CN100565306C - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供液晶显示装置及其制造方法。该液晶显示装置能够防止由柱状间隔体导致的不良配向以改进对比度，包括包含多个柱状间隔体的第一基板以及第二基板。柱状间隔体保持第一基板与第二基板之间的单元间隙。第一基板和第二基板中的一个包含具有多个不同颜色子像素的滤色器。置于同一颜色子像素区域中的柱状间隔体包括第一柱状间隔体和第二柱状间隔体，第一柱状间隔体在第一数据线与第二数据线之间且在所述多个子像素中的第一子像素内形成在第一选通线上，第二柱状间隔体在第一数据线与第二数据线之间且在所述多个子像素中的第二子像素内形成在第二选通线上，第一柱状间隔体和第二柱状间隔体具有不加限定规则地形成的在垂直方向上不同的排列。

Description

液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，更具体地，涉及一种液晶显示装置，其能够防止由柱状间隔体(spacer)造成的不良配向，以改进对比度。
背景技术
通常，液晶显示(LCD)装置响应于视频信号控制液晶单元的透光率，从而在液晶显示板上显示对应于视频信号的图像。为此，LCD装置包括一具有以有源矩阵形式排列的多个液晶单元的液晶显示板，以及用于驱动该液晶显示板的多个驱动电路。
根据驱动液晶材料的电场的方向，一般将LCD装置分为两类：使用垂直电场的扭曲向列(TN)型和使用水平电场的面内切换(IPS)型。
TN型LCD装置使用形成在公共电极与相对的像素电极之间的垂直电场来驱动液晶材料。TN型LCD装置孔径比高，但视角窄。IPS型LCD装置使用形成在平行设置在一个基板上的像素电极与公共电极之间的水平电场来驱动液晶材料。IPS型LCD装置视角宽，但孔径比低。
图1是示出现有技术IPS型液晶显示板的平面图。
参考图1，IPS型液晶显示板包括：滤色器阵列基板，其具有依次形成在上基板上的黑底(black matrix)、滤色器、平坦化(planarization)层、柱状间隔体13以及上配向层，所述上基板的后表面覆盖有用于透明电极的材料(未示出)以防止静电；薄膜晶体管阵列基板，其具有均形成在下基板上的薄膜晶体管(TFT)、公共电极、像素电极以及下配向层；以及液晶材料(未示出)，其被注入在滤色器阵列基板与薄膜晶体管阵列基板之间的内部空间中。
将柱状间隔体13规则地形成在位于一个具有红色、绿色和蓝色子像素的像素内的红色子像素R区域上的限定位置处，以在滤色器阵列基板与薄膜晶体管阵列基板之间保持一单元间隙(cell gap)。另外，可将柱状间隔体13规则地形成在位于一个像素内的绿色子像素G区域内的限定位置处，也可以将柱状间隔体13规则地形成在位于一个像素内的蓝色子像素B区域内的限定位置处。
同时，对上配向膜和下配向膜上执行摩擦工艺(rubbing process)，以控制置于两者之间的液晶的初始配向。在摩擦工艺中，摩擦辊(rubbingrolling)卷有摩擦材料。如图2中所示，使用带有摩擦材料的摩擦辊，在限定为从上到下的方向(如与柱状间隔体13的排列方向A平行的方向)上对配向膜的表面进行摩擦。
然而，如果执行摩擦工艺，则摩擦材料将经过规则地形成在限定位置处的柱状间隔体13，从而导致摩擦材料的特定部分处的局部损伤。
换言之，出现了表示沿如图2所示排成一行的柱状间隔体13集中的不均匀配向的摩擦刮痕S，从而产生漏光。结果，黑色亮度增加，由此对比度变差。
同时，为了防止摩擦材料内的局部损伤，如图3所示，已提出一种结构，其中将柱状间隔体13形成在一个像素中的其他子像素内。然而，加工偏差导致红色、绿色和蓝色滤色器具有不同的厚度。因此，单元间隙不均匀。
发明内容
仅为介绍起见，提供了一种液晶显示装置及其制造方法，所述液晶显示装置包括位于第一基板与第二基板之间以保持单元间隙的多个柱状间隔体。所述多个柱状间隔体随机地形成在同色的子像素中。
根据本发明的第一方面，提供了一种液晶显示装置，其包括：第一基板，其包含多个柱状间隔体；以及第二基板，所述多个柱状间隔体保持第一基板与第二基板之间的单元间隙，其中，第一基板和第二基板中的一个包含具有不同颜色的多个子像素的滤色器，并且置于同一颜色的子像素区域中的柱状间隔体包括第一柱状间隔体和第二柱状间隔体，第一柱状间隔体以位于第一数据线与第二数据线之间且位于所述多个子像素中的第一子像素内的方式形成在第一选通线上，第二柱状间隔体以位于第一数据线与第二数据线之间且位于所述多个子像素中的第二子像素内的方式形成在第二选通线上，第一柱状间隔体和第二柱状间隔体具有不加限定规则地形成的在垂直方向上不同的排列。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造液晶显示装置的方法，其包括以下步骤：提供一第一基板和一第二基板；在第一基板和第二基板中的一个上形成柱状间隔体，以保持第一基板与第二基板之间的单元间隙；在第一基板和第二基板中的一个上形成具有不同颜色的多个子像素的滤色器；并且其中，置于同一颜色的子像素区域中的柱状间隔体包括第一柱状间隔体和第二柱状间隔体，将第一柱状间隔体以位于第一数据线与第二数据线之间且位于所述多个子像素中的第一子像素内的方式形成在第一选通线上，将第二柱状间隔体以位于第一数据线与第二数据线之间且位于所述多个子像素中的第二子像素内的方式形成在第二选通线上，将第一柱状间隔体和第二柱状间隔体不加限定规则地形成为具有在垂直方向上不同的排列。
根据本发明的上述液晶显示装置以及制造该液晶显示装置的方法，在提供相同颜色的子像素中不按特定规则地随机形成了柱状间隔体。结果，当执行摩擦工艺时，防止了摩擦材料的局部损伤以及由配向膜的不均匀配向引起的刮痕所产生的漏光。因此，降低了黑色亮度并从而改进了对比度。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明的实施例，在附图中：
图1是示出现有技术IPS型液晶显示板的平面图；
图2是表示在现有技术液晶显示板的摩擦工艺期间造成的刮痕的图；
图3是示出具有如下结构的液晶显示板的平面图：其中，将现有技术柱状间隔体形成在一个像素中的其他子像素内；
图4是示出根据本发明的一个实施例的液晶显示板的平面图；
图5是一截面图，示出图4所示的液晶显示板的一部分；
图6示出随机地形成在图3所示的像素中的子像素上的柱状间隔体；以及
图7A至7F是截面图，顺序地示出了制作图5的液晶显示板的滤色器阵列基板的方法。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的优选实施例，其示例示于附图中。
下面将参照图4至7详细描述本发明的优选实施例。
图4是示出根据本发明一实施例的IPS型液晶显示板的平面图，而图5是一截面图，示出了图4所示液晶显示板的一部分。
参照图4和5，IPS型液晶显示板包括：滤色器阵列基板100，其具有顺序地形成在上基板102上的黑底104、滤色器106、平坦化层108、柱状间隔体113以及上配向层110，所述上基板102的后表面覆盖有用于透明电极的材料(未示出)以防止静电；薄膜晶体管阵列120，其具有均形成在下基板122上的薄膜晶体管(TFT)130、公共电极124、像素电极134以及下配向层142；以及液晶材料(未示出)，其被注入在滤色器阵列基板100与薄膜晶体管阵列基板120之间的内部空间中。
在滤色器阵列基板100中，黑底104被形成为与下基板122上的TFT130的区域及选通线和数据线的区域(未示出)相交叠，并且分割其中将形成滤色器106的单元区域。黑底104用来防止漏光和吸收外部光，从而改进对比度。滤色器106形成在由黑底104分割的单元区域中。滤色器106由分立的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器形成，并且表示红色、绿色和蓝色。形成平坦化层108以覆盖滤色器106并使上基板102平坦化。柱状间隔体113保持上基板102与下基板122之间的单元间隙。
柱状间隔体113形成在包括红色、绿色、蓝色滤色器106的一个像素中的红色子像素R区域上。不考虑限定规则地将每个柱状间隔体113随机地形成在每个红色子像素R区域上。因此，当执行用于对液晶材料进行配向的摩擦工艺时，防止了摩擦材料的局部损伤。
在薄膜晶体管阵列基板120中，TFT 130包括：栅极132，其连同选通线135一起形成在下基板122上；半导体层140，其形成为与栅极132交叠，其中栅绝缘层126被置于它们之间；以及源/漏电极168和170，其与数据线164一起形成，其中半导体层140被置于它们之间。
所述TFT响应于来自选通线135的扫描信号将来自所述数据线的信号提供给像素电极134。
像素电极134由具有高透光率的透明导电材料制成，并通过置于它与TFT 130的漏电极170之间的钝化膜144接触TFT 130的漏电极170。以条状形式将公共电极124形成得与像素电极134相交替。向公共电极124施加用于驱动液晶材料的公共电压。
由公共电压和提供给像素电极134的像素电压形成的水平电场使得液晶材料在水平方向上旋转。
如上所述，根据液晶显示板的实施例，在一个像素区域中的红色子像素R区域上不加限定规则地随机形成了柱状间隔体113。因此，当执行摩擦工艺时，防止了由柱状间隔体113造成的局部损伤，并且配向变得均匀。因此，改进了对比度。
更具体地，为了控制液晶材料的初始配向，对上配向膜110和下配向膜142执行摩擦工艺。在摩擦工艺中，摩擦辊卷有摩擦材料。通过使用带有摩擦材料的摩擦辊，来在限定为从上至下的方向上对配向膜的表面进行摩擦。当执行摩擦工艺时，如图6所示，在每个像素中提供相同颜色的子像素上随机地形成柱状间隔体113而不考虑具体的规则。因此，防止了摩擦材料的局部损伤。
因此，可以防止现有技术规则排列柱状间隔体发生的配向不均匀。结果，显著地降低了漏光。据此，降低了黑色亮度，并因此改进了对比度。
图7A至7F是截面图，顺序地示出了制造根据本发明实施例的IPS型液晶显示板的滤色器阵列基板的方法。
首先，在上基板102上淀积诸如不透明金属或不透明树脂的不透明材料。然后，通过使用掩模的光刻和刻蚀对该不透明材料进行构图。从而，如图7A所示形成了黑底104。
在其上形成有黑底的上基板102上淀积红色树脂。然后，通过使用掩模的光刻和刻蚀对该红色树脂进行构图。从而，如图7B所示形成了红色滤色器R。
在其上形成有红色滤色器R的上基板102上淀积绿色树脂。然后，通过使用第三掩模的光刻和刻蚀对该绿色树脂进行构图。从而，如图7C所示形成了绿色滤色器G。
在其上形成有绿色滤色器G的上基板102上淀积蓝色树脂。然后，通过使用掩模的光刻和刻蚀对该蓝色树脂进行构图。从而，如图7D所示形成了蓝色滤色器B。
在其上形成有红色、绿色和蓝色滤色器106的上基板102的整个表面上淀积平坦化材料。从而，如图7E所示形成了平坦化层108。
在其上形成有平坦化材料108的上基板102上淀积间隔体材料。然后，通过使用掩模的光刻和刻蚀对该间隔体材料进行构图。从而，如图7F所示形成了柱状间隔体113。柱状间隔体113是不按特定规则而随机地形成在具有红色、绿色和蓝色滤色器106的每个像素中的提供红色的子像素R区域上的。
同时，柱状间隔体113可以形成在薄膜晶体管阵列基板上，以与形成在薄膜晶体管阵列基板上的TFT、选通线和数据线交叠。
如上所述，将上配向膜110涂覆在其中随机地形成有柱状间隔体113的上基板102上。将下配向膜142涂覆在其中形成有像素电极134的下基板122上。此后，执行用于对液晶材料进行配向的摩擦工艺。
在表示相同颜色的子像素中不按特定规则地随机形成柱状间隔体的方法，不仅可容易地应用于面内切换IPS型液晶显示板，而且可容易地应用于扭曲向列TN型及垂直配向VA型液晶显示板。
如上所述，根据在此所述的液晶显示装置以及制造该液晶显示装置的方法，在提供相同颜色的子像素中不按特定规则地随机形成了柱状间隔体。结果，当执行摩擦工艺时，防止了摩擦材料的局部损伤以及由配向膜的不均匀配向引起的刮痕所产生的漏光。因此，降低了黑色亮度并从而改进了对比度。
尽管通过附图中所示的实施例对本发明进行了说明，但是本领域的普通技术人员应该明白，本发明并不限于这些实施例，相反，在不脱离本发明精神的情况下可以对本发明进行各种变化或改进。因此，应当仅由所附权利要求及其等同物来确定发明的保护范围。

Claims (14)

1、一种液晶显示装置，其包括：
第一基板，其包含多个柱状间隔体；以及
第二基板，所述多个柱状间隔体保持第一基板与第二基板之间的单元间隙，
其中，第一基板和第二基板中的一个基板包含具有不同颜色的多个子像素的滤色器，并且置于同一颜色的子像素区域中的柱状间隔体包括第一柱状间隔体和第二柱状间隔体，第一柱状间隔体以位于第一数据线与第二数据线之间且位于所述多个子像素中的第一子像素内的方式形成在第一选通线上，第二柱状间隔体以位于第一数据线与第二数据线之间且位于所述多个子像素中的第二子像素内的方式形成在第二选通线上，
第一柱状间隔体和第二柱状间隔体具有不加限定规则地形成的在相对于选通线的垂直方向上不同的排列。
2、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，像素包含红色、绿色和蓝色子像素，并且在每个像素中设置有至少一个柱状间隔体。
3、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，第一基板包括一黑底、形成在该黑底上的滤色器，以及形成在该滤色器上的一公共电极。
4、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，第一基板包括一黑底、形成在该黑底上的滤色器，以及被形成为覆盖该滤色器的平坦化层。
5、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，第一基板和第二基板中的一个基板包括一黑底，并且所述多个柱状间隔体由该黑底覆盖。
6、根据权利要求5所述的液晶显示装置，其中，同一颜色的子像素区域形成在相对于选通线大致垂直的方向上。
7、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，第一基板和第二基板中的一个基板包括像素电极和公共电极。
8、根据权利要求1所述的液晶显示装置，其还包括一布置在所述多个柱状间隔体上的配向层。
9、一种制造液晶显示装置的方法，其包括以下步骤：
提供一第一基板和一第二基板；
在第一基板和第二基板中的一个基板上形成柱状间隔体，以保持第一基板与第二基板之间的单元间隙；
在第一基板和第二基板中的一个基板上形成具有不同颜色的多个子像素的滤色器；并且
其中，置于同一颜色的子像素区域中的柱状间隔体包括第一柱状间隔体和第二柱状间隔体，将第一柱状间隔体以位于第一数据线与第二数据线之间且位于所述多个子像素中的第一子像素内的方式形成在第一选通线上，将第二柱状间隔体以位于第一数据线与第二数据线之间且位于所述多个子像素中的第二子像素内的方式形成在第二选通线上，
将第一柱状间隔体和第二柱状间隔体不加限定规则地形成为具有在垂直方向上不同的排列。
10、根据权利要求9所述的方法，其还包括以下步骤：形成包含红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素的像素，并且将所述多个柱状间隔体放置成使得在每个像素中设有至少一个柱状间隔体。
11、根据权利要求9所述的方法，其中，所述形成第一基板的步骤包括以下步骤：
形成一黑底；
在该黑底上形成所述滤色器；以及
在所述滤色器上形成一公共电极。
12、根据权利要求9所述的方法，其中，所述形成第一基板的步骤包括以下步骤：
形成一黑底；
在该黑底上形成所述滤色器；以及
形成一平坦化层以覆盖所述滤色器。
13、根据权利要求9所述的方法，其还包括以下步骤：通过在第一基板和第二基板中的一个基板上形成一黑底来防止光通过其中设有随机形成的所述多个柱状间隔体的区域传播。
14、根据权利要求9所述的方法，其还包括以下步骤：在所述第一基板和第二基板中的其上形成有所述多个柱状间隔体的所述一个基板上形成一配向层，以及在该配向层上执行摩擦工艺。
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