CN100385267C - 薄膜构图装置及使用其制造滤色片阵列基板的方法 - Google Patents

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Abstract

滤色片阵列基板的制造方法包括下列步骤：使用第一软模具在基板上形成黑矩阵，分别使用第二、第三和第四软模具在其上形成有黑矩阵的基板上形成红色，绿色，蓝色滤色片，在其上形成有红色，绿色和蓝色滤色片的基板上形成包含白色滤色片的涂覆层，将平板软模具与涂覆层对准，以及使用所述平板软模具将涂覆层平坦化。

Description

薄膜构图装置及使用其制造滤色片阵列基板的方法
该申请要求均在2004年11月11日提交的韩国专利申请No.P2004-92132和P2004-92133的权益，其在这里全部结合作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器件，更尤其涉及一种薄膜构图装置和使用其制造彩色滤色片基板的方法。尽管本发明适用于较宽的应用范围，但其特别适用于能不使用光刻工序而执行构图工序的薄膜构图装置。
背景技术
一般地，液晶显示器(LCD)通过使用电场控制液晶的光透射率，由此显示图像。液晶显示器件包括其中以矩阵形式排列有液晶单元的液晶显示面板，和用于驱动液晶显示面板的驱动电路。在液晶显示面板中，设置有用于向每个液晶单元施加电场的基准电极，例如公共电极，和像素电极。一般地，像素电极形成在各液晶单元中的下基板上，公共电极是整体的并形成在上基板的整个表面上。像素电极与用作开关元件的薄膜晶体管TFT相连。像素电极与公共电极一起根据通过TFT供给的数据信号驱动液晶。
图1是现有技术液晶显示面板的展开透视图。参照图1，现有技术液晶显示面板包括彼此粘接在一起的滤色片阵列基板10和薄膜晶体管阵列基板20。液晶分子8位于滤色片阵列基板10和薄膜晶体管阵列基板20之间。液晶分子8响应于施加到它的数据信号而旋转，由此控制穿过薄膜晶体管阵列基板20透射的光量。
滤色片阵列基板10包括滤色片4，黑矩阵2和公共电极6，它们设置在上基板1的后表面上。滤色片4包括能全色显示的红色(R)，绿色(G)和蓝色(B)滤色片。黑矩阵2形成在相邻的滤色片4之间，以吸收来自相邻单元的光，由此防止对比度的恶化。
薄膜晶体管阵列基板20具有彼此交叉形成的数据线18和栅线12。在栅线12和下基板21的整个表面上形成有栅绝缘膜(未示出)。TFT16邻近数据线18和栅线12交叉的地方而形成。TFT16包括与栅线12连接的栅极，与数据线18连接的源极，与像素电极14连接的漏极和具有沟道部分的有源层。有源层用欧姆接触层与源极和漏极接触。TFT16响应于来自栅线12的栅信号有选择地将来自数据线18的数据信号施加给像素电极14。
像素电极4位于由数据线18和栅线12确定的单位区域中，并由具有高光透射率的透明导电材料形成。通过由漏极施加的数据信号而在像素电极14与公共电极6之间产生电位差。该电位差通过电介质各项异性使得位于下基板21和上基板1之间的液晶分子8旋转。因此，从光源施加给像素电极4的光通过液晶分子8透射到上基板1。
图1中所示的液晶显示面板的每个像素都包括实现红色(R)的子像素，实现绿色(G)的子像素和实现蓝色(B)的子像素。在像素由R，G，B子像素组成的情形中，从背光发射的光只有大约27％~33％穿过滤色片4。为了解决该问题，已经提出了具有不同子像素排列的液晶显示面板的滤色片基板。
图2是现有技术具有白色滤色片的滤色片阵列基板的横截面图。图2中所示的液晶显示面板的滤色片阵列基板具有红色(R)，绿色(G)，蓝色(B)和白色(W)子像素4R，4G，4W和4B。在具有W子像素的液晶显示面板中，通过滤色片4发射的光量大于从背光发射的光的85％。因此，从由R，G，B，W子像素组成的每个像素发射的光的平均值相对高，由此提高了亮度。
图3A到图3L是表示图2中所示的现有技术液晶显示面板的滤色片阵列基板的制造方法的横截面图。首先，如图3A中所示，通过溅射，旋转涂布和非旋转涂布中的一种方法在上基板1上形成不透明层54。不透明层54是不透明树脂或不透明金属，例如铬(Cr)。随后，使用限定了曝光区域S1和遮挡区域S2的第一掩模50通过光刻工序在不透明层54上形成光刻胶图案52。如图3B中所示，使用光刻胶图案52，通过蚀刻工序将不透明层54构图，由此在上基板1上形成了黑矩阵2。如图3C中所示，在其上形成有黑矩阵2的上基板1的整个表面上涂覆红色树脂58。随后使用限定了曝光区域S1和遮挡区域S2的第二掩模56，通过光刻工序将红色树脂58构图，由此形成了红色滤色片4R，如图3D中所示。
如图3E中所示，在其上形成有红色滤色片4R的上基板1的整个表面上涂覆绿色树脂60。随后，使用限定了曝光区域S1和遮挡区域S2的第三掩模62，通过光刻工序将绿色树脂60构图，由此形成了绿色彩色滤色片4G，如图3F中所示。
如图3G中所示，在其上形成有绿色滤色片4G的上基板1的整个表面上涂覆蓝色树脂64。随后，使用限定了曝光区域S1和遮挡区域S2的第四掩模66，通过光刻工序将蓝色树脂64构图，由此形成了蓝色滤色片4B，如图3H中所示。
如图3I中所示，在其上形成有蓝色滤色片4B的上基板1的整个表面上涂覆白色树脂68。白色树脂68是包含丙烯酸树脂的有机绝缘材料。随后，使用限定了曝光区域S1和遮挡区域S2的第五掩模70，通过光刻工序将白色树脂68构图，由此形成了白色滤色片4W，如图3J中所示。
如图3K中所示，在其上形成有白色滤色片4W的上基板1上涂覆有机绝缘材料，由此形成涂覆层22。然后，在上基板1上的涂覆层22的整个表面上涂覆有机材料76。随后，使用限定了曝光区域S1和遮挡区域S2的第六掩模72，通过光刻工序形成光刻胶图案74。通过光刻胶图案64将有机材料76构图，由此形成了衬垫料24，如图3L中所示。
形成图2中所示的滤色片阵列基板需要六轮掩模工序。在该情形中，因为制造工序复杂，所以成本较高。因而，需要通过简化制造工序来减小制造成本。
图4是表示现有技术垂直取向型液晶显示面板的展开透视图。图4中所示的液晶显示器件通过使用肋34而使液晶具有几个排列方向而实现多畴。就是说，在图4中所示的垂直取向型液晶显示面板中，通过肋34扭曲施加给液晶的电场，以使液晶在集中在肋34上的对称方向上排列，因而，视角变宽。
图5A到5E是图4中所示滤色片阵列基板的制造方法的横截面图。参照图5A，在上基板1上形成黑矩阵2。在上基板1上涂覆不透明树脂或不透明金属后，通过使用掩模的光刻工序和蚀刻工序将不透明树脂或不透明金属构图而形成黑矩阵2。例如，不透明树脂可以是碳黑，而例如不透明金属可以是铬(Cr)或氧化铬(CrOx/Cr/CrOx，CrOx/Cr/CrSix)。
参照图5B，在其上形成有黑矩阵2的上基板1上形成滤色片4。在其上形成有黑矩阵2的上基板1的整个表面涂覆每个红色，绿色和蓝色树脂后，通过使用掩模的光刻工序使每个红色，绿色和蓝色树脂构图而形成彩色滤色片。
参照图5C，在其上形成有滤色片4的上基板1上形成涂覆层22。通过将透明绝缘层，如丙烯酸树脂或环氧树脂涂覆在其上形成有滤色片4的上基板1的整个表面上而形成涂覆层22。
参照图5D，在其上形成有涂覆层22的上基板1上形成公共电极6。通过在其上形成有涂覆层的上基板1的整个表面上沉积透明导电膜，如ITO或IZO形成公共电极6。
参照图5E，在其上形成有公共电极6的上基板1上形成肋34。在其上形成有公共电极6的上基板1的整个表面上涂覆聚合物树脂，如丙烯酸树脂或环氧树脂后，通过光刻工序进行构图而形成聚合物树脂的肋34。
在现有技术垂直取向型液晶显示面板的制造方法中，通过光刻工序形成了多个图案。光刻工序是一系列的照相工序，包括涂覆光刻胶，对准掩模，曝光和显影的步骤。光刻工序具有一些问题，即其需要很长时间、用于显影光刻胶的显影溶液、浪费了过多的光刻胶、并且需要昂贵的曝光装备。此外，单独执行形成肋34的工序和形成涂覆层22的工序，因而，存在制造工序时间和成本增加的问题。
发明内容
因此，本发明涉及一种滤色片阵列基板的制造方法，其基本避免了由于现有技术的限制和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种简化了制造工序的滤色片阵列基板的制造方法。
本发明的另一个目的是提供一种具有光滑表面涂覆层的滤色片阵列基板的制造方法。
本发明的另一个目的是提供一种不使用光刻工序而执行构图工序的薄膜构图装置，和使用其的滤色片阵列基板的制造方法。
本发明的其他特性与优点将在下列描述中阐明，部分内容可以通过描述显而易见地得出，或者通过本发明的实践来获知。本发明的目的和其他优点将通过书面描述和声明所阐述的结构以及附图得以认识和获得。
为了获得这些和其它优点，依照本发明的目的，如具体化的和广泛所描述的，滤色片阵列基板的制造方法包括下列步骤：使用第一软模具在基板上形成黑矩阵，分别使用第二、第三和第四软模具在其上形成有黑矩阵的基板上形成红色，绿色，蓝色滤色片，在其上形成有红色，绿色和蓝色滤色片的基板上形成包含白色滤色片的涂覆层，将平板软模具与涂覆层对准，以及使用所述平板软模具将涂覆层平坦化。
在另一个方面中，滤色片阵列基板的制造方法包括下列步骤：在基板上形成黑矩阵，在其上形成有黑矩阵的基板上形成红色，绿色，蓝色滤色片，在其上形成有红色，绿色和蓝色滤色片的基板上涂布透明树脂，将具有凹槽和突出部的软模具与其上形成有透明树脂的基板上部对准，以及使用所述软模具同时形成白色滤色片、涂覆层和衬垫料中的至少两个。
在另一个方面中，滤色片阵列基板的制造方法包括下列步骤：在基板上形成限定像素区域的黑矩阵，在所述像素区域中形成滤色片，在其上形成有滤色片的基板上涂布透明树脂，将具有凹槽和突出部的软模具与其上形成有透明树脂的基板上部对准，以及通过用所述软模具将透明树脂铸型而形成涂覆层，并为每个像素区域同时形成肋，以致将液晶的排列方向调整为沿多个方向。
在另一个方面中，用于制造滤色片阵列基板的薄膜构图装置，所述滤色片阵列基板具有用于阻止光泄漏的黑矩阵、用于实现彩色的滤色片、用于补偿由滤色片造成的阶差的涂覆层、以及与所述涂覆层以相同材料同时形成的，用于调整液晶排列方向的肋，所述薄膜构图装置包括软模具，其具有在与所述涂覆层对应的区域处形成的突出部，和在与从涂覆层突出的所述肋对应的区域处形成的凹槽。
应当理解，前述的一般描述和下面的详细描述是典型的和说明性的，意在提供如要求的本发明的进一步解释。
附图说明
本发明的这些和其它目的将从下面参照附图的本发明实施方式的详细描述而变得显而易见。
图1是现有技术液晶显示面板的展开透视图；
图2是具有白色滤色片的现有技术滤色片阵列基板的横截面图；
图3A到3L是表示图2中所示的现有技术滤色片阵列基板的制造方法的横截面图；
图4是表示现有技术垂直取向型液晶显示面板的展开透视图；
图5A到图5E是图4中所示的垂直取向型液晶显示面板的制造方法的横截面图；
图6是依照本发明第一个实施方式的液晶显示面板的滤色片阵列基板的平面图；
图7是图6中所示的滤色片阵列基板的横截面图；
图8A到8M是表示图7中所示的滤色片阵列基板的制造方法的横截面图；
图9是依照本发明第二个实施方式的滤色片阵列基板的横截面图；
图10A到10D是图9中所示的滤色片阵列基板的制造方法的横截面图；
图11是依照本发明第三个实施方式的滤色片阵列基板的横截面图；
图12A到12D是图11中所示的滤色片阵列基板的制造方法的横截面图；
图13是依照本发明第四实施方式的滤色片阵列基板的横截面图；
图14A到14F是图13中所示的滤色片阵列基板的制造方法的横截面图；
图15是依照本发明第五实施方式的垂直取向型液晶显示面板的平面图；
图16是沿图15中的线“I-I’”的垂直取向型液晶显示面板的横截面图；和
图17A到17E是图16中所示的垂直取向型液晶显示面板的制造方法的横截面图。
具体实施方式
将参照附图中图解的实施例详细描述本发明优选的实施方案。下面，将参照图6到17E详细描述本发明优选的实施方式。
图6和7分别是表示依照本发明第一实施方式的滤色片阵列基板的平面图和横截面图。参照图6和7，依照本发明第一实施方式的滤色片阵列基板包括形成在上基板101上的黑矩阵102；红色，绿色和蓝色滤色片104R，104G和104B；具有白色滤色片104W的涂覆层122；和形成在涂覆层122上的衬垫料124。
黑矩阵102以矩阵形式形成在上基板101上，以限定多个形成滤色片104的单位区域，并防止相邻单元之间的光干扰。黑矩阵102形成为与除像素电极之外的薄膜晶体管阵列基板的区域重叠。例如，黑矩阵102与薄膜晶体管阵列基板的栅线，数据线和薄膜晶体管重叠。
滤色片104形成在由黑矩阵102限定的单位区域中。滤色片104包括实现R，G，B和W色的红色滤色片104R，绿色滤色片104G，蓝色滤色片104B和白色滤色片104W。
涂覆层122形成为包括白色滤色片104W。换句话说，涂覆层122由与白色滤色片104W以相同的材料和相同的高度形成。衬垫料124形成在黑矩阵102上，以保持滤色片阵列基板与薄膜晶体管阵列基板之间的盒间隙。
图8A到8M是图7中所示滤色片阵列基板的制造方法的横截面图。首先，在上基板的整个表面上涂覆不透明树脂或不透明金属，例如铬(Cr)，由此形成不透明层154，如图8A中所示。通过使用涂覆工序，例如喷嘴喷射，非旋转涂布或旋转涂布在不透明层154上形成第一蚀刻抗蚀剂溶液156。这里，蚀刻抗蚀剂溶液156是具有耐热性和耐化学性的材料，例如将大约5~30wt％的酚醛清漆树脂添加到乙醇溶液。
随后，将具有凹槽152a和突出部152b的第一软模具150与蚀刻抗蚀剂溶液156的上部对准。第一软模具的凹槽152a对应于将要形成黑矩阵的区域。第一软模具150由具有高弹性的橡胶材料，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚氨酯或交联酚醛清漆树脂形成。
将第一软模具150以大约其自身重量压到蚀刻抗蚀剂溶液156中指定时间，例如大约10分钟到2小时，以使软模具150的突出部152b的表面与不透明层154接触。此时，将基板101在大约130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到蚀刻抗蚀剂溶液156上，以将蚀刻抗蚀剂溶液156软固化。蚀刻抗蚀剂溶液156通过第一软模具150与基板101间的压力而产生的毛细作用力和第一软模具与蚀刻抗蚀剂溶液156之间的互斥力移进第一软模具的凹槽152a。结果，如图8B中所示，形成了具有从第一软模具的凹槽152a反转印的图案形状的第一蚀刻抗蚀剂图案148。
如图8C中所示，在将第一软模具150从基板101分离之后，使用第一蚀刻抗蚀剂图案作为掩模，通过蚀刻工序将不透明层154构图，由此形成了黑矩阵102。随后，例如通过使用不妨害生态环境的酒精系统的剥离工序将黑矩阵102上的剩余蚀刻抗蚀剂图案148去除。
如图8D中所示，在其上形成有黑矩阵102的上基板102的整个表面上涂覆红色树脂158。红色树脂158包括高亲水性的聚合物。所述高亲水性的聚合物是液态预聚物，液化的聚合物，或其中在具有高透射率的丙烯酸系或环氧系聚合物链中亲水自由基被取代的材料。
随后，将具有凹槽162a和突出部162b的第二软模具160与红色树脂158的上部对准。第二软模具的凹槽162a对应于将要形成红色滤色片的区域。第二软模具160由具有高弹性的疏水性橡胶材料形成，以阻止被红色树脂158污染。第二软模具160由聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚氨酯或交联的酚醛清漆树脂形成。
将第二软模具160以大约其自身重量压到红色树脂158中指定时间，例如大约10分钟到2小时，以使第二软模具160的突出部162b的表面与基板101和/或黑矩阵102接触。此时，将基板101在大约130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到红色树脂158上。UV强度取决于包含在红色树脂158中的光引发剂和基材的至少之一。例如，如果红色树脂158中包含的基材是环氧的(epoxy)，则UV强度大约为2000~2500mJ/cm2，如果基材是丙烯酸，则UV强度大约为500~1000mJ/cm2。红色树脂158通过第二软模具160与基板101间的压力而产生的毛细作用力和第二软模具160与红色树脂158之间的互斥力而移进第二软模具的凹槽162a。结果，如图8E中所示，形成了具有从第二软模具的凹槽162a反转印的图案形状的红色滤色片104R。
如图8F中所示，在其上形成有红色滤色片104的上基板102的整个表面上涂覆绿色树脂164。绿色树脂164包括前述的高亲水性的聚合物。随后，将具有凹槽168a和突出部168b的第三软模具166与绿色树脂164的上部对准。第三软模具的凹槽168a对应于将要形成绿色滤色片的区域。第三软模具166由具有上面提到的高弹性的疏水性橡胶材料形成。将第三软模具166以大约其自身重量压到绿色树脂164中指定时间，例如大约10分钟到2小时，以使第三软模具166的突出部168b的表面与基板101，红色滤色片104R和黑矩阵102至少之一接触。然后，将基板101在大约130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到绿色树脂164上，以软固化绿色树脂164。UV强度取决于包含在绿色树脂164中的光引发剂和基材的至少之一。例如，如果绿色树脂164中包含的基材是环氧(epoxy)，则UV强度大约为2000~2500mJ/cm2，如果基材是丙烯酸，则UV强度大约为500~1000mJ/cm2。绿色树脂164移进第三软模具的凹槽168a。结果，如图8G中所示，形成了具有从第三软模具的凹槽168a反转印的图案形状的绿色滤色片104G。
如图8H中所示，在其上形成有绿色滤色片104G的上基板101的整个表面上涂覆蓝色树脂146。蓝色树脂146包括前述的高亲水性的聚合物。随后，将具有凹槽172a和突出部172b的第四软模具170与蓝色树脂146的上部对准。第四软模具的凹槽172a对应于将要形成蓝色滤色片的区域。第四软模具170由具有上面提到的高弹性的疏水性橡胶材料形成。将第四软模具170以大约其自身重量压到蓝色树脂146中指定时间，例如大约10分钟到2小时，以使第四软模具170的突出部172b的表面与基板101、红色滤色片104R、绿色滤色片104G和黑矩阵102至少之一接触。将基板101在大约低于130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到蓝色树脂146上，以软固化蓝色树脂146。UV强度取决于蓝色树脂146中的光引发剂和包含基材的至少之一。例如，如果蓝色树脂146中包含的基材是环氧(epoxy)，则UV强度大约为2000~2500mJ/cm2，如果基材是丙烯酸，则UV强度大约为500~1000mJ/cm2。蓝色树脂146移进第四软模具的凹槽172a中。结果，如图8I中所示，形成了具有从第四软模具170的凹槽172a反转印的图案形状的蓝色滤色片104B。
如图8J中所示，在其上形成有蓝色滤色片104B的基板的整个表面上印刷有机绝缘材料，由此形成白色滤色片104W和涂覆层122。如图8K中所示，在其上形成有白色滤色片104W和涂覆层122的上基板的整个表面上涂覆有机绝缘材料174。通过沉积方法，如喷嘴喷射，非旋转涂布或旋转涂布在有机绝缘材料174上形成第二蚀刻抗蚀剂溶液144。
随后，将具有凹槽178a和突出部178b的第五软模具176与第二蚀刻抗蚀剂溶液144的的上部对准。第五软模具的凹槽178a对应于将要形成衬垫料的区域。将第五软模具176以大约其自身重量压到第二蚀刻抗蚀剂144中指定时间，以使第五软模具176的突出部178b的表面与涂覆层122接触。将基板101在大约130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到第二蚀刻抗蚀剂溶液144上，以软固化第二蚀刻抗蚀剂溶液144。第二蚀刻抗蚀剂溶液144移进第五软模具的凹槽178a中。结果，如图8L中所示，形成了具有从第五软模具176的凹槽178a反转印的图案形状的第二蚀刻抗蚀剂图案142。
在将第五软模具176从基板101分离之后，使用第二蚀刻抗蚀剂图案144作为掩模，通过蚀刻工序将有机绝缘材料174构图，由此形成了衬垫料124，如图8M中所示。随后，例如通过使用不妨害生态环境的酒精系统的剥离工序将衬垫料124上的任何剩余第二蚀刻抗蚀剂图案144去除。
这样，依照本发明第一实施方式的滤色片阵列基板的制造方法可使用软模具和蚀刻抗蚀剂，而不使用任何光刻工序将滤色片阵列基板的薄膜构图。因此，不需要昂贵的曝光设备，简化了工序。精度较高且处理时间较短，由此提高了生产效率。
在依照本发明第一实施方式的滤色片阵列基板中，如图7中所示，在白色滤色片104W和涂覆层122之间形成了具有指定宽度的阶差(d)。该阶差使得对应于白色彩色滤色片104的区域的盒间隙不同于对应于涂覆层122的区域的盒间隙。因此，在像素电极和公共电极之间施加给液晶的电场不同，以致在不同的位置处液晶的旋转角度不同，其产生了图像质量恶化，例如瑕疵。
图9是依照本发明第二实施方式的滤色片阵列基板的横截面图。参照图9，除了在上基板的整个表面之上形成涂覆层以平坦化所述表面之外，依照本发明第二实施方式的滤色片阵列基板包括与图7中所示的滤色片阵列基板相似的结构。因此，将省略像素元件的详细描述。
涂覆层122形成为平坦化其上形成有红色，绿色和蓝色滤色片104R，104G和104B的基板。涂覆层122形成为包括白色滤色片104W。包含白色滤色片104W的涂覆层122是高亲水性的聚合物。所述高亲水性的聚合物是液态预聚物，液化的聚合物，或其中由具有高透射率的丙烯酸系或环氧系聚合物链取代亲水自由基的材料。这里，液态预聚物包括有机材料，粘合剂(binder)和光引发剂。有机材料是当与软模具接触时具有斥力，不大于20的着色度和良好透明度的材料，例如聚乙烯乙二醇(PEG)。粘合剂是其中将具有高粘性的苯乙烯共聚单体(styrene co-monomer)添加到丙烯酸单体(acrylic monomer)的苯乙烯丙烯酸单体(styrene acrylic monomer)。
依照本发明第二实施方式的滤色片阵列基板具有白色滤色片104W和光滑表面的涂覆层122。盒间隙在整个液晶显示面板上是相同的。因而，防止由于不平坦的涂覆层而导致的图像质量恶化。
图10A到10D是图9中所示的包含白色滤色片的涂覆层的制造方法的横截面图。如图10A中所示，在上基板101上依次形成黑矩阵102，红色，绿色，蓝色滤色片104R，104G和104B。如图10B中所示，在上基板101的整个表面上印刷高亲水性的聚合物182。如图10C中所示，将平板软模具180与形成高亲水性的聚合物182的上基板101对准。将平板软模具180以大约其自身重量压到高亲水性的聚合物182中。将基板101在大约130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到高亲水性的聚合物182上，以软固化高亲水性的聚合物182。UV强度取决于包含在高亲水性的聚合物182中的光引发剂和基材的至少之一。例如，如果高亲水性的聚合物182中包含的基材是环氧(epoxy)，则UV强度大约为2000~2500mJ/cm2，如果基材是丙烯酸，则UV强度大约为500~1000mJ/cm2。如图10D中所示，高亲水性的聚合物182的阶差部分变平，从而形成具有平坦上表面的涂覆层122。然后，在将平板软模具180从基板101分离之后，将基板在大约200℃下固化。
依照本发明第二实施方式的滤色片阵列基板的制造方法通过使用软模具和蚀刻抗蚀剂，而不使用任何光刻工序将滤色片阵列基板的薄膜构图，并同时形成了涂覆层和白色滤色片。因此，不需要昂贵的曝光设备，并简化了工序。精度较高且处理时间较短，由此提高了生产效率。此外，依照本发明第二实施方式的滤色片阵列基板的制造方法通过使用平板软模具而将涂覆层变平，由此阻止了图像质量恶化，例如瑕疵。
图11是表示依照本发明第三实施方式的滤色片阵列基板的横截面图。参照图11，除了涂覆层和衬垫料为一体并一起形成之外，依照本发明第三实施方式的滤色片阵列基板包括与图9中所示的滤色片阵列基板相似的元件。因此，将省略相似元件的详细描述。
涂覆层122形成为将形成有红色，绿色和蓝色滤色片104R，104G和104B的基板平坦化。涂覆层122形成为包括白色滤色片104W和衬垫料124。包含白色滤色片104的涂覆层122是亲水性的聚合物，以防止当与高疏水性的软模具接触时产生污染。高亲水性的聚合物是液态预聚物，液化的聚合物，或其中由具有高透射率的丙烯酸系或环氧系聚合物链取代亲水自由基的材料。液体预聚物包括有机材料，粘合剂和光引发剂。有机材料是当与软模具接触时具有斥力，不大于20的着色度和良好透明度的材料，例如聚乙烯乙二醇(PEG)等。粘合剂是将具有高粘性的苯乙烯共聚单体添加到丙烯酸单体的苯乙烯丙烯酸单体。
衬垫料124用于保持滤色片阵列基板与薄膜晶体管阵列基板之间的盒间隙。衬垫料124由与黑矩阵102上的涂覆层122相同的材料形成。依照本发明第三实施方式的滤色片阵列基板包括白色滤色片104W和具有光滑表面的涂覆层122。盒间隙在整个液晶显示面板上相同。因而，可防止由于不平坦的涂覆层产生的图像质量恶化。
图12A到12D是图11中所示的包含白色滤色片和衬垫料的涂覆层的制造方法的横截面图。如图12A中所示，在上基板101上依次形成黑矩阵102，红色，绿色，蓝色滤色片104R，104G和104B。如图12B中所示，在上基板101的整个表面上印刷高亲水性的聚合物182。如图12C中所示，将具有凹槽186a和突出部186b的软模具184与其上形成有高亲水性的聚合物182的上基板101对准。软模具的凹槽186a对应于将要形成衬垫料的区域。将软模具184以大约其自身重量压到高亲水性的聚合物182中。将基板101在大约130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到高亲水性的聚合物182上，以软固化高亲水性的聚合物182。UV强度取决于包含在高亲水性的聚合物182中的光引发剂和基材的至少之一。例如，如果高亲水性的聚合物182中包含的基材是环氧(epoxy)，则UV强度大约为2000~2500mJ/cm2，如果基材是丙烯酸，则UV强度大约为500~1000mJ/cm2。然后，高亲水性的聚合物182移进软模具的凹槽186a中。结果，如图12D中所示，形成了具有由软模具的凹槽186a反转印的图案形状的衬垫料124和包含白色滤色片104W的涂覆层122。在将软模具184从基板101分离之后，将基板在大约200℃下固化。
依照本发明第三实施方式的滤色片阵列基板的制造方法通过使用软模具和蚀刻抗蚀剂，而不使用任何光刻工序将滤色片阵列基板的薄膜构图，并同时形成了白色滤色片和衬垫料。因此，不需要昂贵的曝光设备，并简化了工序。精度较高且处理时间较短，由此提高了生产效率。
图13是表示依照本发明第四实施方式的滤色片阵列基板的横截面图。参照图13，除了涂覆层具有暴露出白色像素区域的开口和衬垫料由与涂覆层相同的材料形成之外，依照本发明第四实施方式的滤色片阵列基板包括与图11中所示的滤色片阵列基板相似的元件。涂覆层122形成在除从背光传出白光的区域之外的滤色片上。涂覆层122用于补偿红色，绿色和蓝色滤色片之间的阶差。
衬垫料124用于保持滤色片阵列基板与薄膜晶体管阵列基板之间的盒间隙。衬垫料124由与涂覆层122相同的材料同时形成。涂覆层122和衬垫料124至少之一由高亲水性的聚合物形成，以防止当与高疏水性的软模具接触时产生污染。高亲水性的聚合物是液态预聚物、液化的聚合物，或其中由具有高透射率的丙烯酸系或环氧系聚合物链取代亲水自由基的材料。这里，液态预聚物包括有机材料，粘合剂和光引发剂。有机材料是当与软模具接触时具有斥力，不大于20的着色度和良好透明度的材料，例如聚乙烯乙二醇(PEG)。粘合剂是其中将具有高粘性的苯乙烯共聚单体添加到丙烯酸单体的苯乙烯丙烯酸单体。
图14A到14F是图13中所示的滤色片阵列基板的制造方法的横截面图。如图14A中所示，在上基板101上依次形成黑矩阵102，红色，绿色，蓝色滤色片104R，104G和104B。如图14B中所示在上基板101的整个表面上印刷高亲水性的聚合物182。如图14C中所示，将具有凹槽190a和突出部190b的板软模具188与形成有高亲水性的聚合物182的上基板101对准。软模具的突出部190b对应于将要形成的涂覆层中的开口的区域。将软模具188以大约其自身重量压到高亲水性的聚合物182中。将基板101在大约130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到高亲水性的聚合物182上，以软固化高亲水性的聚合物182。UV强度取决于包含在高亲水性的聚合物182中的光引发剂和基材的至少之一。例如，如果高亲水性的聚合物182中包含的基材是环氧(epoxy)，则UV强度大约为2000~2500mJ/cm2，如果基材是丙烯酸，则UV强度大约为500~1000mJ/cm2。然后，将高亲水性的聚合物182从软模具的突出部190b分离。结果，如图14D中所示，形成了具有由软模具突出部190b反转印的开口的涂覆层122。然后，在将软模具188从基板101分离之后，将基板在大约200℃下固化。
如图14E中所示，在其上形成有涂覆层122的上基板101的整个表面上印刷高亲水性的第二聚合物192。将具有凹槽196a和突出部196b的软模具194与其上形成有高亲水性的第二聚合物192的上基板101对准。软模具194的凹槽196a对应于将要形成衬垫料的区域。将软模具194以大约其自身重量压到高亲水性的第二聚合物192中。将基板101在大约130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到高亲水性的第二聚合物192上，以软固化高亲水性的第二聚合物192。UV强度取决于包含在高亲水性的第二聚合物192中的光引发剂和基材中至少之一。例如，如果高亲水性的第二聚合物192中包含的基材是环氧的(epoxy)，则UV强度大约为2000~2500mJ/cm2，如果基材是丙烯酸，则UV强度大约为500~1000mJ/cm2。高亲水性的第二聚合物192移进软模具的凹槽196a中。结果，如图14F中所示，形成了具有由软模具的凹槽196a反转印图案形状的衬垫料124。在将软模具194从基板101分离之后，将基板在大约200℃下固化。
这样，依照本发明第四实施方式的滤色片阵列基板的制造方法通过使用软模具和蚀刻抗蚀剂，而不使用任何光刻工序将滤色片阵列基板的薄膜构图，从而同时形成了白色滤色片和衬垫料。因此，不需要昂贵的曝光设备，并简化了工序。精度较高且处理时间较短，由此提高了生产效率。
此外，依照本发明的液晶显示面板可适用于TN模式以及任何IPS模式，在TN模式中，通过在上基板上形成的公共电极和在下基板上形成的像素电极形成垂直电场，在所述IPS模式中，通过在下基板上形成的公共电极和像素电极形成水平电场。依照本发明的滤色片阵列基板的制造方法通过在真空状态下使用软模具可形成白色滤色片，衬垫料和涂覆层。在该情形中，可防止当软模具与高亲水性的聚合物接触时产生的气泡，所述高亲水性的聚合物是白色滤色片，衬垫料和涂覆层的材料。下面，将结合图15到17E详细解释依照本发明第五实施方式的垂直取向型液晶显示面板的滤色片阵列基板及其制造方法，和薄膜构图装置。
图15是依照本发明第五实施方式的垂直取向型液晶显示面板的滤色片阵列基板的平面图，图16是表示沿图15的线“I-I’”的垂直取向型液晶显示面板的滤色片阵列基板的横截面图。参照图15和16，依照本发明第五实施方式的滤色片阵列基板包括黑矩阵102；红色R，绿色G，蓝色B滤色片104；涂覆层122和在滤色片104上形成并与滤色片104作为一体的肋134；以及覆盖肋134的公共电极106，这些都形成在上基板101上。黑矩阵102以矩阵形状形成在上基板101上，以限定多个将要形成滤色片104的单位区域，并防止相邻单元间的光干扰。黑矩阵102形成为与除像素电极之外的薄膜晶体管阵列基板的区域重叠。例如，黑矩阵与薄膜晶体管阵列基板的栅线，数据线和薄膜晶体管重叠。黑矩阵102可以是不透明树脂，例如碳黑，或可以是不透明金属，例如铬(Cr)或氧化铬(CrOx/Cr/CrOx，CrOx/Cr/CrSix)。
滤色片104形成在由黑矩阵102限定的单位区域中。滤色片104实现了红色R，绿色G和蓝色B。涂覆层122形成在滤色片104上，以补偿滤色片与黑矩阵102之间的阶差。涂覆层122可以是高亲水性的聚合物。高亲水性的聚合物是液态预聚物，液化的聚合物，或具有下述结构的高分子，在该结构中由具有高透射率的丙烯酸系或环氧系聚合物链取代具有亲水自由基的材料。这里，液态预聚物包括有机材料，粘合剂和光引发剂。有机材料是当与软模具接触时具有斥力，不大于20的着色度和良好透明度的材料，例如聚乙烯乙二醇(PEG)。粘合剂是其中将具有高粘性的苯乙烯共聚单体添加到丙烯酸单体的苯乙烯丙烯酸单体。
肋134由与涂覆层122相同的材料形成。肋134使施加到液晶的电场扭曲，以致液晶沿集中在肋134上的对称方向排列。公共电极106形成在其上形成有涂覆层122和肋134的上基板的整个表面上。给公共电极106施加用于驱动液晶的基准电压。依照本发明第五实施方式的垂直取向型液晶显示面板的滤色片阵列基板由与覆盖122和肋134相同的材料同时形成。因此，简化了制造工序并减小了制造成本。
图17A到17E是图16中所示滤色片阵列基板的制造方法的横截面图。首先，在上基板101的整个表面上涂覆不透明树脂或不透明金属之后，将不透明树脂或不透明金属构图，由此形成了图17A中所示的黑矩阵102。在形成黑矩阵102的上基板101上各涂覆红色，绿色和蓝色树脂之后，将红色，绿色和蓝色树脂构图，由此形成了滤色片。
如图17B中所示，通过旋转涂布或狭缝涂布方法在形成滤色片104的上基板101的整个表面上印刷高亲水性的聚合物182。将图17C中所示的具有凹槽186a和突出部186b的软模184与形成有高亲水性的聚合物182的上基板101对准。软模具的凹槽186a对应于将要形成肋的区域。软模具184由聚二甲基硅氧烷(PDMS)，聚氨酯或交联酚醛清漆树脂等形成。将软模具184以大约其自身重量压到高亲水性的聚合物182。此时，将基板101在大约130℃的温度下烘焙，或将紫外线照射到高亲水性的聚合物182上，由此软固化所述高亲水性的聚合物182。UV强度取决于包含在高亲水性的聚合物182中的光引发剂和基材的至少之一。例如，如果高亲水性的聚合物182中包含的基材是环氧(epoxy)，则UV强度大约为2000~2500mJ/cm2，如果基材是丙烯酸，则UV强度大约为500~1000mJ/cm2。高亲水性的聚合物182通过软模具184与基板101间的压力而产生的毛细作用力和软模具184与高亲水性的聚合物182之间的互斥力而移进软模具的凹槽186a。结果，如图17D中所示，形成了具有由软模具的凹槽186a反转印的图案形状的肋134，和与软模具的突出部186b接触的涂覆层122。然后，在将软模具184从基板101分离之后，将基板101在大约150℃的温度下固化。
如图17E中所示，在其上同时形成有肋134和涂覆层122的基板101的整个表面上沉积透明导电膜，如ITO和IZO等，由此形成了公共电极106。
依照本发明的滤色片阵列基板的制造方法使用软模具，而不使用光刻工序同时形成了涂覆层122和肋134。因此，不需要昂贵的曝光设备，工序简单。精度高，能缩短工序时间，由此提高了制造效率。另一方面，通过使用软模具184在真空状态下形成肋134和涂覆层122。在该情形中，可阻止当软模具184与高亲水性的聚合物接触时产生的气泡，所述高亲水性的聚合物是肋134和涂覆层122的材料。
如上所述，依照本发明的滤色片阵列基板的制造方法通过使用软模具和蚀刻抗蚀剂而与衬垫料和涂覆层至少任何之一同时形成白色滤色片。因此，不需要昂贵的曝光设备，并可简化工序，精度高，能缩短工序时间，由此提高了制造效率。此外，依照本发明的滤色片阵列基板及其制造方法在白色像素区域与其他像素区域之间具有阶差，从而能够阻止图像质量恶化，例如瑕疵。此外，依照本发明的构图装置及使用其的滤色片阵列基板的制造方法通过使用软模具，而不使用照相工序同时形成了涂覆层和肋，所述肋调整液晶的排列方向。因此，简化了制造工序，从而提高了制造效率。
对于本领域熟练技术人员很清楚，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以在本发明的薄膜构图装置和使用其的滤色片阵列基板的制造方法中做各种修改和变化。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求和等效物范围内的修改和变化。

Claims (25)

1.一种滤色片阵列基板的制造方法，包括步骤：
使用第一软模具在基板上形成黑矩阵；
分别使用第二、第三和第四软模具在其上形成有黑矩阵的基板上形成红色，绿色，蓝色滤色片；
在其上形成有红色，绿色和蓝色滤色片的基板上形成包含白色滤色片的涂覆层；
将平板软模具与涂覆层对准；以及
使用所述平板软模具将涂覆层平坦化。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述形成黑矩阵的步骤包括步骤：
在基板上形成不透明层和蚀刻抗蚀剂；
通过将第一软模具压到蚀刻抗蚀剂中形成蚀刻抗蚀剂图案，其中所述第一软模具具有与所述黑矩阵对应的凹槽；以及
使用所述蚀刻抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻所述不透明层。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述第一软模具由疏水性的材料形成。
4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述形成蚀刻抗蚀剂图案的步骤包括步骤：
将第一软模具以大约其自身重量压到蚀刻抗蚀剂中；以及
软固化所述蚀刻抗蚀剂。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述第一软模具由疏水性的材料形成。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在其上形成有黑矩阵的基板上形成红色，绿色，蓝色滤色片的步骤包括下列步骤：
在基板上形成与红色，绿色，蓝色滤色片的任何一个对应的树脂；以及
通过将第二软模具压到所述与红色，绿色，蓝色滤色片的任何一个对应的树脂中而形成所述滤色片，其中第二软模具具有与滤色片对应的凹槽。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述第一软模具和第二软模具由疏水性的材料形成。
8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述通过将第二软模具压到树脂中形成滤色片的步骤包括下列步骤：
将第二软模具以大约其自身重量压到所述树脂中；以及
通过在大约130℃的温度下烘焙10分钟到2个小时或通过在所述树脂上照射紫外线来软固化所述树脂。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述涂覆层包含由亲水性的材料形成的白色滤色片。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，包含白色滤色片的涂覆层由液态预聚物和液化的聚合物之一形成。
11.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，第一软模具包括聚二甲基硅氧烷PDMS，聚氨酯或交联酚醛清漆树脂之一。
12.一种滤色片阵列基板的制造方法，包括下列步骤：
在基板上形成黑矩阵；
在其上形成有黑矩阵的基板上形成红色，绿色，蓝色滤色片；
在其上形成有红色，绿色和蓝色滤色片的基板上涂布透明树脂；
将具有凹槽和突出部的软模具与其上形成有透明树脂的基板上部对准；以及
使用所述软模具同时形成白色滤色片，涂覆层和衬垫料中的至少两个。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，使用软模具同时形成白色滤色片，涂覆层和衬垫料的步骤包括下列步骤：
将具有与衬垫料对应的凹槽的软模具压到透明树脂中；以及
通过将透明树脂移进所述与衬垫料对应的凹槽中而形成所述衬垫料，以及形成涂覆层，所述涂覆层通过将软模具的表面与透明树脂接触而变平坦，并形成所述白色滤色片。
14.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述将具有与衬垫料对应的凹槽的软模具压到透明树脂中的步骤包括下列步骤：
用大约其自身的重量将软模具压到透明树脂中；
通过在大约130℃的温度下烘焙10分钟到2个小时或通过在所述透明树脂上照射紫外线来软固化所述透明树脂。
15.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述透明树脂由液态预聚物和液化的聚合物之一形成。
16.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述软模具包括聚二甲基硅氧烷PDMS，聚氨酯或交联酚醛清漆树脂之一。
17.一种滤色片阵列基板的制造方法，包括下列步骤：
在基板上形成限定像素区域的黑矩阵；
在所述像素区域中形成滤色片；
在其上形成有滤色片的基板上涂布透明树脂；
将具有凹槽和突出部的软模具与其上形成有透明树脂的基板上部对准；以及
通过用所述软模具将透明树脂铸型而形成涂覆层，并为每个像素区域同时形成肋，以致将液晶的排列方向调整为沿多个方向。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其特征在于，同时形成肋和涂覆层的步骤包括下列步骤：
将具有与所述肋对应的凹槽的软模具压到所述透明树脂中；以及
通过将透明树脂移进所述肋对应的凹槽中形成所述肋，以及形成所述涂覆层，所述涂覆层通过将软模具的表面与透明树脂接触而变平坦。
19.根据权利要求18所述的制造方法，其特征在于，所述将具有与所述肋对应的凹槽的软模具压到所述透明树脂中的步骤包括下列步骤：
以大约其自身的重量将软模具压到透明树脂中；
通过在大约130℃的温度下烘焙10分钟到2个小时或通过在所述透明树脂上照射紫外线来软固化所述透明树脂。
20.根据权利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述透明树脂由液态预聚物和液化的聚合物任何之一形成。
21.根据权利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述软模具包括聚二甲基硅氧烷PDMS，聚氨酯或交联酚醛清漆树脂任何之一。
22.一种制造滤色片阵列基板的薄膜构图装置，所述滤色片阵列基板具有用于防止光泄漏的黑矩阵、用于实现彩色的滤色片、用于补偿由滤色片造成的阶差的涂覆层、以及与所述涂覆层以相同材料同时形成的并且用于调整液晶排列方向的肋，所述薄膜构图装置包括：
软模具，其具有在与所述涂覆层对应的区域处形成的突出部，和在与从涂覆层突出的所述肋对应的区域处形成的凹槽。
23.根据权利要求22所述的薄膜构图装置，其特征在于，所述涂覆层和肋由液态预聚物和液化的聚合物任何之一形成。
24.根据权利要求23所述的薄膜构图装置，其特征在于，液态预聚物和液化的聚合物之一通过当与软模具接触时的毛细作用力移进所述凹槽中。
25.根据权利要求22所述的薄膜构图装置，其特征在于，所述软模具包括聚二甲基硅氧烷PDMS，聚氨酯或交联酚醛清漆树脂任何之一。
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