CN111381402A - 液晶显示装置及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示装置及其形成方法，其中，液晶显示装置包括：第一基板，所述第一基板包括第一区和第二区；位于所述第一基板第一区和第二区表面的矩阵层和位于第一区矩阵层表面的副间隔柱，所述矩阵层内具有若干开口，所述开口底部暴露出第一基板顶部，所述副间隔柱的材料具有第一弹性模量；位于所述第二区矩阵层表面的主间隔柱，所述主间隔柱的高度大于副间隔柱的高度，所述主间隔柱的材料具有第二弹性模量，且所述第二弹性模量小于第一弹性模量。所述液晶显示装置的性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及平板显示领域，尤其涉及一种液晶显示装置及其形成方法。
背景技术
液晶显示装置以体积小，重量轻，低辐射等优点广泛应用于各种领域。
液晶显示面板是液晶显示装置中最主要的组成部分。所述液晶显示面板包括矩阵基板(即TFT基板)、与所述矩阵基板相对的彩色滤光基板(CF基板)以及填充于矩阵基板和彩色滤光基板之间的液晶。其中，所述阵列基板和彩色滤光基板上的电极通过控制液晶分子的偏转，以调节外界光的通过率，进而达到显示的目的。
然而，现有的液晶显示装置的性能较差。
发明内容
本发明解决的技术问题是一种液晶显示装置及其形成方法，以提高液晶显示装置的性能。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种液晶显示装置的形成方法，包括：提供第一基板，所述第一基板包括第一区和第二区；在所述第一基板第一区和第二区表面形成矩阵层和位于第一区矩阵层表面的副间隔柱，所述矩阵层内具有若干开口，所述开口底部暴露出第一基板顶部表面，所述副间隔柱的材料具有第一弹性模量；在所述第一基板第二区上的矩阵层表面形成主间隔柱，所述主间隔柱的高度大于副间隔柱的高度，所述主间隔柱材料具有第二弹性模量，且所述第二弹性模量小于第一弹性模量。
可选的，所述副间隔柱和矩阵层的形成方法包括：在第一基板上形成矩阵材料层；提供第一掩膜层，所述第一掩膜层包括第一透光区、第一不透光区和第一半透光区；利用第一掩膜层对矩阵材料层进行曝光显影，使第一透过区的矩阵材料层保留形成副间隔柱，使第一半透光区的矩阵材料层部分保留形成矩阵层，使第一不透光区的矩阵材料层完全去除形成开口。
可选的，所述第一掩膜层第一半透光区的透光率范围为10％～20％。
可选的，所述副间隔柱的材料与矩阵层的材料包括不透光感光树脂。
可选的，形成副间隔柱和矩阵层之后，形成主间隔柱之前，还包括：在所述开口内形成光阻层；在所述光阻层表面形成平坦层。
可选的，所述平坦层的材料与主间隔柱的材料相同。
可选的，所述平坦层和主间隔柱的材料包括透明感光性树脂。
可选的，当所述主间隔柱上施加的外力为30mN，施加外力的速度为3.31mN/s，施加外力的时间为5秒时，所述主间隔柱的变形量为0.5微米～1.2微米；当所述施加的外力去除后，所述主间隔柱的弹性恢复率为80％～95％。
可选的，所述平坦层和主间隔柱同时形成。
可选的，所述平坦层和主间隔柱的形成方法包括：在所述光阻层和第二区的矩阵层表面形成平坦材料层；提供第二掩膜层，所述第二掩膜层包括第二透光区和第二半透光区；利用第二掩膜层对平坦材料层进行曝光显影，使第二透过区的平坦材料层保留形成主间隔柱，使第二半透光区的矩阵层部分保留形成平坦层。
可选的，液晶显示装置的形成方法还包括：提供第二基板；使主间隔柱和副间隔柱位于第一基板和第二基板之间，在第一基板与第二基板之间形成空腔；在所述空腔内形成液晶。
可选的，在相同外力的作用下，所述主间隔柱的变形量比副间隔柱的变形量大50％～80％。
相应的，本发明还提供一种液晶显示装置，包括：第一基板，所述第一基板包括第一区和第二区；位于所述第一基板第一区和第二区表面的矩阵层和位于第一区矩阵层表面的副间隔柱，所述矩阵层内具有若干开口，所述开口底部暴露出第一基板顶部，所述副间隔柱的材料具有第一弹性模量；位于所述第二区矩阵层表面的主间隔柱，所述主间隔柱的高度大于副间隔柱的高度，所述主间隔柱材料具有第二弹性模量，且所述第二弹性模量大于第一弹性模量。
可选的，所述矩阵层的材料与副间隔柱的材料包括：不透光感光树脂。
可选的，液晶显示装置还包括：位于所述开口内的光阻层；位于所述光阻层表面的平坦层。
可选的，所述平坦层的材料与主间隔柱的材料相同。
可选的，所述平坦层与主间隔柱的材料包括：透明感光性树脂。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案提供的液晶显示装置中，当所述液晶显示装置受到外界压力的作用时，由于主间隔柱的第二弹性模量小于副间隔柱的第一弹性模量，则所述主间隔柱的变形量较大，使得所述液晶显示装置能够发生一定程度的收缩。当液晶显示装置受到的外界压力进一步增大时，后续第二基板与副间隔柱接触，由于副间隔柱的变形量较小，则所述副间隔柱能够支撑第二基板，有利于防止液晶显示装置内的液晶分布不均，进而有利于提高液晶显示装置的显示效果。并且，由于所述矩阵层和副间隔柱同时形成，因此，有利于减少工艺步骤，降低液晶显示装置制造工艺的复杂度和难度。
进一步，所述主间隔柱和平坦层同时形成，有利于进一步减少液晶显示装置的工艺步骤，降低液晶显示装置的制造难度。
附图说明
图1至图3是一种液晶显示装置形成方法各步骤的结构示意图；
图4至图7是本发明一实施例的液晶显示装置形成方法各步骤的结构示意图；
图8至图9是本发明另一实施例的液晶显示装置形成方法各步骤的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，液晶显示装置的性能较差。
图1至图3是一种液晶显示装置形成方法各步骤的结构示意图。
请参考图1，提供第一基板100，所述第一基板100包括第一区Ⅰ和第二区Ⅱ；在所述第一基板100的第一区Ⅰ和第二区Ⅱ上形成矩阵层101，所述矩阵层101内具有开口(图中未标出)，所述开口底部暴露出第一基板100的顶部表面。
请参考图2，在所述开口内形成光阻层102；形成光阻层102之后，在所述第一基板100的第一区Ⅰ上形成副间隔柱103，所述副间隔柱103的材料具有第一弹性模量；在所述第一基板100的第二区Ⅱ上形成主间隔柱104，所述主间隔柱104的高度高于副间隔柱103的高度，所述主间隔柱104的材料具有第二弹性模量，且所述第二弹性模量小于第一弹性模量。
请参考图3，提供第二基板105；使主间隔柱104和副间隔柱103位于第二基板105与第一基板100之间，在所述第一基板100与第二基板105之间形成空腔(图中未标出)；在所述空腔内形成液晶106。
上述液晶显示装置中，由于主间隔柱104的高度高于副间隔柱103的高度，且所述主间隔柱104的第二弹性模量小于副间隔柱103的第一弹性模量，则当液晶显示装置受到外界环境压力的作用时，所述主间隔柱104能够发生较大的形变，使得液晶显示装置能够发生一定程度的收缩。当外界环境的压力进一步增加时，所述第二基板105接触副间隔柱103，所述副间隔柱103的第一弹性模量较大，即：受到外力作用时，副间隔柱103的变形量较小，因此，所述副间隔柱103能够支撑第二基板105，有利于防止液晶显示装置内的液晶106分布不均，有利于提高液晶显示装置的显示效果。
为了同时满足主间隔柱104小的弹性模量和副间隔柱103大的弹性模量，通过两步工艺分别形成主间隔柱104和副间隔柱103，且所述主间隔柱104材料的第二弹性模量小于副间隔柱103材料的第一弹性模量。
然而，由于矩阵层101、光阻层102、主间隔柱104和副间隔柱103均通过不同的工艺步骤分别形成，使得形成液晶显示装置的步骤繁多，不利于降低形成液晶显示装置的复杂度。
为了解决所述技术问题，本发明提供一种液晶显示装置及其形成方法，其中，液晶显示装置的形成方法包括：同时形成矩阵层和副间隔柱，所述副间隔柱的材料具有第一弹性模量；形成主间隔柱，所述主间隔柱的材料具有第二弹性模量，所述第二弹性模量小于第一弹性模量。所述液晶显示装置的性能较好。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图4至图7是本发明一实施例的液晶显示装置形成方法各步骤的结构示意图。
请参考图4，提供第一基板200，所述第一基板200包括第一区A和第二区B；在所述第一基板200的第一区A和第二区B表面形成矩阵层201和位于第一区A矩阵层201表面的副间隔柱202，所述矩阵层201内具有若干开口(图中未标出)，所述开口底部暴露出第一基板200顶部表面，所述副间隔柱202的材料具有第一弹性模量。
所述第一基板200的材料为透明材料。在本实施例中，所述第一基板200为玻璃基板。在其他实施例中，所述第一基板还可以为塑料基板。
在本实施例中，所述第一基板200的形状为长方体。在其他实施例中，所述第一基板的形状包括正方体。
所述矩阵层201和副间隔柱202的形成方法包括：在第一基板200上形成矩阵材料层；提供第一掩膜层203，所述第一掩膜层203包括第一透光区(图中未标出)、第一不透光区(图中未标出)和第一半透光区(图中未标出)；利用第一掩膜层203对矩阵材料层进行曝光显影，使第一透过区的矩阵材料层保留形成副间隔柱202，使第一半透光区的矩阵材料层部分保留形成矩阵层201，使第一不透光区的矩阵材料层完全去除形成开口。
所述第一掩膜层203第一半透光区的透光率范围为10％～20％，选择所述第一掩膜层203第一半透光区的透光率范围的意义在于：若所述第一掩膜层203第一半透光区的透光率小于10％，使得矩阵层201的厚度过薄，则矩阵层201对第一基板的挡光效果不佳，使得液晶显示装置的对比度较差，不利于提高液晶显示装置的显示效果；若所述第一掩膜层203第一半透光区的透光率大于20％，使得矩阵层201的厚度过厚，则后续位于矩阵层201表面的光阻层较厚。较厚的光阻层对后续液晶的阻挡能力较强，不利于提高液晶显示装置的显示效果。
所述矩阵材料层的材料为不透光材料。在本实施例中，所述矩阵材料层的材料为黑色感光树脂材料，黑色感光树脂材料密度值较大，形成的显示器对比度高。在其他实施例中，所述矩阵材料层的材料包括金属铬。
在本实施例中，所述矩阵材料层的形成方法包括：在所述第一基板200表面形成黑色感光树脂；通过曝光、显影和硬烤在第一基板200上形成所述矩阵材料层。
所述矩阵层201用于防止液晶显示装置背景光泄露，提高颜色显示的对比度，防止混色和增加颜色的纯度。
由于所述矩阵层201和副间隔柱202同时形成，因此，无需额外增加工艺步骤以分别形成矩阵层201和副间隔柱202，有利于降低制造液晶显示装置的复杂度和难度。
另外，由于所述副间隔柱202是由矩阵材料层形成，因此，所述副间隔柱202的材料为不透光感光材料。在本实施例中，所述副间隔柱202的材料为黑色感光树脂。
所述副间隔柱202的材料具有第一弹性模量。所述副间隔柱202材料的第一弹性模量较大，则当液晶显示装置受到外力的作用时，副间隔柱202的形变量较小，因此，所述副间隔柱202能够支撑后续第二基板，因此，有利于防止第二基板与第一基板200之间的液晶分布不均，进而有利于提高液晶显示装置的显示效果。
所述开口底部暴露出第一基板200，用于使背景光透过。
若干个所述开口沿相互垂直的第一方向(图中未标出)和第二方向(图中未标出)呈阵列排布。所述开口用于后续容纳光阻层。
请参考图5，在各个所述开口内形成光阻层204。
在本实施例中，所述光阻层204包括：红色光阻层(图中未标出)、绿色光阻层(图中未标出)和蓝色光阻层(图中未标出)。各个开口内的光阻层204包括：多列红色光阻层、多列绿色光阻层和多列蓝色光阻层，多列排列的红色光阻层、绿色光阻层和蓝色光阻层沿行方向间隔排布，即：各个开口内的光阻层204呈矩阵式排布。
在本实施例中，红色光阻层的形成方法包括：在所述矩阵层201和副间隔柱202表面、以及开口暴露出的第一基板200表面形成红色光阻材料层；图形化所述红色光阻材料层，在部分所述开口内部分矩阵层201表面形成红色光阻层。
在本实施例中，绿色光阻层的形成方法包括：在所述矩阵层201和副间隔柱202表面、以及开口暴露出的第一基板200表面形成绿色光阻材料层；图形化所述红色光阻材料层，在部分所述开口内部分矩阵层201表面形成绿色光阻层。
在本实施例中，蓝色光阻层的形成方法包括：在所述矩阵层201和副间隔柱202表面、以及开口暴露出的第一基板200表面形成蓝色光阻材料层；图形化所述红色光阻材料层，在部分所述开口内部分矩阵层201表面形成蓝色光阻层。
需要说明的是，本实施例中，仅以矩阵式排布的多个红色光阻层、绿色光阻层和蓝色光阻层为例进行说明。在其他实施例中，光阻层还可以包括红色光阻层、绿色光阻层和蓝色光阻层之外的其他颜色光阻层。
各个开口内的光阻层204呈条状、岛状、马赛克或三角的排布方式。
所述光阻层204用于使相同颜色的背景光透过，起到滤光的作用。
请参考图6，在所述第一基板200第二区B上的矩阵层201表面形成主间隔柱205，所述主间隔柱205的高度大于副间隔柱202的高度，所述主间隔柱205材料具有第二弹性模量，且所述第二弹性模量小于第一弹性模量。
所述主间隔柱205的高度大于副间隔柱202，且所述主间隔柱205的第二弹性模量小于副间隔柱202的第一弹性模量，则当液晶显示装置受到外界的压力时，所述主间隔柱205能够发生一定的形变，使得液晶显示装置能够发生一定程度的收缩。同时，所述副间隔柱202的形变量较小，副间隔柱202支撑后续第二基板，有利于防止液晶显示装置内的液晶分布不均，进而有利于提高液晶显示装置的显示效果。
所述主间隔柱205的材料包括：透明感光性树脂。
当所述主间隔柱205上施加的外力为30mN，施加外力的速度为3.31mN/s，施加外力的时间为5秒时，所述主间隔柱205材料的变形量为0.5微米～1.2微米，使得液晶显示装置受到外界的压力时，所述主间隔柱205能够发生较大的形变，使得液晶显示装置能够发生一定程度的收缩。并且，当所述施加的外力去除后，所述主间隔柱205的弹性恢复率为80％～95％，即：当外界压力去除后，所述主间隔柱205复原的能力较强，因此，有利于避免液晶显示装置受到不可恢复形变的损伤。
在相同外力的作用下，所述主间隔柱205变形量比副间隔柱202变形量大50％～80％。
请参考图7，形成主间隔柱205之后，提供第二基板206；使主间隔柱205和副间隔柱202位于第二基板206与第一基板200之间，在所述第一基板200与第二基板206之间形成空腔(图中未标出)；在所述空腔内形成液晶207。
当液晶显示装置受到外界压力的作用时，由于主间隔柱205材料的第二弹性模量较小，使得主间隔柱205能够发生较大的形变，使得液晶显示装置能够发生一定程度的收缩；当外界压力进一步增大时，所述第二基板206接触副间隔柱202，由于副间隔柱202材料的第一弹性模量较小，则副间隔柱202不易发生变形，因此，所述副间隔柱202能够支撑第二基板206，有利于防止第二基板206与第一基板200之间的液晶207分布不均匀，有利于提高液晶显示装置的显示效果。
图8至图9是本发明另一实施例的液晶显示装置形成方法各步骤的结构示意图。
请参考图8，在所述光阻层204、矩阵层201和副间隔柱202表面形成平坦材料层300。
需要说明的是，图8是在图5基础上进行的后续步骤的结构示意图。
所述平坦材料层300的材料包括：透明感光性树脂。所述平坦材料层300的顶部表面平坦，则后续位于平坦层顶部的主间隔柱的高度一致性较好，使得后续第一基板200与第二基板之间液晶盒厚度均一稳定，因此，有利于获得稳定均匀的显示效果。
所述平坦材料层300用于后续形成平坦层和主间隔柱。
请参考图9，图形化所述平坦材料层300，形成平坦层301和位于平坦层301表面的主间隔柱302，所述主间隔柱302的材料具有第二弹性模量，所述第二弹性模量小于第一弹性模量。
图形化所述平坦材料层300的方法包括：提供第二掩膜层(图中未示出)，所述第二掩膜层包括第二透光区和第二半透光区；利用第二掩膜层对平坦材料层进行曝光显影，使第二透过区的平坦材料层保留形成主间隔柱302，使第二半透光区的平坦材料层部分保留形成平坦层301。
在本实施例中，由于所述主间隔柱302是由平坦材料层300形成，因此，所述主间隔柱302的材料为透明感光性树脂。所述透明感光树脂的第二弹性模量较小，则当液晶显示装置受到外界的压力时，主间隔柱302能够发生较大的形变，使得液晶显示装置能够发生一定程度的收缩。同时，所述副间隔柱202的第一弹性模量较大，使得副间隔柱202的变形量较小，则副间隔柱302能够支撑后续第二基板，因此，有利于防止第二基板与第一基板200之间液晶的分布不均匀，有利于提高液晶显示装置的显示效果。
并且，所述主间隔柱302和平坦层301同时形成，有利于减少制造液晶显示装置的工艺步骤，降低液晶显示装置制造的难度和复杂度。
相应的，本发明还提供一种液晶显示装置，请参考图9，包括：
第一基板200，所述第一基板200包括第一区A和第二区B；
位于所述第一基板200第一区A和第二区B表面的矩阵层201和位于第一区A矩阵层201表面的副间隔柱202，所述矩阵层201内具有若干开口，所述开口底部暴露出第一基板200顶部，所述副间隔柱202的材料具有第一弹性模量；
位于所述第二区B矩阵层201表面的主间隔柱302，所述主间隔柱302的高度大于副间隔柱202的高度，所述主间隔柱302材料具有第二弹性模量，且所述第二弹性模量小于第一弹性模量。
所述矩阵层201的材料与副间隔柱202的材料包括：不透光感光树脂。
液晶显示装置还包括：位于所述开口内的光阻层204；位于所述光阻层204表面的平坦层301。
所述平坦层301的材料与主间隔柱302的材料相同。
所述平坦层301与主间隔柱302的材料包括：透明感光性树脂。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (17)
1.一种液晶显示装置的形成方法，其特征在于，包括：
提供第一基板，所述第一基板包括第一区和第二区；
在所述第一基板第一区和第二区表面形成矩阵层和位于第一区矩阵层表面的副间隔柱，所述矩阵层内具有若干开口，所述开口底部暴露出第一基板顶部表面，所述副间隔柱的材料具有第一弹性模量；
在所述第一基板第二区的矩阵层表面形成主间隔柱，所述主间隔柱的高度大于副间隔柱的高度，所述主间隔柱材料具有第二弹性模量，且所述第二弹性模量小于第一弹性模量。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，所述副间隔柱和矩阵层的形成方法包括：在第一基板上形成矩阵材料层；提供第一掩膜层，所述第一掩膜层包括第一透光区、第一不透光区和第一半透光区；利用第一掩膜层对矩阵材料层进行曝光显影，使所述第一透过区的矩阵材料层保留形成副间隔柱，使第一半透光区的矩阵材料层部分保留形成矩阵层，使第一不透光区的矩阵材料层完全去除形成开口。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，所述第一掩膜层第一半透光区的透光率范围为10％～20％。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，所述副间隔柱的材料与矩阵层的材料包括不透光感光树脂。
5.如权利要求1所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，形成副间隔柱和矩阵层之后，形成主间隔柱之前，还包括：在所述开口内形成光阻层；在所述光阻层表面形成平坦层。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，所述平坦层的材料与主间隔柱的材料相同。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，所述平坦层和主间隔柱的材料包括透明感光性树脂。
8.如权利要求7所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，当所述主间隔柱上施加的外力为30mN，施加外力的速度为3.31mN/s，施加外力的时间为5秒时，所述主间隔柱的变形量为0.5微米～1.2微米；当所述施加的外力去除后，所述主间隔柱的弹性恢复率为80％～95％。
9.如权利要求6所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，所述平坦层和主间隔柱同时形成。
10.如权利要求9所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，所述平坦层和主间隔柱的形成方法包括：在所述光阻层和第二区的矩阵层表面形成平坦材料层；提供第二掩膜层，所述第二掩膜层包括第二透光区和第二半透光区；利用第二掩膜层对平坦材料层进行曝光显影，使第二透过区的平坦材料层保留形成主间隔柱，使第二半透光区的矩阵层部分保留形成平坦层。
11.如权利要求1所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，液晶显示装置的形成方法还包括：提供第二基板；使主间隔柱和副间隔柱位于第一基板和第二基板之间，在第一基板与第二基板之间形成空腔；在所述空腔内形成液晶。
12.如权利要求1所述的液晶显示装置的形成方法，其特征在于，在相同外力的作用下，所述主间隔柱的变形量比副间隔柱的变形量大50％～80％。
13.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
第一基板，所述第一基板包括第一区和第二区；
位于所述第一基板第一区和第二区表面的矩阵层和位于第一区矩阵层表面的副间隔柱，所述矩阵层内具有若干开口，所述开口底部暴露出第一基板顶部，所述副间隔柱的材料具有第一弹性模量；
位于所述第二区矩阵层表面的主间隔柱，所述主间隔柱的高度大于副间隔柱的高度，所述主间隔柱材料具有第二弹性模量，且所述第二弹性模量小于第一弹性模量。
14.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，所述矩阵层的材料与副间隔柱的材料包括：不透光感光树脂。
15.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，液晶显示装置还包括：位于所述开口内的光阻层；位于所述光阻层表面的平坦层。
16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于，所述平坦层的材料与主间隔柱的材料相同。
17.如权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于，所述平坦层与主间隔柱的材料包括：透明感光性树脂。
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