專利名稱：液晶顯示板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示板，特別是涉及一種適于不采用光刻法而對液晶顯示板的涂敷層和襯墊料構(gòu)圖的液晶顯示板及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，液晶顯示LCD器件具有在其中以矩陣型設(shè)置液晶單元的液晶顯示板和驅(qū)動該液晶顯示板的驅(qū)動電路。液晶顯示LCD器件按照視頻信號控制液晶單元的光透射率，從而對應(yīng)于該視頻信號在液晶顯示板中顯示圖像。
液晶顯示器件按照驅(qū)動液晶的電場方向，大致分為使用垂直方向電場的扭曲向列TN模式，以及使用水平方向電場的共平面開關(guān)IPS模式。
在TN模式中，通過在相對的基板上設(shè)置的像素電極與公共電極之間的垂直電場驅(qū)動液晶。TN模式LCD具有大的孔徑比但是視角比較小。在IPS模式中，通過在一個(gè)基板上平行設(shè)置的像素電極與公共電極之間的水平電場驅(qū)動液晶。IPS模式LCD具有大的視角但是孔徑比比較小。
圖1是代表現(xiàn)有技術(shù)的IPS模式的液晶顯示板的截面圖。
參照圖1，IPS模式的液晶顯示板包括上陣列基板(或?yàn)V色片陣列基板)，其具有在上基板2上順序形成的黑矩陣4、濾色片6、涂敷層7、襯墊料13和定向膜8，在上基板2的背面形成有用于防止靜電的透明電極層3；下陣列基板(或薄膜晶體管陣列基板)，其具有在下基板32上形成的薄膜晶體管(以下稱為“TFT”)、公共電極18、像素電極16和下定向膜38；以及注入到上陣列基板與下陣列基板之間的內(nèi)部空間中的液晶(未示出)。
在上陣列基板中，形成黑矩陣4以覆蓋下基板32的TFT區(qū)域以及柵線和數(shù)據(jù)線(未示出)區(qū)域，并且在要形成濾色片6的地方提供有單元區(qū)域。黑矩陣4防止漏光并吸收外部光，從而增加對比度。在由黑矩陣4分隔開的單元區(qū)域中形成濾色片6。用R、G和B形成濾色片6以實(shí)現(xiàn)R、G和B顏色。涂敷層7覆蓋濾色片6以使上基板2平坦。柱狀襯墊料13保持上基板2與下基板32之間的盒間隙。
在下陣列基板中，TFT包括在下基板32上連同柵線(未示出)一起形成的柵極9；與柵極9重疊并在其間夾有柵絕緣膜44的半導(dǎo)體層14，47；以及在其間設(shè)有半導(dǎo)體層14，47并與數(shù)據(jù)線(未示出)一起形成的源極/漏極40，42。TFT響應(yīng)來自柵線的掃描信號將像素信號從數(shù)據(jù)線提供到像素電極16。
像素電極16與TFT的漏極42接觸并且其間具有保護(hù)膜50。保護(hù)膜50由具有高光透射性的透明導(dǎo)電材料形成。公共電極18以條紋狀形成并且與像素電極16交替。公共電極18提供當(dāng)驅(qū)動液晶時(shí)作為基準(zhǔn)的公共電壓。液晶根據(jù)公共電壓和施加到像素電極16的像素電壓的水平電場的水平方向旋轉(zhuǎn)。
通過在涂布如聚酰亞胺的定向材料之后執(zhí)行研磨工序形成用于取向液晶的上/下定向膜8，38。
圖2A至圖2F是代表現(xiàn)有技術(shù)的上陣列基板的逐步制造方法的截面圖。
首先，如圖2A所示，通過例如濺射的沉積方法在上基板2的背面上形成透明導(dǎo)電層3。隨后，在上基板2的整個(gè)表面上沉積不透明樹脂之后，通過使用第一掩模的光刻法和蝕刻工序?qū)ζ溥M(jìn)行構(gòu)圖，從而形成黑矩陣4。在此，鉻Cr可以用作黑矩陣4。
如圖2B所示，在形成有黑矩陣4的上基板2上沉積紅樹脂之后，通過使用第二掩模的光刻法和蝕刻工序?qū)t樹脂R構(gòu)圖，從而形成紅濾色片R。
如圖2C所示，在形成有紅濾色片R的上基板2上沉積綠樹脂之后，通過使用第三掩模的光刻法和蝕刻工序?qū)G樹脂構(gòu)圖，從而形成綠濾色片G。如圖2D所示，在形成有綠濾色片G的上基板2上沉積藍(lán)樹脂之后，通過使用第四掩模的光刻法和蝕刻工序?qū)λ{(lán)樹脂構(gòu)圖，從而形成藍(lán)濾色片B。由此，形成了紅、綠和藍(lán)濾色片6。
如圖2E所示，在形成有紅、綠和藍(lán)濾色片6的上基板2的整個(gè)表面上沉積有機(jī)材料，從而形成涂敷層7。涂敷層7防止了由不透明樹脂形成的黑矩陣4產(chǎn)生的臺階導(dǎo)致的向錯(cuò)(disclination)。
如圖2F所示，在形成涂敷層7的上基板2上沉積襯墊料材料之后，通過使用第五掩模的光刻法和蝕刻工序?qū)σr墊料材料構(gòu)圖，從而形成柱狀襯墊料13。
通過這種方式，為了形成現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示板的上陣列基板，至少需要5輪掩模工序。各掩模工序包括一系列包含涂布光刻膠、對準(zhǔn)掩模、曝光和顯影的光刻工序的光刻法。各光刻工序使用大量的時(shí)間、光刻膠以及顯影光刻圖案的顯影液，也使用例如曝光設(shè)備的昂貴設(shè)備。所以，制造工序變得復(fù)雜并且增加了液晶顯示板的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種液晶顯示板及其制造方法，其適于不采用光刻法而對液晶顯示板的涂敷層和襯墊料構(gòu)圖，從而簡化了制造工序并減少了其成本。
作為介紹，根據(jù)本發(fā)明一方面的顯示板包括在基板上形成的黑矩陣；在由黑矩陣分隔開的區(qū)域中形成的濾色片；以及在濾色片上一體形成的涂敷層和襯墊料。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的顯示板的制造方法包括在基板上形成黑矩陣；在由黑矩陣分隔開的區(qū)域中形成濾色片；以及在濾色片上對制模層制模以形成涂敷層或襯墊料其中之一。
根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)方面的顯示板的制造方法包括在基板上形成黑矩陣；在由黑矩陣分隔開的區(qū)域形成濾色片；以及在濾色片上由液態(tài)預(yù)聚物(liquidpre-polymer)一體形成涂敷層和襯墊料。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的軟模包括多個(gè)凹槽和多個(gè)凸出部分。軟模的區(qū)域與液晶顯示板的尺寸相同并且凹槽與液晶顯示板中相對基板之間的襯墊料尺寸相同。


所附的附圖被包括用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并結(jié)合構(gòu)成說明書的一部分，示出本發(fā)明的各種實(shí)施方式，而且與下面的描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是代表現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示板的截面圖；圖2A至圖2F是代表現(xiàn)有技術(shù)的IPS模式液晶顯示板的上陣列基板的逐步制造方法的截面圖；圖3是代表根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶顯示板的截面圖；圖4A至圖4E是代表圖3所示液晶顯示板的上陣列基板的制造方法圖；以及圖5A至圖5C是代表通過使用軟模形成襯墊料和涂敷層的圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，詳細(xì)說明本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施方式，其實(shí)施例示出在附圖中。
以下，將參照圖3至圖5詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3是代表根據(jù)本發(fā)明的IPS模式的液晶顯示板的截面圖。
參照圖3，IPS模式的液晶顯示板包括上陣列基板(或?yàn)V色片陣列基板)，其具有在上基板102上順序形成的黑矩陣104、濾色片106、涂敷層107、襯墊料113和上定向膜108，并且在上基板102的背面形成有用于防止靜電的透明電極層103；下陣列基板(或薄膜晶體管陣列基板)，其具有在下基板132上形成的薄膜晶體管(以下稱為“TFT”)、公共電極118、像素電極116和下定向膜138；以及注入到上陣列基板與下陣列基板之間的內(nèi)部空間中的液晶(未示出)。
在上陣列基板中，形成黑矩陣104以覆蓋下基板132的TFT區(qū)域以及柵線和數(shù)據(jù)線(未示出)區(qū)域，并且在要形成濾色片106的地方提供單元區(qū)域。黑矩陣104防止漏光并吸收外部光，從而增加對比度。在由黑矩陣104分隔開的單元區(qū)域中形成濾色片106。當(dāng)驅(qū)動液晶時(shí)，用R、G和B形成濾色片106以實(shí)現(xiàn)不同顏色。
形成涂敷層107以覆蓋濾色片106，以使上基板102平坦。柱狀襯墊料113保持上基板102與下基板132之間的盒間隙。
通過使用軟模(未示出)的擠壓成形法(press forming method)同時(shí)形成涂敷層107和柱狀襯墊料113。在此，液態(tài)預(yù)聚物用作涂敷層107和柱狀襯墊料113的材料。液態(tài)預(yù)聚物可以通過加熱或光照變硬。
液態(tài)預(yù)聚物具有如表1所示的組成和組成比。


基礎(chǔ)樹脂包含聚乙烯乙二醇PEG(poly ethylene glycol PEG)?；A(chǔ)樹脂是一種當(dāng)其與軟模接觸時(shí)可以產(chǎn)生排斥力的材料。聚乙烯乙二醇PEG具有低于20的著色APHA，因而其具有良好的透明度。因此，即使將其用作涂敷層材料，其光透射率與現(xiàn)有技術(shù)相比也不會變差。
苯乙烯-丙烯酸共聚單體(styrene-acrylic co-monomer)被用作粘合劑。通過將具有強(qiáng)粘合力的苯乙烯共聚單體加入到丙烯酸單體中制造苯乙烯-丙烯酸共聚單體。
通過這種方式，用軟模將液態(tài)預(yù)聚物擠壓成形，從而同時(shí)形成襯墊料和涂敷層。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，簡化了制造工序并且減少了制造成本。
在下陣列基板中，TFT包括在下基板132上與柵線(未示出)一體形成的柵極109；與柵極109重疊并在其間夾有柵絕緣膜144的半導(dǎo)體層114，147；以及在其間設(shè)有半導(dǎo)體層114，147并與數(shù)據(jù)線(未示出)一起形成的源極/漏極140，142。TFT響應(yīng)來自柵線的掃描信號將像素信號從數(shù)據(jù)線提供到像素電極116。
像素電極116與TFT的漏極142接觸并且其間具有保護(hù)膜150。保護(hù)膜150由具有高光透射性的透明導(dǎo)電材料形成。公共電極118以條紋狀形成并且與像素電極116交替。公共電極118提供當(dāng)驅(qū)動液晶時(shí)作為基準(zhǔn)的公共電壓。液晶根據(jù)公共電壓和施加到像素電極116的像素電壓的水平電場的水平方向旋轉(zhuǎn)。
通過在涂布如聚酰亞胺的定向材料之后執(zhí)行研磨工序形成用于取向液晶的上/下定向膜108，138。
圖4A至圖4E是代表圖3的液晶顯示板的上陣列基板的制造方法的截面圖。
首先，如圖4A所示，通過例如濺射的沉積方法在上基板102的背面上形成透明導(dǎo)電層103。隨后，在上基板102的整個(gè)表面上涂布不透明樹脂之后，通過使用第一掩模的光刻工序和蝕刻工序?qū)ζ溥M(jìn)行構(gòu)圖，從而形成黑矩陣104。在此，鉻Cr可以用作黑矩陣104的材料。
如圖4B所示，在形成有黑矩陣104的上基板102上沉積紅樹脂之后，通過使用第二掩模的光刻工序和蝕刻工序?qū)t樹脂R構(gòu)圖，從而形成紅濾色片R。
如圖4C所示，在形成紅濾色片R的上基板102上沉積綠樹脂之后，通過使用第三掩模的光刻工序和蝕刻工序?qū)G樹脂構(gòu)圖，從而形成綠濾色片G。如圖4D所示，在形成綠濾色片G的上基板102上沉積藍(lán)樹脂之后，通過使用第四掩模的光刻工序和蝕刻工序?qū)λ{(lán)樹脂構(gòu)圖，從而形成藍(lán)濾色片B。由此，形成了紅、綠和藍(lán)濾色片106。
如圖4E所示，在形成紅、綠和藍(lán)濾色片106的上基板102上形成液態(tài)預(yù)聚物之后，用具有用于形成襯墊料的凹槽的軟模將其擠壓成形，從而同時(shí)形成涂敷層107和襯墊料113。
這點(diǎn)將在下面參照圖5A至5C詳細(xì)描述。
如圖5A所示，通過例如噴嘴涂敷或旋轉(zhuǎn)涂敷的沉積方法，在形成有濾色片106的上基板102上涂布液態(tài)預(yù)聚物材料156a。
液態(tài)預(yù)聚物材料156a具有如表1所示的組成和組成比。
如上所述，基礎(chǔ)樹脂包含聚乙烯乙二醇PEG并且當(dāng)基礎(chǔ)樹脂與軟模134接觸時(shí)會產(chǎn)生排斥力。苯乙烯-丙烯酸共聚單體被用作粘合劑。通過將具有強(qiáng)粘合力的苯乙烯共聚單體加入到丙烯酸單體中制造苯乙烯-丙烯酸共聚單體。在此，考慮到涂敷層107和襯墊料113的高度，將液態(tài)預(yù)聚物涂布至一指定的厚度。例如，如果襯墊料的高度為大約4μm并且涂敷層的高度為大約2μm，則將液態(tài)預(yù)聚物156a涂布至厚度為大約6μm。
如圖5B所示，具有凹槽134a和凸出部分134b的軟模134與液態(tài)預(yù)聚物材料156a對準(zhǔn)。軟模134的凹槽134a對應(yīng)于形成襯墊料113的區(qū)域。軟模134由具有高彈性的橡膠材料形成，例如聚二甲基硅氧烷PDMS、聚亞胺酯和交聯(lián)酚醛清漆樹脂。
以大約其自身重量的重力將軟模134按壓到液態(tài)預(yù)聚物材料156a上并持續(xù)指定的時(shí)間，例如大約10分鐘至2個(gè)小時(shí)，以使液態(tài)預(yù)聚物材料156a與軟模的凸出部分134b的表面、濾色片106和黑矩陣104接觸。在大約或低于130℃的溫度下烘焙上基板102。部分液態(tài)預(yù)聚物材料156a通過毛細(xì)管作用(capillary action)流入到軟模134的凹槽134a中，該毛細(xì)管作用由于軟模134與基板102之間的壓力以及軟模134與液態(tài)預(yù)聚物材料156a之間的排斥力而產(chǎn)生。因此，如圖5C所示，涂敷層107和襯墊料113形成有與軟模134相反的圖案。
即，以充分的厚度涂布液態(tài)預(yù)聚物材料，從而由流入到軟模134的凹槽134a中的液態(tài)預(yù)聚物材料156a形成襯墊料113，并由沒有流入到軟模134的凹槽134a中的液態(tài)預(yù)聚物材料156a形成涂敷層107。
然后，在涂敷層107和襯墊料113上形成定向膜。
另一方面，可以在涂敷層107和襯墊料113上形成公共電極。使得位于上陣列基板中的公共電極與像素電極形成垂直電場。
通過這種方式，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示板及其制造方法在形成有濾色片的基板上形成液態(tài)預(yù)聚物材料，并隨后用軟模將液態(tài)預(yù)聚物材料擠壓成形以形成襯墊料和涂敷層。由此，省略了曝光和顯影工序，并且不需要例如曝光設(shè)備的昂貴設(shè)備，從而簡化了其制造工序并減少了其成本。
不采用多輪光刻工序而用軟模形成襯墊料和涂敷層的方法不僅可以應(yīng)用于IPS模式的液晶顯示板和TN模式的液晶顯示板，而且也可以應(yīng)用于電控雙折射ECB(Electrical Controlled Birefringence)和垂直對準(zhǔn)VA模式的液晶顯示板。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示板及其制造方法通過用軟模將液態(tài)預(yù)聚物材料擠壓成形以形成襯墊料和涂敷層，從而不需要曝光和顯影工序并且也不需要例如曝光設(shè)備的昂貴設(shè)備。因此簡化了其制造工序并減少了其成本。
雖然已經(jīng)通過如上面附圖所示的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種改進(jìn)和變化。因此，本發(fā)明的各種改進(jìn)和變化包括在由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種顯示板，包括在基板上形成的黑矩陣；在由所述黑矩陣分隔開的區(qū)域形成的濾色片；以及在所述濾色片上一體形成的涂敷層和襯墊料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示板，其特征在于，所述涂敷層和襯墊料包括20～40％的有機(jī)物，50～80％的粘合劑以及1～10％的光引發(fā)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示板，其特征在于，所述有機(jī)物包括聚乙烯乙二醇并且所述粘合劑包括苯乙烯-丙烯酸共聚單體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示板，還進(jìn)一步包括在所述襯墊料和涂敷層上形成的公共電極。
5.一種顯示板的制造方法，所述方法包括在基板上形成黑矩陣；在由所述黑矩陣分隔開的區(qū)域形成濾色片；以及在所述濾色片上對制模層制模以形成所述涂敷層或襯墊料中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還進(jìn)一步包括對所述制模層制模以形成所述涂敷層和襯墊料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述制模包括在所述制模層上設(shè)置模具并持續(xù)預(yù)定時(shí)間以及以預(yù)定溫度加熱所述基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述制模層包括包含20～40％的有機(jī)物、50～80％的粘合劑以及1～10％的光引發(fā)劑的液態(tài)預(yù)聚物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述有機(jī)物包括聚乙烯乙二醇并且所述粘合劑包括苯乙烯-丙烯酸共聚單體。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，還進(jìn)一步包括在所述襯墊料和涂敷層上形成公共電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述制模包括在對所述模具不施加外部壓力的情況下使所述模具按壓制模層。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在不對所述涂敷層進(jìn)行平整的情況下形成襯墊料。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述制模包括在所述濾色片上涂布制模層；以及通過在所述制模層上放置模具形成所述襯墊料和涂敷層，其中所述襯墊料對應(yīng)于所述模具的凹槽并且所述涂敷層對應(yīng)于除了所述凹槽的模具區(qū)域。
14.一種顯示板的制造方法，所述方法包括在基板上形成黑矩陣；在由所述黑矩陣分隔開的區(qū)域中形成濾色片；以及在所述濾色片上由液態(tài)預(yù)聚物一體形成涂敷層和襯墊料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)預(yù)聚物包含20～40％的有機(jī)物、50～80％的粘合劑以及1～10％的光引發(fā)劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的制造方法，其特征在于，所述有機(jī)物包括聚乙烯乙二醇并且所述粘合劑包括苯乙烯-丙烯酸共聚單體。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述涂敷層和襯墊料的形成包括引導(dǎo)所述液態(tài)預(yù)聚物呈所述涂敷層和襯墊料的形狀達(dá)預(yù)定的時(shí)間并且以預(yù)定的溫度加熱所述基板。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，還進(jìn)一步包括在所述襯墊料和涂敷層上形成公共電極。
19.一種包括多個(gè)凹槽和多個(gè)凸出部分的軟模，其特征在于，所述軟模的區(qū)域與液晶顯示板的尺寸相同并且所述凹槽與液晶顯示板中相對基板之間襯墊料的尺寸相同。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具，其特征在于，所述模具由當(dāng)所述模具與聚乙烯乙二醇接觸時(shí)產(chǎn)生排斥力的材料形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具，其特征在于，所述模具由聚二甲基硅氧烷、聚亞胺酯和交聯(lián)酚醛清漆樹脂中的至少一種形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的模具，其特征在于，所述凹槽的高度為4μm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種形成液晶顯示板的方法。在基板上形成黑矩陣，在由黑矩陣分隔開的區(qū)域形成濾色片，在濾色片上通過用軟模將液態(tài)預(yù)聚物材料擠壓成形而同時(shí)形成涂敷層和襯墊料。當(dāng)使用模具時(shí)將液態(tài)預(yù)聚物材料加熱預(yù)定時(shí)間。液態(tài)預(yù)聚物材料包括例如聚乙烯乙二醇的基礎(chǔ)樹脂，例如苯乙烯－丙烯酸共聚單體的粘合劑以及光引發(fā)劑。
文檔編號G02F1/13GK1683969SQ200510063578
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日
發(fā)明者金珍郁 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社