分的遮光图案层152厚度T1。而后，于具有凹陷结构的遮光图案层152上形成电极层154，电极层154的形成方法例如是化学气相沉积法。一般来说，电极层154的厚度会远小于彩色滤光层130的凹陷结构的深度，因此第二凹陷结构156形成于遮光图案层152与电极层154的表面。
特别注意的是，在图2所示的实施例中，第二凹陷结构156并未贯穿遮光图案层152，而仅是对应于第一凹陷结构142处的遮光图案层152厚度T2会小于其它部分的遮光图案层152厚度T1。然而，如图3所示，在显示面板100b中，第二凹陷结构156也可以是贯穿遮光图案层152，而暴露出电极层154。详言之，在本实施例中，例如是在遮光图案层152中形成对应于第一凹陷结构142的开口，以暴露出第二基板150。而后，于具有开口的遮光图案层152上形成电极层154，以使电极层154与第二基板150接触。如此一来，第二凹陷结构156形成于遮光图案层152与电极层154的表面，球状间隙物160卡置于第二凹陷结构156内，且球状间隙物160的高度H大于第二凹陷结构156的深度D2。特别说明的是，在图2或图3所示的显示面板100a、100b中，由于球状间隙物160所在位置的遮光图案层152的厚度例如是较薄或者是以被移除，因此球状间隙物160较佳是黑色，以具有遮光功能。再者，虽然上述的实施例中都是以第一凹陷结构142对应设置在主动元件122上方为例，但如前文所述，第一凹陷结构142也可以对应设置在扫描线SL、数据线DL、主动元件122或是其组合的上方。
在上述的实施例中，是以遮光图案层152配置于第二基板150上为例，但遮光图案层152也可以配置于第一基板110上，换言之，本发明也可以应用于将黑矩阵制作于主动元件矩阵基板上(Black matrix on Array，BOA)的显示面板中。图4A为本发明的另一实施例的显示面板的剖面示意图。请参照图4A，本实施例的显示面板200包括第一基板210、主动元件矩阵220、彩色滤光层230、遮光图案层234、像素电极层240、第二基板250、多个球状间隙物260以及显示介质270。主动元件矩阵220位于第一基板210上，彩色滤光层230位于第一基板210上且覆盖主动元件矩阵220。遮光图案层234位于彩色滤光层230上，使彩色滤光层230位于第一基板210与遮光图案层234之间。换言之，本实施例的显示面板200的第一基板210为将遮光图案层234形成于主动元件矩阵220上(Black matrix on Array，BOA)的BOA基板。因此，第一基板210例如是与仅配置有电极层254的第二基板250组立。特别说明的是，由于显示面板200的构件与图1A所示的显示面板100的构件大致相同，因此以下仅针对其主要不同处进行说明，其余部分则可参照前文所述，于此不赘述。
图4B为图4A的显示面板的上视示意图，且图4A可视为图4B沿B-B’剖面线的剖面示意图。为清楚说明，图4B中仅绘示出显示面板200中配置于第一基板210上的主动元件矩阵220与像素电极层240以及配置于第二基板250上的电极层254的上视示意图，而省略了遮光图案层234、第二基板250、显示介质270与球状间隙物260等膜层的绘示。请同时参照图4A与图4B，本实施例的第一基板210上配置有主动元件矩阵220、第一保护层228、彩色滤光层230、第二保护层232、遮光图案层234以及像素电极层240。主动元件矩阵220包括位于第一基板210上的扫描线SL、数据线DL以及与扫描线SL及数据线DL电性连接的主动元件222。主动元件222例如是薄膜晶体管，其包括栅极222g、通道层222c、源极222s以及漏极222d，且栅绝缘层223配置于栅极222g与通道层222c之间。第一保护层228覆盖主动元件矩阵220，且位于主动元件矩阵220与彩色滤光层230之间。
彩色滤光层230位于第一基板210上，覆盖主动元件矩阵220，其可以是红色滤光图案、绿色滤光图案、蓝色滤光图案或其它滤光图案。第二保护层232位于彩色滤光层230与遮光图案层234之间，其材质例如是氮化硅或其它介电材质。遮光图案层234位于彩色滤光层230上，使彩色滤光层230位于第一基板210与遮光图案层234之间。遮光图案层234的材质可以是金属或树脂，以及其形成方法例如是化学气相沉积法或涂布法。像素电极层240藉由接触窗241与主动元件矩阵220电性连接且覆盖于彩色滤光层230的表面上。
彩色滤光层230与遮光图案层234的表面具有多个第一凹陷结构242，且第一凹陷结构242并未贯穿彩色滤光层230以及遮光图案层234。在本实施例中，第一凹陷结构242例如是对应设置在主动元件222的上方。以工艺来看，在主动元件矩阵220上形成彩色滤光层230后，例如是以一半调式(half-tone)掩膜工艺或一灰调式(gray-tone)掩膜工艺移除对应于主动元件222上方的部分彩色滤光层230，以形成凹陷结构。而后，于彩色滤光层230上形成第二保护层232、遮光图案层234以及像素电极层240，特别注意的是，由于像素电极层240不会覆盖对应于主动元件222部分的彩色滤光层230，因此图4A所示的具有凹陷结构的彩色滤光层230上不会覆盖有像素电极层240，而是被第二保护层232及遮光图案层234覆盖。换言之，第一凹陷结构242例如是形成于彩色滤光层230及遮光图案层234的表面。在本实施例中，第二保护层232、遮光图案层234以及像素电极层240的形成方法例如是化学气相沉积法。另外，像素电极层140的设计，可依照不同需求，选择性部分或全部覆盖到数据线DL以及与扫描线SL上，或是不覆盖到数据线DL以及与扫描线SL上，本发明不依此为限。
请参照图4A，多个球状间隙物260位于第一基板210与第二基板250之间，且卡置于第一凹陷结构242内，其中球状间隙物260的高度H大于第一凹陷结构242的深度D1。以工艺来看，于彩色滤光层230及遮光图案层234的表面形成第一凹陷结构242之后，例如是在第一凹陷结构242处设置球状间隙物260，使球状间隙物260卡置于第一凹陷结构242内。球状间隙物260的材质为绝缘材料，其形成方法例如是喷墨法(inkjet printing)或其它方法。以喷墨法为例，先将湿式间隙物溶于溶剂中，再将溶剂喷在第一凹陷结构242处，待溶剂挥发后，就会在第一凹陷结构242处形成球状间隙物260。在本实施里中，球状间隙物260可以是黑色。当然，本发明不限于此，根据其它实施例，球状间隙物260也可以是透明或是其它颜色。特别说明的是，为了避免球状间隙物260的设置影响显示面板200的开口率，通常会将第一凹陷结构242设置在显示面板200的遮光区中，诸如对应设置在扫描线SL、数据线DL、主动元件222(如图4A所示)或是其组合的上方。再者，由于球状间隙物260的高度H大于第一凹陷结构242的深度D1，因此球状间隙物260的顶部可以接触到第二基板150或第二基板250上的膜层，以维持第一基板210与第二基板250之间的间距。
如图4A所示，球状间隙物260会卡置于第一凹陷结构242内，而不会任意地在第一基板210与第二基板250之间滑动，因而能避免第一基板210与第二基板250之间发生滑动。此外，球状间隙物260可以维持第一基板210与第二基板250之间的间距，使位于第一基板210与第二基板250之间的显示介质270具有一定的厚度。如此一来，显示面板200在组立后能具有稳定的结构，因而能提供良好的显示质量。
在图4A所示的显示面板200中，是以位于第一凹陷结构242处的遮光图案层234厚度与其它部分的遮光图案层234厚度相同为例，但在另一实施例中，如图5所示，在显示面板200a中，位于第一凹陷结构242处的遮光图案层234厚度T2例如是小于其它部分的遮光图案层234厚度T1。以工艺来看，例如是以半调式掩膜工艺或灰调式掩膜工艺移除对应于主动元件222上方的部分彩色滤光层230，以于彩色滤光层230中形成凹陷结构。接着，于具有凹陷结构的彩色滤光层230上形成遮光图案材料层，且例如是以半调式掩膜工艺或灰调式掩膜工艺移除对应于凹陷结构的部分遮光图案材料层，以形成遮光图案层234，其中对应于第一凹陷结构242处的遮光图案层234厚度T2会小于其它部分的遮光图案层234厚度T1。因此，第一凹陷结构242形成于彩色滤光层230及遮光图案层234的表面。
再者，在图6与图7所示的显示面板200b、200c中，第一凹陷结构242可以形成在遮光图案层234中。详言之，如图6所示，在显示面板200b中，彩色滤光层230例如是具有齐平的表面，且位于第一凹陷结构242处的遮光图案层234厚度T2例如是小于其它部分的遮光图案层234厚度T1。以工艺来看，在第一基板210上形成彩色滤光层230与遮光图案材料层之后，例如是以半调式掩膜工艺或灰调式掩膜工艺移除部分遮光图案材料层，以形成具有凹陷结构的遮光图案层234，使对应于凹陷结构处的遮光图案层234厚度T2会小于其它部分的遮光图案层234厚度T1。如此一来，第一凹陷结构242形成于彩色滤光层230及遮光图案层234的表面。
再者，如图7所示，在显示面板200c中，第一凹陷结构242可以贯穿遮光图案层234但并未贯穿彩色滤光层230。详言之，以工艺来看，在第一基板210上形成彩色滤光层230与遮光图案材料层之后，例如是在遮光图案材料层中形成开口，以暴露出彩色滤光层230。如此一来，第一凹陷结构242形成于彩色滤光层230及遮光图案层234的表面。特别说明的是，在图5、图6及图7所示的显示面板200a、200b、200c中，由于球状间隙物260所在位置的遮光图案层234的厚度例如是较薄或者是以被移除，因此球状间隙物260较佳是黑色，以具有遮光功能。再者，虽然上述的实施例中都是以第一凹陷结构242对应设置在主动元件222上方为例，但如前文所述，第一凹陷结构242也可以对应设置在扫描线SL、数据线DL、主动元件222或是其组合的上方。
综上所述，本发明的显示面板具有卡置于凹陷结构内的球状间隙物。因此，球状间隙物能固定于第一基板与第二基板之间，而不会任意地在第一基板与第二基板之间滑动，进而避免第一基板与第二基板因球状间隙物位移所导致的滑动。此外，球状间隙物能维持第一基板与第二基板之间的间距，使位于第一基板与第二基板之间的显示介质具有一定的厚度。如此一来，显示面板在组立后能具有稳定的结构，因而能提供良好的显示质量。
特别是，本发明的显示面板设置有能够卡置球状间隙物的凹陷结构，因此特别适用于以喷墨法形成球状间隙物的工艺。如此一来，能提升显示面板的工艺效率与产能，且增加显示面板的合格率。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，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。