专利名称:制造液晶显示器件的方法
背景技术:
发明领域本发明涉及一种制造液晶显示器件的方法,尤其是,一种在TFT(薄膜晶体管)液晶显示器件上制造CF(滤色器)的方法,其中转换单元和多种颜色的滤色器被形成在同一个透明基板上。
相关技术的说明在某些具有TFT的彩色扭曲向列(TN)的液晶显示器件中,滤色器被设置与设置有TFT的TFT基板对面的反向基板上。为了形成这种液晶显示器件的反向基板,包含热固树脂的三种颜色的滤色器的材料膜被印刷在透明基板上,随后,所述材料膜通过加热被硬化,从而形成滤色器。在日本未审专利公开号平-4-369605中对这种制造方法有所描述。然后,TFT基板和反向基板被结合在一起而形成了液晶显示板。
图1示出了在传统液晶显示器件中TFT基板和反向基板之间的位置关系的截面图。在传统的液晶显示器件中,液晶层230被设置在第一和第二透明基板201和223之间。下文中,第一和第二透明基板201和223的液晶层230一侧将被称为内侧,而相反的一侧被称为外侧。
在第一透明基板201的内表面,形成有与扫描线(未示出)相连接的栅极203,并形成栅极绝缘膜204使之覆盖住栅极203。在对应于栅极203的栅极绝缘膜204的位置上,形成有半导体层205,同时形成漏极207和源极208从而将半导体层205夹在中间。进一步的,形成钝化层209以覆盖住它们,通过形成在钝化层209中的接触孔(未示出)与源极208逐像素相连接的像素电极216也被形成在钝化层209上。在像素电极216上,形成有校准膜217。
在第二透明基板223的内表面上,顺序地设置有黑底212、每种颜色的滤色器210、透明共用电极221和校准膜222。
在制造滤色器被设置在反向基板上的传统液晶显示器件的情况下,当TFT基板和反向基板被结合在一起时,在TFT基板上被扫描线和数据线分割并设置有像素电极216的区域,和在反向基板上被黑底分割并设置有滤色器的区域之间,有时会出现位置偏移。当出现这种位移时,在设计上预期不透出颜色的位置上会透出颜色来,从而无法获得所需的彩色显像。因此,就需要在像素之间提供一个边缘裕量用于补偿这种位移,即,大于理论值的一个黑底,从而就难以获得面积足够的像素。从而,也不能够获得足够的亮度。这种缺陷随着分辨率的增加和像素之间节距的减小会变得更加明显。
因此,最近研制出一种在TFT基板上设置滤色器的液晶显示器件,这种基板被称为其上具有CF的TFT基板(日本未审专利公开号2000-231123)。
以下将说明一种用于制造传统的其上具有CF的TFT基板的方法。图2至图11的截面图按顺序示出了用于制造传统的其上具有CF的TFT基板的方法的制造步骤。
在用于制造传统的其上具有CF的TFT基板的方法中,首先,扫描线102和栅极(未示出)被有选择地形成在透明基板101上,如图2所示,栅极绝缘膜104被形成在整个表面上。然后,半导体层(未示出)、数据线106、漏极(未示出)和源极108被形成在栅极绝缘膜104上,并且,钝化膜109被形成在整个表面上。通过此步骤,在每个像素上都形成了一个TFT。进一步的,红色的负性感光树脂膜110Ra通过离心涂层被形成在钝化膜109上。感光性树脂膜110Ra的粘度约为10(mPa·s)。
然后,如图3所示,通过利用光掩模111R来阻挡除红色像素的区域之外的光,以及将要形成红色像素区域中用于连接透明像素电极和源极108的接触孔的区域的光,暴露出感光性树脂膜110Ra。
然后,感光性树脂膜110Ra被显影。由于感光性树脂膜110Ra是负性的,感光性树脂膜110Ra上对应于光遮挡区域的区域,即,非红色像素的区域和红色像素区域中用于连接透明像素电极和源极108的接触孔将被形成的区域,在显影中被去除,如图4所示,从而形成了滤色器110R。
然后,如图5所示,绿色的负性感光树脂膜110Ga通过离心涂层形成在整个表面上。感光性树脂膜110Ga的粘度也是约为10(mPa·s)。
然后,如图6所示,通过利用光掩模111G来阻挡除绿色像素之外的区域的光,以及将要形成绿色像素区域中用于连接透明像素电极和源极108的接触孔的区域的光,暴露出感光性树脂膜110Ga。
然后,如图7所示,感光性树脂膜110Ga被显影。由于感光性树脂膜110Ga是负性的,感光性树脂膜110Ga上对应于光遮挡区域的区域,在显影中被去除,从而形成了滤色器110G。
然后,如图8所示,蓝色的负性感光树脂膜110Ba通过离心涂层形成在整个表面上。感光性树脂膜110Ba的粘度也是约为10(mPa·s)。
然后,如图9所示,通过利用光掩模111B来阻挡除蓝色像素之外的区域的光,以及将要形成蓝色像素区域中用于连接透明像素电极和源极108的接触孔的区域的光,暴露出感光性树脂膜110Ba。
然后,感光性树脂膜110Ba被显影。由于感光性树脂膜110Ba是负性的,感光性树脂膜110Ba上对应于光遮挡区域的区域,在显影中被去除,如图10所示,从而形成了滤色器110B。
然后,如图11所示,黑底112被形成在对应于TFT,以及滤色器上的扫描线和数据线106的区域中。进一步的,覆盖层113被形成在黑底112之上,并且,还形成有在滤色器110R,110G,110B的开口处具有开口114a的覆盖层114。然后在暴露于开口114a的钝化膜109的区域中形成开口109a。从开口109a和114a可达到到源极108的接触孔115就被构成了。然后,通过接触孔115逐像素地与源极108相连接的透明像素电极116被形成在覆盖层114上。然后,校准膜(未示出)被形成在透明像素电极116上。通过这种方式,在TFT基板上制造CF。
然而,通过这种方式在TFT基板上制造其上CF时,感光性树脂膜的使用和逐个颜色的曝光和显影的必要性增加了制造的步骤。此外,由于感光性树脂膜是应用在透明基板的整个表面上的,即,由于感光性树脂膜也应用在不需要感光性树脂膜的像素上,在随后的曝光和显影中被去除的感光性树脂膜的量就非常多,从而增加了制造的非必要成本。
因此,希望使用如上所述的印刷热固树脂在具有CF的TFT基板上形成滤色器。然而,使用印刷方法时,由于现在的印刷机器精确度并不高,并不能实现像照像制版印刷术那样的校准精度。在传统的在反向基板上设置滤色器的液晶显示器件中,由于滤色器只需要形成在被黑底分割的区域中,并不需要特别高的校准精度。然而,在其上具有CF的TFT基板的情况下,由于滤色器位于源极和像素电极之间,需要为滤色器开口,从而要求特别高的校准精度。即,当其上具有CF的TFT基板的校准精度很低时,将出现开口处的位置偏移,从而由于电阻的变化而不能得到良好的图像。因此,不可能简单的将传统的印刷术应用于其上具有CF的TFT基板的制造。
发明概述本发明的目的是提供一种能够在保证高的校准精度的同时减少制造步骤,最好还能够减少原材料的消耗量的液晶显示器件的制造方法。
一种用于制造根据本发明的液晶显示器件的方法,包括如下步骤在透明基板上为每个像素形成一个转换单元;在透明基板上形成多种颜色的滤色器使滤色器覆盖住转换单元;同时在所有颜色的每个滤色器中形成可达到每个转换单元的预定电极的开口;并在每个滤色器上形成通过所述开口与预定电极相连接的像素电极。
根据本发明,因为在滤色器被形成后,在所有颜色的每个滤色器上也同时地形成滤色器上的开口,从而避免了采用印刷术时校准精度的降低。此外,由于不需要逐颜色地形成所述开口,制造的步骤被减少了,从而提高了生产率。
在形成多种颜色的滤色器时,通过将带有预定颜色的滤色器的材料印刷在透明基板上,就可以很容易地形成多种颜色的滤色器。
在形成多种颜色的滤色器时,所有颜色的滤色器最好同时地形成。从而,就不需要逐个颜色的形成滤色器,从而可以进一步减少制造的步骤。
通过使用感光性抗蚀膜作为滤色器的材料,就可以采用照相平版印刷术来形成开口,从而可以高精度地形成开口。因此,形成开口的步骤如下通过利用光掩模来阻挡对应于预定电极的位置处的光来对多种颜色的滤色器曝光;对多种颜色的滤色器显影。
根据本发明的另一种方法是,用于制造转换单元和多种颜色的滤色器被形成在同一个透明基板上的液晶显示器件的方法。所述方法包括,包括一感光性抗蚀膜的所有颜色的滤色器被同时地印刷在透明基板上;通过利用光掩模来阻挡对应于转换单元的预定电极的位置处的光来对多种颜色的滤色器曝光;并对多种颜色的滤色器显影。
根据本发明,生产率得以提高,这是因为减少了制造的步骤,减少了原材料的消耗,并保证了形成开口时的校准精度。
附图的简要说明图1示出了在传统的液晶显示器件中TFT基板和反向基板之间的位置关系的截面图。
图2示出了用于制造传统的其上具有CF的TFT基板的方法的截面图。
图3示出了在图2所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图4示出了在图3所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图5示出了在图4所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图6示出了在图5所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图7示出了在图6所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图8示出了在图7所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图9示出了在图8所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图10示出了在图9所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图11示出了在图10所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图12示出了用于制造根据本发明的一实施例的液晶显示器件的方法的截面图。
图13示出了在图12所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图14示出了在图13所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图15示出了在图14所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图16示出了在图15所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图17示出了在图16所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图18示出了在图17所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图19示出了在图18所示步骤之后的制造步骤的截面图。
图20示出了根据本发明的实施例而制造的液晶显示器件的黑底和电极排列的布局图。
图21是沿图20中A-A线方向的截面图。
图22是沿图20中B-B线方向的截面图。
图23是沿图20中C-C线方向的截面图。
图24示出了根据本发明的实施例而制造的液晶显示器件的截面图。
图25示出了根据本发明的实施例而制造的液晶显示器件的平面图。
图26示出了透明基板和其上具有CF的TFT基板的关系的示意图。
优选实施例的详细说明下面,将参照附图具体说明根据本发明的实施例制造液晶显示器件的方法。图12至图19按顺序示出了根据本发明的实施例来制造液晶显示器件的方法的制造步骤的截面图。图20示出了根据本发明的实施例而制造的液晶显示器件的黑底和电极排列的布局图。图21至图23分别是沿图20中的线A-A,B-B,C-C方向的截面图。图12至图19对应于图20中的D-D线方向的截面图。在图20中,未示出透明像素电极。
在本实施例中,首先,扫描线2和栅极3(见图20和图21)被分别形成在透明基板1上,如图12所示,栅极绝缘膜4被进一步形成在整个表面上。然后,由例如非晶形硅或多晶硅构成的半导体层5(见图21)、数据线6、漏极7和源极8被形成在栅极绝缘膜4上,然后钝化层9被形成在整个表面上。以此步骤,在每个像素上各形成一个TFT。扫描线2具有在一个方向上延伸的一线性区域,和从此线性区域延伸至与栅极3相反一侧并重叠源极8和其间的栅极绝缘膜4的区域。透明基板1可以使用,例如,玻璃基板或透明树脂基板。栅极绝缘膜4包括,例如,SiOx膜和SiNx膜的层片,其总厚度为,例如,1000至2000A°。扫描线2,栅极3,数据线6,漏极7和源极8包括,例如,厚度为1000至4000A°的Al膜,Mo膜或Cr膜。半导体层5包括,例如,厚度约为4000 A°的无定形硅层,作为TFT的沟道。钝化层9包括,例如,厚度为1000至2000A°的SiNx膜。
进一步的,如图12所示,红色滤波器10R,绿色滤波器10G和蓝色滤波器10B通过印刷方法被同时地形成在钝化层9上,使之对应每种颜色的像素。对于滤色器10R,滤色器10G和滤色器10B可采用,例如,厚度为1.0至2.0μm的负性感光的丙烯酸抗蚀膜,在其上已涂有所需的颜料,且其粘度约为,例如,10至20(mPa·s)。当形成滤色器10R,10G,10B时,可通过一印刷机器将5至10μm厚的膜印刷在每个像素的中央,然后使用一平面板或类似物对其施压整平,或者通过印刷机器将厚度一致的平面膜印刷形成滤色器,而使这些滤色器的厚度一致。
然后,如图13所示,滤色器10R,滤色器10G,滤色器10B通过使用光掩模11来阻挡在用于连接每个像素的透明像素电极和源极8的接触孔将被形成的区域处的光,而被同时地曝光。
然后,滤色器10R,滤色器10G,滤色器10B被同时地显影。此时,显影剂可使用四甲基铵氢氧化物(TMAH)的碱性显影剂。由于滤色器10R,滤色器10G,滤色器10B包含负性抗蚀膜,光遮挡区域,即,每个滤色器对应于源极8之后的连接透明像素电极的区域通过显影而被去除,如图14所示,从而形成了开口。
然后,如图15所示,在TFT和扫描线2沿某一方向上延伸而不伸入像素的线性区域中,和对应于滤色器上的数据线6的区域中形成了黑底12。即,如图20所示,红色开口12R,绿色开口12G,蓝色开口12B被设置在黑底12中。黑底12包括,例如,厚度为1至3μm的负性感光的丙烯酸抗蚀膜,其上已涂有所需的颜料或绝缘碳膜。
然后,如图16所示,在位于数据线6之上的黑底12上形成了覆盖层13。
进一步的,如图17所示,形成了覆盖层14,其上具有开口14a被设置在滤色器10R,10G,10B的开口处。覆盖层13和14各自包括,例如,厚度为1.0至3.0μm的正性感光抗蚀膜。
然后,如图18所示,开口9a被形成在钝化层9露出在开口14a内的区域中。可从开口9a和14a达到源极8的接触孔15就被构造成了。
然后,通过接触孔15逐像素地与源极8相连接的透明像素电极16形成在覆盖层14上。透明像素电极16包括,例如,厚度为600至1200A°的铟锡氧化物(ITO)膜。
然后,校准膜17(见图24)被形成在透明像素电极16上。校准膜17包含,例如,聚酰亚胺族制剂,并且其厚度为,例如,300至600A°。通过这种方式可制成其上具有CF的TFT基板。
图24和图25分别是表示根据本发明的实施例而制造的液晶显示器件的截面图和平面图。在结合有如上所述制造的其上具有CF的TFT基板的液晶显示板的情况下,在形成校准膜17以后,密封层18被形成在覆盖层14之上,如图24所示。密封层18是由,例如,环氧树脂粘合剂构成的。并且,密封层18具有一孔18a,用于注入液晶。
然后,包括有透明共用电极21和形成在透明基板23的一个表面上的校准膜22的反向基板被密封剂18粘合,从而使透明共用电极21和校准膜22正对着校准膜17。透明共用电极21是由,例如,ITO构成的,其厚度为,例如,800至1500A°,其表面电阻为,例如,20至40Ω/□。校准膜22包括,例如,聚酰亚胺族制剂,其厚度为,例如,300至600 A°。透明基板23可采用,例如,玻璃基板或透明树脂基板。透明基板23的内表面可采用硅烷表面处理剂来作为连接处理剂。
然后,液晶通过密封层18的孔18a被注入,从而形成液晶层30。在液晶层30中,散布有表面内隔离物31,并且在密封层18中,还散布有周边的隔离物(未示出)。表面内隔离物(微珠)31是由,例如,直径为4.5至5.5μm的二乙烯基苯交叉结合的聚合体构成的。外部隔离物(微杆)是由,例如,直径为5至7μm的玻璃纤维构成的。液晶层30包括,例如,氟化和物。在注入液晶之后,密封层18的孔18a通过一密封塞19而被封住。密封塞19可采用,例如,紫外(UV)固化的丙烯酸脂制剂。
然后,如图24所示,偏光板32被粘合在正对着液晶层30的透明基板1和23的表面上,并且,如图25所示,其上附有适当数目的连接数据线6的数据线终端33和适当数目的连接扫描线2的扫描线终端34。通过这种方式可制造液晶显示的面板。进一步的,可进行例如连接数据驱动和扫描驱动这样的驱动电路的步骤,和装上外壳的步骤,从而最终制成液晶显示器件。
根据此实施例,由于三种颜色的滤色器10R,10G,10B,包括同时形成的感光性抗蚀膜和同时地形成在其上的开口,相比较于传统的采用离心涂层的制造方法,其中材料膜被形成在透明基板的整个表面上并且开口的形成是逐个颜色来进行的,制造的步骤可被显著的减少从而提高了生产率。并且,根据传统的制造方法,由于每种颜色的滤色器还同样应用于不需要滤色器的像素,就必须在其后去除许多滤色器。然而,本发明中所去除的区域仅仅是对应于所述开口的区域。从而,原材料的消耗量可被减少至传统方法的约三分之一。进一步的,虽然采用印刷方法来同时地形成滤色器10R,10G,10B,由于开口的形成是作为一个单独的步骤来执行的,从而充分保证了必要的校准精度。
通过将一透明基板分割为,例如,八个区域,在每个区域同时地执行上述的制造步骤,然后将透明基板切割为八个部分,八个其上具有CF的TFT基板就可以在同一时间被形成了。图26示出了透明基板和其上具有CF的TFT基板之间的关系的示意图。例如,从长度约470mm,宽度约370mm的矩形透明基板41可以得到,例如,八个6.3-英寸的其上具有CF的TFT基板42。
在上述实施例中,可看作一个平面的覆盖数据线的黑底的区域的宽度基本等于数据线的宽度,以得到高的亮度,当获得足够的亮度时,覆盖区域的宽度可大于数据线的宽度。另一方面,当获得所需的对比度时,就不再需要形成黑底了。
并且,在本发明中,如图20等等所示,扫描线2不仅具有线性区域,还具有伸出至正对着栅极3一侧并覆盖源极8和其间的栅极绝缘膜4的区域。此伸出区域的设置是为了保证源极8和扫描线2之间具有更大的容抗并抑制源极8上不必要的电压变化,从而避免了图像的闪烁。然而,当获得足够质量的图像时,就并不总是需要此区域,就可以采用另一种结构,将接触孔15设置在栅极3的附近。
进一步的,在上述实施例中,不存在相邻的滤色器互相覆盖的区域,但也可以提供一种相邻的滤色器互相之间稍微覆盖一点的区域。
如上所述,根据本发明,由于不再需要逐个颜色地在滤色器上形成开口,制造的步骤可以被减少从而提高了生产率。并且,在形成开口的步骤中,避免了在采用印刷时出现校准精度降低的情况。进一步地,通过印刷已在透明基板上各以预定的颜色被上过色的滤色器的材料,可以很容易的形成多种颜色的滤色器,并且通过对所有颜色同时地形成多种颜色的滤色器,就不再需要逐个颜色的形成滤色器,从而使制造的步骤被进一步减少了。此外,通过使用包含感光性抗蚀膜的滤色器,就可以采用照相平版印刷术来形成开口,从而使所述开口能够以高精度来形成。
权利要求
1.一种用于制造液晶显示器件的方法,包括如下步骤在透明基板上为每个像素形成转换元件;在透明基板上形成多种颜色的滤色器从而使滤色器覆盖所述转换元件;为所有颜色的每个滤色器同时地形成一个可达到每个转换元件的预定电极的开口;和在每个滤色器上形成一个通过所述开口连接预定电极的像素电极。
2.如权利要求1所述的制造液晶显示器件的方法,其中所述多种颜色的滤色器的形成还包括,将每种以预定颜色上过色的滤色器的材料印刷至透明基板上的步骤。
3.如权利要求1或2所述的制造液晶显示器件的方法,其中在所述滤色器的彩色形成中,所有颜色的滤色器是同时形成的。
4.如权利要求1或2所述的制造液晶显示器件的方法,其中所述滤色器包括一感光性抗蚀膜。
5.如权利要求3所述的制造液晶显示器件的方法,其中所述滤色器包括一感光性抗蚀膜。
6.如权利要求4所述的制造液晶显示器件的方法,其中所述开口的形成包括如下步骤通过使用光掩模来遮挡对应于预定电极位置处的光来对多种颜色的滤色器曝光;对彩色的滤色器显影。
7.如权利要求5所述的制造液晶显示器件的方法,其中所述开口的形成包括如下步骤通过使用光掩模来遮挡对应于预定电极位置处的光来对多种颜色的滤色器曝光;对彩色的滤色器显影。
8.一种用于制造液晶显示器件的方法,其中转换元件和多种颜色的滤色器被形成在同一个透明基板上,所述方法包括如下步骤将包含一感光性抗蚀膜的所有颜色的滤色器同时地印刷在透明基板上;通过使用光掩模来遮挡对应于转换元件的预定电极位置处的光来对多种颜色的滤色器曝光;对彩色的滤色器显影。
全文摘要
一种制造液晶显示器件的方法,包含一负极性抗蚀膜的红(R)、绿(G)、蓝(B)、滤色器通过使用光掩模来遮挡在连接源极之后的透明像素电极的区域处的光而被同时地曝光。然后,所述滤色器被同时地显影。由于所述滤色器包含一负极性抗蚀膜,对应于光遮挡区域的滤色器的区域,即,连接源极之后的透明像素电极的区域通过显影被去除,从而形成了开口。
文档编号G03F7/00GK1466011SQ0214128
公开日2004年1月7日 申请日期2002年7月5日 优先权日2002年7月5日
发明者冈本守, 坂本道昭, 吉川周宪, 宪, 昭 申请人:Nec液晶技术株式会社