显示器的阵列基板及其制造方法与流程

本发明是关于一种制造阵列基板的方法，特别是一种显示器的阵列基板的制造方法。

背景技术：

有机发光二极管显示器及液晶显示器广泛地使用在电视、显示器、行动电话等。图1为常见有机发光二极管显示器的一个像素的等效电路。如图1所示，像素P包含数据线DL、扫描线SL、开关薄膜晶体管ST、驱动薄膜晶体管DT，及有机发光二极管EM、电源线PL及共用线GD。开关薄膜晶体管ST电连接至扫描线SL及数据线DL。驱动薄膜晶体管DT电连接至开关薄膜晶体管ST及电源线PL。有机发光二极管EM包含阳极、阴极且有机发光层配置于其间。有机发光二极管EM的阳极和阴极分别电连接至驱动薄膜晶体管DT的源极和共用线，用于分别接收自电源线传来的电源信号以及自共用线GD传来的接地电压，以驱动有机发光层并产生光。相应地，电容C形成在开关薄膜晶体管ST的源极与驱动薄膜晶体管DT的源极之间。

在有机发光二极管显示器的制造方法中，沉积和显影蚀刻剥膜(develop-etch-strip)制程多次应用在形成有机发光二极管显示器的薄膜。然而，困扰的问题可能发生。例如，若发光二极管具有不相等的厚度或不佳的均匀性，元件效能及发光效率将会更差，元件的快速退化以及短寿命也会随之发生。

对于液晶显示器领域，液晶显示器包含阵列基板，彩色滤光片及配置在其间的液晶层。特别地，当应用阵列上彩色滤光片(color filter-on-array；COA)技术，液晶显示器包含阵列上彩色滤光片基板、对向基板，以及其间的液晶层。在阵列上彩色滤光片形式的液晶显示器的制造方法中，沉积和显影蚀刻剥膜制程多次应用在依序形成薄膜晶体管的薄膜、堤及彩色滤光片层。类似于上述的问题，若彩色滤光片层具有不相等的厚度或不佳的均匀度，发光效率或液晶效率将会变差。

技术实现要素：

为克服前述的问题，本发明之一目的便是提供一种阵列基板的制作方法，使色层具有相同厚度且在像素区内为均匀分布。

在本发明的一实施例中，阵列基板的制造方法包含在第一基板上形成第一堤材料层，其中第一堤材料层的材料包含疏水性材料；图案化第一堤材料层以形成具有至少一第一凹部的第一堤；在图案化第一堤材料层以形成第一堤的步骤之后，于第一堤上及第一凹部中形成第一电极；以及在第一电极上形成色层。

在本发明的一实施例中，此方法更包含在形成色层之前，于第一电极上形成第二堤材料层，其中第二堤材料层的材料包含亲水性材料；图案化第二堤材料以形成具有至少一第二凹部的第二堤；以及在有机发光层上形成第二电极，其中有机发光层位于第二凹部中。

在本发明的一实施例中，此方法更包含在第一基板上形成第一堤材料层之前，于第一基板上形成驱动薄膜晶体管；以及在位于驱动薄膜晶体管上的第一堤材料层上方配置光罩，其中图案化第一堤材料层的步骤利用光罩以移除第一堤材料的一部分以形成至少一第一凹部及位于驱动薄膜晶体管的源极上方的接触孔。

在本发明的一实施例中，第二凹部完全位于第一凹部中，且其中第二凹部的边缘与第一凹部的边缘的间隙距离约3μm至约5μm。

在本发明的一实施例中，阵列基板的制造方法包含在具有至少一第一凹部的第一基板上形成第一堤；在第一堤上与第一凹部中形成第二堤材料层，其中第二堤材料层的材料包含亲水性材料；图案化第二堤材料层以形成具有至少一凹部的第二堤；在第一堤上和第一凹部与第二凹部中形成第一电极；以及在第一电极上形成色层。

在本发明的一实施例中，阵列基板包含第一基板，具有至少一第一凹部的第一堤，形成在第一基板上，其中第一堤的材料包含疏水性材料，第一电极形成在第一堤上及第一凹部中，以及色层，形成在第一电极中。

附图说明

藉由阅读本发明的实施例子的详细描述并伴随着参考图式，将可更完整地了解本发明。

图1为常见有机发光二极管显示器的像素的等效电路图；

图2A至图10C为本发明的较佳实施例的制造方法的流程图，图示有机发光二极管显示器的阵列基板的二个像素的剖面图以及对应的上视图；

图11A至图14C为本发明的较佳实施例的制造方法的流程图，图示液晶显示器的阵列基板的一个像素的剖面图以及对应的上视图；以及

图15为依据本发明的一实施例的液晶显示器。

其中，附图标记：

110 基板

120 导电层

122 扫描线

124 电源线

126a 栅极

126b 栅极

128 电容电极

130 绝缘层

140 主动层

142a 通道层

142b 通道层

144 电容电极

150 蚀刻停止层

160 导电层

162 数据线

164a 漏极

164b 漏极

166a 源极

166b 源极

168 电容电极

170 堤材料层

172 堤

174 堤

180 钝化层

192 电极

200 阵列基板

210 基板

222 扫描线

224 栅极

230 绝缘层

242 通道层

262 数据线/漏极

264 源极

272 堤

274 堤

300 基板

400 液晶层

1501 开口

1502 开口

1503 开口

1504 开口

1505 开口

1506 开口

1507 开口

1720 凹部

1720a 边缘

1722 接触孔

1724 通孔

1742 凹部

1742a 边缘

1802 开口

1910 电极

1912 辅助线

2720 凹部

2722 接触孔

2742 凹部

2742a 边缘

2910 电极

C 电容

DL 数据线

DT 驱动薄膜晶体管

EM 发光二极管

G 间隙

GD 共用线

M 光罩

M1 第一部分

M2 第二部分

M3 第三部分

OL 色层

P 像素

PL 电源线

ST 开关薄膜晶体管

C-C’-C”-C”’ 线

I-I’ 线

L-L’ 线

具体实施方式

本发明是关于提升阵列基板的色层的厚度均匀性，更特别是关于阵列基板的制造方法。

如以下所述，提供本发明的实施例的多个特殊细节以全面性的了解本发明。本技术领域的具有通常知识者应了解，本发明的实施可省略一个或多个特殊细节，亦可伴随或结合其他组件。

图2A至图10C为根据本发明的较佳实施例的制造方法的流程所绘示的有机发光二极管显示器的阵列基板的二个像素的剖面示意图以及对应的上视图。为了解释及描述的方便，仅图示两个子像素及对应的区域，并不以此为限。阵列基板具有超过两个子像素。首先，参照图2A及图2B，其中图2B为沿着图2A的C-C’-C”-C”’线所绘制的剖面图。在第一基板110上形成经图案化的第一导电层120。经图案化的第一导电层120包含金属、金属氧化物或其他适合的材料。经图案化的第一导电层120可为单层或多层。经图案化的第一导电层120包含扫描线122、电源线124、用以驱动薄膜晶体管的栅极126a、用以开关薄膜晶体管的栅极126b，以及第一电容电极128。第一电容电极128与栅极126a连接。随后，参照图3，在经图案化的第一导电层120上形成栅极绝缘层130。

随后，请参照图4A及图4B，图4B为沿着图4A的C-C’-C”-C”’线所绘制的剖面图。在栅极绝缘层130上形成经图案化的主动层140。经图案化的主动层140的材料包含氧化铟镓锌(IGZO)、非晶硅、多晶硅、单晶硅或其他适合的半导体材料。经图案化的主动层140可为单层或多层。经图案化的主动层140包含驱动薄膜晶体管的通道层142a、开关薄膜晶体管的通道层142b以及电容电极144。第二电容电极144电连接至通道层142a。选择性地，第二电容电极144可依据其他设计上的需求而省略。

接着，如图5A及5B所示，图5B为沿着图5A的C-C’-C”-C”’线所绘制的剖面图。在经图案化的主动层140上形成经图案化的蚀刻停止层150。经图案化的蚀刻停止层150具有第一开口1501及第二开口1502以曝露通道层142a的一部分、第三开口1503以曝露第二电容电极144的一部分、第四开口1504及第五开口1505以曝露通道层142b的一部分、第六开口1506以曝露第二电容电极的另一部分、第七开口1507以曝露经图案化的主动层140的一部分，位于第七开口1507下的经图案化的主动层140的一部分举例仅位于电源线124上方且与电源线124重叠。为了图式的清晰，图5A中，仅图示第一开口1501、第二开口1502、第三开口1503、第四开口1504、第五开口1505、第六开口1506、第七开口1507，且蚀刻停止层150的实体部分并未上色以便说明。

随后，参照图6A及图6B，图6B为沿着图6A的C-C’-C”-C”’线所绘制的剖面图。为了方便解释与考量图式的清晰程度下，在此步骤中，经图案化的主动层140及经图案化的蚀刻停止层150的实体部分并未图示于图6A，但并不以此为限。在经图案化的蚀刻停止层150上形成经图案化的第二导电层160。经图案化的第二导电层160的材料包含金属、金属氧化物或其他适合的材料。经图案化的第二导电层160可为单层或多层结构。经图案化的第二导电层160包含数据线162、驱动薄膜晶体管DT的漏极164a和源极166a、开关薄膜晶体管ST的漏极164b和源极166b、第三电容电极168。举例而言，漏极164b与数据线162直接连接。在本实施例中，漏极164a通过开口1501电连接至通道层142a。源极166a通过开口1502电连接至通道层142a。漏极164b通过开口1505电连接至通道层142b。源极166b通过开口1504电连接至通道层142b。在此步骤中，开关薄膜晶体管ST及驱动薄膜晶体管DT全部形成。驱动薄膜晶体管DT包含栅极126a、通道层142a、漏极164a和源极166a。开关薄膜晶体管ST包含栅极126b、通道层142b、漏极164b和源极166b。

图6C为依据本发明的一实施例的沿着图6A的I-I’线所绘示的剖面图。图6D为依据本发明的另一实施例的沿着图6A的I-I’线所绘示的剖面图。如图6C所示，驱动薄膜晶体管DT的漏极164a与电源线124电连接使得电信号可传输至漏极164a。特别地，栅极绝缘层130，经图案化的主动层140的一部分以及经图案化的蚀刻停止层150的一部分合并具有一通孔(未图示)，包含开口1507以曝露电源线124的一部分，并通过上述的通孔，驱动薄膜晶体管DT的漏极164a与电源线124电连接。依据本发明的另一实施例，图6D中所示的连接构仅有一处与图6C不相同，省略了图6C中经图案化的主动层140。意即，在形成图案化的主动层140的步骤中，图案化的主动层140并没有与电源线124及随后形成的开口1507以及驱动薄膜晶体管DT的漏极164a重叠。

完成上述的步骤后，在本实施例的有机发光二极管显示器中，所谓的薄膜晶体管阵列便形成。薄膜晶体管阵列包含扫描线、数据线、开关薄膜晶体管、驱动薄膜晶体管及电源线。

接着，请参照图7A及图7B，图7B为沿着图7A的C-C’-C”-C”’线所绘制的剖面图。在薄膜晶体管阵列上形成第一堤材料层170。为了妥善的界定子像素区，第一堤材料层170包含疏水性材料及有机材料，而详细的描述将会在后续的图式中解说。疏水性材料可为氟，有机材料可为正光阻或负光阻。在第一堤材料层170上配置光罩M。举例而言，光罩M可为半调式(half-tone)光罩或灰阶式(grey-tone)光罩。光罩M具有第一部分M1对应至驱动薄膜晶体管DT的源极166a，第二部分M2实质上至少部分包围或至少部分环绕第一部分M1，第三部分M3实质上至少部分包围第二部分M2。第一部分M1的第一光穿透率T1高于第二部分M2的第二光穿透率T2。第二部分M2的第二光穿透率T2高于第三部分M3的第二光穿透率T3。请参照图7C，图案化第一堤材料层170以形成第一凹部1720与接触孔1722。接触孔1722曝露驱动薄膜晶体管DT的源极166a的一部分。详细而言，图案化第一堤材料层170的步骤是利用光罩M以移除第一堤材料层170的一部分以形成第一堤172。第一堤172具有对应至子像素区的第一凹部1720。

图7D为本发明的一实施例的制造方法。不同于图7C，在第一基板110上形成第一堤材料层170的步骤之前以及形成有机发光二极管显示器的薄膜晶体管的步骤之后，在驱动薄膜晶体管DT上形成钝化层(未图示)，随后图案化钝化层以形成经图案化的钝化层180，钝化层180具有开口1802以曝露源极166a。举例而言，钝化层的材料包含8-羟基喹啉铝(8-hydroxyquinolinate aluminum；Alq)、氧化硅、氮化硅。在形成开口1802的步骤之后，在经图案化的钝化层180上形成第一堤材料层170。开口1802与接触孔1722互相重叠且互相连接，然而，实施例将不限定于此。或者，在形成钝化层的步骤之后(未图示)，继续在钝化层上形成第一堤材料层170。随后，利用相同的光罩同时图案化第一堤材料层及钝化层以自发性地形成第一凹部1720、接触孔1722及开口1802。接触孔1722及开口1802合并形成通孔以曝露源极166a。举例而言，接触孔1722的水平剖面区和开口1802的水平剖面区实质上为相等。第一凹部1720分别对应至子像素区。子像素区可为红、绿、蓝或白子像素区。由于第一堤172具有疏水性特性，随后形成的彩色区将不会溢出子像素区，因此将可避免色彩混合的问题或降低其发生的可能性。

随后，参照图8A及图8B，为解释及图式的清晰度，部分元件将不显示于图8A中，但非用以局限本发明。形成第一电极1910及选择性在第一堤172上形成辅助线1912。举例而言，第一电极1910的材料包含铝钕(AlNd)、氧化铟锡(ITO)、钛(Ti)、铝(Al)或银(Ag)。第一电极1910及辅助线1912可藉由图案化相同的导电层形成，并可为相同材料。部分第一电极1910位于接触孔1722中以电连接驱动薄膜晶体管DT的漏极166a。举例而言，电源线124和辅助线1912间具有通孔1724以电连接彼此，以使得电信号依序自辅助线1912、电源线124、漏极164a、源极166a传输至第一电极1910。然而，此处并不加以限制，电信号可从位于扇出区的其他信号线传输至电源线124，而不一定须经由辅助线1912。

图9B为沿着图9A的C-C’-C”-C”’线所绘制的剖面图。在第一电极1910形成后，在第一电极1910上形成第二堤材料层(未图示)。第二堤材料层的材料包含亲水性材料。如图9A所示，图案化第二堤材料层以形成第二堤174。第二堤174可为长方形或圆形，但不限定于此。举例而言，第二堤174具有第二凹部1742，第二凹部1742完全位于第一凹部1720中。请参照图9B，位于第二凹部1742的边缘1742a以及第一凹部1720的边缘1720a之间的水平间隙G的长度约3μm至5μm。第二堤174的宽度约为3μm至5μm。

图10B为沿着图10A的C-C’-C”-C”’线所绘制的剖面图。接着，参考图10A及图10B，例如，藉由喷墨印刷制程在第一电极1910上形成色层OL。例如，色层OL包含有机发光层。有机发光层位于第二凹部1742中。此外，有机发光层可位于第一凹部1720中及第二堤174的表面上。

特别地，形成第一堤172的步骤在形成第一电极1910之前，所以包含在第一堤172的疏水性材料不会(或不容易)扩散至第一电极1910的表面。由于第一电极1910上不具有(或具有极微量)疏水性材料，因此色层OL可均匀地在子像素区内散布且具有相同厚度，由此可避免色层OL的衰退且元件的寿命将可以增加。相反地，若疏水性材料形成在第一电极1910之后，堤中的疏水性材料将会不受控制且无预警地扩散至第一电极1910，以至于在相邻的色层OL的表面以及第一电极1910之间将会产生空气。

此外，第二堤174具有亲水性结构且宽度为约3μm至约5μm，由此可在色层OL与第一凹部1720(或第二凹部1742)之间达成较佳附着力的需求。

如图10C所示，在形成色层OL的步骤之后，于色层OL上形成第二电极192。第二电极192的材料包含氧化铟锡、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、掺铝氧化锌(aluminum doped zinc oxide；AZO)。第一电极1910、色层OL及第二电极192构成发光二极管。例如，第一电极1910作为阳极，第二电极192作为阴极。如上述解释，本发明的一实施例中，有机发光二极管显示器的阵列基板制造完成。本实施例的有机发光二极管显示器包含第一基板110、形成在第一基板110上的薄膜晶体管阵列、第一电极1910、第一堤172、第二堤174、色层OL及第二电极192。

图11A至图14C为依据本发明的一实施例，绘制液晶显示器的阵列基板的一像素的制造流程的剖面图及对应的上视图。

图11A为依据本实施例，图示薄膜晶体管阵列的上视图。图11B为沿着图11A的L-L’线所绘制的剖面图。请参照图11A及图11B，在第一基板210上形成薄膜晶体管阵列。薄膜晶体管阵列的制造方法可参考前实施例，并省略细节说明且不限定于此。

在图11A中，为了说明及图式清晰的目的，仅图示一像素。薄膜晶体管阵列包含扫描线222、数据线262，分别电连接至扫描线222及数据线262的驱动薄膜晶体管DT。驱动薄膜晶体管DT包含栅极224、通道层242、漏极262和源极264。栅极绝缘层230形成在栅极224和通道层242之间。驱动薄膜晶体管DT的源极262电连接至对应的数据线262，而栅极224电连接至对应的扫描线222。

随后，参照图12A及图12B，在薄膜晶体管阵列上形成第一堤材料层(未图示)。形成第一堤材料层的步骤可参考前实施例的对应步骤，但不限定于此。例如，第一堤材料层可包含黑色光阻。为妥善的界定子像素区，第一堤材料层的材料包含疏水性材料及有机材料。疏水性材料可为氟。有机材料可为正光阻或负光阻。随后，图案化第一材料层以形成第一堤272的步骤可以参考前实施例的对应步骤，但不限定于此。第一堤272具有对应至子像素区的第一凹部2720，且具有接触孔2722以曝露源极264。更详细而言，第一堤272于子像素区上各自具有第一凹部2720。

接着，参照图13A及图13B，在第一堤272上形成第一电极2910并与源极264电连接。第一电极2910作为像素电极。在本实施例中，第一电极2910完全位于第一堤272的第一凹部2720中。然而，在此不加以限制，在一实施例中，第一电极2910可自第一凹部2720的底部延伸至第一堤272的顶部，意即，第一凹部2720的轮廓完全位于第一电极2910内。

随后，参照图14A及图14B，在第一电极2910上形成第二堤材料层(未图示)。第二堤材料层的材料包含疏水性材料。如图14A所示，图案化第二堤材料层以形成第二堤274。第二堤274可为长方形或圆形，但不限定于此。类似于前实施例与图9B，例如，第二堤274具有完全位于第一凹部2720内的第二凹部2742。参照图14B，位于第二凹部2742的边缘2742a与第一凹部2720的边缘2720a之间的水平间隙G的宽度为约3μm至约5μm。意即，第二堤274的宽度为约3μm至约5μm。

接着，如图14C所示。例如，藉由喷墨印刷制程于第一电极2910上形成色层OL。色层OL包含红色滤光片、绿色滤光片或蓝色滤光片。色层OL的材料包含如颜料或染料。色层OL位于第二凹部2742中。

特别地，形成第一堤272的步骤位于形成第一电极2910之前，因此包含在第一堤272内的疏水性材料将不会(或极困难)扩散至第一电极2910的表面。由于第一电极2910的表面上不具有(或极难具有)疏水性材料，使色层OL可均匀地分布在子像素区中且具有相等厚度，由此可避免子像素区的退化且延长元件的寿命。此外，由于第二堤274为亲水性，当执行喷墨印刷制程时，油墨的覆盖可提升且易于控制。相反地，若疏水性堤形成在第一堤272之后，包含在堤内的疏水性材料将会不受控制且无预警地扩散至第一电极2910中，以至于将会形成在相邻的色层OL的表面与第一电极2910之间产生空气。此外，第二堤274具有亲水性结构且厚度为约3μm至5μm由此在色层OL与第一凹部2720的侧壁之间可达成较佳附着力。

如上述所解释，依据本发明的实施例，液晶显示器的阵列基板200的制造完成。阵列基板200通称为阵列上彩色滤光片基板。阵列基板200包含第一基板210、驱动薄膜晶体管DT、扫描线222、数据线262、第一堤272、第二堤274、色层OL、第一电极2910。

图15为依据本发明的一实施例的液晶显示器。液晶显示器D包含阵列基板200、相对的基板300及位于两者之间的液晶层400。此外，保护层(未图示)及/或配向层(alignment layer)(未图示)可形成于阵列基板200之上且相邻于液晶层400，而一般电极及/或配向层(未图示)可形成于相对的基板300上且相邻于液晶层400，且不限定于此。

本发明可适当地包含、包括或主要包括本发明的任何元件、部分或特征及其同等物。更进一步地，本发明于此教示的发明可以在省略元件下实施，无论这些元件是否揭露于此。显然，依据上述所教示的内容，本发明具有多种调整及变化的可能性。因此本技术领域具有通常知识者应了解，在不脱离本发明的范畴下，可对本发明做更多的实施。