TWI465801B - 主動元件陣列基板與顯示面板 - Google Patents

Description

主動元件陣列基板與顯示面板

本發明是有關於一種主動元件陣列基板與顯示面板，且特別是有關於一種可提高對位機台對於定位標記之辨識度的主動元件陣列基板與應用此主動元件陣列基板的顯示面板。

傳統的液晶顯示面板是由彩色濾光基板(Color Filter Substrate)、薄膜電晶體陣列基板(TFT Array Substrate)以及配置於此兩基板間的液晶層(Liquid Crystal Layer)所構成。現今更提出了將彩色濾光膜直接整合於薄膜電晶體陣列基板上(Color Filter on Array,COA)或是將黑矩陣製作於薄膜電晶體陣列基板上(Black matrix on Array,BOA)的技術，係將COA基板或BOA基板與另一對向基板組立，並於兩基板間填入液晶分子，以形成液晶顯示面板。

然而，習知在進行COA基板或BOA基板的製程或是進行液晶顯示面板的組立時，由於定位標記是形成在COA基板或BOA基板上，且COA基板或BOA基板上的黑矩陣會覆蓋定位標記，如此往往會影響到對位機台對定位標記的辨識度。尤其，為了提高液晶顯示面板的顯示對比，通常需採用高光學密度(Optical Density,OD)的材料來製作黑矩陣。然而，具有高OD值的材料因其優異的遮光效果，也將使得定位標記不易被對位機台所辨別，而影響對位的 精準度。

此外，習知存在採用單層的金屬層來製作的定位標記，以利用金屬定位標記的斜面反光來產生易於辨識的標記圖案。然而，此種利用單層金屬製作的定位標記容易因為製程上的缺陷或是製程限制，即能夠形成斜面的金屬層厚度有限，而使得標記圖案不完整或是尺寸不夠大，因而影響對位機台對標記圖案的辨識度。

本發明提供一種主動元件陣列基板，可同時滿足顯示面板的高顯示對比需求與對位機台對定位標記的高辨識度需求。

本發明提供一種顯示面板，應用前述的主動元件陣列基板，而可提供優異的顯示對比，並可讓對位機台對此顯示面板上的定位標記具有良好的辨識度，進而提高製程良率。

在此提出一種主動元件陣列基板，其包括一基板、多個主動元件以及至少一定位標記。基板具有多個畫素區，主動元件對應於畫素區配置。定位標記配置於基板上，並且包括至少一第一金屬層以及一第二金屬層，其中第一金屬層的側壁包括一第一斜面，第二金屬層配置於第一金屬層上，並暴露出第一斜面，且第二金屬層的側壁包括一第二斜面。

在一實施例中，前述的定位標記包括一中央區塊以及 圍繞中央區塊配置的多個外圍區塊。

在一實施例中，前述的第一金屬層與第二金屬層具有相同的形狀，而第一斜面與第二斜面相連且共平面。

在一實施例中，前述的第一金屬層具有一頂面，而第二金屬層配置於頂面上，並暴露出頂面的外圍區域。

在此更提出一種顯示面板，其包括前述之主動元件陣列基板、一對向基板以及一顯示介質層，其中顯示介質層配置於主動元件陣列基板與對向基板之間。

基於上述，前述提出的主動元件陣列基板係對黑矩陣的光穿透率與光學密度進行限定，以使對位機台對定位標記具有良好的辨識度，並可同時維持良好的顯示對比。另一方面，定位標記的結構可採用至少兩層的金屬層來構成，以增加金屬層的總厚度，使作為標記圖案的金屬斜面相對變大，提高對位機台對定位標記的辨識度。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明提出一種主動元件陣列基板，係對黑矩陣的光穿透率與光學密度進行限定，其中對於對位機台所使用的長波長的偵測光源，黑矩陣可具有較高的光穿透率，以使對位機台對定位標記具有良好的辨識度。同時，對於顯示面板用以顯示畫面的具有較短波長的顯示光源，黑矩陣仍然具有高光學密度，以維持良好的顯示對比。藉由此種特 性的黑矩陣可同時滿足顯示面板的高顯示對比需求與對位機台對定位標記的高辨識度需求。另一方面，本發明還可以選擇對定位標記的結構進行改良，改為採用至少兩層的金屬層來構成定位標記。由於金屬層的總厚度增加，因此能夠作為標記圖案的金屬斜面也相對變大，有助於提高對位機台對定位標記的辨識度。

此處所指的光學密度為材料遮光能力的表徵，是通過材料的入射光強度與透射光強度比值的對數，等同於光穿透率倒數的對數，即光學密度OD=log10(透射光強度/入射光強度)或光學密度OD=log10(1/光穿透率)。當OD值等於0的時候，材料不吸收光線，光穿透率為100%。當OD值等於無窮大的時候，材料會吸收全部光線，光穿透率為0。

以下藉由不同實施例分別說明採用特定黑矩陣以及改良之定位標記結構來提高對位機台對定位標記之辨識度的詳細方法。

圖1為依照本發明之一實施例的一種主動元件陣列基板的示意圖。如圖1所示，主動元件陣列基板100可以是COA基板或BOA基板，其中基板102上具有黑矩陣110，用以在基板102上劃分出多個陣列配置的畫素區104。多個畫素結構120分別對應於畫素區104配置，其中每個畫素結構120可包括主動元件以及其他可能存在的例如畫素電極、彩色濾光膜或儲存電容等元件。此外，基板102表面形成有一或多個定位標記130，而黑矩陣110覆蓋於定 位標記130上，其中一個製造方法就是黑矩陣110全膜塗佈覆蓋於定位標記130上，且曝光顯影後，不是覆蓋在定位標記130上方的黑矩陣110會被移除。或者是，依續覆蓋黑矩陣及光阻層於定位標記130上，且曝光顯影光阻層及蝕刻部份黑矩陣並移除光阻層後，不是覆蓋在定位標記130上方的黑矩陣110會被移除。此定位標記130可在組立或是其他製程中，供對位機台(未繪示)對基板102進行定位。

在此，主動元件120例如是薄膜電晶體，而定位標記130可以是由主動元件陣列基板100中的任何一或多層金屬所構成，即，定位標記130可與基板102上的其他元件同步製作。當然，本實施例的定位標記130也可以是與基板102上的其他元件分開製作，即藉由額外的步驟而被形成在基板102上。

為了使主動元件陣列基板100可同時滿足顯示面板的高顯示對比需求與後續製程中對位機台對定位標記的高辨識度需求，本實施例對黑矩陣110的材料有如下的要求。首先，針對後續製程中對位機台對定位標記的高辨識度需求，假設對位機台使用長波長為λ1的偵測光源L1，則黑矩陣對於波長λ1的光穿透率需大於15%，以使足量的偵測光源L1可順利通過黑矩陣110，如此對位機台對定位標記可具有良好的辨識度。在此，長波長λ1的範圍例如是800 nm≦λ1<2500 nm，更具體為800 nm≦λ1≦1500 nm，而以現有較常見的對位機台而言，850 nm≦λ1≦1000nm。

再者，針對顯示面板的高顯示對比需求，假設顯示面板用以顯示畫面的顯示光源L2的波長為λ2，則黑矩陣對於波長λ2的光學密度需大於2.5，以有效遮擋不必要的背光，維持良好的顯示對比。在此，顯示光源L2的波長λ2的範圍例如是380 nm≦λ2<780 nm。在另一實施例中，更可特別針對較長波段的顯示光源，例如符合500 nm≦λ2<600 nm範圍的顯示光源，來設定黑矩陣的光學密度。

當然，前述黑矩陣對於波長λ1的光穿透率或是對於波長λ2的光學密度皆是可以依實際需求調整的數值。例如，當顯示面板的高顯示對比需求較強烈時，可以提高黑矩陣對於波長λ2的光學密度為大於3.5或更高的數值。

圖2為依照本發明之一實施例的一種黑矩陣材料對於各波段之光穿透率的曲線圖。如圖2所示，此種黑矩陣材料在800 nm以上的長波段範圍內具有高穿透率，使得對位機台的偵測光源能夠清楚辨識位於黑矩陣下的定位標記。另外，此種黑矩陣材料在顯示光源的波段內仍然維持低穿透率(高光學密度)，以保有良好的顯示對比。

本實施例提出多種可以達到前述要求的黑矩陣，其材質具有多種組成，主要成分包括金屬氧化物(如氧化銀、氧化錫等)或有機顏料(如紅色顏料、藍色顏料、黃色顏料)或兩者之混合物、可能存在的碳黑(Carbon black)、由丙二醇甲醚醋酸酯+乙酸丁基二甘醇酯+乙酸-3-甲氧基丁酯或是丙二醇甲醚醋酸酯+乙酸-3-甲氧基丁酯所形成的溶劑，以及其餘可能存在的添加物，如壓克力樹脂(聚丙烯酸)、光 起始劑、交聯劑、耦合劑等等。

下表便揭示了兩種黑矩陣可能的組成成分(wt%)：

藉由前述特性的黑矩陣可同時滿足顯示面板的高顯示對比需求與對位機台對定位標記的高辨識度需求。

然而，除了對黑矩陣的特性進行設計之外，本發明還可對定位標記的結構進行改良，以提高對位機台對定位標記的辨識度。具體作法是採用至少兩層的金屬層來構成定 位標記。由於金屬層的總厚度增加，因此能夠作為標記圖案的金屬斜面也相對變大，有助於提高對位機台對定位標記的辨識度。

圖3A與3B分別繪示依據本發明之一實施例的一種定位標記的上視圖與側視圖。如圖3A與3B所示，定位標記300配置於基板370上，係由一第一金屬層310以及一第二金屬層320所構成。若定位標記300是與基板370上的主動元件(如薄膜電晶體)或其他元件同步製作，則此第一金屬層310以及第二金屬層320例如分別是用以形成薄膜電晶體的閘極金屬層以及源極與汲極金屬層。當然，此定位標記300也可以是與基板370上的其他元件分開製作，即藉由額外的步驟而被形成在基板370上。

請再參考圖3A與3B，第一金屬層310的側壁包括一第一斜面312，而第二金屬層320配置於第一金屬層310上，並暴露出第一斜面312，且第二金屬層320的側壁包括一第二斜面322。第一斜面312與第二斜面322可以反射對位機台的偵測光源L1，以形成標記圖案。為有利於對位機台的對位與辨識，定位標記300可以被設計為各種形狀。例如，在圖3A中，定位標記300包括一中央區塊302以及圍繞中央區塊302配置的多個外圍區塊304。

在本實施例中，第一金屬層310與第二金屬層320可以具有相同的圖案，且第一金屬層310的第一斜面312例如與第二金屬層320的第二斜面322相連且共平面。當然，本發明之定位標記的結構並不限於此。在圖4所繪示的另 一實施例中，第一金屬層310具有一頂面314，而第二金屬層320配置於頂面314上，並暴露出頂面314的外圍區域。

前述實施例之圖3A、3B與圖4所繪示的定位標記結構可以單獨實施，或是可應用於圖1所示的主動元件陣列基板上，以搭配黑矩陣材料的選擇，來得到更佳的機台對位效果與顯示對比。

此外，圖5更繪示應用前述多個實施例之主動元件陣列基板以及定位標記結構的顯示面板。如圖5所示，顯示面板500包括一主動元件陣列基板510、一對向基板520以及一顯示介質層530。此主動元件陣列基板510例如是一薄膜電晶體陣列基板，並且可以是COA基板或BOA基板，其採用前述多個實施例的技術內容，選用特定的黑矩陣材料、定位標記結構或是兩者的結合，以達到更佳的機台對位效果與顯示對比。此外，因應主動元件陣列基板510可能為COA基板或BOA基板，對向基板520可以具有共用電極或是彩色濾光片。顯示介質層530例如是液晶層，其配置於主動元件陣列基板510與對向基板520之間，以作為顯示光閥。

綜上所述，本發明提出了主動元件陣列基板與應用此主動元件陣列基板的顯示面板，其採用的黑矩陣對於對位機台所使用的長波長的偵測光源具有較高的光穿透率，以使對位機台對定位標記具有良好的辨識度。此外，黑矩陣對於顯示面板用以顯示畫面的具有較短波長的顯示光源仍 然保有高光學密度，因而可維持良好的顯示對比。此外，本發明還可對定位標記的結構進行改良，採用兩層以上的金屬層來構成定位標記，加大能夠作為標記圖案的金屬斜面，以提高對位機台對定位標記的辨識度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，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，故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。

100‧‧‧主動元件陣列基板

102‧‧‧基板

104‧‧‧畫素區

110‧‧‧黑矩陣

120‧‧‧畫素結構

130‧‧‧定位標記

L1‧‧‧偵測光源

L2‧‧‧顯示光源

300‧‧‧定位標記

302‧‧‧中央區塊

304‧‧‧外圍區塊

310‧‧‧第一金屬層

312‧‧‧第一斜面

314‧‧‧第一金屬層的頂面

320‧‧‧第二金屬層

322‧‧‧第二斜面

370‧‧‧基板

500‧‧‧顯示面板

510‧‧‧主動元件陣列基板

520‧‧‧對向基板

530‧‧‧顯示介質層

圖1為依照本發明之一實施例的一種主動元件陣列基板的示意圖。

圖2為依照本發明之一實施例的一種黑矩陣材料對於各波段之光穿透率的曲線圖。

圖3A與3B分別為依據本發明之一實施例的一種定位標記的上視圖與側視圖。

圖4為依據本發明之另一實施例的一種定位標記的側視圖。

圖5繪示依據本發明之一實施例的一種顯示面板。

100‧‧‧主動元件陣列基板

102‧‧‧基板

104‧‧‧畫素區

110‧‧‧黑矩陣

120‧‧‧畫素結構

130‧‧‧定位標記

L1‧‧‧偵測光源

L2‧‧‧顯示光源

Claims (11)

1. 一種主動元件陣列基板，包括：一基板，具有多個畫素區；多個主動元件，對應於該些畫素區配置；以及至少一定位標記，配置於該基板上，其中該定位標記包括至少一第一金屬層以及一第二金屬層，該第一金屬層的側壁包括一第一斜面，該第二金屬層配置於該第一金屬層上，並暴露出該第一斜面，且該第二金屬層的側壁包括一第二斜面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，其中每一主動元件為一薄膜電晶體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，該定位標記包括一中央區塊以及圍繞該中央區塊配置的多個外圍區塊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，其中該第一金屬層與該第二金屬層具有相同的形狀，而該第一斜面與該第二斜面相連且共平面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，其中該第一金屬層具有一頂面，而該第二金屬層配置於該頂面上，並暴露出該頂面的外圍區域。
6. 一種顯示面板，包括：如申請專利範圍第1項所述的主動元件陣列基板；一對向基板；以及一顯示介質層，配置於該主動元件陣列基板與該對向 基板之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，其中該主動元件陣列基板包括一薄膜電晶體陣列基板。
8. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，其中該對向基板包括一彩色濾光片。
9. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，其中該顯示介質層包括一液晶層。
10. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，其中該第一金屬層與該第二金屬層具有相同的形狀，而該第一斜面與該第二斜面相連且共平面。
11. 如申請專利範圍第6項所述之顯示面板，其中該第一金屬層具有一頂面，而該第二金屬層配置於該頂面上，並暴露出該頂面的外圍區域。