CN1683969A - 液晶显示板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种形成液晶显示板的方法。在基板上形成黑矩阵，在由黑矩阵分隔开的区域形成滤色片，在滤色片上通过用软模将液态预聚物材料挤压成形而同时形成涂敷层和衬垫料。当使用模具时将液态预聚物材料加热预定时间。液态预聚物材料包括例如聚乙烯乙二醇的基础树脂，例如苯乙烯－丙烯酸共聚单体的粘合剂以及光引发剂。

Description

液晶显示板及其制造方法
本发明要求享有于2004年4月14日提交的韩国专利申请号P2004-25804的权益，在此结合其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示板，特别是涉及一种适于不采用光刻法而对液晶显示板的涂敷层和衬垫料构图的液晶显示板及其制造方法。
背景技术
通常，液晶显示LCD器件具有在其中以矩阵型设置液晶单元的液晶显示板和驱动该液晶显示板的驱动电路。液晶显示LCD器件按照视频信号控制液晶单元的光透射率，从而对应于该视频信号在液晶显示板中显示图像。
液晶显示器件按照驱动液晶的电场方向，大致分为使用垂直方向电场的扭曲向列TN模式，以及使用水平方向电场的共平面开关IPS模式。
在TN模式中，通过在相对的基板上设置的像素电极与公共电极之间的垂直电场驱动液晶。TN模式LCD具有大的孔径比但是视角比较小。在IPS模式中，通过在一个基板上平行设置的像素电极与公共电极之间的水平电场驱动液晶。IPS模式LCD具有大的视角但是孔径比比较小。
图1是代表现有技术的IPS模式的液晶显示板的截面图。
参照图1，IPS模式的液晶显示板包括：上阵列基板(或滤色片阵列基板)，其具有在上基板2上顺序形成的黑矩阵4、滤色片6、涂敷层7、衬垫料13和定向膜8，在上基板2的背面形成有用于防止静电的透明电极层3；下阵列基板(或薄膜晶体管阵列基板)，其具有在下基板32上形成的薄膜晶体管(以下称为“TFT”)、公共电极18、像素电极16和下定向膜38；以及注入到上阵列基板与下阵列基板之间的内部空间中的液晶(未示出)。
在上阵列基板中，形成黑矩阵4以覆盖下基板32的TFT区域以及栅线和数据线(未示出)区域，并且在要形成滤色片6的地方提供有单元区域。黑矩阵4防止漏光并吸收外部光，从而增加对比度。在由黑矩阵4分隔开的单元区域中形成滤色片6。用R、G和B形成滤色片6以实现R、G和B颜色。涂敷层7覆盖滤色片6以使上基板2平坦。柱状衬垫料13保持上基板2与下基板32之间的盒间隙。
在下阵列基板中，TFT包括在下基板32上连同栅线(未示出)一起形成的栅极9；与栅极9重叠并在其间夹有栅绝缘膜44的半导体层14，47；以及在其间设有半导体层14，47并与数据线(未示出)一起形成的源极/漏极40，42。TFT响应来自栅线的扫描信号将像素信号从数据线提供到像素电极16。
像素电极16与TFT的漏极42接触并且其间具有保护膜50。保护膜50由具有高光透射性的透明导电材料形成。公共电极18以条纹状形成并且与像素电极16交替。公共电极18提供当驱动液晶时作为基准的公共电压。液晶根据公共电压和施加到像素电极16的像素电压的水平电场的水平方向旋转。
通过在涂布如聚酰亚胺的定向材料之后执行研磨工序形成用于取向液晶的上/下定向膜8，38。
图2A至图2F是代表现有技术的上阵列基板的逐步制造方法的截面图。
首先，如图2A所示，通过例如溅射的沉积方法在上基板2的背面上形成透明导电层3。随后，在上基板2的整个表面上沉积不透明树脂之后，通过使用第一掩模的光刻法和蚀刻工序对其进行构图，从而形成黑矩阵4。在此，铬Cr可以用作黑矩阵4。
如图2B所示，在形成有黑矩阵4的上基板2上沉积红树脂之后，通过使用第二掩模的光刻法和蚀刻工序对红树脂R构图，从而形成红滤色片R。
如图2C所示，在形成有红滤色片R的上基板2上沉积绿树脂之后，通过使用第三掩模的光刻法和蚀刻工序对绿树脂构图，从而形成绿滤色片G。如图2D所示，在形成有绿滤色片G的上基板2上沉积蓝树脂之后，通过使用第四掩模的光刻法和蚀刻工序对蓝树脂构图，从而形成蓝滤色片B。由此，形成了红、绿和蓝滤色片6。
如图2E所示，在形成有红、绿和蓝滤色片6的上基板2的整个表面上沉积有机材料，从而形成涂敷层7。涂敷层7防止了由不透明树脂形成的黑矩阵4产生的台阶导致的向错(disclination)。
如图2F所示，在形成涂敷层7的上基板2上沉积衬垫料材料之后，通过使用第五掩模的光刻法和蚀刻工序对衬垫料材料构图，从而形成柱状衬垫料13。
通过这种方式，为了形成现有技术的液晶显示板的上阵列基板，至少需要5轮掩模工序。各掩模工序包括一系列包含涂布光刻胶、对准掩模、曝光和显影的光刻工序的光刻法。各光刻工序使用大量的时间、光刻胶以及显影光刻图案的显影液，也使用例如曝光设备的昂贵设备。所以，制造工序变得复杂并且增加了液晶显示板的制造成本。
发明内容
本发明提供了一种液晶显示板及其制造方法，其适于不采用光刻法而对液晶显示板的涂敷层和衬垫料构图，从而简化了制造工序并减少了其成本。
作为介绍，根据本发明一方面的显示板包括在基板上形成的黑矩阵；在由黑矩阵分隔开的区域中形成的滤色片；以及在滤色片上一体形成的涂敷层和衬垫料。
根据本发明另一方面的显示板的制造方法包括：在基板上形成黑矩阵；在由黑矩阵分隔开的区域中形成滤色片；以及在滤色片上对制模层制模以形成涂敷层或衬垫料其中之一。
根据本发明再一个方面的显示板的制造方法包括：在基板上形成黑矩阵；在由黑矩阵分隔开的区域形成滤色片；以及在滤色片上由液态预聚物(liquidpre-polymer)一体形成涂敷层和衬垫料。
根据本发明另一个方面的软模包括多个凹槽和多个凸出部分。软模的区域与液晶显示板的尺寸相同并且凹槽与液晶显示板中相对基板之间的衬垫料尺寸相同。
附图说明
所附的附图被包括用来提供对本发明的进一步理解，并结合构成说明书的一部分，示出本发明的各种实施方式，而且与下面的描述一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1是代表现有技术的液晶显示板的截面图；
图2A至图2F是代表现有技术的IPS模式液晶显示板的上阵列基板的逐步制造方法的截面图；
图3是代表根据本发明实施例的液晶显示板的截面图；
图4A至图4E是代表图3所示液晶显示板的上阵列基板的制造方法图；以及
图5A至图5C是代表通过使用软模形成衬垫料和涂敷层的图。
具体实施方式
现在，详细说明本发明的各种优选实施方式，其实施例示出在附图中。
以下，将参照图3至图5详细描述本发明的优选实施例。
图3是代表根据本发明的IPS模式的液晶显示板的截面图。
参照图3，IPS模式的液晶显示板包括上阵列基板(或滤色片阵列基板)，其具有在上基板102上顺序形成的黑矩阵104、滤色片106、涂敷层107、衬垫料113和上定向膜108，并且在上基板102的背面形成有用于防止静电的透明电极层103；下阵列基板(或薄膜晶体管阵列基板)，其具有在下基板132上形成的薄膜晶体管(以下称为“TFT”)、公共电极118、像素电极116和下定向膜138；以及注入到上阵列基板与下阵列基板之间的内部空间中的液晶(未示出)。
在上阵列基板中，形成黑矩阵104以覆盖下基板132的TFT区域以及栅线和数据线(未示出)区域，并且在要形成滤色片106的地方提供单元区域。黑矩阵104防止漏光并吸收外部光，从而增加对比度。在由黑矩阵104分隔开的单元区域中形成滤色片106。当驱动液晶时，用R、G和B形成滤色片106以实现不同颜色。
形成涂敷层107以覆盖滤色片106，以使上基板102平坦。柱状衬垫料113保持上基板102与下基板132之间的盒间隙。
通过使用软模(未示出)的挤压成形法(press forming method)同时形成涂敷层107和柱状衬垫料113。在此，液态预聚物用作涂敷层107和柱状衬垫料113的材料。液态预聚物可以通过加热或光照变硬。
液态预聚物具有如表1所示的组成和组成比。
[表1]
组成   基础树脂(有机物) 粘合剂 光引发剂
  组成比(％)   20～40   50～80   1～10
基础树脂包含聚乙烯乙二醇PEG(poly ethylene glycol PEG)。基础树脂是一种当其与软模接触时可以产生排斥力的材料。聚乙烯乙二醇PEG具有低于20的着色APHA，因而其具有良好的透明度。因此，即使将其用作涂敷层材料，其光透射率与现有技术相比也不会变差。
苯乙烯-丙烯酸共聚单体(styrene-acrylic co-monomer)被用作粘合剂。通过将具有强粘合力的苯乙烯共聚单体加入到丙烯酸单体中制造苯乙烯-丙烯酸共聚单体。
通过这种方式，用软模将液态预聚物挤压成形，从而同时形成衬垫料和涂敷层。因此，与现有技术相比，简化了制造工序并且减少了制造成本。
在下阵列基板中，TFT包括在下基板132上与栅线(未示出)一体形成的栅极109；与栅极109重叠并在其间夹有栅绝缘膜144的半导体层114，147；以及在其间设有半导体层114，147并与数据线(未示出)一起形成的源极/漏极140，142。TFT响应来自栅线的扫描信号将像素信号从数据线提供到像素电极116。
像素电极116与TFT的漏极142接触并且其间具有保护膜150。保护膜150由具有高光透射性的透明导电材料形成。公共电极118以条纹状形成并且与像素电极116交替。公共电极118提供当驱动液晶时作为基准的公共电压。液晶根据公共电压和施加到像素电极116的像素电压的水平电场的水平方向旋转。
通过在涂布如聚酰亚胺的定向材料之后执行研磨工序形成用于取向液晶的上/下定向膜108，138。
图4A至图4E是代表图3的液晶显示板的上阵列基板的制造方法的截面图。
首先，如图4A所示，通过例如溅射的沉积方法在上基板102的背面上形成透明导电层103。随后，在上基板102的整个表面上涂布不透明树脂之后，通过使用第一掩模的光刻工序和蚀刻工序对其进行构图，从而形成黑矩阵104。在此，铬Cr可以用作黑矩阵104的材料。
如图4B所示，在形成有黑矩阵104的上基板102上沉积红树脂之后，通过使用第二掩模的光刻工序和蚀刻工序对红树脂R构图，从而形成红滤色片R。
如图4C所示，在形成红滤色片R的上基板102上沉积绿树脂之后，通过使用第三掩模的光刻工序和蚀刻工序对绿树脂构图，从而形成绿滤色片G。如图4D所示，在形成绿滤色片G的上基板102上沉积蓝树脂之后，通过使用第四掩模的光刻工序和蚀刻工序对蓝树脂构图，从而形成蓝滤色片B。由此，形成了红、绿和蓝滤色片106。
如图4E所示，在形成红、绿和蓝滤色片106的上基板102上形成液态预聚物之后，用具有用于形成衬垫料的凹槽的软模将其挤压成形，从而同时形成涂敷层107和衬垫料113。
这点将在下面参照图5A至5C详细描述。
如图5A所示，通过例如喷嘴涂敷或旋转涂敷的沉积方法，在形成有滤色片106的上基板102上涂布液态预聚物材料156a。
液态预聚物材料156a具有如表1所示的组成和组成比。
如上所述，基础树脂包含聚乙烯乙二醇PEG并且当基础树脂与软模134接触时会产生排斥力。苯乙烯-丙烯酸共聚单体被用作粘合剂。通过将具有强粘合力的苯乙烯共聚单体加入到丙烯酸单体中制造苯乙烯-丙烯酸共聚单体。在此，考虑到涂敷层107和衬垫料113的高度，将液态预聚物涂布至一指定的厚度。例如，如果衬垫料的高度为大约4μm并且涂敷层的高度为大约2μm，则将液态预聚物156a涂布至厚度为大约6μm。
如图5B所示，具有凹槽134a和凸出部分134b的软模134与液态预聚物材料156a对准。软模134的凹槽134a对应于形成衬垫料113的区域。软模134由具有高弹性的橡胶材料形成，例如聚二甲基硅氧烷PDMS、聚亚胺酯和交联酚醛清漆树脂。
以大约其自身重量的重力将软模134按压到液态预聚物材料156a上并持续指定的时间，例如大约10分钟至2个小时，以使液态预聚物材料156a与软模的凸出部分134b的表面、滤色片106和黑矩阵104接触。在大约或低于130℃的温度下烘焙上基板102。部分液态预聚物材料156a通过毛细管作用(capillary action)流入到软模134的凹槽134a中，该毛细管作用由于软模134与基板102之间的压力以及软模134与液态预聚物材料156a之间的排斥力而产生。因此，如图5C所示，涂敷层107和衬垫料113形成有与软模134相反的图案。
即，以充分的厚度涂布液态预聚物材料，从而由流入到软模134的凹槽134a中的液态预聚物材料156a形成衬垫料113，并由没有流入到软模134的凹槽134a中的液态预聚物材料156a形成涂敷层107。
然后，在涂敷层107和衬垫料113上形成定向膜。
另一方面，可以在涂敷层107和衬垫料113上形成公共电极。使得位于上阵列基板中的公共电极与像素电极形成垂直电场。
通过这种方式，根据本发明的液晶显示板及其制造方法在形成有滤色片的基板上形成液态预聚物材料，并随后用软模将液态预聚物材料挤压成形以形成衬垫料和涂敷层。由此，省略了曝光和显影工序，并且不需要例如曝光设备的昂贵设备，从而简化了其制造工序并减少了其成本。
不采用多轮光刻工序而用软模形成衬垫料和涂敷层的方法不仅可以应用于IPS模式的液晶显示板和TN模式的液晶显示板，而且也可以应用于电控双折射ECB(Electrical Controlled Birefringence)和垂直对准VA模式的液晶显示板。
如上所述，根据本发明的液晶显示板及其制造方法通过用软模将液态预聚物材料挤压成形以形成衬垫料和涂敷层，从而不需要曝光和显影工序并且也不需要例如曝光设备的昂贵设备。因此简化了其制造工序并减少了其成本。
虽然已经通过如上面附图所示的实施例对本发明进行了说明，本行业的技术人员应了解，在不脱离本发明的精神或范围的前提下，本发明还会有各种改进和变化。因此，本发明的各种改进和变化包括在由所附的权利要求书及其等效物界定的本发明的范围内。

Claims (22)

1、一种显示板，包括：
在基板上形成的黑矩阵；
在由所述黑矩阵分隔开的区域形成的滤色片；以及
在所述滤色片上一体形成的涂敷层和衬垫料。
2、根据权利要求1所述的显示板，其特征在于，所述涂敷层和衬垫料包括20～40％的有机物，50～80％的粘合剂以及1～10％的光引发剂。
3、根据权利要求2所述的显示板，其特征在于，所述有机物包括聚乙烯乙二醇并且所述粘合剂包括苯乙烯-丙烯酸共聚单体。
4、根据权利要求1所述的显示板，还进一步包括在所述衬垫料和涂敷层上形成的公共电极。
5、一种显示板的制造方法，所述方法包括：
在基板上形成黑矩阵；
在由所述黑矩阵分隔开的区域形成滤色片；以及
在所述滤色片上对制模层制模以形成所述涂敷层或衬垫料中的至少一种。
6、根据权利要求5所述的方法，还进一步包括对所述制模层制模以形成所述涂敷层和衬垫料。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述制模包括在所述制模层上设置模具并持续预定时间以及以预定温度加热所述基板。
8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述制模层包括包含20～40％的有机物、50～80％的粘合剂以及1～10％的光引发剂的液态预聚物。
9、根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述有机物包括聚乙烯乙二醇并且所述粘合剂包括苯乙烯-丙烯酸共聚单体。
10、根据权利要求5所述的制造方法，还进一步包括在所述衬垫料和涂敷层上形成公共电极。
11、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述制模包括在对所述模具不施加外部压力的情况下使所述模具按压制模层。
12、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在不对所述涂敷层进行平整的情况下形成衬垫料。
13、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述制模包括：
在所述滤色片上涂布制模层；以及
通过在所述制模层上放置模具形成所述衬垫料和涂敷层，其中所述衬垫料对应于所述模具的凹槽并且所述涂敷层对应于除了所述凹槽的模具区域。
14、一种显示板的制造方法，所述方法包括：
在基板上形成黑矩阵；
在由所述黑矩阵分隔开的区域中形成滤色片；以及
在所述滤色片上由液态预聚物一体形成涂敷层和衬垫料。
15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述液态预聚物包含20～40％的有机物、50～80％的粘合剂以及1～10％的光引发剂。
16、根据权利要求15的制造方法，其特征在于，所述有机物包括聚乙烯乙二醇并且所述粘合剂包括苯乙烯-丙烯酸共聚单体。
17、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述涂敷层和衬垫料的形成包括引导所述液态预聚物呈所述涂敷层和衬垫料的形状达预定的时间并且以预定的温度加热所述基板。
18、根据权利要求14所述的制造方法，还进一步包括在所述衬垫料和涂敷层上形成公共电极。
19、一种包括多个凹槽和多个凸出部分的软模，其特征在于，所述软模的区域与液晶显示板的尺寸相同并且所述凹槽与液晶显示板中相对基板之间衬垫料的尺寸相同。
20、根据权利要求19所述的模具，其特征在于，所述模具由当所述模具与聚乙烯乙二醇接触时产生排斥力的材料形成。
21、根据权利要求19所述的模具，其特征在于，所述模具由聚二甲基硅氧烷、聚亚胺酯和交联酚醛清漆树脂中的至少一种形成。
22、根据权利要求19所述的模具，其特征在于，所述凹槽的高度为4μm。
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