CN100347593C - 液晶显示器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示器件的制造方法，该方法包括在第一基板的整个表面上形成感光材料层，该第一基板具有最终在其上限定第一液晶显示面板模式和第二液晶显示面板模式的第一区域和第二区域；在感光材料层上设置光掩模，该光掩模由构图有分别具有第一光透射比的第一透光区和第二光透射比的第二透光区的遮光层构成，所述第二光透射比小于第一光透射比；通过光掩模对感光材料层进行选择性曝光；以及对曝光后的感光材料层进行显影，以分别在第一区域和第二区域同时形成具有不同的厚度第一层和第二层。

Description

液晶显示器件的制造方法
本申请要求享有2003年12月27日提交的韩国专利申请P2003-98152的权益，该申请结合在此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示(LCD)器件的制造方法，特别是涉及一种可以提高产量的采用玻璃上多型态(MMG)技术的LCD及其制造方法。
背景技术
随着信息技术的不断发展，对不同类型的平板显示器件(如，液晶显示器(LCD)、等离子显示屏(PDP)、电致发光显示器(ELD)和真空荧光显示(VFD)的需求及开发增大。在不同类型的平板显示器件中，LCD器件具有重量轻、尺寸紧凑、工作中功耗相对低的优点，以高分辨率和高亮度显示图像，并且能够在大尺寸屏幕上显示图像。因此，LCD器件被广泛使用，例如，用作阴极射线管(CRT)的替代品，并且在诸如笔记本电脑、便携式电话等移动装置以及诸如电视和计算机显示器等其他家电产品中取得了大量应用。
典型的LCD器件包括：用于显示图像的LCD面板和用于向LCD面板施加驱动信号的驱动器。LCD面板通常包括粘接在一起但彼此分隔开以在其间形成间隙的第一和第二基板。第一基板和第二基板通过密封材料粘接在一起，并且通过衬垫料在粘接后的基板之间维持基本均匀的间隙。通过在密封材料中形成的注入孔向间隙中注入液晶材料，从而在第一和第二基板之间的间隙形成液晶层。
图1所示为现有LCD面板的分解透视图。
参照图1，现有技术的典型LCD面板包括与上基板2粘接的下基板1，以在其间维持间隙。液晶层3填充在下基板1和上基板2之间的间隙中。
下基板1设有以固定间隔彼此分隔开并沿第一方向延伸的多条栅线4；以固定间隔彼此分隔开并沿与第一方向基本垂直的第二方向延伸的多条数据线5，以限定按矩阵图案排列的多个像素区“P”；在每一像素区中形成的像素电极6；以及在栅线4和数据线5的交叉点处形成的薄膜晶体管“T”。
上基板2设有防止从对应于第一基板1的像素区“P”的区域漏光的黑矩阵层7；用于选择透过预定波长光的R、G、B滤色片层8；和用于产生图像的公共电极9。
通常，每一薄膜晶体管“T”包括：从相应栅线4伸出的栅极、在栅极上的栅绝缘膜(未示出)、在栅绝缘膜上并且位于栅级上方的有源层(未示出)、从相应数据线伸出的源极以及与源极相对的漏极。典型地，像素电极6由诸如氧化铟锡(ITO)适宜的透明导电材料形成。
在向上述LCD面板的像素电极和公共电极施加预定的电压时，会产生与下基板和上基板垂直的电场，以改变液晶层3中的液晶分子的排列，根据液晶分子的排列，选择性地改变LCD面板的光透射比特性，并且显示图像。上述的LCD面板具有良好的光透射比特性和适当的孔径比。此外，设于上基板2的公共电极9用作接地结构，以防止由静电引起的液晶单元的损坏。
下面参照图2和图3详细描述图1所示的现有LCD面板的制造方法。图2所示为现有第一和第二模式LCD面板的平面图，而图3所示为沿图2中II-II’线的LCD面板的截面图。
通常参照图2，在相同的第一和第二基板21和31上分别形成多个第一和第二LCD面板模式20和30。由于第一和第二LCD面板模式20和30由相同的制造工序(例如，薄膜沉积、光刻法等)在第一和第二基板21和31上形成，因此第一LCD面板模式20和第二LCD面板模式30除面板尺寸不同外基本相同。
因此，第二基板31设有以固定间隔彼此分隔开并沿第一方向延伸的多条栅线；以固定间隔彼此分隔开并沿与第一方向基本垂直的第二方向延伸的多条数据线，以限定以矩阵图案排列的多个像素区“P”；在每一像素区形成的像素电极；响应由相应栅线传送的信号，将来自数据线的信号转换到相应像素电极的薄膜晶体管。
第一基板21设有防止从对应于第二基板31的像素区的区域漏光的黑矩阵层；用于选择性传输预定波长光的R、G、B滤色片层；和用于产生图像的公共电极。但是，在共平面开关模式LCD面板中，可以在第二基板31上形成公共电极。
仍然参照图3，上述的第一和第二基板21和31通过密封材料彼此粘接在一起，并且通过多个衬垫料在粘接后的基板之间维持基本均匀的间隙。因此，第一LCD面板模式20包括第一衬垫料23，而第二LCD面板模式30包括第二衬垫料33。如图所示，用于第一LCD面板模式20的第一衬垫料23的高度等于用于第二LCD面板模式30的第二衬垫料33的高度。而且，用于第一LCD面板模式20的第一滤色片层22的厚度等于用于第二LCD模式30的第二滤色片层32的厚度。
如上所述，同一基板可以很好地用于形成具有不同面板尺寸的多个LCD面板模式(以下简称“玻璃上多型态”或者“MMG”技术)。然而，由于不同LCD面板模式必须使用相同的工序制造，所以，几乎不可能实现除面板尺寸以外的改变LCD面板特性的MMG技术。因此，在这方面，现有技术的MMG技术的应用受到极大地限制。
发明内容
因此，本发明提供一种可以基本避免由现有技术的局限和缺点所导致的一个或多个问题的LCD器件制造方法。
本发明的一个优点在于提供一种可以采用MMG技术以形成具有除面板尺寸以外的不同特性的LCD面板的LCD器件制造方法。
本发明的附加优点和特征将在后面的描述中得以阐明，通过以下描述，将使它们在某种程度上显而易见，或者可通过实践本发明来认识它们。本发明的这些目的和优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。
为了实现这些及其他优点，按照本发明的目的，作为具体和概括地描述，一种LCD器件的制造方法，包括：在第一基板的整个表面上形成感光材料层，该第一基板具有对应于第一LCD面板模式形成区的第一区域和对应于第二LCD面板模式形成区的第二区域；在感光材料层上设置光掩模，该光掩模由构图有第一透光区和第二透光区的遮光层构成，所述第一透光区具有第一光透射比特性，所述第二透光区具有第二光透射比特性；通过该光掩模对感光材料层进行选择性曝光；以及对曝光后的感光材料层进行显影，以分别在第一区域和第二区域同时形成第一层和第二层，所述第一层和第二层具有不同的厚度；在第一基板和第二基板之间形成柱状衬垫料；粘接所述第一基板和第二基板；以及在所述第一基板和第二基板之间形成液晶层。
可以理解，前述的概括性描述和以后的详细描述都是示例性和解释性的，意欲对所要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
包括在说明书中并且作为说明书一部分的附图用于进一步理解本发明，其示出了本发明的实施例并连同说明书一起解释本发明的原理。
在附图中：
图1所示为现有技术LCD面板的分解透视图；
图2所示为现有技术的第一和第二模式LCD面板的平面图；
图3所示为沿图2中II-II’线的LCD面板的截面图；
图4所示为按照本发明原理的第一和第二模式LCD面板的平面图；
图5所示为沿图4中IV-IV’线的LCD面板的截面图；以及
图6A到6D所示为按照本发明原理的LCD面板制造方法；
具体实施方式
现在将详细说明在附图中表示的本发明的优选实施例。
图4所示为按照本发明原理的第一模式和第二模式LCD面板的平面图，而图5所示为沿图4中IV-IV’线的LCD面板的截面图。
参照图4，在相同的基板上形成多个LCD面板模式。例如，由相同的基板101和201形成除尺寸以外还具有不同LCD面板特性的多个第一LCD面板模式和多个第二LCD面板模式。
根据本发明的原理，通过在TFT阵列基板和滤色片基板上分别执行多个膜形成和光刻工序制造第一和第二LCD面板模式。例如，参照图5，第二基板201设有彼此以固定间隔分隔开并沿第一方向延伸的多条栅线；彼此以固定间隔分隔开并沿与第一方向基本垂直的第二方向延伸的多条数据线、以限定按矩阵图案排列的对个像素区，在像素区中的多个像素电极；以及响应由相应栅线施加的信号从数据线向相应像素电极转换信号的多个薄膜晶体管。然而，在共平面开关模式(IPS)LCD面板中，可以在第二基板201上形成公共电极。第一基板101设有防止从对应于第二基板101的像素区的区域漏光的黑矩阵层；用于选择性透过预定波长光的R、G、B滤色片层；和用于产生图像的公共电极。
仍然参照图5，上述的第一和第二基板101和201通过密封材料彼此粘接在一起，并且通过多个衬垫料在粘接后的基板之间维持基本上均匀的距离。
因此，根据本发明的原理，第一LCD面板模式100包括第一衬垫料103，而第二LCD面板模式200包括第二衬垫料203。如图所示，包括在第一LCD面板模式100中的第一衬垫料103的高度不同于(例如，小于)包括在第二LCD面板模式200内的第二衬垫料203的高度。而且，包括在第一LCD面板模式100中的第一滤色片层102的厚度不同于(例如厚于)包括在第二LCD面板模式200中的第二滤色片层202的厚度。
具有上述结构，除面板尺寸之外，第一LCD面板模式100的面板特性不同于第二LCD面板模式200的相应的面板特性。因此，由于第一和第二滤色片层102和202具有不同的厚度，例如，与第二LCD面板模式200相比，第一LCD面板模式100具有更高的色彩再现力、更低的光透射比。而且，由于第一LCD面板模式100中的间隙的高度小于第二LCD面板模式200的间隙的高度，因此第一LCD面板模式100比第二LCD面板模式200具有更快的响应速度。换句话说，第二LCD面板模式200比第一LCD面板模式100具有相对更低的色彩再现力、更高的光透射比以及更慢的响应速度。
图6A到图6D所示为按照本发明原理的LCD面板制造方法。
参照图6A，在第一基板上形成能够透过预定范围波长光的感光材料层300。按照本发明的一方面，感光材料300可以包括能够透过与红色、绿色、蓝色等相关的波长的材料。光掩模400设置在感光材料300的上方。按照本发明的一方面，光掩模400通常包括基本上不透光的构图的遮光层“A”。按照本发明的另一方面，光掩模400可以包括第一透光区“B”，其具有能够透光的第一光透射比，以及第二透光区“C”，其具有比第一光透射比低的第二光透射比，用于透过通过第一透光区“B”的光的一部分。按照本发明的再一方面，第二透光区“C”可以具有排列在遮光层“A”中的多个狭缝。
根据本发明的原理，感光材料300可以是在显影后能够保留曝光部分的负型感光材料。或者，感光材料300也可以是在显影后保留遮挡光部分的正型感光材料。因此，感光材料300为正型感光材料时，按照需要改变第一和第二透光区“B”和“C”的排列。
在感光材料300上设置光掩模400后，用光(例如，紫外光)照射基板101。因此，只有位于光掩模400的第一和第二透光区“B”和“C”下方的部分感光材料300暴露在照射光下。由于第二透光区“C”只能透过通过第一透光区“B”的部分光，位于第二透光区“C”下方的部分感光材料300的曝光量小于位于第一透光区“B”下方的部分感光材料300的曝光量。参照图6B，将曝光后的感光材料300进行显影，以分别同时形成第一和第二滤色片层102和202。由于位于第二透光区“C”下方的部分感光材料300的曝光量小于位于第一透光区“B”下方的感光材料300的曝光量，因此显影后，位于第二透光区“C”下方的部分感光材料300比位于第一透光区“B”下方的部分感光材料300相对要薄。因此，第一滤色片层102的厚度和宽度都不同于第二滤色片层202的厚度和宽度。
参照图6C，在包括第一和第二滤色片层102和202的第一基板101的整个表面上分别形成绝缘膜。按照本发明的一方面，绝缘膜可以形成基本上平坦的上表面。接着，通过光刻法和蚀刻工序选择去除绝缘膜，以分别在第一和第二滤色片层102和202的相对侧边上分别形成多个第一和第二柱状衬垫料103和203。根据本发明的原理，由于其上形成第一和第二柱状衬垫料103和203的第一滤色片层102和202具有不同的厚度，因此可以同时形成具有不同高度的第一和第二柱状衬垫料103和203。
参照图6D，在形成第一和第二柱状衬垫料103和203之后，第二基板201可以与第一基板101粘接并与第一和第二柱状衬垫料103和203接触。按照本发明的原理，例如，第二基板201具有以固定间隔彼此分隔开并沿第一方向延伸的多条栅线；彼此分隔开并且沿与第一方向基本垂直的第二方向延伸的多条数据线，以限定按矩阵排列的多个像素区；在像素区中的多个像素电极；以及响应由相应栅线施加的信号将来自数据线的信号转换到相应像素电极的多个薄膜晶体管。如上所述，在第一基板101上形成第一和第二柱状衬垫料103和203时，应该注意到，第一和第二柱状衬垫料103和203中至少一个可以在第二基板201上形成。
在第一基板101和第二基板201彼此粘接之后，在粘接后两基板之间的间隙中填充液晶材料，以形成多个LCD面板。因此，按照本发明的原理，可以采用相同的基板形成多个第一LCD面板模式100和多个第二LCD面板模式200，其中第一和第二LCD面板模式除面板尺寸之外，还具有不同的面板特性(例如，色彩再现力、光透射比、响应速度等)。因此，当根据本发明实现MMG技术时，必须要考虑到不同LCD面板模式的尺寸、液晶模式、视角、排列方向、排列方法、色彩再现力等。
例如，除面板尺寸不同外，第一和第二LCD面板模式100和200可以包括相同或者不同的排列方向。按照本发明的一方面，可以用物理处理(例如，摩擦处理)形成第一和第二LCD面板模式100和200的排列方向。例如，基板可以用与粘附在旋转辊上的摩檫布沿一个方向摩擦，以形成沿一个方向延伸的直槽。用上述摩擦方法形成的第一和第二LCD面板模式100和200可以彼此成0°或者180°取向的排列方向。众所周知，LCD面板的视角主要依赖于LCD面板的排列方向。因此，如果一种LCD面板模式的排列方向改变，另一种LCD面板模式的排列方向也改变(因而视角特性也改变)。为了克服这一潜在的不期望的效果，可以用UV照射法形成第一和第二LCD面板模式100和200的排列方向，或者至少一种LCD面板模式是诸如垂直排列(VA)模式LCD面板等，其不需要用摩擦或者UV照射形成引导液晶层中的液晶分子取向的排列方向。
按照本发明的一方面，用UV光源发射UV光、通过透镜透出发射出的UV光、通过偏振器均匀地透出最终的UV光、并且以预定入射角将偏振的UV光导入基板，从而向基板照射UV光。按照本发明的另一方面，偏振的UV光可以选择性地导入基板的预定部分。因此，只有暴露在入射UV光下的部分材料发生改变，以形成沿预定方向的直槽。例如，在对应于第一LCD面板模式100的基板的选择曝光部分进行第一次UV光照射。接下来，旋转基板，在对应于第二LCD面板模式200的基板的选择曝光的不同部分进行第二次UV光照射。因此，可以在不同的LCD面板模式中形成多个排列方向，以引导液晶层中的液晶分子的取向。
按照本发明的另一方面，液晶层中液晶分子的取向可以不通过形成直槽(通过摩擦或者照射光形成)引导，而是通过提供能够干扰VA模式LCD面板中电场的排列结构(如狭缝、突起、边缘电场等)进行。在VA模式LCD面板中，在没有电压施加在像素电极和公共电极之间时，负型液晶材料的液晶分子以垂直于排列结构的方向取向。当施加电压时，在液晶层中形成不同取向的域，并且在排列结构之间形成排列边界。
根据本发明的原理，第一和第二LCD面板模式可以为TN(扭曲向列)模式、STN(超扭曲向列)模式、IPS(共平面开关)模式和VA模式LCD面板等等。但是由于每一种不同模式的LCD面板采用不同的制造工序，因此只有相同模式的第一和第二LCD面板模式才能采用相同的基板形成。
如上所述，使用MMG技术可以形成除了面板尺寸和排列方向的区别外，具有相同模式和不同面板特性(例如，色彩再现力、光透射比、响应速度等)的多种LCD面板模式。例如，具有在构图后的遮光层“A”中形成第一和第二透光区“B”和“C”的光掩膜400可以用于同时形成具有不同厚度和宽度的第一和第二滤色片层102和202。因此，可以便基板的使用率最大化。
本领域普通技术人员来说显而易见的是，可在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明作各种改进和变化。因此，本发明意欲覆盖落入所附权利要求的范围或其等效范围内的本发明的这些改进和变化。

Claims (20)

1、一种液晶显示器件的制造方法，包括：
在其上限定有第一区域和第二区域的第一基板上形成感光材料层；
在所述感光材料层上方设置光掩膜，所述光掩膜由构图有具有第一光透射比的第一透光区和具有第二光透射比的第二透光区的遮光层形成；
通过所述光掩膜对所述感光材料层进行选择性曝光；
对所述曝光后的感光材料层进行显影，以在所述第一区域和第二区域上分别形成第一层和第二层，其中，所述第一层和所述第二层具有不同的厚度；
在所述第一区域内形成至少一个第一液晶显示面板模式和在所述第二区域内形成至少一个第二液晶显示面板模式；
在第一基板和第二基板之间形成柱状衬垫料；
粘接所述第一基板和第二基板；以及
在所述第一基板和第二基板之间形成液晶层。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层和第二层包括滤色片层。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感光材料层包括选自红感光材料、绿感光材料和蓝感光材料中的一种。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包括在所述第一层和第二层上形成柱状衬垫料层。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包括在所述第一基板上形成柱状衬垫料层。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二透光区包括在所述遮光层中的多个狭缝，其中所述第二透光区的光透射比小于所述第一透光区的光透射比。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一区和所述第二区中，所述第一基板和第二基板之间的距离基本不变。
8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还进一步包括在所述第二基板上形成多个柱状衬垫料。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一液晶显示面板模式和第二液晶显示面板模式具有不同的色彩再现力特性。
10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一液晶显示面板模式和第二液晶显示面板模式具有不同的光透射比特性。
11、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一液晶显示面板模式和第二液晶显示面板模式具有不同的响应速度。
12、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一液晶显示面板模式和第二液晶显示面板模式具有不同的面板尺寸。
13、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一液晶显示面板模式和第二液晶显示面板模式具有相同的液晶模式。
14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一液晶显示面板模式和第二液晶显示面板模式为垂直排列模式、共平面开关模式、扭曲向列模式或者超扭曲向列模式。
15、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包括在所述第一液晶显示面板模式中形成第一排列方向，以及在所述第二液晶显示面板模式中形成第二排列方向。
16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一排列方向与所述第二排列方向相同。
17、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一排列方向与所述第二排列方向不同。
18、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述形成第一和第二排列方向的步骤包括执行物理排列工艺。
19、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一排列方向与所述第二排列方向成约为90°、约180°或者约270°。
20、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，形成所述第一排列方向和第二排列方向包括执行至少一次紫外光照射工序。
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