CN101000438A - 间隙物的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种间隙物的制造方法。这种间隙物适于设置在液晶显示面板中。此制造方法是先提供基板，此基板分为显示区域及非显示区域。然后，将数个间隙材料散布在基板上。之后，利用一种光束经过一个掩模照射而固化部分基板上的间隙材料，其中掩模遮蔽显示区域。接着，移除未被固化的间隙材料。此外，另一种间隙物的制造方法是将数个间隙材料经过一个掩模而散布在部分基板上。接着，固化这些间隙材料。

Description

间隙物的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示器的制造方法，且特别是有关于一种间隙物的制造方法。

背景技术

平面显示器的轻、薄、短、小的发展趋势，使得其逐渐取代了阴极射线管(cathode ray tube，CRT)。在众多类型的平面显示器中，由于液晶显示器(liquidcrystal display，LCD)的各种优越的性能，如应答速度、辉度、对比值及可视角等，使得液晶显示器已逐渐成为市场的主流。一般而言，液晶显示器是由一液晶显示面板(LCD panel)以及一背光模块(backlight module)所构成，其中液晶显示面板包括彩色滤光基板、主动元件阵列基板(active device arraysubstrate)以及位于两基板之间的液晶层(liquid crystal layer)。背光模块提供液晶显示面板所需的面光源。

在上述液晶层中通常含有大量的间隙物，其位于彩色滤光基板及有源元件阵列基板之间。间隙物能够使液晶显示面板各处的液晶单元间隙(cell gap)相同，从而使液晶层具有较均匀的厚度。

图1是现有技术中间隙物的制造方法步骤流程图。现有技术中间隙物的制造方法是先提供基板(步骤10)，然后再散布间隙材料(步骤12)。散布间隙材料的方法包括间隙物散布工艺(spacer distributing)，其利用一台间隙物散布装置(spacer distributing apparatus)将间隙物散布在基板上的各区域。接着，进行步骤14：移除多余的间隙材料。步骤14是利用移除机(remover)将堆栈的、聚集的间隙材料移除。

之后，进行步骤16：间隙材料检查。若间隙材料的分布情形合格，则进行步骤18：加热以固化间隙材料；若间隙材料的分布情形不合格，即具有凝集、分布不均或包含杂质等问题，则进行步骤19，以将所有的间隙材料移除。然后，再重新依序进行步骤12、14、16及18。

上述的间隙物的制造方法的缺点是间隙物被散布在基板上的所有区域，其包括显示区(display area)及非显示区(non-display area)。如此一来，若位于显示区的间隙物质量不佳，则很容易被肉眼察觉。

目前业界所使用的间隙物大部分为球状间隙物(ball type spacer)。然而，采用球状间隙物会造成一些常见的缺点，包括(1)球状间隙物容易发生凝集(cohesion)现象；(2)由于球状间隙物具有漏光的问题，因此采用球状间隙物的液晶显示器的对比较差；以及(3)在运送液晶显示面板的过程中或在进行信赖性测试时，球状间隙物会有些微的移动，而刮伤彩色滤光基板。这种现象会造成亮点的问题。

另一种常用的间隙物是使用光刻工艺所制作的光间隙物(photo spacer，PS)。采用光间隙物能够减轻上述球状间隙物的缺点，且光间隙物可以增加液晶显示面板的透光率及耐冲击性。因此，光间隙物的使用愈来愈普遍。不过，光间隙物的硬度较高，不如球状间隙物具有高压缩率及高回复率。因此，若光间隙物的尺寸控制不当，则液晶的填充量就变得难以控制。另外，因为要使用光刻工艺，所以光间隙物的成本较高。再者，目前的工艺难以使大量的光间隙物具有均匀的高度。

日本的积水化学公司(SEKISUI CHEMICAL Co.，Ltd.)提出一种制造间隙物的方法。此方法是先将湿式间隙物溶于溶剂中，再利用喷墨技术来将间隙物定位在非显示区域。接着，使溶剂挥发，而形成间隙物。然而，欲采用这种间隙物，必须开发新的工艺及相关设备。此外，由于必须与溶剂搭配，可利用的间隙物材料的范围就受到很大的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种间隙物的制造方法，以解决球状间隙物的凝集、漏光及亮点等问题。

本发明的另一目的是提供一种间隙物的制造方法，以降低间隙物的制造成本。

为达上述或是其它目的，本发明提出一种间隙物的制造方法，且此间隙物适于设置在液晶显示面板中。此制造方法是先提供基板，此基板分为显示区域及非显示区域。然后，将数个间隙材料散布在基板上。之后，利用一种光束经过一个掩模照射而固化部分基板上的间隙材料，其中掩模遮蔽显示区域。接着，移除未被固化的间隙材料。

在本发明的一实施例中，上述的掩模遮蔽部分非显示区域。

在本发明的一实施例中，上述的光束为紫外线、红外线或激光。

在本发明的一实施例中，上述的光束如可控制所需照射的位置精度则可移除掩模。

在本发明的一实施例中，上述的固化部分基板上的间隙材料的温度是摄氏120度至180度。

在本发明的一实施例中，上述的固化部分基板上的间隙材料较佳的温度是摄氏140度至160度。

为达上述或其它目的，本发明另提供一种间隙物的制造方法，且此间隙物适于设置在液晶显示面板中。此制造方法是先提供基板，基板分为显示区域及非显示区域。然后，将数个间隙材料经过一个掩模而散布在部分基板上。接着，固化这些间隙材料。

在本发明的一实施例中，上述的掩模与间隙材料均带正电荷或均带负电荷。

在本发明的一实施例中，上述的掩模遮蔽显示区域。

在本发明的一实施例中，上述的掩模遮蔽部分非显示区域。

在本发明的一实施例中，固化间隙材料的温度是摄氏120度至180度。

在本发明的一实施例中，固化间隙材料较佳的温度是摄氏140度至160度。

根据本发明，由于将间隙物的形成位置限于非显示区域，所以能够减少间隙物的凝集及漏光等问题。此外，因为间隙物是以热固化间隙材料的方法来制作，所以间隙物会固着在基板上，因而避免间隙物移动而刮伤基板。另外，与光间隙物的工艺比较，本发明间隙物的制造方法具有成本优势。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是现有技术中的间隙物的制造方法步骤流程图；

图2是本发明间隙物的制造方法的第一实施例的步骤流程图；

图3A至图3C是本发明间隙物的制造方法的第一实施例的流程图，其绘示一个基本像素单元的范围；

图4是本发明第二实施例的一种间隙物的制造方法步骤流程图；

图5A和图5B是本发明间隙物的制造方法的第二实施例的流程图，其绘示一个基本像素单元的范围；

图6是图5A所示间隙物散布装置的部分SUS管的剖面图。

其中，附图标记为：

10～19：步骤

20：基板

22：黑矩阵

24：彩色滤光膜

30：间隙物散布装置

32：喷嘴

34：间隙材料供给单元

36：SUS管

40：光源

42：光束

50、60：掩模

52：透光区

54：不透光区

200：间隙材料

202：间隙物

R：红色滤光图案

G：绿色滤光图案

B：蓝色滤光图案

具体实施方式

有鉴于现有技术的缺点，本发明采用例如热固型(thermosetting)或光固型(photocurable)的材料来制作间隙物，并使这种材料在基板的特定区域被固化，或使这种材料在散布时掉落在基板的特定区域。以下利用第一及第二实施例来分别说明这两种方法。

【第一实施例】

图2是本发明间隙物的制造方法的第一实施例的步骤流程图。图3A至图3C是这种制造方法的流程图，其中图3A至图3C仅绘示一个基本像素单元(pixel unit)的范围，且并未按照比例绘制。

请参照图2及图3A，本发明的制造方法所制造的间隙物适于设置在液晶显示面板中。液晶显示面板包括有源元件阵列基板、彩色滤光基板以及两基板之间的液晶层。此制造方法是先进行步骤10：提供基板20。基板20可为有源元件阵列基板或彩色滤光基板，且可分为显示区域及非显示区域。若基板20是有源元件阵列基板，则显示区域是像素电极(pixel electrode)，而非显示区域是像素电极以外的部分基板20。在本实施例中，基板20是以彩色滤光基板为例。基板20包括黑矩阵22及彩色滤光膜24，且彩色滤光膜24包括红色滤光图案R、绿色滤光图案G及蓝色滤光图案B。黑矩阵22是基板20的非显示区域，而彩色滤光膜24是基板20的显示区域。

然后，进行步骤12：散布间隙材料。步骤12可通过喷洒球状间隙物的间隙物散布装置30来进行，而间隙材料200可为热固型材料或光固型材料。间隙物散布装置30包括喷嘴32、间隙材料供给单元(feeder)34，以及连接喷嘴32及间隙材料供给单元34的SUS管36。举例而言，步骤12将间隙材料200自间隙材料供给单元34抽出，并在SUS管36中以高压氮气来输送间隙材料200，再经由喷嘴32散布在基板20上。

接着，进行步骤13：以光束照射而热固化间隙材料。如图3B所示，由光源40所发出的光束42是照射部分基板20上的间隙材料200，以使被照射的间隙材料200热固化，而形成间隙物202。当间隙材料200是光固型材料时，步骤13也可以不是吸热化学反应，而是光化学反应。光束42照射的范围是上述的非显示区域，其例如部分的黑矩阵22的表面。此外，光束42是经过一个掩模50来照射部分间隙材料200，如图3B所示。掩模50的材料可为耐热且不易变形的金属。掩模50具有透光区52及不透光区54，不透光区遮蔽显示区域，即遮蔽彩色滤光膜24。此外，掩模50还可以遮蔽部分非显示区域，即部分黑矩阵22。光束42经由掩模50的透光区52来照射部分基板20上的间隙材料200。另一方面，若上述的光束42可以控制所需照射的位置精度，则可以移除掩模50而直接照射并固化特定位置的间隙材料200。

更详细而言，在步骤13中，光束42可为紫外线、红外线或激光。此外，以光束42照射而固化部分基板20上的间隙材料200的温度约摄氏120度至180度，且较佳的温度范围约摄氏140度至160度。

之后，请同时参照图2及图3C，进行步骤19：移除间隙材料200。举例而言，在步骤19中是利用超音波洗净机(ultrasonic cleaner，USC，未绘示)来吸除未被热固化的间隙材料200，而留下已被固化的间隙物202。进行至此，已经完成间隙物202的工艺。

值得注意的是，现有技术中的间隙物制造方法是依序进行步骤10、12、16及18，其中步骤16是检查间隙材料200的分布情形，而步骤18是加热以热固化间隙材料200。若在步骤16发现间隙材料200具有凝集、分布不均或包含杂质等问题，则进行步骤19以将所有的间隙材料200移除。然后，再重新进行步骤10、12、16及18。与现有技术中的方法比较，本发明的间隙物的制造方法可以省略步骤16及18，这是因为间隙物的落点已经可以确定。如此一来，就能够降低工艺成本。

【第二实施例】

图4是本发明间隙物的制造方法的第二实施例的步骤流程图。图5A至图5B是这种制造方法的流程图，其中图5A和图5B仅绘示一个基本像素单元的范围，且并未按照比例绘制。图6是图5A所示间隙物散布装置30的部分SUS管36的剖面图。此外，在以下的说明内容中，与第一实施例重复的部分将不再赘述。

请同时参照图4、图5A及图6，首先进行步骤10：提供基板20。然后，进行步骤12：散布间隙材料200。步骤12也是利用间隙物散布装置30来进行。然而在喷嘴32与基板20之间包括一个掩模60。掩模60的材料可为导电且不易变形的金属。间隙材料200是经过掩模60而散布在部分基板20上。在本实施例中，在自喷嘴32喷出之前，间隙材料200会与SUS管36的管壁摩擦而带正电荷，且掩模60也是带正电荷。因此，间隙材料200会与掩模60的图案相斥，而掉落在基板20的预定位置上。然而，本发明并不以此为限，在另一实施例中，间隙材料200会与SUS管36的管壁摩擦而带负电荷。在这种情形中，掩模60就必须带负电荷，以确保间隙材料200会掉落在基板20的预定位置上。当然，掩模60与间隙材料200也可以不带电荷，而直接以遮蔽部分区域的方式控制间隙材料200的落点。掩模60可以遮蔽显示区域(彩色滤光膜24)。在本实施例中，掩模60还会遮蔽部分的非显示区域(黑矩阵22)。

接着，请同时参照图4及图5B，进行步骤16：检查间隙材料200的分布情形。若发现间隙材料200的分布情形不合格，也就是具有凝集、分布不均或包含杂质等问题，则必须进行步骤19：移除间隙材料200。然后，再次进行步骤12及16，直到确认间隙材料200的分布情形符合规格。若确认间隙材料200的分布情形符合规格，则继续进行步骤18：加热以热固化间隙材料，从而形成间隙物202。举例而言，热固化间隙材料的温度约摄氏120度至180度；较佳的温度约摄氏140度至160度。

本发明的间隙物的制造方法包括在进行步骤12时，在喷嘴32与基板20之间配置一个掩模60，从而限制间隙材料200在基板20上的落点。设置掩模60不须更改原来的工艺或设备，因此这种间隙物的制造方法能够以低廉的成本来改善间隙物在显示区域(如彩色滤光膜24)所造成的凝集、漏光及亮点等问题。

综上所述，由于本发明可以将间隙物的形成位置限于非显示区域，所以能够改善球状间隙物的缺点。换言之，本发明可以减少间隙物在显示区域凝集，或避免间隙物造成显示区域漏光。此外，由于间隙物是以热固化间隙材料的方法来制作，因此间隙物会固着在基板上，因而避免间隙物移动而刮伤基板。再者，与光间隙物的工艺相比，由于不须进行光刻工艺，因此本发明的间隙物的制造方法具有低成本的优势。另一方面，本发明的制造方法所形成的间隙物的压缩性及回复率优于光间隙物，所以不会使后续工艺的液晶填充量难以控制。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1、一种间隙物的制造方法，该间隙物适于设置在一液晶显示面板中，该间隙物的制造方法包括：

提供一基板，分为一显示区域及一非显示区域；

将多个间隙材料散布在该基板上；

利用一光束经由一掩模照射而固化部分该基板上的该间隙材料，其中该掩模遮蔽该显示区域；以及

移除未被固化的该间隙材料。

2、根据权利要求1所述的间隙物的制造方法，其特征在于，该掩模遮蔽部分该非显示区域。

3、根据权利要求1所述的间隙物的制造方法，其特征在于，该光束包括紫外线、红外线或激光。

4、根据权利要求1所述的间隙物的制造方法，其特征在于，该光束如果可控制所需照射的位置精度则可移除掩模。

5、根据权利要求1所述的间隙物的制造方法，其特征在于，固化部分该基板上的该间隙材料的温度是摄氏120度至180度。

6、根据权利要求1所述的间隙物的制造方法，其特征在于，固化部分该基板上的该间隙材料的温度是摄氏140度至160度。

7、一种间隙物的制造方法，该间隙物适于设置在一液晶显示面板中，该间隙物的制造方法包括：

提供一基板，分为一显示区域及一非显示区域；

将多个间隙材料经过一掩模而散布在部分该基板上；以及

固化该间隙材料。

8、根据权利要求7所述的间隙物的制造方法，其特征在于，该掩模与该间隙材料均带正电荷或均带负电荷。

9、根据权利要求7所述的间隙物的制造方法，其特征在于，该掩模遮蔽该显示区域。

10、根据权利要求9所述的间隙物的制造方法，其特征在于，该掩模遮蔽部分该非显示区域。

11、根据权利要求7所述的间隙物的制造方法，其特征在于，固化该间隙材料的温度是摄氏120度至180度。

12、根据权利要求7所述的间隙物的制造方法，其特征在于，固化该间隙材料的温度是摄氏140度至160度。

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