具体实施例
将参考附图来描述根据本发明的液晶显示装置的第一实施例的构造。
在图1到图4中,参考数字1表示液晶面板,它是作为平面显示装置的以及显示面板,且这种液晶面板1是作为使用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵型液晶显示元件的液晶显示装置。液晶面板1配备有作为有源矩阵基板的基本为矩形的平板型的阵列基板2、面对阵列基板2设置的对向基板3、以及排列在阵列基板2和对向基板3之间的液晶层4。阵列基板2和对向基板3通过作为密封构件的密封材料5而彼此附着,同时形成预定的间隙以把液晶层4夹在中间。
液晶面板1被设计成透过型,用于有选择地将光从阵列基板2侧透向对向基板3侧。因此,在透过型液晶面板1的后表面(阵列基板2的外表面侧)提供背光单元BL,用于从后表面照亮液晶面板1。
阵列基板2是XGA(扩展图形阵列)型的薄膜晶体管(TFT)基板,且它具有作为基本透明的矩形平板型绝缘基板的透过基板,即,作为半透明基板的玻璃基板7。
而且,形成作为图像显示区的显示框架部分8,作为显示图像的显示区。多个像素9以矩阵形式排列在玻璃基板7上的显示框架部分8中,且显示框架部分8由这些像素9构成。就多个像素9而言,沿玻璃基板7的纵向形成n个像素,而沿玻璃基板7的横向形成m个像素。因此,在玻璃基板7上形成n×m个像素9。而且,像素电极11、辅助电容元件12(是作为形成辅助电容器CS的累积电容元件的像素辅助电容元件)、和作为开关元件的薄膜晶体管13一对一地与每个像素9相应排列。
又,在显示框架部分8中,多条(m条)扫描线15沿玻璃基板7的宽度方向(像素电极11的行方向)排列在玻璃基板7的表面上,这些扫描线是作为电极配线的栅极线。这些扫描线15在玻璃基板7的纵向等间隔地彼此并行隔开。又,在显示框架部分8中,多条(n条)信号线16沿玻璃基板7的长度方向(像素电极11的列方向)排列在各条扫描线15之间,这些信号线是作为电极配线的图像信号线。这些信号线16在玻璃基板7的横向等间隔地彼此并行隔开。
因此,扫描线15和信号线16彼此交叉在玻璃基板上,并以矩阵形式布线成栅格形式。关于每条扫描线15和每条信号线16的交叉点,每个像素9提供像素电极11、辅助电容元件12和薄膜晶体管13。
此外,细长矩形的平板型Y驱动器电路18置于玻璃基板7的显示框架部分8的外围上的外围区OA内,该驱动器电路作为包括用于驱动信号线16的驱动TFT的信号线驱动电路。沿玻璃基板7的横向一侧边缘提供Y驱动器电路18。而且,沿玻璃基板7的纵向提供Y驱动器电路18,且玻璃基板7上的每条扫描线15的一个端部电气地连接到Y驱动器电路18。又,细长矩形的平板型X驱动器电路19置于沿玻璃基板7的显示框架部分8的外围上的外围区OA的纵向的一端,该驱动器电路作为包括用于驱动扫描线15的驱动TFT的扫描线驱动电路。沿玻璃基板7的横向提供X驱动器电路19,且玻璃基板7上的每条扫描线16的一个端部电气地连接到X驱动器电路19。关于Y驱动器电路18和X驱动器电路19,基于从Y驱动器电路18提供给每条扫描线15的扫描信号,与薄膜晶体管13的开/关定时同步地从X驱动器电路19向每条信号线16提供像素信号,由此在阵列基板2的显示框架部分8上显示预定图像。又,Y驱动器电路18和X驱动器电路19内包含的驱动TFT由具有多晶硅半导体层的n沟道型薄膜晶体管和p沟道型薄膜晶体管构成。
而且,由氮化硅膜、氧化硅膜等形成的底涂层(内涂层)(未示出)叠层,以在玻璃基板7的表面上形成薄膜。具有上栅极(top gate)型结构的上栅极型薄膜晶体管13作为单像素组成元件被置于底涂层上。即,薄膜晶体管13作为开关元件使用,也作为半导体元件的像素TFT元件,且n×m个薄膜晶体管13置于显示框架部分8中。每个薄膜晶体管13配备有在底涂层上形成的源极21和漏极22。源极21和漏极22设置成通过预定的间隙彼此电绝缘。信号线16电气连接到源极21,且辅助电容元件12电气连接到漏极22。
并且,在源极21和漏极22之间提供作为半导体层的有源层23。在包括源极21和漏极22的底涂层上提供有源层23。有源层23是多晶硅半导体层,作为由作为多晶半导体的多晶硅(p-Si)形成的多晶半导体层。即,有源层23是岛形多晶硅薄膜,该薄膜是通过将作为不定形半导体的不定形硅(a-Si)退火然后形成图案来形成的,这种退火对应于受激准分子激光器的熔解作用和结晶作用。
叠层具有电导率的栅极24以在有源层23上形成薄膜。栅极24整体连接到扫描线15的一侧边,并构成扫描线15的一部分。这里,栅极24的纵向垂直于有源层23的纵向。栅极24的宽度小于有源层23的宽度,且位于有源层23上的中心部分。
在对应于底涂层上的显示框架部分8的部分处形成约3.0μm的透明绝缘膜T。顶视图中大小为20×20μm的接触孔HA形成在透明绝缘膜T内,这样薄膜晶体管13的漏极开放。作为像素ITO(锡氧化铟)的透明像素电极11叠层在包括接触孔HA的透明绝缘膜T上。像素电极11设置成靠近提供底涂层上的薄膜晶体管13的部分处,且像素电极11电气连接到有关的薄膜晶体管13的漏极22。即,关于以矩阵形式排列在显示框架部分8内的每个像素9提供像素电极11,并由其漏极22电气连接到像素电极11的薄膜晶体管13所控制。像素电极11电气连接到辅助电容元件12的辅助电容电极12a,并被设为与薄膜晶体管13的源极21和辅助电容元件12的辅助电容电极12a的电位相同。这里,辅助电容元件12的辅助电容电极12a由用杂质掺杂的多晶硅膜形成。辅助电容元件12的辅助电容线12b设为预定电位。
又,在阵列基板2的显示框架部分8的任一像素9的像素电极11和薄膜晶体管13的源极21之间突出地设置作为细长圆柱状衬垫的衬垫25,衬垫25的纵向沿阵列基板2的厚度方向。向像素9提供这些衬垫25,以按照显示框架部分8的纵向和横向的预定数量(例如三个像素9)来彼此隔离。即,在阵列基板2的显示框架部分8上提供这些衬垫25,以便等间距地彼此隔离。而且,在包括这些衬垫25、像素电极11和薄膜晶体管13的底涂层的整个表面上叠层定向膜(未示出)。
对向基板3配备有玻璃基板32,它是作为基本透明的矩形平板型绝缘基板的透光基板,即,半透明基板。滤色层33在对应于的玻璃基板32的面对阵列基板2的一个主表面的表面上叠层。滤色层33设置成从玻璃基板32的表面突出。
具体来说,在滤色层33内,包括至少两种颜色(例如,对应于红(R)着色层的红色滤色器部分34、对应于绿(G)着色层的绿色滤色器部分35和对应于蓝(B)着色层的蓝色滤色器部分36的三个点)的一组彩色单元重复排列在对向基板3的每个纵向和横向中。
这里,红色滤色器部分34由作为通过分散红色颜料获得的着色树脂的紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂形成,并在其中透过红色分量的光,例如CRY-S623C(由FUJIFILM(富士)电子材料有限公司生产)。绿色滤色器部分35由作为通过分散绿色颜料获得的着色树脂的紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂形成,并在其中透过绿色分量的光,例如CGY-S624D(由FUJIFILM电子材料有限公司生产)。此外,蓝色滤色器部分36由作为通过分散蓝色颜料获得的彩色树脂的紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂形成,并在其中透过蓝色分量的光,例如CBY-S625C(由FUJIFILM电子材料有限公司生产)。这种情况下,红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35和蓝色滤色器部分36分别以2μm的相等厚度形成。
包括这些红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35和蓝色滤色器部分36的滤色层33设置成,当对向基板3面向阵列基板2时,滤色层33面向阵列基板2的各个对应的彩色像素9。而且,作为公共电极的矩形平板型反电极37叠层在显示框架部分8中的滤色层33的表面上。作为透明电极,反电极37由透光导电构件构成,如ITO膜等。反电极37被设计成大的矩形电极,以便当对向基板3的表面面向阵列基板2的表面时,它被排列成共用于阵列基板2的玻璃基板7的整个显示框架部分8上的所有像素9,从而通过液晶层4而面向所有n×m个像素电极11。换言之,对向基板37设置成,当对向基板3面向阵列基板2时,反电极37和阵列基板2的像素电极11面对面。
此外,在对向基板3的玻璃基板32上叠层堤图案38,堤图案38对应于用作覆盖了设置在玻璃基板32上的滤色层33的外缘的堤状坝图案的隔断壁。在与滤色层33的最外周相距预定距离的位置处提供堤图案38。即,堤图案38通过预定间隔连续地围绕在与滤色层33周围除液晶注入口40外对应的显示框架部分8的外围上形成的框形光屏蔽区39。
此外,堤图案38从玻璃基板32的表面突出,以便其高度基本等于滤色层33的高度。因此,堤图案38形成堤A,堤A是作为堤图案38和滤色层33的外缘部分之间形成的具有U形截面的间隙的凹槽部分。即,当液体光屏蔽墨水C涂覆到堤图案38和滤色层33之间的堤A中时,堤图案38充当阻断光屏蔽墨水C的框架,并防止光屏蔽墨水C向滤色层33外雪崩。
此外,堤图案38由与位于滤色层33最外侧的着色层(例如蓝色滤色器构件36)相同的材料形成,也同时以与蓝色滤色器部分36相同的步骤形成。即,堤图案38由与滤色层33的红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35和蓝色滤色器部分36的任一个相同的材料形成。
又,在堤图案38和滤色层33之间的玻璃基板32上形成的具有U形截面的堤A内形成光屏蔽层41,作为通过注入液体光屏蔽墨水C而形成的框形框架部分。光屏蔽层41对光屏蔽区39进行光屏蔽,且通过喷墨或投放器(dispenser)来涂覆液体光屏蔽墨水C来提供光屏蔽层。这里,加有黑色颜料等的树脂可用作光屏蔽墨水C。此外,光屏蔽墨水C可适当混有溶剂以增强涂覆性能。因此,光屏蔽层41的厚度比滤色层33的厚度小,以便在固化之前,防止液体光屏蔽材料从堤图案38和滤色层33的外缘之间的堤A泄漏。又,由光屏蔽层41和堤图案38构成光屏蔽部分42,它设置在光屏蔽区39内,以便围绕在外围区OA中的显示框架部分8的外围。此外,定向膜(未示出)叠层在包括光屏蔽层41、堤图案38和反电极37的每一个的玻璃基板32的整个表面上。
在对向基板3的反电极37侧面对阵列基板2的像素电极11侧的情况下,对向基板3固定于阵列基板2。即,对向基板3固定于阵列基板2,与阵列基板2平行隔开,这样向阵列基板2提供的每个衬垫25邻接对向基板3的反电极37,并在阵列基板2和对向基板3之间形成预定空间的液体密封区B。
液晶层4是光调制层,它是通过在对向基板3的定向膜和阵列基板2的定向膜之间注入正介电各向异性的液晶成分43作为液晶材料而形成的,这样液晶成分43就夹在两个定向膜之间。即,经对向基板3的定向膜和阵列基板2的定向膜之间的液晶注入口40,通过放入并密封液晶成分43而构成液晶层4。此外,液晶层4在阵列基板2的像素电极11和对向基板3的反电极37之间形成与辅助电容元件12的辅助电容CS电气并联的液晶电容CL。
密封材料5是在阵列基板2和对向基板3之间的外缘部分处,用于将液晶层4密封在阵列基板2和对向基板3之间的液晶密封区B中的液晶密封部分。密封材料5黏附地固定在阵列基板2和对向基板3之间。又,密封材料5设置成覆盖阵列基板2的显示框架部分8的外缘,并在阵列基板2的显示框架部分8和对向基板3之间形成液晶密封区B。在显示框架部分8的外侧,在堤图案38和对向基板3的光屏蔽层41以及阵列基板2的玻璃基板7的外侧部分之间提供密封材料5。
此外,围绕密封材料5形成电极转接材料(未示出),用于从阵列基板2对反电极37施加电压。在电极转接电极(未示出)上形成电极转接材料,在阵列基板2和对向基板3之间的显示框架外围部分(未示出)提供该电极转接电极。
基本为矩形的平板型起偏振片44和45被叠层,以分别固定在后表面上,即,阵列基板2的玻璃基板7的外表面和对向基板3的玻璃基板32的外表面。这些起偏振片44和45基本覆盖阵列基板2的玻璃基板7的后表面的整个表面,和基本覆盖对向基板3的玻璃基板32的后表面的整个表面。
接着,将描述制造根据第一实施例的液晶显示装置的方法。
首先,通过重复薄膜形成步骤和形成图案步骤,在玻璃基板7上的显示框架部分8中形成像素电极11、辅助电容元件15、薄膜晶体管13、扫描线15和信号线16,以制造阵列基板2。
接着,利用旋涂器(未示出)将用分散有红色颜料的紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂(例如CRY-S623C(由FUJIFILM电子材料有限公司生产))涂覆在玻璃基板32上,然后形成抗蚀剂掩膜(未示出),这样光照射在玻璃基板32上要被着色成红色的部分。
其后,例如波长为365nm、100mJ/cm2的紫外线通过抗蚀剂掩膜照射在玻璃基板32上,并通过光刻形成像素图案。此后,用包含界面活性剂的1%的氢氧化钾(KOH)水溶液进行20秒显影,以形成厚度为2.0μm的红色滤色器部分34。
此外,执行和在形成红色滤色器部分34的情况下一样的光刻,通过使用例如CGY-S624D(FUJIFILM电子材料有限公司)来形成2.0μm厚的绿色滤色器部分35。此外,通过使用例如CBY-S625C(FUJIFILM电子材料有限公司)来形成2.0μm厚的蓝色滤色器部分36,由此在玻璃基板32的显示区内形成滤色层33。
这时,如图5所示,形成蓝色滤色器部分36的步骤中,通过使用形成蓝色滤色器部分36时使用的紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂,在玻璃基板32上的滤色层33的外侧同时形成堤图案38。
其后,如图6所示,作为光屏蔽材料的光屏蔽墨水C通过如墨水喷嘴或投放器的涂覆装置47涂覆在堤图案38和滤色层33之间的堤A内,该光屏蔽材料对应于具有含有溶剂、丙烯酸单体等分散的溶液中分散有黑色颜料的光屏蔽树脂的添加了黑色颜料的树脂,而如图7所示,在堤图案38和滤色层33之间的堤A内形成厚为1.8μm的、作为光屏蔽层使用的光屏蔽层41,由此制造具有框架的滤色器基板。
随后,通过溅射方法在滤色层33上形成500m-10()的ITO薄,然后进行形成图案以形成反电极37。
此后,通过旋涂器将例如NN600(JSR公司制造)的光敏丙烯酸透明树脂由涂覆在阵列基板2上,并在90℃干燥10分钟,然后通过光掩膜(未示出)进行曝光,曝光量为80mJ/cm2,波长为365nm。
此后,用PH值为11.5的碱性水溶液显影阵列基板2,然后在200℃焙烧60分钟,由此在阵列基板2上形成高为5.2μm的衬垫25。
随后,在形成衬垫25的阵列基板2和对向基板3的各个的整个表面上涂覆厚度为800m-10()的AL-3046(JSR公司制造)作为定向膜材料,并在阵列基板2和对向基板3的每一个上形成定向膜(未示出)。
其后,沿对向基板3的定向膜上除注入液晶成分43的部分之外的外缘印刷作为密封材料5使用的粘合剂,然后在粘合剂的外围上的电极转接电极(未示出)上形成电极转接材料(未示出),用于从阵列基板2对反电极37施加电压。
随后,将阵列基板2的定向膜和对向基板3的定向膜设置成彼此面对,然后将其加热以固化粘合剂并使之成为密封材料5,由此阵列基板2和对向基板3通过密封材料5彼此附着。
其后,阵列基板2和对向基板3之间未被密封材料5密封的部分作为注入口,将例如ZLI-1565(日本Merck公司生产)作为具有正介电各向异性的液晶成分43从注入口注入,这样液晶成分43插入到阵列基板2和对向基板3之间的液晶密封区B内。
这种情况下,通过使用紫外线可固化树脂作为密封剂来密封阵列基板2和对向基板3之间的注入口,由此制造进行彩色显示的液晶面板1。
其后,执行液晶面板1的照明评估。结果是,液晶面板1具有极好的显示质量,同时光屏蔽层41的光屏蔽性能可充分得到保证。
如上所述,根据第一实施例,当在对向基板3的玻璃基板32上制造滤色层33时,通过使用在形成构成滤色层33的红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35、蓝色滤色器部分36中的任一个时所使用的紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂,在玻璃基板32的滤色层33的外侧同时形成堤图案38。其后光屏蔽墨水C涂覆在堤图案38和滤色层33的外缘之间的堤A内,并在堤图案38和滤色层33的外缘之间的堤A内形成光屏蔽层41。
结果是,与滤色层33分开形成两段堤图案38且在这些堤图案之间涂覆光屏蔽墨水C以形成光屏蔽层的情况相比,可在滤色层33的外缘同时形成光屏蔽层41。因此,光屏蔽层41不太可能与显示框架部分8的内部重叠,或侵入显示框架部分8,这样,液晶面板1的孔径比不太可能减小。因此,可以获得具有大的孔径比的液晶面板1。
又,与通过使用需要如涂覆、曝光、显影、焙烧等大量处理步骤的光刻与滤色层分开形成光屏蔽层41的情况相比,光屏蔽层41的制造步骤的数量得到减少,因此,滤色层33和光屏蔽层41可容易制造。因此,液晶面板1的制造成本减少,同时通过照明评估,充分保证了极好的显示质量和光屏蔽性能,这样可以低价格提供具有高显示质量的液晶面板1。
在上述第一实施例中,与位于滤色层33的最外围的红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35和蓝色滤色器部分36中的任何一个相同的材料叠层在离开滤色层33的外缘的外侧的玻璃基板32上,以形成堤图案38。然而,当红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35和蓝色滤色器部分36相继形成时,可根据阵列基板2和对向基板3之间的单元间隙,以多层结构叠层与这些滤色器部分相同的材料,以形成图8所示的第二实施例中的堤图案38。
即,如图8所示,在玻璃基板32上形成红色滤色器部分34。此时,分别在与滤色层33的外缘表面连续的位置以及在与滤色层33的外缘在表面上相距预定距离的位置处,以与红色滤色器部分34相同的材料形成低层图案51。
其后,形成绿色滤色器部分35,以邻近红色滤色器部分34,然后在绿色滤色器部分35和红色滤色器部分34之间形成蓝色滤色器部分36。此时,在低层图案51上叠层与蓝色滤色器部分36相同的材料,由此由低层图案51和上层图案52形成具有厚为3.5μm的叠层结构的堤图案38。
随后,如图9所示,在这些堤图案38之间的堤A内涂覆光屏蔽墨水C,如图10所示,在堤图案38之间的间隙内形成厚度大于滤色层33的3μm的光屏蔽层41,由此制造具有框架的滤色器基板。
结果是,以相同的步骤在玻璃基板32上叠层与红色滤色器部分34相同的材料以形成低层图案,以相同的步骤在低层图案51上叠层与蓝色滤色器部分36相同的材料以形成上层图案52,由此形成堤图案38,这样堤图案38的高度设定为大于滤色层33的厚度,因此,堤图案38之间涂覆的光屏蔽层41的厚度可设定为大于滤色层33的厚度。因此,光屏蔽层41的光屏蔽性能得到增强。
而且,光屏蔽层41可设定为厚度大,且作为光屏蔽层41涂覆的光屏蔽墨水C内的黑色颜料的添加量得到减少,这样光屏蔽墨水C的粘性减小。因此,尽管不容易通过如喷墨或投放器之类的涂覆装置47来涂覆具有高粘性的光屏蔽墨水C,但可为如喷墨或投放器之类的涂覆装置47适当设定这种光屏蔽墨水C的粘性,这样可通过涂覆装置47有效制造光屏蔽层41。又,已经发现,通过照明评估,光屏蔽层41的黑色比第一实施例的液晶面板1更黑、更坚固,因此,液晶面板1可设计成具有更高级别的图像质量。
又,在图11所示的第三实施例的情况下,可在阵列基板2上形成滤色层33。滤色层33叠层在包括薄膜晶体管13的底涂层上。通过开放薄膜晶体管13的漏极22而获得的、面对滤色层33的红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35和蓝色滤色器部分36的接触孔61,分别在红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35和蓝色滤色器部分36中形成。这里,这些接触孔61在顶视图中的尺寸为20μm×20μm。像素电极11叠层在包括这些接触孔61的红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35和蓝色滤色器部分36上。像素电极11可导电并通过接触孔61电气连接到薄膜晶体管13的漏极22。
而且,在红色滤色器部分34和绿色滤色器部分35之间提供衬垫25。在红色滤色器部分34上的像素电极11和绿色滤色器部分35上的像素电极11之间提供衬垫25,这样红色滤色器部分34上的像素电极11和绿色滤色器部分35上的像素电极11彼此电气绝缘。在离开滤色层33的外缘的外侧,在底涂层上提供堤图案38,并在堤图案38和滤色层33之间的堤A内涂覆光屏蔽墨水C,以形成光屏蔽层41。
在对向基板3中,反电极37叠层在玻璃基板32的整个表面上,且反电极37以及阵列基板2的光屏蔽层41和堤图案38的每一个都由密封材料5彼此连接。
结果是,当在阵列基板2的玻璃基板7上形成滤色层33时,形成堤图案38,且在堤图案38和滤色层33之间的堤A内涂覆光屏蔽墨水C,以形成光屏蔽层41。因此,可获得与第一实施例相同的动作和效果。而且,通过在阵列基板2侧形成滤色层33,就无需单独形成透明绝缘膜,并且因此减少了制造成本。在在阵列基板2侧具有滤色层33的液晶面板1上执行照明评估,这样可获得高的显示质量,如第一实施例的情况。
而且,如图12和图13所示的第四实施例的情况,如图12所示,在离开滤色层33的外缘的外侧不设置堤图案38,并在滤色层33的外缘涂覆光屏蔽墨水C,这样形成光屏蔽层41,以和滤色层33的外缘连续,如图13所示。即,光屏蔽层41的外部并未被堤图案38划分,并且因此,光屏蔽层41流向外部。因此,存在一种风险,即光屏蔽层41的图案可能被破坏。然而,没有必要形成在形成时可能剥落的堤图案,因此,液晶面板1的制造性能得到增强。
在上述每个实施例中,已经描述了上栅极型薄膜晶体管13。然而,具有下栅极型结构的下栅极型薄膜晶体管13或共面型薄膜晶体管13可联系前面的描述来使用。
而且,如Y驱动器电路18和X驱动器电路19的外围驱动电路制备在阵列基板2的玻璃基板7的显示框架部分8的外缘。然而,如Y驱动器电路18和X驱动器电路19的外围驱动电路可与阵列基板2分开形成,然后连接到阵列基板2。
接着,参考图14到图25描述第五实施例。用相同的参考数字标识与上述每个实施例相同的构造和动作,并省略其描述。
在第五实施例的液晶面板1中,向阵列基板2侧提供滤色层33。即,阵列基板2配备形成为覆盖透光玻璃基板7上的每个像素9的薄膜晶体管13的滤色层33、为滤色层33上的每个像素9准备的像素电极11、滤色器33上形成的衬垫25、形成为覆盖多个像素电极11的全部的定向膜65等等。
每个像素电极11通过穿透滤色层33的通孔67连接到对应的薄膜晶体管13。
每个薄膜晶体管13例如是具有多晶硅半导体层的n沟道型共面型TFT,它具有有源层71作为多晶硅膜形成的半导体层。图15示出了其详细结构。在玻璃基板7上设置的底涂层72上设置有源层71,有源层具有通过在沟道区73的两侧掺杂杂质来形成的漏区74和源区75。
每个薄膜晶体管13的源极21通过穿透栅极绝缘膜77和内层绝缘膜78的接触孔79电气连接到有源层71的源区75。源极21通过覆盖内层绝缘膜78、漏极22和源极21的滤色层33内形成的通孔67电气连接到像素电极11。
又,每个薄膜晶体管13的漏极22与信号线16整体形成,并通过穿透栅极绝缘膜77和内层绝缘膜78的接触孔81电气连接到有源层71的漏区74。
而且,每个薄膜晶体管13的栅极24与扫描线15整体形成,并排列成通过栅极绝缘膜77面对有源层71。
因此,薄膜晶体管13连接到扫描线15和信号线16,并通过来自扫描线15的驱动电压导通,以及将信号电压从信号线施加到像素电极11。
辅助电容元件12的辅助电容电极12a设置在与有源层71相同层的底涂层72上,并通过穿透栅极绝缘膜77和内层绝缘膜78的接触孔83电气连接到接触电极84。接触电极84通过穿透滤色层33的接触孔85电气连接到像素电极11,由此将薄膜晶体管13的源极21、像素电极11和辅助电容电极12a设定为相同电位。而且,辅助电容元件12的至少一部分辅助电容线12b排列成通过栅极绝缘膜77面对辅助电容电极12a,并设定为预定电位。
如图14到图16所示,光屏蔽部分42配备有对应于堤图案的一对隔断壁91和92,作为通过叠层两层构成滤色层33的着色树脂从而获得的坝图案,光屏蔽部分还配备有设置在所述一对隔断壁91和92之间形成的堤A内的玻璃基板7的上表面上的光屏蔽层41。
更为具体地,在这对隔断壁91和92之间,构成隔断壁91和92的各个部分的低段部分91a和92a以及构成隔断壁的其它部分的高段部分91b和92b由不同颜色的彩色树脂构成(例如,低段部分91a和92a由绿色着色树脂形成,而高段部分91b和92b由蓝色着色树脂形成),并将其提供给除液晶注入口40之外的光屏蔽区39。围绕除液晶注入口40之外的光屏蔽区39的槽形堤A形成于所述一对隔断壁91和92之间,由如分散有黑色颜料的黑色树脂之类的光屏蔽树脂形成的光屏蔽层41形成于堤A中。
例如,衬垫25由光敏树脂形成。衬垫25设置于在具有光屏蔽性能的配线部分上叠层的滤色层33的各个滤色器部分34、35和36上。定向膜65将包含在液晶层4内的液晶分子相对于阵列基板2定向在预定方向。
对向基板3具有在玻璃基板32上形成的反电极37、覆盖反电极的定向膜94等等。定向膜94将包含在液晶层4内的液晶分子相对于对向基板3定向在预定方向。
从背光单元BL发出的光穿过液晶面板1的阵列基板2侧的起偏振片44,通过液晶层4调制并有选择地由对向基板3侧的起偏振片45透过,由此图像显示在液晶面板1的显示框架部分8上。
接着,将描述一种生产上述液晶面板1的方法。
在制造阵列基板2的步骤中,首先,在玻璃基板7上形成底涂层72,然后形成薄膜晶体管13的多晶硅的有源层71等以及辅助电容电极12a。随后,形成栅极绝缘膜77之后,形成如扫描线15、辅助电容线12b、与扫描线15集成的栅极24等各种类型的配线。随后,通过使用栅极24作为掩膜在多晶硅的有源层71中掺杂杂质,以形成漏区74和源区75,然后对整个基板进行退火以激活杂质。随后,形成内层绝缘膜78之后,形成各个接触孔81、79和83,以穿透栅极绝缘膜77和内层绝缘膜78。随后,形成信号线16,并形成薄膜晶体管13的漏极22、源极21和接触电极84,以和信号线16成为整体,由此获得阵列基板2,其中形成如图17所示的薄膜晶体管13和电极配线。
其后,关于每个颜色像素形成滤色层33的每个滤色器部分34、35和36,并在光屏蔽区39内形成一对隔断壁91和92。
更为具体地,在基板的整个表面上通过旋转器涂覆分散有绿色颜料的紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂。然后,通过光掩膜,把抗蚀剂膜暴露在波长为365nm的光线中,曝光量为100mJ/cm2,利用所述光掩模光照射到对应于绿色像素的部分和在显示框架部分8的外缘对应于隔断壁91和92的部分。然后,用包含界面活性剂的氢氧化钾(KOH)的1%的水溶液对抗蚀剂膜显影10秒钟,然后焙烧。因此,如图18所示,形成具有厚3.0μm的膜的绿色滤色器部分35,并形成由分散有绿色颜料的丙烯酸树脂构成的隔断壁91和92的低段部分91a和92a。
隔断壁91和92的低段部分的宽度(行宽)并不限制在特定值的范围,只要这种宽度使得可以形成在低段部分的上表面上形成的隔断壁91和92的隔断壁高段91b和92b。例如,在此实施例中,如图19所示,内部形成(即,在显示框架部分8侧)的隔断壁91的低段部分91a的宽度W1a设为50μm,而在隔断壁91的外围侧形成的隔断壁92的低段部分92a的宽度W2a设为250μm。隔断壁91的低段部分91a和隔断壁92的低段部分92a之间的间隔尺寸W可根据制造液晶面板1所需的光屏蔽区的尺寸而适当设定。在此实施例中,例如,尺寸W设为2mm。
其后,如图20所示,通过重复紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂的涂覆和光刻过程,形成具有3.0μm厚的膜的蓝色滤色器部分36,并在隔断壁91和92的低段部分91a和92a上表面上形成由分散有蓝色颜料的丙烯酸树脂形成的隔断壁91和92的高段部分91b和92b,由此在隔断壁91和92之间的光屏蔽区39内形成深为6.0μm的凹槽形堤A。
隔断壁91和92的高段部分91b和92b的宽度并不限制在特定值的范围,只要宽度不小于极限分辨率(行宽),在该分辨率可确保构成高段部分91b和92b的紫外线可固化丙烯酸树脂的预定粘接强度。例如,在此实施例中,如图19所示,内部隔断壁91的高段部分91b的宽度W1b设为25μm,而在外围侧的隔断壁92的高段部分92b的宽度W2b设为100μm。
通过重复相同的过程,如图21所示,在与每个红色像素对应的部分形成由分散有红色颜料的丙烯酸树脂形成的具有3.0μm厚的膜的红色滤色器部分34。
形成每个滤色器部分34、35和36的步骤中,同时形成通孔67和接触孔85。
随后,在滤色层33上通过溅射方法形成ITO,然后形成预定的像素图案,以形成与薄膜晶体管13接触的像素电极11。随后,例如,在基板表面上利用旋涂器将紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂涂覆预定的膜厚。加热并干燥该树脂材料后,通过使用具有预定图案的光掩膜,将该树脂材料暴露在预定曝光量的紫外线中。用碱性水溶液对树脂材料显影,并加热且焙烧预定时间,由此,在滤色层33的预定位置形成约5μm的衬垫25,同时避开了基板表面的像素电极11,如图22所示。
随后,如图23和24所示,从墨水喷嘴95将光屏蔽墨水C滴到隔断壁91和92之间形成的堤A中,以将光屏蔽墨水C涂覆到堤A中。通过加热并焙烧固化丙烯酸单体,以在堤A中形成由黑色树脂形成的光屏蔽层41。在此实施例中,使用包含通过加热处理固化的热固树脂的光屏蔽墨水C。然而,作为替代,可以使用包含通过光照固化的热固树脂的光屏蔽墨水。
随后,在基板的整个表面上涂覆定向膜材料AL-1051(JSR公司),然后经过打磨处理,形成定向膜65,由此制造阵列基板2,如图25所示。
在制造对向基板3的步骤中,首先,通过溅射方法形成厚约为150nm的ITO,然后形成图案以形成反电极37。其后,将与定向膜65相同的定向膜材料涂覆在反电极37上,然后经过打磨处理,以形成定向膜94,由此制造对向基板3。
在制造液晶面板1的步骤中,印刷密封材料5并沿阵列基板2的外缘涂覆,但留下液晶注入口40,并在密封材料5的外围的电极转接电极上形成电极转接材料用于将电压从阵列基板施加于反电极37。随后,阵列基板2和对向基板3设置成阵列基板2的定向膜65和对向基板3的定向膜94彼此面对,并通过加热固化密封材料5,这样两片基板彼此粘接。随后,从液晶注入口40注入如ZLI-1565(日本Merck公司生产)的液晶成分,进一步,通过密封构件93密封液晶注入口40,以形成液晶层4,由此制造液晶显示面板。
如上所述,根据第五实施例,在形成滤色层33的步骤中,在显示框架部分8内形成滤色层33,且形成形成了用于阻断光屏蔽区39内的光屏蔽墨水C的堤A的隔断壁91和92。因此,可在显示框架部分8的外围部分的预定位置,由喷墨系统形成光屏蔽层41,而无需另一步骤,也不会将光屏蔽墨水C扩展到阵列基板2的外缘部分,由此,原材料的使用效率得到增强,制造成本得到减少。
同时,置于显示框架部分8的最外围的光屏蔽层41和滤色层33(在此实施例中,为蓝色滤色器部分36)并不彼此靠近,因此,两层之间没有发生混色。
在此实施例中,所述一对隔断壁91和92的低段部分91a和92a以及高段部分91b和92b分别由绿色和蓝色着色树脂构成。然而,本发明并不限于该实施例,它们可以由构成滤色层33的滤色器部分34、35和36的颜色中的任何颜色的着色树脂构成。
在此实施例中,通过逐步叠层不同颜色的两层着色树脂层,构成隔断壁91和92。然而,在图26所示的第六实施例的情况下,可形成隔断壁91和92的高段部分91b和92b,以覆盖隔断壁91和92的低段部分91a和92a。并且,如图27和28所示的第七实施例的情况,该对隔断壁91和92可由一层或三层构成,或者如图29所示的第八实施例的情况,内部隔断壁91可由两层构成,而外部隔断壁92可由一层构成。即,并不特别限制着色树脂的叠层结构,且可适当设定隔断壁91和92的着色树脂的叠层结构,以便形成具有所需厚度的光屏蔽层41。这里,如图30所示,在第九实施例的情况下,内部隔断壁91由两层构成而外部隔断壁92由一层构成,通过将光屏蔽墨水滴入堤A,以接续在外部隔断壁92上,可形成光屏蔽层41的厚度基本与每个隔断壁91、92都由两层构成的情况的厚度相同。
而且,在此实施例中,在阵列基板2内形成滤色层33和光屏蔽部分42,然而,可在对向基板3内形成上述滤色层和光屏蔽部分。
接着,参考图31到图42描述第十实施例。与前述实施例相同的结构和动作由相同的参考数字表示,且省略了其描述。
如图31所示,在第十实施例的液晶面板1中,在该对隔断壁91和92的内围侧(即,在显示框架部分8侧),在隔断壁91的高段部分91b的上表面形成沿隔断壁91向下凹陷的凹槽97。在内围侧的隔断壁91具有透光特性时,光屏蔽金属图案(未示出)可置于隔断壁91之下。
如上所述,在隔断壁91和92之间形成堤A,并在堤A上形成光屏蔽层41。
接着,将描述一种生产上述液晶面板1的方法。
如图32所示,使用与第五实施例相同的步骤,在形成其中形成薄膜晶体管13和电极配线的阵列基板2之后,关于每个颜色像素9,形成滤色层33的每个滤色器部分34、35和36,并在光屏蔽区39内形成一对隔断壁91和92。此时,例如,在基板的整个表面上用旋转器涂覆分散有红色颜料的紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂,并通过光掩膜将该抗蚀剂膜暴露在波长为365nm的光线中,曝光量为100mJ/cm2,这样光照射到与红色像素对应的部分。用包含界面活性剂的氢氧化钾(KOH)的0.05%的水溶液将抗蚀剂膜显影40秒,然后在230℃焙烧3分钟,由此形成具有3.0μm厚的膜的红色滤色器部分34,如图33所示。
随后,通过在紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂内分散绿色颜料获得的抗蚀剂由旋转器涂覆在基板的整个表面上,且在与上述相同的条件下,该抗蚀剂膜通过光掩膜暴露在光线中,这样,光照射到与绿色像素对应的部分和与显示框架部分8的外缘处的隔断壁91和92对应的部分,显影然后焙烧,由此形成具有3.0μm厚的膜的绿色滤色器部分35,并形成又分散有滤色颜料的丙烯酸树脂形成的隔断壁91和92的低段部分91a和92a,如图34所示。
隔断壁91和92的低段部分91a和92a的宽度(行宽)并不限制在特定值的范围,只要这种宽度可以使得在低段部分91a和92a的上表面形成隔断壁91和92的高段部分91b和92b。例如,在此实施例中,如图35所示,低段部分91a和92a的宽度W1a和W2a设为70μm。又,隔断壁91的低段部分91a和隔断壁92的低段部分92a之间的间隔尺寸W可根据制造液晶面板1所需的光屏蔽区的尺寸而适当设定。在此实施例中,例如,尺寸W设为1至7mm。
其后,通过重复涂覆相同的紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂、光刻过程以及焙烧,可形成具有3.0μm膜厚的蓝色滤色器部分36,并在隔断壁91和92的低段部分91a和92a的上表面上形成由分散有蓝色颜料的丙烯酸树脂形成的隔断壁91和92的高段部分91b和92b,如图36所示,由此在隔断壁91和92之间的光屏蔽区39内形成深为5.5μm的槽形堤A。这里,由分散有蓝色颜料的丙烯酸树脂形成的一对树脂层98和98设置在内围侧的低段部分91a的上表面上,以便以预定间隔彼此隔开,由此在低段部分91a上形成具有向下凹陷的凹槽97的高段部分91b。
隔断壁91和92的高段部分91b和92b的宽度(行宽)并不限制在特定值的范围,只要这种宽度不小于极限分辨率(行宽),在该分辨率可确保构成高段部分91b和92b紫外线可固化丙烯酸树脂的预定粘接强度。例如,在此实施例中,如图35所示,构成内部隔断壁91的高段部分91b的树脂层98和98的宽度W2a设为20μm,而树脂层98和98之间的间隔W3设为20μm,在外围侧的隔断壁92的高段部分92b的宽度W2b设为20μm。
随后,将其中形成滤色层33和隔断壁91和92的阵列基板2在220℃焙烧60分钟,由此很好地固化丙烯酸树脂。
在形成各个颜色滤色器部分34、35和36的步骤中,也同时形成通孔64和接触孔85。
随后,在滤色层33上通过溅射方法形成厚度为150nm的ITO,并形成预定的像素图案,由此形成与薄膜晶体管13接触的像素电极11。随后,在基板的整个表面由旋转器将紫外线可固化丙烯酸树脂抗蚀剂涂覆预定膜厚。加热并干燥该树脂材料,然后通过使用具有预定图案的光掩膜,将该树脂材料暴露在具有预定曝光量的紫外线中。用碱性水溶液对树脂材料显影,并加热且焙烧预定时间,由此在滤色层33的预定位置形成约5.5μm高的衬垫25,同时避开了基板表面的像素电极11,如图37所示。
随后,如图38所示,从墨水喷嘴95将光屏蔽墨水C滴到隔断壁91和92之间形成的堤A中,以将光屏蔽墨水C涂覆到堤A中。这种情况下,较佳的是,确定墨水喷嘴95喷射光屏蔽墨水C的喷射位置,以便在从墨水喷嘴95的喷口到隔断壁91和92的高段部分91b和92b的顶端的喷射方向中的喷射距离设为60μm到90μm。在减压环境下移除溶剂,然后执行加热并焙烧,以固化丙烯酸单体,由此形成在堤A中由黑色树脂形成的光屏蔽层41,如图39所示。而且,以与第五实施例相同的步骤形成定向膜65,由此制造阵列基板2,如图40所示。
在此实施例中,使用包含通过加热处理固化的热固树脂的光屏蔽墨水C。然而,作为替代,可以使用包含通过光照固化的热固树脂的光屏蔽墨水。
如上所述,根据第十实施例,在形成滤色层33的步骤中,在显示框架部分8内形成滤色层33,且可形成形成了用于阻断光屏蔽区39内的光屏蔽墨水C。的堤A的隔断壁91和92。因此,可在显示框架部分8的外围部分的预定位置,由喷墨系统形成光屏蔽层41,而无需另一步骤,也不需要将光屏蔽墨水C扩展到阵列基板2的外缘部分,由此,原材料的使用效率得到增强,制造成本得到减少。
又,在内围侧,向隔断壁91的高段部分91b提供凹槽97。因此,即使当从墨水喷嘴95喷射的光屏蔽墨水C到达内围侧的隔断壁91的顶端时,光屏蔽墨水C流进凹槽97并在其中分散,这样流力减弱。因此,可阻断光屏蔽墨水C并防止其流向显示框架部分8的外面。
这从图41和42也能明显看出,图41和42中示出内围侧的隔断壁91的高段部分91b形成凹槽97的情况,以及在高段部分91b并未形成凹槽97的情况下,墨水喷嘴95将光屏蔽墨水C喷射到堤A中时,从墨水喷嘴95的喷口到隔断壁91和92的高段部分91b和92b的顶端的喷射距离H和存在及没有光屏蔽墨水C的缺陷喷射之间关系。
即,在没有凹槽97形成的情况下,如图41所示,当喷射距离H等于80μm或更大时,光屏蔽墨水C不会流出显示框架部分8,且当喷射距离H等于90μm或更少时,不会发生光屏蔽层41的缺陷形成。因此,没有光屏蔽墨水C的缺陷喷射的喷射距离H的范围为从80μm到90μm。
另一方面,在形成凹槽97的情况下,如图42所示,当喷射距离H等于60μm或更大时,光屏蔽墨水C不会流出显示框架部分8,且当喷射距离H等于90μm或更少时,不会发生光屏蔽层41的缺陷形成。因此,没有光屏蔽墨水C的缺陷喷射的喷射距离H的范围为从60μm到90μm,与没有形成凹槽97的情况相比,范围是其3倍。即使器件条件、隔断壁91和92等的形状有所变化时,光屏蔽墨水C也不会流出显示框架部分8,且可以稳定形成光屏蔽层41。
而且,置于显示框架部分8的最外围(在此实施例中为蓝色滤色器部分36)的光屏蔽层41和滤色层33并不彼此靠近,因此,两层之间没有发生混色。
在第十实施例中,所述一对隔断壁91和92的低段部分91a和92a以及高段部分91b和92b分别由绿色和蓝色着色树脂构成。然而,本发明并不限于该实施例,它们可以由构成滤色层33的滤色器部分34、35和36的颜色中的任何颜色的着色树脂构成。
如图43的第十一实施例,在第十实施例中,对应于一对隔断壁91和92顶端部分的侧面的隔断壁91和92的高段部分91b和92b的侧面可设计成相对于玻璃基板7为25度到150度的锥形表面99。即使这种情况下,也能防止从墨水喷嘴95喷射的光屏蔽墨水C流出显示框架部分8。
在上述每个实施例中,使用红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35和蓝色滤色器部分36的三种颜色的着色层。然而,本发明并不限定于此,红色滤色器部分34、绿色滤色器部分35、蓝色滤色器部分36以及透明色滤色器部分的四种颜色的着色层也可以使用。
接着,将参考图44描述第十二实施例。用相同的参考数字标识与上述每个实施例相同的构造和动作,并省略其描述。
第十二实施例与第十实施例的不同在于,在第十实施例中,在内围侧的隔断壁91的高段部分91b没有形成凹槽97,且隔断壁91和92的高段部分91b和92b的侧面被设计成锥形表面99。形成锥形表面99以便对玻璃基板7的锥角θ从25度到150度,较佳的为从90度到120度。
通过控制抗蚀剂膜在曝光后的显影时间,或通过控制抗蚀剂材料、曝光量、焙烧条件等来调整锥形表面99的锥角θ。
如上所述,根据该实施例,隔断壁91和92的高段部分91b和92b被设计成锥形表面99,以便防止从墨水喷嘴95喷射的光屏蔽墨水C流出显示框架部分8。
在第十二实施例中,通过逐步叠层两层不同颜色的着色树脂来构成每个隔断壁91和92。然而,每个隔断壁91和92也可由一层或三层构成。或者,内围侧的隔断壁91可由两层构成,而外围侧的隔断壁92由一层构成。即,并不特别限制着色树脂的分层结构,且可适当设定隔断壁91和92的着色树脂的分层结构,以便形成具有所需厚度的光屏蔽层41。在这种情况下,在最高段形成的着色树脂层的侧面,即,一对隔断壁91和92的每一个的顶端部分的侧面为锥形表面99,这样,可防止从墨水喷嘴95喷射的光屏蔽墨水C流出显示框架部分8。