CN1847960A - 液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

液晶显示器及其制造方法。一种液晶显示(LCD)装置，包括：第一基板和第二基板，在它们之间有液晶材料；形成在所述第一基板上的第一配向膜和形成在所述第二基板上的第二配向膜；所述第一基板上的第一对准标记，该第一对准标记由与所述第一配向膜相同的材料形成并形成为圆形、正方形和十字形中任一种的形状；以及所述第二基板上的第二对准标记，其用于与所述第一对准标记对准。

Description

液晶显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器，更具体地，涉及一种可提高生产率和产量的液晶显示器及其制造方法。
背景技术
液晶显示器使用电场来控制液晶的透光率，从而显示图像。为此，液晶显示器包括：液晶显示板，其中以矩阵形式在数据线和选通线的各交叉处布置有多个液晶像素单元；和驱动电路，用于驱动该液晶显示板。
通常，液晶显示板包括：彼此面对的薄膜晶体管基板和滤色器基板；注入这两个基板之间的液晶；以及间隔体，用于保持这两个基板之间的单元间隙(cell gap)。
薄膜晶体管基板包括：像素电极，其形成在由交叉的选通线和数据线限定的各个液晶像素单元区处；薄膜晶体管，其与选通线、数据线和像素电极连接；多个绝缘膜；以及配向膜，其形成为用于在初始方向对液晶进行配向。
滤色器基板包括：形成在各液晶像素单元处的滤色器；用于在滤色器之间划分并阻挡外部光的黑底(black matrix)；公共电极，用于向液晶提供基准电压；以及配向膜，用于对其上的液晶进行配向。
将薄膜晶体管基板和滤色器基板结合在一起，然后注入并密封液晶从而完成液晶显示板。另选地，将液晶散布在所述两个基板的任一个上，然后将这两个基板结合在一起以完成液晶显示板。此时，通过以一对一的关系对准滤色器基板的滤色器和薄膜晶体管基板的像素电极而将滤色器基板和薄膜晶体管基板结合在一起。
为此，为了将薄膜晶体管基板和滤色器基板结合在一起，形成对准标记(align mark)。在下基板上形成栅极的工艺中，与该栅极一起形成薄膜晶体管基板的对准标记。而且，在上基板上形成黑底的工艺中，与该黑底一起形成滤色器基板的对准标记。
当将薄膜晶体管基板和滤色器基板结合在一起时，如果薄膜晶体管基板与滤色器基板之间未对准，则在液晶显示器中会生成漏光缺陷。为了防止这种问题，存在这样的方法，其中使滤色器基板的黑底的宽度更宽，但是该方法降低了液晶显示器的孔径比。
因此，最近提出了薄膜晶体管上滤色器(以下称为“COT”)，其中滤色器形成在薄膜晶体管基板上。
图1是示出了根据现有技术的COT结构的液晶显示器的剖视图。
参照图1，根据现有技术的COT结构的液晶显示器包括薄膜晶体管基板(以下称为“下板”)和上板。所述下板具有：在下基板1上的薄膜晶体管；形成在该薄膜晶体管上用于实现R、G、B像素的滤色器34和黑底32；与滤色器34交叠的像素电极22，保护层52位于它们之间；以及用于对液晶进行配向的下配向膜38。所述上板具有：向液晶像素单元提供公共电压的公共电极24；和在上基板2上用于对液晶进行配向的上配向膜36。
薄膜晶体管包括与选通线(未示出)连接的栅极6、与数据线4连接的源极8、以及与像素电极22连接的漏极10。另外，薄膜晶体管包括：有源层14，其与栅极6交叠，其间具有栅绝缘膜12，以在源极8与漏极10之间形成沟道；和欧姆接触层16，用于减少有源层14与源极8和漏极10之间的接触电阻。
在栅绝缘膜上形成钝化膜18以覆盖薄膜晶体管和数据线4。
由像素区划分的滤色器34形成在钝化膜18上。
在形成有滤色器34的钝化膜18上，沿着选通线和数据线4形成黑底32，黑底32与薄膜晶体管交叠，并覆盖相邻的滤色器34。黑底32防止滤色器34之间的干涉、由金属选通和数据总线引起的外部光反射、以及当薄膜晶体管30的沟道部分暴露于外部光时导致的漏光电流。
在滤色器34和黑底32上形成由有机绝缘材料制成的保护层(overcoat layer)52。保护层52弥补了滤色器34与黑底32之间的台阶差而提供了平坦表面，并防止滤色器34和黑底32的异物流入液晶中。
像素电极22独立地形成在各像素区处，在保护层52上与滤色器34交叠。像素电极22与通过贯穿保护层52、滤色器34和钝化膜18的接触孔20露出的漏极10连接。
通过在上基板1和下基板2上散布例如聚酰亚胺的配向材料之后执行摩擦处理，而形成用于对液晶进行配向的上配向膜36和下配向膜38。
带有间隙地将上板和下板结合在一起，然后在该间隙之间注入液晶，而后将它们密封以完成液晶显示板。另选地，将液晶散布在所述两个基板的任一个上，而后将这两个基板结合在一起以完成液晶显示板。
为了将下板和上板结合在一起，液晶显示器包括在下基板1上的下对准标记26、和在上基板2上的上对准标记28。在所述结合工艺之后的划刻工艺(scribing process)中去除下对准标记26和上对准标记28。
在形成栅极6或黑底32的工艺中，在下基板1上与栅极6或黑底32一起形成下对准标记26。然而上对准标记28是使用不同于公共电极24的不透明金属材料通过额外的光刻工艺在上基板2上形成的。在光刻工艺中用透明导电材料形成公共电极24。因此，当制造COT结构的液晶显示器时，需要附加的光刻工艺以在上基板2上形成上对准标记28，从而降低了COT结构的液晶显示器的生产率。
发明内容
因此，本发明意在一种液晶显示器及其制造方法，基本上克服了由于现有技术的局限和缺点而导致的一个或更多个问题。
本发明的优点在于提供了可以提高生产率和产量的液晶显示器及其制造方法。
在下面的描述中将给出本发明的附加特征和优点，其中部分地将从描述中显而易见，或者可以从本发明的实施得知。通过在所写说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构将实现并获得本发明的这些和其它优点。
为了实现这些和其它优点并根据本发明的目的，如所实施和广泛描述的，一种液晶显示器包括：第一基板和第二基板，在它们之间具有液晶材料；形成在所述第一基板上的第一配向膜和形成在所述第二基板上的第二配向膜；所述第一基板上的第一对准标记，该第一对准标记由与所述第一配向膜相同的材料形成并形成为圆形、正方形和十字形中的任一形状；以及所述第二基板上的第二对准标记，其用于与所述第一对准标记对准。
在所述液晶显示器中，其中，所述第二对准标记的形状与所述第一对准标记的形状相对应。
在所述液晶显示器中，其中，所述第一对准标记的尺寸为约600μm至约1200μm。
所述液晶显示器还包括：所述第二基板上彼此交叉的数据线和选通线；形成在所述数据线和所述选通线的交叉处的薄膜晶体管；与所述薄膜晶体管连接的像素电极；与所述像素电极交叠的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)滤色器之一；以及与所述数据线和所述选通线交叠的黑底。
在所述液晶显示器中，其中，所述黑底形成为覆盖所述R、G、B滤色器，以区分所述R、G、B滤色器。
在所述液晶显示器中，还包括：公共电极，其形成在所述第二基板上并与所述像素电极形成水平电场。
另选地，所述液晶显示器还包括：公共电极，其形成在所述第一基板上并与所述像素电极形成垂直电场。
在本发明的另一方面中，一种液晶显示器的制造方法包括：在第一基板上形成用于对液晶进行配向的第一配向膜、和由与该第一配向膜相同的材料制成的第一对准标记，其中该第一对准标记具有圆形、正方形和十字形中任一种的形状；在第二基板上形成用于对液晶进行配向的第二配向膜、和用于与所述第一对准标记对准的第二对准标记；使用所述第一对准标记和第二对准标记来对准所述第一基板和第二基板；以及将所述第一基板和第二基板其间具有所述液晶地结合在一起。
在所述制造方法中，其中，所述第二对准标记具有与所述第一对准标记相对应的形状。
在所述制造方法中，所述第一对准标记的尺寸为约600μm至约1200μm。
所述制造方法还包括：在第二基板上形成选通线；形成与所述选通线交叉的数据线，并在所述数据线和所述选通线的交叉部分处形成薄膜晶体管；形成与像素电极交叠的R、G和B滤色器之一；形成与所述数据线和所述选通线交叠的黑底；以及形成与所述薄膜晶体管连接的所述像素电极。
在所述制造方法中，所述黑底形成为覆盖所述滤色器，以区分相邻的R、G或B滤色器。
所述制造方法还包括：在所述第一基板上形成公共电极，以与所述像素电极形成水平电场。
所述制造方法还包括：在所述第二基板上形成公共电极，以与所述像素电极形成垂直电场。
在本发明的又一方面中，一种液晶显示器(LCD)装置的制造方法，包括：在第一基板上同时形成第一配向膜和第一对准标记；在第二基板上形成用于与所述第一对准标记对准的第二对准标记；在所述第一和第二基板之间设置液晶材料；使用所述第一对准标记和第二对准标记对准所述第一基板和第二基板；以及使用密封材料将所述第一基板和第二基板结合在一起。
应理解的是，前面的概括描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，并旨在提供对所要求本的发明的进一步说明。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明进一步的理解，其被并入并构成了该说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示出了根据现有技术的薄膜晶体管上滤色器结构的液晶显示器的剖视图；
图2是示出了根据本发明实施例的薄膜晶体管上滤色器结构的液晶显示器的剖视图；
图3A至图3F是示出了根据本发明实施例的对准标记的各种示例的视图；
图4是具有图3A至图3F中所示的上对准标记的识别试验数据的表；以及
图5示出了根据本发明实施例的用于形成上对准标记的设备。
具体实施方式
下面将详细地说明本发明的实施例，在附图中示出了其示例。
图2是示出了根据本发明实施例的COT结构的液晶显示器的剖视图。
参照图2，根据本发明实施例的COT结构的液晶显示器包括薄膜晶体管基板(下板)和上板。该下板具有：在下基板101上的薄膜晶体管；形成在该薄膜晶体管上用于实现R、G、B像素的滤色器134和黑底132；与滤色器134交叠的像素电极122，保护层152位于滤色器134和像素电极122之间；用于对液晶进行配向的下配向膜138。在上基板102上，所述上板具有：向液晶像素单元提供公共电压的公共电极124；和上配向膜136，用于对液晶进行配向。
薄膜晶体管包括与选通线(未示出)连接的栅极106、与数据线104连接的源极108、以及与像素电极122连接的漏极110。另外，薄膜晶体管包括：有源层114，其与栅极106交叠，在它们之间具有栅绝缘膜112，以在源极108与漏极110之间形成沟道；和欧姆接触层116，用于减少有源层114与源极108和漏极110之间的接触电阻。
在栅绝缘膜112上形成钝化膜118以覆盖薄膜晶体管和数据线104。
形成在钝化膜118上滤色器134由像素区划分。在这种情况下，滤色器134形成为不与选通线和数据线104交叠或者局部交叠。
在形成有滤色器134的钝化膜118上，沿着选通线和数据线104形成黑底132，黑底132与薄膜晶体管交叠，并覆盖相邻的滤色器134。黑底132防止了滤色器134之间的干涉、由金属选通线和数据线引起的外部光反射、以及当薄膜晶体管130的沟道部分暴露于外部光时导致的漏光电流。
在滤色器134和黑底132上形成由有机绝缘材料制成的保护层152。保护层152弥补了滤色器134与黑底132之间的台阶差，从而提供了平坦的表面，并防止来自滤色器134和黑底132的异物流入液晶中。
像素电极122独立地形成在各像素区处，在保护层152上与滤色器134交叠。像素电极122还与通过贯穿保护层152、滤色器134和钝化膜118的接触孔120露出的漏极110连接。
通过在下基板101和上基板102上散布例如聚酰亚胺的配向材料之后执行摩擦处理，而形成用于对液晶进行配向的上配向膜136和下配向膜138。
带有间隙地将上板和下板结合在一起，然后在该间隙之间注入液晶，而后将结合的上板和下板密封以完成液晶显示板。另选地，将液晶散布在所述两个基板的任一个上，而后将这两个基板结合在一起以完成液晶显示板。
为了将下板和上板结合在一起，根据本发明实施例的液晶显示器包括：下对准标记126，其在形成栅极106或黑底132的工艺中形成在下基板101上；和上对准标记128，其在形成上配向膜136的工艺中形成在上基板102上。在所述结合处理之后的随后划刻工艺中去除下对准标记126和上对准标记128。
上配向膜在一定程度上是透明的，但是与透明公共电极124不同，其具有浅黄色调(light yellow tone)。另外，根据本发明的实施例，上对准标记128具有预定图案以提高对准精度。
图3A至图3F是示出了在上板和下板上使用的对准标记的各种示例的视图。
参照图3A至图3F，以各种形状形成上对准标记128和下对准标记126，以对准上板和下板。在这些示例中，上基板102上的上对准标记128具有与下对准标记126的形状相对应的图案。图3A至图3C的上对准标记128分别以十字形、圆形和正方形形成在上基板102上。图3D至图3E的上对准标记128以中央具有孔的圆形和正方形形成在上基板102上。另外，图3F的上对准标记128以两个矩形的形状形成在上基板102上。
图4是具有图3A至图3F中所示的上对准标记的识别试验(recognition experiment)数据的表。
在识别试验中，对于小图案，上对准标记128的尺寸为约600μm至约1200μm，而对于大图案，其尺寸为约1200μm至约3000μm。在图4中，图案“a”至“f”分别对应于图3A至图3F中所示的上对准标记128的图案。
参照图4，在小图案的情况下，图案“a”至“c”表现为比图案“d”至“f”具有更高的识别率，这是因为与图案“d”至“f”相比，图案“a”至“c”的Z bench值具有相对较高的值。Z bench值代表工艺稳定性，如所公知的用于“6-sigma(六西格玛)”的指标。当Z bench值较高时，工艺的缺陷率较低。
返回参照图4，在图案“a”至“c”的情况下，在第一和第二次试验中Z bench值大于2，因此表现为比图案“d”至“f”的更高。特别地，在第一和第二次试验中图案“b”和“c”的Z bench值大于3，这意味着识别率非常高。
然而，对于大图案，对准标记识别试验的结果表现为与小图案的对准标记识别试验的结果不同，即，除了图案“a”之外的所有图案的Z bench值都表现为小于2。
基于对准标记识别试验的结果，可以确定以与上配向膜136相同的工艺形成的上对准标记128的尺寸和形状。如上所述，当上对准标记128形成为具有约600μm至约1200μm的尺寸以及图3A至图3C所示的形状时，识别率提高。
图5示出了根据本发明实施例的用于形成上对准标记的设备。
参照图5，用于形成上配向膜136和上对准标记128的设备包括：进给辊168，其上散布作为上配向膜136和上对准标记128的材料的聚酰亚胺；印制辊164，树脂板166附接于其上，用于印制聚酰亚胺；以及加载在印制辊164下方的上基板102。
聚酰亚胺从安装在上部的配送器170落入进给辊168。在进给辊168的表面上安装刮刀176以使聚酰亚胺均匀地散布在树脂板166上。印制辊164将聚酰亚胺转印到附接的树脂板166的与上对准标记图案128a和上配向膜图案136a相对应的部位。通过使印制辊164进一步旋转，聚酰亚胺可以印制在上基板102上以形成上对准标记128和上配向膜136。这样，以与上配向膜136相同的工艺形成了上对准标记128，从而与现有技术的制造方法相比减少光刻工艺的数量。因此，根据本发明的液晶显示器的制造方法可以减少成本并提高生产率。
根据本发明的实施例，上对准标记形成为具有约600μm至约1200μm的尺寸以及十字形、圆形和正方形的形状，从而提高了识别率。此时，根据上对准标记的形状形成下对准标记。
通过其中公共电极形成在上基板上的COT结构的液晶显示器解释了本发明，但是本发明的原理也可以应用于其中其中公共电极形成在下基板上的COT结构的液晶显示器。
如上所述，根据本发明的液晶显示器及其制造方法可以减少光刻工艺的数量，这是因为上对准标记在形成上配向膜的工艺中形成。因此，可以减少用于生成液晶显示器的成本，并且可以增加其生产率。
此外，根据本发明的液晶显示器及其制造方法形成尺寸约为600μm至约1200μm以及形状为十字形、圆形或正方形的上对准标记，从而提高了识别率。因此，也可以提高液晶显示器的产量。
对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明作出各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖本发明的这些修改和变型，只要它们落在所附权利要求及其等价物的范围内。
相关申请的交叉参考
本申请要求于2005年4月15日提交的韩国专利申请No.P2005-0031360的优先权，通过引用将其并入本文中如同完全在本文阐述了一样。

Claims (18)

1、一种液晶显示器，包括：
第一基板和第二基板，在所述第一基板和第二基板之间具有液晶材料；
形成在所述第一基板上的第一配向膜和形成在所述第二基板上的第二配向膜；
所述第一基板上的第一对准标记，该第一对准标记由与所述第一配向膜相同的材料形成并形成为圆形、正方形和十字形中的任一形状；以及
所述第二基板上的第二对准标记，其用于与所述第一对准标记对准。
2、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第二对准标记的形状与所述第一对准标记的形状相对应。
3、根据权利要求1所述的液晶显示器，其中，所述第一对准标记的尺寸为约600μm至约1200μm。
4、根据权利要求1所述的液晶显示器，还包括：
所述第二基板上彼此交叉的数据线和选通线；
形成在所述数据线和所述选通线的交叉处的薄膜晶体管；
与所述薄膜晶体管连接的像素电极；
与所述像素电极交叠的R、G和B滤色器之一；以及
与所述数据线和所述选通线交叠的黑底。
5、根据权利要求4所述的液晶显示器，其中，所述黑底形成为覆盖所述滤色器，以区分所述滤色器与相邻滤色器。
6、根据权利要求4所述的液晶显示器，还包括：
在所述第二基板上的公共电极，以与所述像素电极形成水平电场。
7、根据权利要求4所述的液晶显示器，还包括：
在所述第一基板上的公共电极，以与所述像素电极形成垂直电场。
8、一种液晶显示器的制造方法，包括：
在第一基板上形成用于对液晶进行配向的第一配向膜、和由与该第一配向膜相同的材料制成的第一对准标记，其中该第一对准标记具有圆形、正方形和十字形中的任一形状；
在第二基板上形成用于对液晶进行配向的第二配向膜、和用于与所述第一对准标记对准的第二对准标记；
使用所述第一对准标记和第二对准标记来对准所述第一基板和第二基板；以及
将所述第一基板和第二基板其间带有液晶地结合在一起。
9、根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述第二对准标记具有与所述第一对准标记相对应的形状。
10、根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述第一对准标记的尺寸为约600μm至约1200μm。
11、根据权利要求8所述的制造方法，还包括步骤：
在第二基板上形成选通线；
形成与所述选通线交叉的数据线，并在所述数据线和所述选通线的交叉部分处形成薄膜晶体管；
形成与像素电极交叠的R、G和B滤色器之一；
形成与所述数据线和所述选通线交叠的黑底；以及
形成与所述薄膜晶体管连接的所述像素电极。
12、根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述黑底形成为覆盖所述滤色器，以区分所述滤色器与相邻滤色器。
13、根据权利要求11所述的制造方法，还包括：
在所述第二基板上形成公共电极，以与所述像素电极形成水平电场。
14、根据权利要求11所述的制造方法，还包括：
在所述第一基板上形成公共电极，以与所述像素电极形成垂直电场。
15、一种液晶显示(LCD)装置的制造方法，包括：
在第一基板上同时形成第一配向膜和第一对准标记；
在第二基板上形成用于与所述第一对准标记对准的第二对准标记；
在所述第一基板和第二基板之间设置液晶材料；
使用所述第一对准标记和第二对准标记对准所述第一基板和第二基板；以及
将所述第一基板和第二基板结合在一起。
16、根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一对准标记具有圆形、正方形和十字形中的任一形状。
17、根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二对准标记具有与所述第一对准标记相对应的形状。
18、根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一对准标记的尺寸为约600μm至约1200μm。
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