CN101592827A

CN101592827A - 液晶显示装置及其制造方法

Info

Publication number: CN101592827A
Application number: CNA2008100380857A
Authority: CN
Inventors: 秦锋
Original assignee: Shanghai SVA NEC Liquid Crystal Display Co Ltd
Current assignee: Shanghai SVA NEC Liquid Crystal Display Co Ltd
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-02

Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置及其制造方法。该液晶显示装置包括一彩膜基板和一阵列基板，该彩膜基板上形成有多个黑矩阵和色层，该两基板之间具有多个支撑本柱和辅助柱，该支撑本柱和辅助柱制作于阵列基板一侧，每个该支撑本柱和辅助柱分别对应一色层，该辅助柱与对应色层之间的距离大于该支撑本柱与对应色层之间的距离。本发明使得柱的弹性范围扩大，因而扩大了屏的使用温变范围，并提高了其抗压性。

Description

液晶显示装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，特别是涉及一种扩大了使用温变范围，并提高了抗压性的液晶显示装置及其制造方法。

背景技术

传统的阴极射线管显示器依靠阴极射线管发射电子撞击屏幕上的磷光粉来显示图像，但液晶显示的原理则完全不同。通常，液晶显示(LCD)装置具有彩膜基板和阵列基板，彼此有一定间隔和互相正对，形成在两个基板上的多个电极相互正对。液晶夹在该两个基板之间，电压通过基板上的电极施加到液晶上，然后根据所作用的电压改变液晶分子的排列从而显示图像。由于液晶显示装置本身不发射光，它需要光源来显示图像.因此，液晶显示装置具有位于液晶面板后面的背光源，根据液晶分子的排列控制从背光源入射的光量从而显示图像。液晶显示装置中，在两块偏光片之间夹有玻璃基板、彩色滤光片、电极、液晶层和晶体管薄膜，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。背光源发出的光线经过下偏光片，成为具有一定偏振方向的偏振光。晶体管控制电极之间所加电压，而该电压作用于液晶来控制偏振光的偏振方向，偏振光透过相应的彩膜色层后形成单色偏振光，如果偏振光能够穿透上层偏光片，则显示出相应的颜色；电场强度不同，液晶分子的偏转角度也不同，透过的光强不一样，显示的亮度也不同。通过红绿蓝三种颜色的不同光强的组合来显示五颜六色的图像。

阵列基板包括：多条选通线，这些选通线以固定间隔沿第一方向布置；多条数据线，这些数据线以固定间隔沿垂直于第一方向的第二方向布置；多个像素电极，这些像素电极以矩阵结构布置在由交叉的选通线和数据线所限定的像素区域内；以及多个薄膜晶体管，这些薄膜晶体管能够给选通线提供数据从而将信号从数据线传递给像素电极。彩膜基板包括：黑矩阵(BM：blackmatrix)，该黑矩阵防止光从彩膜基板的除了像素区域外的部分发出；红绿蓝彩膜，用于显示彩色光；以及公共电极，用于形成显示所需的电场。另外，液晶显示装置还包括在相互贴合的玻璃基板之间用以保持盒厚的间隔物。

根据专利日特开2000-66240、日特开2000-164886和日特开2005-292331，提出使用一张掩模版，完成信号线与晶体管的制作。目前通常所采用的半透光掩模版工艺为灰色调掩膜版(GTM：Gray Tone Mask)或半透掩膜版(HTM：Half Tone Mask)。GTM工艺借助光的衍射原理，利用低于曝光精度的图形在同样曝光条件下降低该图形所在区域的实际曝光量；而HTM工艺是利用半透光材料在掩模版上制作半透光区域在同样曝光条件下降低该区域的实际曝光量。HTM工艺与GTM工艺类似，不同点在于前者是在掩模版上将对应GTM掩模版衍射图形区的图形去除，并在该区域涂覆具有半透光效果的材料而作成掩模版，并利用该掩模版进行曝光的工艺。

由于球状间隔物采用散布的方法进行填充，整个面内均有形成，在像素区域的球状间隔物由于其表面对液晶有一定的取向诱导作用，这部分液晶会因取向发生混乱而导致漏光现象，另外，在振动过程中，球状间隔物会发生移动而导致配向膜划伤，出现像素亮线。为解决上述问题，如图1所示，提出了使用制作于其中一块基板上的，在固定位置形成的柱形间隔物1，由于其位置固定，并且处于非显示区域，因此上述问题得到解决。但是，柱形间隔物存在另外的缺陷，比如，间隔物的分布密度过高则容易导致应力集中，在黑画面下出现局部偏亮；过低则容易出现支撑力不够，在温度变化时出现下边黄色姆拉。为解决上述问题，专利日特开2003-84289、日特开2003-131238和日特开2006-3456提出，将支撑用的柱形间隔物分成支撑本柱和辅助柱。在通常情况下，支撑本柱起支撑作用，保持面内盒厚均一，并且在较高温度时起弹性恢复作用。该结构通过在相同的恢复作用距离下减少支撑柱的密度和接触面积来减少应力，同时为了保证在低温或受挤压的情况下保证液晶面板的正常工作，在盒厚被压缩到一定范围时辅助柱起到支撑作用。通过这种方式就解决了如上问题。另外，柱形间隔物弹性变化范围大也将有助于增大面板的耐温变范围。

如图2所示，目前关于支撑本柱和辅助柱的做法主要是通过在第一金属层上制作第二金属层，在该叠层金属面上制作支撑本柱2，在第一金属层上制作辅助柱3，通过两层金属的高度差来形成支撑本柱2和辅助柱3之间的段差。但该方法降低了柱的总体高度，弹性范围被缩小，对于温变范围来说是不利的。如图3所示，另外一种方法是，将第一或者第二金属层局部的金属去除，在有金属的地方形成支撑本柱2，在去除金属的地方形成辅助柱3。但该方法仅对于线宽度较宽的设计有效，而且恶化了导线的传输特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术使用温变范围及抗压性不足的缺陷，提供一种扩大了使用温变范围，并提高了抗压性的液晶显示装置及其制造方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种液晶显示装置，其包括一彩膜基板和一阵列基板，该彩膜基板上形成有多个黑矩阵和色层，该两基板之间具有多个支撑本柱和辅助柱，其特点在于，该支撑本柱和辅助柱制作于阵列基板一侧，每个该支撑本柱和辅助柱分别对应一色层，该辅助柱与对应色层之间的距离大于该支撑本柱与对应色层之间的距离。

其中，该支撑本柱的高度和该辅助柱的高度相等，该支撑本柱对应的色层的厚度大于该辅助柱对应的色层的厚度。

其中，该支撑本柱的高度大于该辅助柱的高度，该支撑本柱对应的色层的厚度大于或等于该辅助柱对应的色层的厚度。

其中，该色层之间存在一厚度差，该厚度差形成于同一颜色的色层之间或不同颜色的色层之间或色层与黑矩阵之间。

本发明的另一技术方案为：一种制造如权利要求1所述的液晶显示装置的方法，其包括制造彩膜基板和阵列基板的步骤，该制造彩膜基板的步骤包括在一玻璃基板上形成多个黑矩阵和色层，其特点在于，该制造阵列基板的步骤包括形成多个支撑本柱和辅助柱，在该彩膜基板一侧的需要减小厚度的色层区域和在该阵列基板一侧形成的该辅助柱区域通过半透光方法进行制造。

其中，该半透光方法为半透掩膜版或灰色调掩膜版的刻蚀方法。

其中，该半透掩膜版具有至少三种光透过量。

其中，该灰色调掩膜版具有至少三种光透过量。

本发明的积极进步效果在于：由于色层本身为有机物，存在一定的弹性，使得柱的弹性范围扩大，因而扩大了屏的使用温变范围，并提高了抗压性。

附图说明

图1为现有技术中柱状间隔物的示意图。

图2为现有技术中支撑本柱和辅助柱结构的一实施例的示意图。

图3为现有技术中支撑本柱和辅助柱结构的另一实施例的示意图。

图4a为本发明彩膜制作步骤中制作黑矩阵的示意图。

图4b为本发明彩膜制作步骤中制作色层R的示意图。

图4c为本发明彩膜制作步骤中制作色层G的示意图。

图4d为本发明彩膜制作步骤中制作色层B的示意图。

图4e为本发明彩膜制作步骤中制作透明电极的示意图。

图4f为本发明彩膜制作步骤中制作柱状间隔物的示意图。

图5a为本发明的液晶显示装置彩膜制作步骤中制作黑矩阵的示意图。

图5b为本发明彩膜制作步骤中制作色层R的示意图。

图5c为本发明彩膜制作步骤中制作色层G的示意图。

图5d为本发明彩膜制作步骤中制作色层B的示意图。

图5e为本发明彩膜制作步骤中制作透明电极的示意图。

图6为本发明的液晶显示装置的一实施例的示意图。

图7为本发明的液晶显示装置的另一实施例的示意图。

图8为本发明的液晶显示装置的又一实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

其中，下述实施例均选取向列相液晶显示装置的制作流程进行说明。彩膜基板一侧的光刻胶为负性光刻胶，阵列基板一侧除柱形间隔物使用负性光刻胶外，其余部分均采用正性光刻胶。

实施例1

为了更清楚地说明本发明的液晶显示装置的结构，首先简要介绍一下现有技术中的彩膜制作工艺及流程。

如图4a至4f所示，在现有技术中，柱形间隔物主要制作于彩膜基板一侧。彩膜的制作主要分为如下几个步骤：黑矩阵6-色层7-透明电极层8-柱形间隔物1。

黑矩阵(BM：Black Matrix)6的制作，如图4a所示：树脂型黑矩阵通常为感光树脂加具有吸光特性的颗粒，通过掩模版曝光显影后去除非保留区域的感光树脂。树脂型黑矩阵内容物包括光起始剂、可溶性树脂、黑色阻光颗粒、有机溶剂、及其他有机化合物添加剂。非树脂型黑矩阵，首先溅射金属及氧化物，覆盖光刻胶，通过曝光、显影、刻蚀等工艺将非必要区域的金属及氧化物去除，形成遮光BM。

色层(R：red；G：green；B：blue)7的制作，如图4b-4d所示：制作工艺基本同BM。通常采用颜料作为滤色成分主体。不同色彩的感光树脂经曝光，显影后形成颜色阵列。

透明电极(ITO)8的制作，如图4e所示：形成正对的控制液晶旋转的两个电极，需要在彩膜基板一侧制作导电透光电极。通过溅射、蒸镀等方式将透明导电材料覆盖于上述已完成的色彩阵列表面。透明电极材料为含铟、锡、锌等金属元素的化合物。

柱形间隔物(PS：PhotoSpacer)1的制作，如图4f所示：制作于彩膜基板一侧的柱形间隔物材料通常为有机树脂，制作工艺同BM，由感光树脂曝光显影后形成。

然后，在阵列基板上对应支撑本柱和辅助柱处制作段差，使得辅助柱与对应色层之间的距离大于支撑本柱与对应色层之间的距离。

在本发明的该实施例中，所采用的彩膜制作方式与上述传统制作方法类似，但在工艺最后不制作等高的柱形间隔物。在本实施例中，等高的柱形间隔物制作于阵列基板一侧，而在彩膜基板上对应支撑本柱和辅助柱处制作段差，以使得辅助柱与对应色层之间的距离大于该支撑本柱与对应色层之间的距离。

本实施例中的彩膜制作步骤如图5所示。图5a所示为黑矩阵6的制作，图5b-5d所示为色层(R，G，B)7的制作，图5e所示为透明电极8的制作，其中，所采用的色层7的厚度在2~3um，所采用的黑矩阵6的厚度在1~2um。

在本实施例中，在彩膜基板上对应支撑本柱和辅助柱处存在不同厚度的色层，且至少两种颜色的色层之间厚度存在差别。该厚度差即为形成支撑本柱和辅助柱所需要的段差。其中，色层厚度差为3000A以上。

而在阵列基板一侧，在完成了阵列结构的制作之后，实现柱形间隔物的工艺流程如下：将制作柱形间隔物的感光材料均匀涂布于基板表面，通过曝光、显影在基板最表面制作完成该柱形间隔物。

制作完成的阵列基板5与上述制作完成的彩膜基板4贴合之后，效果如图6所示。在图6所示的该实施例中，由于三种颜色的色层7之间厚度均不同，因此所实现的结构中具有一种支撑本柱2，两种辅助柱3。

亦可选择将辅助柱部分对应的色层去除，从而由色层和黑矩阵之间的厚度差形成支撑本柱和辅助柱所需要的段差。

实施例2

该实施例与实施例1的不同之处在于，色层7在需要减小厚度的区域通过半透光方法进行处理，从而形成支撑本柱和辅助柱所需要的段差，如图7所示。

具体的制作工艺如下：

第一步，形成黑矩阵6。制作方法与实施例1中类似。

第二步，形成色层(R：red；G：green；B：blue)7。全面涂布带滤光颜料的光刻胶，经烘干硬化后进行曝光。针对R、G、B的高度以及支撑本柱和辅助柱的设计要求，采用GTM或者HTM的刻蚀方法。在本实施例中，于蓝色滤光层用GTM或者HTM的方式制作具有两种高度的蓝色滤光层，在需要减薄的区域利用半透光的掩模版进行曝光，其中半透光的区域9如图7所示，由此形成的高度差即为支撑本柱和辅助柱所需要的段差。

第三步，形成透明电极层。制作方法与实施例1中类似。

而阵列基板一侧的制作工艺同实施例1。

该实施例中的段差由同一颜色的色层之间的厚度差形成。亦可采用以下方式：在某一色层制作对应支撑本柱的色层厚度，而其他色层则通过GTM或HTM工艺制作对应辅助柱的色层厚度，从而通过不同颜色的色层之间的厚度差来形成段差。

实施例3

该实施例中，彩膜基板一侧的工艺同实施例1，其中，不同颜色的色层可以为同一厚度，亦可以有厚度差。

而阵列基板一侧的工艺与实施例1的不同之处在于，在制作柱形间隔物时，形成辅助柱的位置采用GTM或HTM方式完成，具体为：将制作柱形间隔物的感光材料均匀涂布于基板表面，经过GTM或者HTM掩模版曝光、显影之后留下不同高度的柱形间隔物结构。如图8所示，通过采用在对应支撑本柱和辅助柱处分别具有不同光通量的掩膜版10，在阵列基板5上形成具有不同高度的支撑本柱2和辅助柱3。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims

1、一种液晶显示装置，其包括一彩膜基板和一阵列基板，该彩膜基板上形成有多个黑矩阵和色层，该两基板之间具有多个支撑本柱和辅助柱，其特征在于，该支撑本柱和辅助柱制作于阵列基板一侧，每个该支撑本柱和辅助柱分别对应一色层，该辅助柱与对应色层之间的距离大于该支撑本柱与对应色层之间的距离。

2、如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该支撑本柱的高度和该辅助柱的高度相等，该支撑本柱对应的色层的厚度大于该辅助柱对应的色层的厚度。

3、如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，该支撑本柱的高度大于该辅助柱的高度，该支撑本柱对应的色层的厚度大于或等于该辅助柱对应的色层的厚度。

4、如权利要求2或3所述的液晶显示装置，其特征在于，该色层之间存在一厚度差，该厚度差形成于同一颜色的色层之间或不同颜色的色层之间或色层与黑矩阵之间。

5、一种制造如权利要求1所述的液晶显示装置的方法，其包括制造彩膜基板和阵列基板的步骤，该制造彩膜基板的步骤包括在一玻璃基板上形成多个黑矩阵和色层，其特征在于，该制造阵列基板的步骤包括形成多个支撑本柱和辅助柱，在该彩膜基板一侧的需要减小厚度的色层区域和在该阵列基板一侧形成的该辅助柱区域通过半透光方法进行制造。

6、如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，该半透光方法为半透掩膜版或灰色调掩膜版的刻蚀方法。

7、如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，该半透掩膜版具有至少三种光透过量。

8、如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，该灰色调掩膜版具有至少三种光透过量。