CN1885138A - 液晶显示器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

液晶显示器件的制造方法。所提供的液晶显示器件的制造方法使用液晶滴注工艺。一基板包括第一、第二和第三滤色器层。形成用于维持单元间隙的间隔体，其纵向地挨着所述第一、第二和第三滤色器层之一布置。为确定液晶的滴注量，将液晶单元的表面积(A)和液晶单元的高度(H)相乘。通过使间隔体的高度(D)与滤色器层之间的台阶差相加来确定液晶单元的高度(H)。在确定液晶单元的高度(H)时，考虑了滤色器层之间的台阶差，因而可以精确地确定液晶的滴注量。

Description

液晶显示器件的制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示(LCD)器件的制造方法，更具体地，涉及使用精确的液晶量进行滴注的液晶显示器的制造方法。

背景技术

超薄平板显示器包括厚度为几厘米(cm)或更薄的薄显示器。液晶显示器件是超薄平板显示器件的一种，并具有这样的特殊优点：由于驱动电压低，它们消耗的功率低。此外，液晶显示器件便于携带，从而它们可以广泛应用于各种领域，例如便携式计算机、监视器、宇宙飞船、飞行器等。

液晶显示器件包括下基板，其具有薄膜晶体管和其上形成的像素电极。液晶显示器件还包括上基板，其上形成有公共电极。液晶层形成在上、下基板之间。像素电极和公共电极在两个基板之间产生电场，从而操作和/或驱动液晶。一旦驱动了液晶，则控制了透光性，从而液晶显示器件能够显示图像。可以利用真空注入法使用毛细现象来制造液晶显示器件。将压力差用于在上基板与下基板之间形成液晶层。

在真空注入法中，首先形成下基板和上基板。下基板包括薄膜晶体管和像素电极，上基板包括滤色器层和公共电极。在这两个基板中的一个基板上形成具有注入孔的密封剂，以使这两个基板相互连接。在连接了这两个基板之后，密封剂被固化，基板被结合。接着，结合后的基板被放置在真空室中，以将这两个基板之间的空间维持为真空，随后将液晶浸入到该空间中。如上所述，当基板之间的空间为真空时，由于毛细现象，液晶通过注入孔迅速吸收到该空间中。结果，液晶被注入到这两个基板之间。

在真空注入法中，随着显示屏幕的表面变得更大，用于将液晶注入到基板之间的工艺时间被延长，降低了生产率。与真空注入法不同，液晶滴注法可减少工艺时间。

在液晶滴注法中，液晶被滴注在基板之一上。当使用液晶滴注法时，液晶被直接滴注在基板上。因而不需要将液晶注入到基板之间的工艺步骤，并简化了制造工艺。然而，在液晶滴注法中，可能无法精确地预先计算滴注的液晶量。

在真空注入法中，上、下基板被结合，通过注入孔将液晶填充在结合后的基板之间。不需要确定液晶量。相反，在液晶滴注法中，在滴注液晶之后结合基板。需要预先确定液晶的滴注量。如果滴注量少于所需的液晶量，可能在液晶单元内出现液晶欠缺区(deficient area)。如果滴注量多于所需的液晶量，可能在液晶单元内出现液晶超量区(excessivearea)。对于液晶欠缺区或液晶超量区来说，液晶显示器件的图片质量将被劣化。

可以通过计算液晶单元内的容积来确定液晶的滴注量。可以通过将液晶单元的表面积与液晶单元的高度相乘来计算液晶滴注量。液晶单元的高度对应于间隔体(其被形成以维持液晶单元的单元间隙)的高度。通过将液晶单元的表面积与间隔体的高度相乘来计算液晶滴注量。

图1A是液晶显示器件100的截面图。下基板10和上基板30由密封剂70相互结合。在两个基板10、30之间形成液晶层50。上基板30包括遮光层32、红、绿、蓝滤色器层34a～34c以及公共电极36。在公共电极36与下基板10之间形成间隔体38。

在液晶单元内的空间中形成液晶层50。通过计算该空间的容积，可以确定液晶量。通过将液晶单元的表面积乘以其高度来计算液晶单元内的空间容积。液晶单元的高度对应于间隔体38的高度。液晶滴注量等于液晶单元的表面积与间隔体38的高度的乘积。

在确定滴注量时，在制造工艺期间可能出现台阶差(step difference)。在淀积滤色器层34a-34c期间，在滤色器层之间出现台阶差。考虑到台阶差，当在实际的制造工艺期间施加所计算的量时，可能由于所计算的液晶量不正确而出现欠缺区和超量区。

滤色器层34a～34c重复形成红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色。红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器层是单独淀积的。如图1B所示，当执行这三种淀积工艺时，各颜色的高度可能不统一，最终在各滤色器层之间导致台阶差(h)。当出现了这种台阶差(h)时，间隔体38可能纵向地挨着具有台阶差的滤色器层(例如蓝滤色器层)形成。间隔体38的高度可能与整个液晶单元的高度不相同。此外，在红滤色器层和绿滤色器层的区域中的液晶单元的高度可能高于间隔体38的高度。该高度差等于台阶差(h)。在这种情况下，所计算的液晶量小于实际需要量，从而导致液晶欠缺区。当间隔体38挨着红滤色器层或绿滤色器层形成时，所计算的液晶量大于实际需要量，从而出现了液晶超出区。

因而，需要一种能够基本上消除现有技术的缺点的液晶显示器件的制造方法。

发明内容

仅以介绍的方式，在一个实施例中，提供了一种用于液晶显示器件的制造方法。在该制造方法中，制备第一基板和第二基板。在第一基板上形成遮光层和多个滤色器层。在第一基板与第二基板之间提供间隔体以维持单元间隙。根据液晶单元的表面积(A)和液晶单元的高度(H)来确定液晶量。该液晶单元的高度(H)包括间隔体的高度(D)和滤色器层的台阶差。所确定的液晶量被滴注在第一基板和第二基板中的一个基板上。

在另一实施例中，液晶显示器件包括一对基板、滤色器层、间隔体和液晶。该对基板包括第一基板和第二基板。滤色器层形成在第一基板上。间隔体将第一基板和第二基板分开预定的单元间隙。液晶置于单元间隙中。根据单元间隙的容积确定滴注的液晶量，而单元间隙的容积由间隔体的高度、液晶单元的表面积、以及滤色器层的至少一个台阶差确定。

应该理解，前面的一般说明和后面对优选实施例的详细说明都是示例性和解释性的，旨在为所要求的本发明提供进一步的解释。

附图说明

所包括的附图用于进一步理解本发明，其被并入本申请中，并构成了本申请的一部分，示出了本发明的实施例，并与说明书一起解释本发明的原理。在附图中：

图1A是现有技术液晶显示器件的截面图；

图1B是示出了图1A的液晶显示器件的台阶差(h)的截面图；

图2到图4是具有各种形式的台阶差的滤色器层的截面图；

图5A到图5C是示出了液晶显示器件的制造工艺的立体图。

具体实施方式

现在详细说明优选实施例，其示例在附图中示出。只要可能，在全部附图中使用相同的附图标记表示相同或类似的部件。

如下地确定液晶滴注量。

液晶滴注量的计算

图2-4示出了具有各种形式的台阶差的滤色器层。在图2所示的液晶显示器件350中，下基板100和上基板300由密封剂700相互结合。在两个基板100与300之间形成液晶层500。遮光层320、第一、第二、第三滤色器层340a、340b、和340c、以及公共电极360依次形成在上基板300上。在另一实施例中，对于板内切换(IPS)型液晶显示器件，公共电极360可以形成在下基板100上。三个滤色器层340a、340b和340c可以包括红、绿、蓝滤色器，但不限于此。

在该两个基板100与300之间形成间隔体380。具体地，间隔体380纵向地挨着第三滤色器层340c形成。在另外的实施例中，间隔体380可纵向地挨着第一滤色器层340a和/或第二滤色器层340b形成。在第三滤色器层340c与其他两个滤色器层(例如第一滤色器层340a和第二滤色器层340b)之间形成台阶差(h)。通过计算液晶单元的容量，也就是液晶单元的表面与液晶单元的高度的乘积，可以获得液晶的滴注量。

间隔体380挨着三个滤色器层中的第三滤色器层340c形成。与整个液晶单元的1/3对应的区域的高度可以被计算为间隔体380的高度(D)。与液晶单元的剩余2/3对应的区域的高度可以被计算为间隔体380的高度(D)与台阶差(h)的和值(D+h)。整个液晶单元的高度(H)可以被计算为：

H＝1/3(D)+2/3(D+h)                  (1)

值h也可代表全部台阶差的平均值(X)。

在图3中，除液晶层340之间的台阶差之外，液晶显示器件450与图2中的液晶显示器件相同。参照图3，在第三液晶层340c和第二液晶层340b之间没有台阶差。间隔体380纵向地挨着第三液晶层340c和第二液晶层340b形成。然而，在第一滤色器层340a和第三滤色器层340c之间存在台阶差(h)。

间隔体380挨着第三滤色器层340c形成。与整个液晶单元的1/3对应的区域的高度可以被计算为间隔体380的高度(D)。与整个液晶单元的1/3对应的第二滤色器层340b的区域的高度也可以被计算为间隔体380的高度(D)。与整个液晶单元的剩余1/3对应的第一滤色器层340a的区域的高度可以被计算为间隔体380的高度(D)与台阶差(h)的和值(D+h)。整个液晶单元的高度(H)可以被计算为：

H＝[1/3(D)+1/3(D)+1/3(D+h)]＝

   [1/3(D)+1/3(2D+h)]＝[1/3(D)+2/3(D+h/2)]...    (2)

值h/2代表全部台阶差的平均值(X)。

在图4中，除液晶层340之间的台阶差之外，液晶显示器件550与图3中的液晶显示器件相同。参照图4，在第三滤色器层340c与第二滤色器层340b之间形成台阶差(h1)。在第三滤色器层340c与第一滤色器层340a之间形成台阶差(h2)。在滤色器层之间形成如上所述的台阶差的情况下，计算液晶显示单元的高度的方法如下。

间隔体380纵向地挨着三个滤色器层中的第三滤色器层340c形成。与整个液晶单元的1/3对应的区域的高度可以被计算为间隔体380的高度(D)。与整个液晶单元的另1/3对应的第二滤色器层340b的区域的高度也可以被计算为和值(D+h1)。与整个液晶单元的剩余1/3对应的第一滤色器层340a的区域的高度可以被计算为和值(D+h2)。整个液晶单元的高度(H)为：

H＝[1/3(D)+1/3(D+h1)+1/3(D+h2)]＝

[1/3(D)+1/3(2D+h1+h2)]＝[1/3(D)+2/3(D+(h1+h2)/2)]...   (3)

值(h1+h2)/2代表全部台阶差的平均值(X)。

因此，当在滤色器层之一上形成间隔体380时，液晶单元的高度(H)可以计算为：

H＝1/3(D)+2/3(D+X)...(4)

在图2到图4中，将间隔体380示为只纵向地挨着第三滤色器层340c形成。在其他实施例中，间隔体380也可以形成在第一滤色器层340a和/或第二滤色器层340b上。图2到图4示出了的间隔体380被形成为纵向地挨着高于其他滤色器层的滤色器层。台阶差的平均值(X)被增加到间隔体的高度(D)上。在其他实施例中，间隔体380可被形成为纵向地挨着低于其他滤色器层的滤色器层。在那样的实施例中，台阶差的平均值(X)被从间隔体的高度(D)中减去。为此，在公式(1)～(4)中，台阶差的平均值(X)可以为负值。

另选地或附加地，间隔体380可以被形成为纵向地挨着低于另一滤色器层而高于其他滤色器层的滤色器层上。在该滤色器层和该另一滤色器层之间形成第一台阶差。在该滤色器层和该其他滤色器层之间形成第二台阶差。通过比较第一和第二台阶差，台阶差的平均值(X)可以从间隔体的高度(D)中增加或减去。

液晶显示器件的制造方法

图5A到图5C是示出了图2-4的液晶显示器件350、450、550的制造工艺的立体图。在图5A到5C中，只示出了一个液晶单元。然而，可以形成与基板的大小对应的多个液晶单元。

参照图5A，制备了下基板100和上基板300。虽然未示出，但在下基板100上形成有相互交叉以限定像素区的多条选通线和数据线。在选通线和数据线之间的各交叉上形成薄膜晶体管。薄膜晶体管包括栅极、半导体层、源极和漏极。在像素区形成与薄膜晶体管相连的像素电极。

此外，在上基板300上形成遮光层。遮光层防止光从形成选通线、数据线以及薄膜晶体管的区域漏出。随后，第一、第二和第三滤色器层形成在遮光层上。在滤色器层上形成公共电极。在滤色器层之间可能出现台阶差。

当形成板内切换(IPS)型液晶显示器件时，在下基板100而不是上基板300上形成公共电极。更具体地，公共电极被形成为与像素电极平行，以在像素电极和公共电极之间引发横向电场。

在下基板100和上基板300之一上形成用于维持液晶单元的间隙的间隔体。该间隔体纵向地挨着该第一、第二、第三滤色器层之一形成。这些滤色器层可包括R、G、B滤色器。间隔体可以以球间隔体或柱间隔体(column spacer)的形式形成。柱间隔体更理想，因为它可以为大的表面提供一致的间隙。

在下基板100和上基板300之一上形成定向层(orientation layer)，用于液晶的初始定向。可通过摩擦材料，例如聚酰胺或聚酰胺基化合物(polyimide group compound)、聚乙烯醇(PVA)、聚醯胺酸(polyamic acid)等，形成定向层。也可通过光配向感光材料，例如聚乙烯醇肉桂酸酯(polyvinylcinnamate，PVCN)基化合物、聚硅氧烷肉桂酸酯(polysiloxanecinnamate，PSCN)基化合物、纤维素肉桂酸酯(cellulosecinnamate，CelCN)基化合物等形成定向层。

参照图5B，将液晶500滴注在下基板100上，从而形成液晶层。在上基板300上形成密封剂700。密封剂700形成在上基板300的边缘部分，为没有注入孔的封闭图案。利用屏幕印刷法或配送法形成密封剂图案(sealant pattern)。密封剂700由UV(紫外线)硬化密封剂形成。更具体地，UV硬化密封剂可包括具有与各端相结合的丙烯酸基、并与引发剂(initiator)相混合的聚合物，或另选地，该聚合物可包括与一端相组合的丙烯酸基以及与另一端相组合的环氧基，并与引发剂相混合。

如上所述地确定液晶500的滴注量。优选地在下基板100的中央部分上滴注足量的经计算的液晶500。这是因为如果液晶500在密封剂700被硬化之前与密封剂700相接触，则液晶500可能在随后的工艺中被污染。即使在密封剂700硬化之后，滴注在下基板100的中央部分上的液晶500也会扩散，从而在整个基板上形成具有一致密度的液晶层。

在图5B中，液晶500滴注在下基板100上，并在上基板300上形成密封剂700。在其他实施例中，液晶500可滴注在上基板300上，而密封剂700形成在下基板100上。此外，液晶500和密封剂700可以滴注并形成在同一基板上。

在图5C中，下基板100和上基板300相互连接。其上滴注有液晶的下基板100被放置在下方。上基板300被翻转，从而形成表面(即其上形成有密封剂的表面)的层朝向下基板100的上表面。

随后，虽然未示出，在连接工艺之后进一步施加硬化密封剂700的工艺。依据用于形成密封剂700的材料施加该硬化密封剂700的工艺。如上所述，对于UV硬化密封剂，可仅通过使用照射工艺硬化该密封剂。另选地或附加地，可以施加UV照射工艺和加热工艺两者。

如果通过照射UV射线来硬化密封剂，则在结合后的基板的整个表面上照射UV射线可能会劣化器件(例如基板上形成的薄膜晶体管)的特性。此外，用于液晶初始定向的定向层的预倾斜角可能改变。因此，当照射UV射线以硬化密封剂时，优选地通过用掩膜覆盖密封剂以外的区域而仅在密封剂的区域上照射UV射线。

如上所述，该液晶显示器件的制造方法具有可以精确地计算液晶滴注量的优点。除间隔体的高度之外，还考虑了滤色器层之间的台阶差。

很显然，对于本领域技术人员来说，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改和变型。因此，只要这些修改和变型在本发明的权利要求及其等同的范围内，就是本发明所意图包括的。

本申请要求2005年6月20日提交的韩国专利申请第P2005-53149号的优先权，通过引用并入其全部内容。

Claims (20)

1、一种液晶显示器件的制造方法，包括以下步骤：

制备第一基板和第二基板；

在第一基板上形成遮光层和多个滤色器层；

在第一基板和第二基板之间提供间隔体以维持单元间隙；

根据液晶单元的表面积(A)和液晶单元的高度(H)确定液晶量，所述液晶单元的高度(H)包括间隔体的高度(D)和滤色器层之间的台阶差；以及

在第一基板和第二基板之一上滴注所确定量的液晶。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述间隔体纵向地挨着所述滤色器层之一布置。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定液晶量的步骤包括将液晶单元的高度(H)确定为：

H＝1/3(D)+2/3(D+X)

其中X代表台阶差的平均值，所述台阶差出现在形成有间隔体的滤色器层和其它滤色器层之间。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述滤色器层上提供公共电极的步骤。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供间隔体的步骤包括利用柱间隔体形成间隔体。

6、根据权利要求1所述的方法，还包括在第一基板和第二基板中的一个基板上提供密封剂的步骤，该第一基板和第二基板中的一个基板不包含滴注的液晶。

7、根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在第一基板和第二基板之一上形成密封剂；以及

连接所述第一基板和第二基板。

8、根据权利要求7所述的方法，还包括在连接所述第一基板和第二基板之后，硬化密封剂的步骤。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，硬化所述密封剂的步骤包括用紫外线光线照射所述密封剂。

10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，硬化所述密封剂的步骤包括紫外线照射工艺和加热工艺。

11、一种液晶显示器件，包括：

一对基板，包括第一基板和第二基板；

滤色器层，形成在所述第一基板上；

间隔体，将所述第一基板和第二基板分开预定的单元间隙；

液晶，设置在所述单元间隙中，其中液晶量是根据单元间隙的容量确定的，而单元间隙的容量由间隔体的高度、液晶单元的表面积以及滤色器层的至少一个台阶差(h)确定。

12、根据权利要求11所述的器件，其中，所述滤色器层包括至少两个滤色器层，所述台阶差(h)出现在形成有间隔体的滤色器层和其它滤色器层之间。

13、根据权利要求12所述的器件，其中，液晶单元的高度(H)包括间隔体的高度和台阶差(h)，并被确定为：

H＝1/3(D)+2/3(D+X)

其中D代表间隔体的高度，X代表台阶差(h)的平均值。

14、根据权利要求11所述的器件，其中，所述滤色器层包括第一滤色器层、第二滤色器层和第三滤色器层。

15、根据权利要求14所述的器件，其中，所述台阶差(h)形成在形成有所述间隔体的所述第三滤色器层和第二滤色器层之间，并且液晶单元的高度(H)被确定为：

H＝1/3(D)+2/3(D+h)

其中第一滤色器层和第二滤色器层具有相同的高度。

16、根据权利要求14所述的器件，其中，所述台阶差(h)形成在形成有所述间隔体的所述第三滤色器层和第一滤色器层之间，液晶单元的高度(H)被确定为：

H＝1/3(D)+2/3(D+h/2)

其中第二滤色器层和第三滤色器层具有相同的高度。

17、根据权利要求14所述的器件，其中，所述台阶差包括第一台阶差h1和第二台阶差h2，所述第一台阶差h1形成在第一滤色器层和第三滤色器层之间，所述第二台阶差h2形成在第二滤色器层和第三滤色器层之间。

18、根据权利要求17所述的器件，其中，所述液晶单元的高度(H)被确定为：

H＝1/3(D)+2/3(D+(h1+h2)/2)。

19、根据权利要求11所述的器件，其中，所述滤色器层包括蓝滤色器层、红滤色器层和绿滤色器层。

20、根据权利要求11所述的器件，还包括形成在所述滤色器层上的公共电极。

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