專利名稱：液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，特別是涉及一種擴(kuò)大了使用溫變范圍， 并提高了抗壓性的液晶顯示裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的陰極射線管顯示器依靠陰極射線管發(fā)射電子撞擊屏幕上的磷光
粉來(lái)顯示圖像，但液晶顯示的原理則完全不同。通常，液晶顯示(LCD)裝 置具有彩膜基板和陣列基板，彼此有一定間隔和互相正對(duì)，形成在兩個(gè)基板 上的多個(gè)電極相互正對(duì)。液晶夾在該兩個(gè)基板之間，電壓通過(guò)基板上的電極 施加到液晶上，然后根據(jù)所作用的電壓改變液晶分子的排列從而顯示圖像。 由于液晶顯示裝置本身不發(fā)射光，它需要光源來(lái)顯示圖像.因此，液晶顯示 裝置具有位于液晶面板后面的背光源，根據(jù)液晶分子的排列控制從背光源入 射的光量從而顯示圖像。液晶顯示裝置中，在兩塊偏光片之間夾有玻璃基板、 彩色濾光片、電極、液晶層和晶體管薄膜，液晶分子是具有折射率及介電常 數(shù)各向異性的物質(zhì)。背光源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)下偏光片，成為具有一定偏振方 向的偏振光。晶體管控制電極之間所加電壓，而該電壓作用于液晶來(lái)控制偏 振光的偏振方向，偏振光透過(guò)相應(yīng)的彩膜色層后形成單色偏振光，如果偏振 光能夠穿透上層偏光片，則顯示出相應(yīng)的顏色；電場(chǎng)強(qiáng)度不同，液晶分子的 偏轉(zhuǎn)角度也不同，透過(guò)的光強(qiáng)不一樣，顯示的亮度也不同。通過(guò)紅綠藍(lán)三種 顏色的不同光強(qiáng)的組合來(lái)顯示五顏六色的圖像。
陣列基板包括多條選通線，這些選通線以固定間隔沿第一方向布置； 多條數(shù)據(jù)線，這些數(shù)據(jù)線以固定間隔沿垂直于第一方向的第二方向布置；多 個(gè)像素電極，這些像素電極以矩陣結(jié)構(gòu)布置在由交叉的選通線和數(shù)據(jù)線所限定的像素區(qū)域內(nèi)；以及多個(gè)薄膜晶體管，這些薄膜晶體管能夠給選通線提供 數(shù)據(jù)從而將信號(hào)從數(shù)據(jù)線傳遞給像素電極。彩膜基板包括黑矩陣(BM: black matrix),該黑矩陣防止光從彩膜基板的除了像素區(qū)域外的部分發(fā)出；紅綠 藍(lán)彩膜，用于顯示彩色光；以及公共電極，用于形成顯示所需的電場(chǎng)。另外， 液晶顯示裝置還包括在相互貼合的玻璃基板之間用以保持盒厚的間隔物。
根據(jù)專利日特開(kāi)2000-66240 、日特開(kāi)2000-164886和日特開(kāi) 2005-292331，提出使用一張掩模版，完成信號(hào)線與晶體管的制作。目前通 常所采用的半透光掩模版工藝為灰色調(diào)掩膜版(GTM: Gray Tone Mask)或 半透掩膜版(HTM: Half Tone Mask) 。 GTM工藝借助光的衍射原理，利用低
于曝光精度的圖形在同樣曝光條件下降低該圖形所在區(qū)域的實(shí)際曝光量；而 HTM工藝是利用半透光材料在掩模版上制作半透光區(qū)域在同樣曝光條件下降 低該區(qū)域的實(shí)際曝光量。HTM工藝與GTM工藝類似，不同點(diǎn)在于前者是在掩 模版上將對(duì)應(yīng)GTM掩模版衍射圖形區(qū)的圖形去除，并在該區(qū)域涂覆具有半透 光效果的材料而作成掩模版，并利用該掩模版進(jìn)行曝光的工藝。
由于球狀間隔物采用散布的方法進(jìn)行填充，整個(gè)面內(nèi)均有形成，在像素 區(qū)域的球狀間隔物由于其表面對(duì)液晶有一定的取向誘導(dǎo)作用，這部分液晶會(huì) 因取向發(fā)生混亂而導(dǎo)致漏光現(xiàn)象，另外，在振動(dòng)過(guò)程中，球狀間隔物會(huì)發(fā)生 移動(dòng)而導(dǎo)致配向膜劃傷，出現(xiàn)像素亮線。為解決上述問(wèn)題，如圖1所示，提 出了使用制作于其中一塊基板上的，在固定位置形成的柱形間隔物1，由于 其位置固定，并且處于非顯示區(qū)域，因此上述問(wèn)題得到解決。但是，柱形間 隔物存在另外的缺陷，比如，間隔物的分布密度過(guò)高則容易導(dǎo)致應(yīng)力集中， 在黑畫(huà)面下出現(xiàn)局部偏亮；過(guò)低則容易出現(xiàn)支撐力不夠，在溫度變化時(shí)出現(xiàn) 下邊黃色姆拉。為解決上述問(wèn)題，專利日特開(kāi)2003-84289、日特開(kāi) 2003-131238和日特開(kāi)2006-3456提出，將支撐用的柱形間隔物分成支撐本 柱和輔助柱。在通常情況下，支撐本柱起支撐作用，保持面內(nèi)盒厚均一，并 且在較高溫度時(shí)起彈性恢復(fù)作用。該結(jié)構(gòu)通過(guò)在相同的恢復(fù)作用距離下減少支撐柱的密度和接觸面積來(lái)減少應(yīng)力，同時(shí)為了保證在低溫或受擠壓的情況 下保證液晶面板的正常工作，在盒厚被壓縮到一定范圍時(shí)輔助柱起到支撐作 用。通過(guò)這種方式就解決了如上問(wèn)題。另外，柱形間隔物彈性變化范圍大也 將有助于增大面板的耐溫變范圍。
如圖2所示，目前關(guān)于支撐本柱和輔助柱的做法主要是通過(guò)在第一金屬 層上制作第二金屬層，在該疊層金屬面上制作支撐本柱2，在第一金屬層上 制作輔助柱3，通過(guò)兩層金屬的高度差來(lái)形成支撐本柱2和輔助柱3之間的 段差。但該方法降低了柱的總體高度，彈性范圍被縮小，對(duì)于溫變范圍來(lái)說(shuō) 是不利的。如圖3所示，另外一種方法是，將第一或者第二金屬層局部的金 屬去除，在有金屬的地方形成支撐本柱2，在去除金屬的地方形成輔助柱3。 但該方法僅對(duì)于線寬度較寬的設(shè)計(jì)有效，而且惡化了導(dǎo)線的傳輸特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)使用溫變范圍及抗壓性 不足的缺陷，提供一種擴(kuò)大了使用溫變范圍，并提高了抗壓性的液晶顯示裝 置及其制造方法。
本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的 一種液晶顯示裝 置，其包括一彩膜基板和一陣列基板，該彩膜基板上形成有多個(gè)黑矩陣和色 層，該兩基板之間具有多個(gè)支撐本柱和輔助柱，其特點(diǎn)在于，該支撐本柱和 輔助柱制作于陣列基板一側(cè)，每個(gè)該支撐本柱和輔助柱分別對(duì)應(yīng)一色層，該 輔助柱與對(duì)應(yīng)色層之間的距離大于該支撐本柱與對(duì)應(yīng)色層之間的距離。
其中，該支撐本柱的高度和該輔助柱的高度相等，該支撐本柱對(duì)應(yīng)的色 層的厚度大于該輔助柱對(duì)應(yīng)的色層的厚度。
其中，該支撐本柱的高度大于該輔助柱的高度，該支撐本柱對(duì)應(yīng)的色層 的厚度大于或等于該輔助柱對(duì)應(yīng)的色層的厚度。
其中，該色層之間存在一厚度差，該厚度差形成于同一顏色的色層之間或不同顏色的色層之間或色層與黑矩陣之間。
本發(fā)明的另一技術(shù)方案為 一種制造如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置 的方法，其包括制造彩膜基板和陣列基板的步驟，該制造彩膜基板的步驟包 括在一玻璃基板上形成多個(gè)黑矩陣和色層，其特點(diǎn)在于，該制造陣列基板的 步驟包括形成多個(gè)支撐本柱和輔助柱，在該彩膜基板一側(cè)的需要減小厚度的 色層區(qū)域和在該陣列基板一側(cè)形成的該輔助柱區(qū)域通過(guò)半透光方法進(jìn)行制 造。
其中，該半透光方法為半透掩膜版或灰色調(diào)掩膜版的刻蝕方法。 其中，該半透掩膜版具有至少三種光透過(guò)量。 其中，該灰色調(diào)掩膜版具有至少三種光透過(guò)量。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于由于色層本身為有機(jī)物，存在一定的彈性， 使得柱的彈性范圍擴(kuò)大，因而擴(kuò)大了屏的使用溫變范圍，并提高了抗壓性。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中柱狀間隔物的示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中支撐本柱和輔助柱結(jié)構(gòu)的一實(shí)施例的示意圖。 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中支撐本柱和輔助柱結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意圖。
圖4a為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作黑矩陣的示意圖。
圖4b為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作色層R的示意圖。
圖4c為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作色層G的示意圖。
圖4d為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作色層B的示意圖。
圖4e為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作透明電極的示意圖。
圖4f為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作柱狀間隔物的示意圖。
圖5a為本發(fā)明的液晶顯示裝置彩膜制作步驟中制作黑矩陣的示意圖。
圖5b為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作色層R的示意圖。
圖5c為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作色層G的示意圖。圖5d為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作色層B的示意圖。 圖5e為本發(fā)明彩膜制作步驟中制作透明電極的示意圖。 圖6為本發(fā)明的液晶顯示裝置的一實(shí)施例的示意圖。 圖7為本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一實(shí)施例的示意圖。 圖8為本發(fā)明的液晶顯示裝置的又一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。 其中，下述實(shí)施例均選取向列相液晶顯示裝置的制作流程進(jìn)行說(shuō)明。彩
膜基板一側(cè)的光刻膠為負(fù)性光刻膠，陣列基板一側(cè)除柱形間隔物使用負(fù)性光
刻膠外，其余部分均采用正性光刻膠。 實(shí)施例1
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)，首先簡(jiǎn)要介紹一下現(xiàn) 有技術(shù)中的彩膜制作工藝及流程。
如圖4a至4f所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，柱形間隔物主要制作于彩膜基板一 側(cè)。彩膜的制作主要分為如下幾個(gè)步驟黑矩陣6-色層7-透明電極層8-柱 形間隔物l。
黑矩陣(BM: BlackMatrix) 6的制作，如圖4a所示樹(shù)脂型黑矩陣通 常為感光樹(shù)脂加具有吸光特性的顆粒，通過(guò)掩模版曝光顯影后去除非保留區(qū) 域的感光樹(shù)脂。樹(shù)脂型黑矩陣內(nèi)容物包括光起始劑、可溶性樹(shù)脂、黑色阻光 顆粒、有機(jī)溶劑、及其他有機(jī)化合物添加劑。非樹(shù)脂型黑矩陣，首先濺射金 屬及氧化物，覆蓋光刻膠，通過(guò)曝光、顯影、刻蝕等工藝將非必要區(qū)域的金 屬及氧化物去除，形成遮光BM。
色層(R: red; G: green; B: blue) 7的制作，如圖4b-4d所示制作 工藝基本同BM。通常采用顏料作為濾色成分主體。不同色彩的感光樹(shù)脂經(jīng)曝 光，顯影后形成顏色陣列。透明電極(IT0) 8的制作，如圖4e所示形成正對(duì)的控制液晶旋轉(zhuǎn)的 兩個(gè)電極，需要在彩膜基板一側(cè)制作導(dǎo)電透光電極。通過(guò)濺射、蒸鍍等方式 將透明導(dǎo)電材料覆蓋于上述已完成的色彩陣列表面。透明電極材料為含銦、 錫、鋅等金屬元素的化合物。
柱形間隔物(PS: PhotoSpacer) 1的制作，如圖4f所示制作于彩膜 基板一側(cè)的柱形間隔物材料通常為有機(jī)樹(shù)脂，制作工藝同BM，由感光樹(shù)脂曝 光顯影后形成。
然后，在陣列基板上對(duì)應(yīng)支撐本柱和輔助柱處制作段差，使得輔助柱與 對(duì)應(yīng)色層之間的距離大于支撐本柱與對(duì)應(yīng)色層之間的距離。
在本發(fā)明的該實(shí)施例中，所采用的彩膜制作方式與上述傳統(tǒng)制作方法類 似，但在工藝最后不制作等高的柱形間隔物。在本實(shí)施例中，等高的柱形間 隔物制作于陣列基板一側(cè)，而在彩膜基板上對(duì)應(yīng)支撐本柱和輔助柱處制作段 差，以使得輔助柱與對(duì)應(yīng)色層之間的距離大于該支撐本柱與對(duì)應(yīng)色層之間的 距離。
本實(shí)施例中的彩膜制作步驟如圖5所示。圖5a所示為黑矩陣6的制作， 圖5b-5d所示為色層(R， G， B) 7的制作，圖5e所示為透明電極8的制作， 其中，所采用的色層7的厚度在2 3um，所采用的黑矩陣6的厚度在1 2um。
在本實(shí)施例中，在彩膜基板上對(duì)應(yīng)支撐本柱和輔助柱處存在不同厚度的 色層，且至少兩種顏色的色層之間厚度存在差別。該厚度差即為形成支撐本 柱和輔助柱所需要的段差。其中，色層厚度差為3000A以上。
而在陣列基板一側(cè)，在完成了陣列結(jié)構(gòu)的制作之后，實(shí)現(xiàn)柱形間隔物的 工藝流程如下將制作柱形間隔物的感光材料均勻涂布于基板表面，通過(guò)曝 光、顯影在基板最表面制作完成該柱形間隔物。
制作完成的陣列基板5與上述制作完成的彩膜基板4貼合之后，效果如 圖6所示。在圖6所示的該實(shí)施例中，由于三種顏色的色層7之間厚度均不 同，因此所實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)中具有一種支撐本柱2，兩種輔助柱3。亦可選擇將輔助柱部分對(duì)應(yīng)的色層去除，從而由色層和黑矩陣之間的厚 度差形成支撐本柱和輔助柱所需要的段差。
實(shí)施例2
該實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，色層7在需要減小厚度的區(qū)域通 過(guò)半透光方法進(jìn)行處理，從而形成支撐本柱和輔助柱所需要的段差，如圖7 所示。
具體的制作工藝如下
第一步，形成黑矩陣6。制作方法與實(shí)施例1中類似。
第二步，形成色層(R: red; G: green; B: blue) 7。全面涂布帶濾光 顏料的光刻膠，經(jīng)烘干硬化后進(jìn)行曝光。針對(duì)R、 G、 B的高度以及支撐本柱 和輔助柱的設(shè)計(jì)要求，采用GTM或者HTM的刻蝕方法。在本實(shí)施例中，于藍(lán) 色濾光層用GTM或者HTM的方式制作具有兩種高度的藍(lán)色濾光層，在需要減 薄的區(qū)域利用半透光的掩模版進(jìn)行曝光，其中半透光的區(qū)域9如圖7所示， 由此形成的高度差即為支撐本柱和輔助柱所需要的段差。
第三步，形成透明電極層。制作方法與實(shí)施例1中類似。
而陣列基板一側(cè)的制作工藝同實(shí)施例1。
該實(shí)施例中的段差由同一顏色的色層之間的厚度差形成。亦可采用以下 方式在某一色層制作對(duì)應(yīng)支撐本柱的色層厚度，而其他色層則通過(guò)GTM或 HTM工藝制作對(duì)應(yīng)輔助柱的色層厚度，從而通過(guò)不同顏色的色層之間的厚度 差來(lái)形成段差。
實(shí)施例3
該實(shí)施例中，彩膜基板一側(cè)的工藝同實(shí)施例1，其中，不同顏色的色層 可以為同一厚度，亦可以有厚度差。
而陣列基板一側(cè)的工藝與實(shí)施例1的不同之處在于，在制作柱形間隔物 時(shí)，形成輔助柱的位置采用GTM或HTM方式完成，具體為將制作柱形間隔 物的感光材料均勻涂布于基板表面，經(jīng)過(guò)GTM或者HTM掩模版曝光、顯影之后留下不同高度的柱形間隔物結(jié)構(gòu)。如圖8所示，通過(guò)采用在對(duì)應(yīng)支撐本柱
和輔助柱處分別具有不同光通量的掩膜版10，在陣列基板5上形成具有不同 高度的支撐本柱2和輔助柱3。
雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，這些僅是舉例說(shuō)明，在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這 些實(shí)施方式做出多種變更或修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求 書(shū)限定。
權(quán)利要求
1、一種液晶顯示裝置，其包括一彩膜基板和一陣列基板，該彩膜基板上形成有多個(gè)黑矩陣和色層，該兩基板之間具有多個(gè)支撐本柱和輔助柱，其特征在于，該支撐本柱和輔助柱制作于陣列基板一側(cè)，每個(gè)該支撐本柱和輔助柱分別對(duì)應(yīng)一色層，該輔助柱與對(duì)應(yīng)色層之間的距離大于該支撐本柱與對(duì)應(yīng)色層之間的距離。
2、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，該支撐本柱的高 度和該輔助柱的高度相等，該支撐本柱對(duì)應(yīng)的色層的厚度大于該輔助柱對(duì)應(yīng) 的色層的厚度。
3、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于，該支撐本柱的高 度大于該輔助柱的高度，該支撐本柱對(duì)應(yīng)的色層的厚度大于或等于該輔助柱 對(duì)應(yīng)的色層的厚度。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的液晶顯示裝置，其特征在于，該色層之間 存在一厚度差，該厚度差形成于同一顏色的色層之間或不同顏色的色層之間 或色層與黑矩陣之間。
5、 一種制造如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置的方法，其包括制造彩 膜基板和陣列基板的步驟，該制造彩膜基板的步驟包括在一玻璃基板上形成 多個(gè)黑矩陣和色層，其特征在于，該制造陣列基板的步驟包括形成多個(gè)支撐 本柱和輔助柱，在該彩膜基板一側(cè)的需要減小厚度的色層區(qū)域和在該陣列基 板一側(cè)形成的該輔助柱區(qū)域通過(guò)半透光方法進(jìn)行制造。
6、 如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，該半透光方法為半透 掩膜版或灰色調(diào)掩膜版的刻蝕方法。
7、 如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，該半透掩膜版具有至 少三種光透過(guò)量。
8、 如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，該灰色調(diào)掩膜版具有 至少三種光透過(guò)量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液晶顯示裝置及其制造方法。該液晶顯示裝置包括一彩膜基板和一陣列基板，該彩膜基板上形成有多個(gè)黑矩陣和色層，該兩基板之間具有多個(gè)支撐本柱和輔助柱，該支撐本柱和輔助柱制作于陣列基板一側(cè)，每個(gè)該支撐本柱和輔助柱分別對(duì)應(yīng)一色層，該輔助柱與對(duì)應(yīng)色層之間的距離大于該支撐本柱與對(duì)應(yīng)色層之間的距離。本發(fā)明使得柱的彈性范圍擴(kuò)大，因而擴(kuò)大了屏的使用溫變范圍，并提高了其抗壓性。
文檔編號(hào)G02F1/1339GK101592827SQ20081003808
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者鋒 秦 申請(qǐng)人:上海廣電Nec液晶顯示器有限公司