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CN1873481A - 具有恒定单元间隙的液晶显示面板及其制造方法 - Google Patents

具有恒定单元间隙的液晶显示面板及其制造方法 Download PDF

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CN1873481A CNA2006100832751A CN200610083275A CN1873481A CN 1873481 A CN1873481 A CN 1873481A CN A2006100832751 A CNA2006100832751 A CN A2006100832751A CN 200610083275 A CN200610083275 A CN 200610083275A CN 1873481 A CN1873481 A CN 1873481A
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Abstract

本发明提供一种LCD面板以及制造LCD面板的方法，LCD面板通过防止光泄漏和保持恒定的单元间隙提供了改善的图像品质。LCD面板包括具有柱状间隔体的第一构件、基本上平行于第一构件定位的第二构件、以及在柱状间隔体与第二构件之间设置的聚合物层。聚合物层将柱状间隔体和第二构件结合。在第一构件与第二构件之间设置液晶层。

Description

具有恒定单元间隙的液晶显示面板及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示面板及其制造方法，更具体地，涉及两基板之间具有恒定单元间隙(cell gap)的液晶显示面板(display panel)。
背景技术
LCD(液晶显示器)装置包括具有其上形成了TFT的TFT(薄膜晶体管)基板的LCD面板、其上形成了滤色器层的滤色器基板以及插入在两基板之间的液晶层。由于LCD面板本身不发光，所以LCD可以包括设置在TFT基板背部的背光单元。背光单元产生的光穿过LCD时的透射率取决于液晶层中液晶的排列。
LCD还包括驱动电路，其施加驱动信号给形成在TFT基板上的栅极线和数据线，从而在显示区上形成屏幕。驱动电路包括栅极驱动芯片、数据驱动芯片和在其上形成了定时控制器和驱动电压产生部分的印刷电路板。
LCD面板的光学特性与在两基板之间形成的液晶层中的单元间隙密切相关。具体地，已知对比度(contrast)和视角范围(angular field)取决于液晶的双折射率(birefringence)Δn与单元间隙的乘积。因此，当LCD面板的单元间隙不恒定时，光学特性也不是恒定的。
当LCD面板被弯曲时，单元间隙变得不规则。在把例如塑料的挠性材料用于基板时，LCD面板的弯曲尤其成问题。期望一种在由挠性基板制成的LCD中保持恒定单元间隙的方法从而确保稳定的光学特性和高品质图像。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种其中保持恒定的单元间隙的LCD面板。
本发明的另一个方面是提供一种制造具有恒定单元间隙的LCD面板的方法。
通过提供一种LCD面板来实现本发明的上述和/或其它方面，该LCD面板包括：包含柱状间隔体(column spacer)的第一构件；基本上平行于第一基板设置的第二构件；在柱状间隔体和第二构件之间设置的聚合物层，该聚合物层使柱状间隔体与第二构件结合；以及设置在第一构件和第二构件之间的液晶层。
第一构件和第二构件中的至少之一可以提供有由塑料构成的绝缘基板。
TFT可以形成在第一构件上，第二构件的绝缘基板可以由塑料构成。
LCD面板还可以包括在柱状间隔体和聚合物层之间所设置的第一取向层(alignment layer)。
第二构件可以包括绝缘基板以及顺序在绝缘基板上形成的公共电极层和第二取向层，聚合物层形成在第二取向层上。
下陷部分可以分布在第二构件上，并且聚合物层可以设置在下陷部分中。
黑矩阵(black matrix)可以按栅格形状(lattice shape)形成在第二构件上，并且下陷部分可以形成在黑矩阵上。
黑矩阵可以从下陷部分去除。
黑矩阵可以包括有机物质。
第二构件还可以包括涂层，并且下陷部分可以形成在涂层上。
当第一构件和第二构件对准时，可以在与下陷部分对准的第一构件的区域上形成金属图案，其中下陷部分减少了光泄漏。
聚合物层可以包括丙烯树脂和环氧树脂。
聚合物层可以包括紫外线硬化树脂。
LCD面板还包括使第一构件和第二个构件结合的密封剂以及紫外线硬化树脂。
还通过提供一种制造LCD面板的方法来实现本发明的上述和/或其它方面。该方法包括：形成其上有柱状间隔体的第一构件；在第二构件上形成预聚合物层，使得在对准第一构件和第二构件时预聚合物对准柱状间隔体；在第二构件上设置第一构件，使得柱状间隔体对准预聚合物层；以及硬化预聚合物层。
第一构件和第二构件中的至少之一可以提供有由塑料构成的绝缘基板。
该方法还可以包括通过形成在绝缘基板上分布的下陷部分和在下陷部分中设置预聚合物层来形成第二构件。
形成第二基板可以包括顺序在绝缘基板上形成公共电极层和取向层以及在取向层上设置预聚合物层。
通过紫外线辐射可以硬化预聚合物层。
通过墨喷法(ink-jet method)可以形成预聚合物层。
制造LCD面板的方法还可以包括沿第一构件和第二构件的边缘形成密封剂以及同时硬化聚合物层和密封剂。
该方法还可以包括：沿第一构件和第二构件的边缘形成密封剂；在基本平行于第二构件设置第一构件之后硬化预聚合物层和密封剂；以及在硬化预聚合物层和密封剂之后在第一构件和第二构件之间形成液晶层。
制造LCD面板的方法还可以包括沿第一构件和第二构件的边缘形成密封剂以及利用滴落法(dropping method)在其上形成了密封剂的基板上形成液晶层。
附图说明
通过示范性实施例的下列说明并结合附图，本发明的上述和/或其它方面及优势将变得明显并更容易被了解，其中：
图1是根据本发明第一实施例的第一构件的平面图；
图2是根据本发明第一实施例的第二构件的平面图；
图3是根据本发明第一实施例的LCD面板的截面图；
图4A至4G是示出了制造根据本发明第一实施例的LCD面板的方法的截面图；
图5A和5B是示出了制造根据本发明第一实施例的LCD面板的另一方法的截面图；
图6是根据本发明第二实施例的LCD面板的截面图；
图7是根据本发明第三实施例的LCD面板的截面图；
图8是根据本发明第四实施例的LCD面板的截面图。
具体实施方式
现在将详细参照附图中所示例的本发明的示范性实施例，附图中相同的附图标记始终指示相同的元件。下面参照附图描述实施例从而说明本发明。
将参考图1至3描述本发明第一实施例的LCD面板。图1是第一构件100的平面图，图2是第二构件200的平面图以及图3是根据本发明第一实施例的LCD面板的截面图。
LCD面板1包括其上形成了柱状间隔体161的第一构件100、面向第一构件100设置的第二构件200、设置在柱状间隔体161和第二构件200之间的聚合物层300、粘接两个构件100、200的密封剂、以及设置在两个构件100、200和密封剂400形成的空间内的液晶层500。
现在将描述第一构件100。在第一绝缘基板110上形成栅极线组件。栅极线组件包括沿第一方向延伸的栅极线121和连接到栅极线121的TFT的栅电极122。
由氮化硅(SiNX)等构成的栅极绝缘层131形成在第一绝缘基板110、栅极线121和栅电极122上。在栅电极122的栅极绝缘层131上，形成由非晶硅等构成的半导体层132。在半导体层132上形成由高度掺杂以n-型掺杂剂的n+氢化非晶硅构成的欧姆接触层133。在栅电极122上像岛状物那样形成半导体层132。欧姆接触层133被分成由栅极电极122分隔开的两个部分。
在欧姆接触层133和栅极绝缘层131上形成数据线组件。数据线组件包括数据线141、源电极142和漏电极143。形成数据线141形成为沿基本上垂直于第一方向的第二方向延伸。数据线141和栅极线121定义像素。源电极142从数据线141分支出来并在欧姆接触层133的上部分上方延伸。漏电极143与源电极142分隔开并形成为跨越栅电极122在源电极142的正对面。
在数据线组件(141、142、143)上以及在半导体层132的没有覆盖有数据线组件的部分上形成保护层151。保护层151由SiNX层、a-Si:C:O层或a-Si:O:F层构成，其中任一种可通过例如PECVD(等离子体增强化学气相淀积)的适合的传统方法形成，或者由丙烯基有机绝缘层构成。在保护层151上形成接触孔153，通过其露出漏电极143。
在保护层151上形成像素电极152。像素电极152由ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)构成并通过接触孔153连接到漏电极143。
柱状间隔体161形成在保护层151上并伸向第二构件200。通常通过构图有机层而制造的柱状间隔体161保持第一构件100与第二构件200之间的单元间隙。当第一和第二构件结合时，柱状间隔体161优选地形成在由第二构件200的黑矩阵211覆盖的区域上。柱状间隔体161与黑矩阵211对准防止了开口率(aperture ratio)的降低。
在像素电极152和柱状间隔体161上形成第一取向层171。第一取向层171通常由聚酰亚胺构成并被摩擦以使液晶分子沿规则的方向排列。
现在将说明面向第一构件100设置的的第二构件200。
第二构件200包括第二绝缘基板210、在第二绝缘基板210上以栅格形状形成的黑矩阵211、具有红色、绿色和蓝色部分的滤色器221。替代地，滤色器221可具有青色、品红色和黄色部分。第二构件200还包括形成在滤色器上的公共电极231以及第二取向层241。
黑矩阵211使不同的像素显著并由含黑色颜料(black pigment)的光敏有机物质构成。黑色颜料可以是碳黑、钛氧化物等。然而，除实施例以外，黑矩阵211还可以由铬、铬氧化物、铬氮化物等的单层金属层或其多层金属层组合构成。
黑矩阵211沿第一构件100的栅极线121和数据线141以栅格形状形成，并还形成在半导体层132上从而防止光到达半导体层132。下陷部分212形成在与第一构件100的柱状间隔体161对应的区域上。在第一实施例中，在下陷部分212中基本上不存在黑矩阵211。在下陷部分212上设置聚合物层300，其将在后面详细说明。下陷部分212的形状与柱状间隔体161的上部分的形状一致。此外，下限部分212的区域优选地比接触下陷部分212的柱状间隔体161的上部分的区域宽。
滤色器221通过反复设置红色、绿色和蓝色过滤器或青色、品红色和黄色过滤器而形成，并且把颜色提供给通过液晶层500的光。滤色器221可以通过利用任何公知方法的染料分布使光敏有机物质着色而构成。
公共电极231形成在整个第二构件200上并由透明导电物质如ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物)等构成。公共电极231直接施加信号电压给液晶层500。公共电极231施加的信号电压通常与像素电极152施加的信号电压不同。
第二取向层241形成在公共电极231上。第二取向层241通常由聚酰亚胺构成并被摩擦以使液晶分子沿预定方向排列。
此处，第一绝缘基板110和第二绝缘基板210中的至少一个或两个都可以由塑料例如]聚碳酸酯(polycarbon)、聚酰亚胺、PES、PAR、PEN、PET等制成。利用塑料作为绝缘基板110、210增加了LCD面板1的挠性。
当使用塑料基板时，处理温度应保持在大约150℃至大约200℃，这是塑料基板的一般温度容许极限。尤其是当塑料基板用于第一绝缘基板110时，在形成金属层或无机层的形成期间优选防止温度上升到这个范围以上。
聚合物层300设置在第一构件100的柱状间隔体161上的第一取向层171与第二构件200的下陷部分212上的第二取向层241之间。聚合物层300分别粘附到第一取向层171和第二取向层241，并包括紫外线硬化树脂如丙烯树脂。此外，聚合物层300还可以包括热硬化树脂如环氧树脂。
由于柱状间隔体161比具有球体形状的塑料间隔体具有更大的接触第二构件的区域，所以利用柱状间隔体161比利用球状间隔体能更强地粘接第一构件100和第二构件200。相对于球体形状的塑料间隔体，能精确地控制柱状间隔体的形成位置。从而，利用柱状间隔体能够以均匀的强度结合两个构件。因此，即使LCD面板1弯曲，也能保持LCD面板1的单元间隙。
结合两个构件100、200的密封剂400设置在LCD面板1的显示区域的外部上。密封剂400沿LCD面板1的圆周或边缘形成并包括紫外线硬化树脂如丙烯树脂。此外，密封剂400也可以包括热硬化树脂如环氧树脂、胺系列的硬化剂、填充物如铝粉以及衬垫。
液晶层500设置在由两个构件100、200和密封剂400形成的空间内，并根据像素电极152和公共电极231之间的电压差来排列。
下文中，将参考图4A至4G来说明制造LCD面板的方法。可以通过任何适合的公知方法来形成第一构件100。
首先，在第二绝缘基板210上形成黑矩阵211，如图4A所示。通过把黑色颜料添加到光敏有机物质中来制造黑矩阵的光致抗蚀剂。黑色颜料可以是碳黑或钛氧化物。当第二绝缘基板210涂敷以黑矩阵的光致抗蚀剂、曝光、显影和烘焙时，完成了黑矩阵211。然后，形成下陷部分212(例如，通过蚀刻)并使其分布在黑矩阵211中。下陷部分212的位置、大小和数量可根据第一构件100的柱状间隔体161的位置、大小和数量而改变。
然后，在黑矩阵211之间形成滤色器221，如图4B所示。通过涂敷、曝光、显影和烘焙来制造滤色器221。也可以用墨喷法来形成滤色器221。
此后，参考图4C，在滤色器221和没有覆盖滤色器221的黑矩阵211上顺序形成公共电极231和第二取向层241，由此完成第二构件200。如所示，公共电极231和第二取向层241部分地设置在下陷部分212中。
利用溅射法通过淀积透明导电物质例如ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)等来形成公共电极231。
如下形成第二取向层241。一般通过在溶剂中溶解二胺化合物(diaminecompound)和酐(anhydride)而形成的聚酰胺酸(polyamic acid)被印刷在公共电极231上。此后，通过干燥、加热和硬化把聚酰胺酸转换成聚酰亚胺。摩擦聚酰亚胺，完成了第二取向层241。摩擦包括使摩擦布接触第二取向层241。摩擦布(rubbing cloth)包绕以高速旋转的摩擦辊(rubbing roll)。通过摩擦工艺，第二取向层241改变了它的结构，足以使液晶分子按预定方向排列。
在制备第二构件之后，在下陷部分212中形成预聚合物层310，如图4D中所示。通过硬化把预聚合物层310转变成聚合物层300并与第二取向层241相邻。由于形成在下陷部分212中，预聚合物层310可以通过墨喷法来形成并可以稳定地设置。
接着，沿第二构件200的周围或边缘形成密封剂400，如图4E所示。例如通过印网掩模法(screen mask method)或分配法(dispense method)可以形成密封剂400。由于便利而广泛使用印网掩模法。然而，它有一些缺点，例如当掩模接触取向层时产生缺陷以及很难利用大的基板。因此，当基板变得更大时分配法通常是优选的。在密封剂400上形成注入孔(未示出)，通过其使液晶注入进构件100、200之间的空间内。
此后，连接第一构件100和第二构件200，如图4F中所示。此处，第一构件100的柱状间隔体161连接到预聚合物层310。在这种状态下，施加紫外线给预聚合物层310以使其硬化。预聚合物层310包括暴露于紫外线辐射时聚合的单体(monomer)。当预聚合物层310硬化时，优选地同时硬化密封层400。通过该工艺，在显示区域中以及在两个构件的周围/边缘区域中使第一构件100和第二构件200相互粘接。
然后，利用填充法通过把液晶注入到两基板100、200之间的空间内形成液晶层500。利用真空和氮气压来注入液晶。由于硬化了预聚合物层310，所以在液晶注入期间即使聚合物层接触液晶，也不存在问题。
下文中，将参考图5A和5B说明制造根据本发明第一实施例的LCD面板的另一方法。
如上所述制造了第一构件100和第二构件200。当施加密封剂400时在第二构件200上没有形成注入孔。
在这种状态下，用滴落法在第二构件200上形成液晶层500，如图5A中所示。用滴落法比用填充法花费更少的时间来形成液晶层500。在滴落法中，液晶层500接触还没有硬化的预聚合物层310。因此，预聚合物层310不应与液晶层500混合，以免其改变了液晶层500的特性。当形成液晶层500时，可以通过加热局部硬化密封剂400。
参考图5B，第一构件100连接到第二构件200。此时，第一构件100的柱状间隔体161连接到预聚合物层310。在这种情况下，通过紫外线辐射来硬化预聚合物层310和密封剂400，由此完成LCD面板1的制备。
将参考图6至8来说明根据第二至第四实施例的LCD面板。
在图6中所示的第二实施例中，第一构件100的在与第二构件200装配时将与下陷部分212对准的部分上形成金属图案123。金属图案123防止由于下陷部分212的光泄漏。金属图案123可以形成为与栅极线组件(121、122)相同的高度，虽然这不是本发明的限制。
由于柱状间隔体161的存在，所以在形成下陷部分212的区域中没有液晶层500。来自第一构件100背部的光穿过柱状间隔体161和聚合物层300，并随后离开LCD面板1。因此，泄漏了光并可能恶化显示品质。金属图案123防止或至少减小该光泄漏。金属图案123优选地形成为比下陷部分212略宽。
在图7所示的第三实施例中，在下陷部分212中存在黑矩阵211。下陷部分212中的黑矩阵211比在下陷部分212周围区域中的黑矩阵211薄。因此，在没有如第二实施例中那样的附加金属图案123的情况下，防止或减少了光泄漏。
在图8中所示的第四实施例中，在涂层251上形成下陷部分252。涂层251覆盖滤色器221和没有用滤色器221覆盖的黑矩阵211。涂层251保护滤色器221并可以由有机物质构成。涂层251在下陷部分252中去除。下陷部分252设置在黑矩阵211上，从而防止或减少了光泄漏。在涂层251上形成公共电极231和第二取向层241。
尽管已示出并说明了本发明的几个实施例，但本领域技术人员应明白，在不脱离本发明主旨和精神的情况下，可以在这些实施例中作出改变，在附加权利要求和等效物中限定了本发明的范围。
本申请要求于2005年6月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2005-0046770的优先权，此处引入其公开内容供参考。

Claims (23)

1、一种LCD面板，包括：
包含柱状间隔体的第一构件；
基本上平行于所述第一构件设置的第二构件；
设置在所述柱状间隔体与所述第二构件之间的聚合物层，所述聚合物层将所述柱状间隔体与所述第二构件结合；以及
设置在所述第一构件与所述第二构件之间的液晶层。
2、根据权利要求1的LCD面板，其中所述第一构件和所述第二构件中的至少一个包括由塑料构成的绝缘基板。
3、根据权利要求2的LCD面板，其中TFT形成在所述第一构件上，所述第二构件的绝缘基板由塑料制成。
4、根据权利要求1的LCD面板，还包括设置在所述柱状间隔体与所述聚合物层之间的第一取向层。
5、根据权利要求1的LCD面板，其中所述第二构件包括绝缘基板以及顺序形成在所述绝缘基板上的公共电极层和第二取向层，其中所述聚合物层形成在所述第二取向层上。
6、根据权利要求1的LCD面板，其中下陷部分分布在所述第二构件上，并且所述聚合物层设置在所述下陷部分中。
7、根据权利要求6的LCD面板，其中黑矩阵以栅格图案形成在所述第二构件上，并且所述下陷部分形成在所述黑矩阵上。
8、根据权利要求7的LCD面板，其中所述黑矩阵从所述下陷部分中去除。
9、根据权利要求7的LCD面板，其中所述黑矩阵包括有机物质。
10、根据权利要求6的LCD面板，其中所述第二构件还包括涂层，并且所述下陷部分形成在所述涂层上。
11、根据权利要求6的LCD面板，其中金属图案形成在所述第一构件的当所述第一构件与所述第二构件对准时与所述下陷部分对准的区域上，其中所述下陷部分减少光泄漏。
12、根据权利要求1的LCD面板，其中所述聚合物层包括丙烯树脂和环氧树脂。
13、根据权利要求1的LCD面板，其中所述聚合物层包括紫外线硬化树脂。
14、根据权利要求1的LCD面板，还包括将所述第一构件与所述第二个构件结合的密封剂，其中所述密封剂含有紫外线硬化树脂。
15、一种制造LCD面板的方法，包括：
在第一构件上形成柱状间隔体；
在第二构件上形成预聚合物层使得将所述第一构件与所述第二构件对准时所述预聚合物对准所述柱状间隔体；
在所述第二构件上设置所述第一构件，使得所述柱状间隔体对准所述预聚合物层；以及
硬化所述预聚合物层。
16、根据权利要求15的制造LCD面板的方法，其中所述第一构件和所述第二构件中的至少一个由由塑料构成的绝缘基板制成。
17、根据权利要求15的制造LCD面板的方法，还包括通过形成分布在绝缘基板上的下陷部分以及在所述下陷部分中设置所述预聚合物层来形成所述第二构件。
18、根据权利要求15的制造LCD面板的方法，还包括通过在绝缘基板上顺序形成公共电极层和取向层以及在所述取向层上设置所述预聚合物层来形成第二构件。
19、根据权利要求15的制造LCD面板的方法，还包括通过紫外线辐射来硬化所述预聚合物层。
20、根据权利要求15的制造LCD面板的方法，其中形成所述预聚合物层包括利用墨喷法。
21、根据权利要求15的制造LCD面板的方法，还包括：
沿所述第一构件和所述第二构件的边缘形成密封剂，以及
同时硬化所述聚合物层和所述密封剂。
22、根据权利要求15的制造LCD面板的方法，还包括：
沿所述第一构件和所述第二构件的边缘形成密封剂；
在基本上平行于所述第二构件地设置所述第一构件之后硬化所述预聚合物层和所述密封剂；以及
在硬化所述预聚合物层和所述密封剂之后在所述第一构件与所述第二构件之间形成液晶层。
23、根据权利要求15的制造LCD面板的方法，还包括：
沿所述第一构件和所述第二构件的边缘形成密封剂；以及
利用滴落法在其上形成所述密封剂的构件上形成液晶层。
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