專利名稱：顯示面板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種顯示面板及其制造方法，更具體地講，涉及一種通過改進保持兩個顯示面板之間的間隔的柱狀分隔件(column spacer)的結構來提高耐壓性和液晶滴(drip)余量的顯示面板及其制造方法。
背景技術：
在顯示裝置中使用顯示面板來顯示圖像?，F(xiàn)有各種類型的顯示面板比如液晶顯示器(LCD)，液晶顯示器是一種利用液晶來顯示圖像的平板顯示器。通常，LCD的特征在于低功耗、薄和重量輕的設計且驅動電壓低。
傳統(tǒng)的液晶面板包括上基底，具有共電極和濾色器；下基底，具有薄膜晶體管和像素電極；液晶層，在上基底和下基底之間；分隔件，用于保持相對的兩基底之間的間隔。通過將電動勢施加到像素電極和共電極來在液晶層中產生電場以控制液晶分子的取向和透過的光的量，LCD顯示圖像。
為了提高LCD裝置的顯示品質，可以控制液晶層的厚度(也被稱為“液晶盒間隙(cell gap)”或“液晶盒厚度”)的均勻性。通過設置在上基底和下基底上的分隔件來控制液晶盒間隙。通用的分隔件類型包括隨意布置的球狀氧化硅珠分隔件、形成規(guī)則圖案的圓柱狀分隔件或剛性分隔件。
利用標準的光刻技術，柱狀分隔件可形成對應于像素的發(fā)射區(qū)外部的區(qū)域(例如溝道部分、柵極線或存儲電極線)的期望的圖案。
傳統(tǒng)的柱狀分隔件可形成為近似圓柱體、截圓錐或半球體的形狀。傳統(tǒng)的柱狀分隔件的與顯示面板的表面平行的截面的形狀可以近似為圓形、橢圓形、四邊形或菱形。
然而，在顯示面板的制造過程和使用過程中，外部壓力會施加到顯示面板。當傳統(tǒng)的柱狀分隔件被用于保持相對的基底之間的間隔時，柱狀分隔件會由于外部壓力而變形或塌陷，或者柱狀分隔件的下面的層會塌陷。這會造成顯示面板中的液晶盒間隙不均勻。液晶盒的厚度和不均勻影響顯示性能。如果出現(xiàn)液晶盒間隙的不均勻，就會出現(xiàn)顏色的不均勻。
液晶材料可滴注(drip-feed)在一個基底的表面上，使得不需要設置用于注入的填注孔，其中，用密封材料在所述一個基底的表面上形成閉合圖案，但是，如果增加柱狀分隔件的數(shù)目來提高抗壓性能，則液晶滴余量降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的示例性實施例提供了一種顯示面板，該顯示面板包括第一基底；第二基底，與第一基底相對地布置；柱狀分隔件，形成在第一基底和第二基底中的至少一個上，以保持第一基底和第二基底之間的間隔，其中，所述柱狀分隔件具有形狀為凹邊(concave-sided)多邊形的底面。
凹邊多邊形的拐角可以被倒圓。
凹邊多邊形可以是具有至少四個拐角的凹邊多邊形。
柱狀分隔件的橫截面的形狀可以是包括多個拐角和多個凹邊的凹邊多邊形，所述多個凹邊連接所述拐角。
可以通過利用投影型曝光機和掩模進行曝光來形成柱狀分隔件。
可以在將掩模設置得遠離曝光機的焦點的狀態(tài)下進行曝光。
柱狀分隔件相對于第一基底或第二基底的表面的平均傾斜角可以是大約60度至大約90度。
可以通過利用接近型曝光機和掩模進行曝光來形成柱狀分隔件。
掩?？梢跃哂杏兄辽偎膫€拐角的多邊形圖案。
柱狀分隔件相對于第一基底或第二基底的表面的平均傾斜角可以是大約10度至大約50度。
本發(fā)明的示例性實施例提供了一種制造顯示面板的方法，所述方法包括形成第一基底，第一基底包括薄膜晶體管和像素電極；形成第二基底，第二基底包括阻光構件和濾色器；在第一基底和第二基底的至少一個上形成柱狀分隔件，柱狀分隔件保持第一基底和第二基底之間的間隔，柱狀分隔件具有形狀為凹邊多邊形的底面。


圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的顯示面板的第一基底的布局圖；圖2是沿著線II-II′截取的包括圖1中的第一基底的顯示面板的剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖2中的柱狀分隔件的透視圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于形成圖3中的柱狀分隔件的曝光方法的視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的顯示面板的剖視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖5中的柱狀分隔件的透視圖；圖7A至圖7C是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖6中的柱狀分隔件的變化的頂部平面圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖來描述本發(fā)明的示例性實施例。在附圖中，為了清晰起見，會夸大層、膜、面板和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。在整個對附圖的描述中，相同的標號表示相似或相同的元件。圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的顯示面板的第一基底的布局圖。圖2是沿著線II-II′截取的包括圖1中的第一基底的顯示面板的剖視圖。在圖1中示出了形成在第二基底上的柱狀分隔件，第二基底與第一基底相對。
參照圖1和圖2，顯示面板包括第一基底100和第二基底200，彼此相對地布置；液晶層3，包括設置在第一基底100和第二基底200之間的液晶分子；柱狀分隔件320，用于保持相對的基底100和200之間的間隔。取向層11和21分別形成在基底100和200上。取向層11和21可以將液晶層3中的液晶分子以扭曲向列型取向布置，在扭曲向列型取向中，液晶分子被取向為順序地從第一基底100扭曲向第二基底200，或者垂直于第一基底100和第二基底200扭曲。
通常在水平方向上延伸的多條柵極線121形成在第一絕緣基底110上，第一絕緣基底110包含絕緣材料，比如玻璃、石英、陶瓷、塑料等。柵極線121的多個部分形成多個柵電極124，柵極線121的一個端部129被構造用于與外部電路連接。
存儲電極布線形成在第一絕緣基底110上，與柵極線121形成在同一層。存儲電極布線包括存儲電極線131，在像素區(qū)的邊緣處平行于柵極線121延伸；成組的存儲電極133a和133b，從存儲電極線131延伸。例如，一組存儲電極133a和133b在垂直方向上延伸，并位于像素的邊緣。應該理解的是，存儲電極布線可包括各種構造的存儲電極133a和133b。
柵極線121和存儲電極布線131、133a和133b可包含金屬，例如Al、Ag、Cr、Ti、Ta、Mo或其合金等。雖然如圖2中所示的本發(fā)明的示例性實施例中柵極線121和存儲電極線131形成在一個層中，但是柵極線121和存儲電極線131可以形成為多層，所述多層包括Cr、Mo、Ti、Ta或其合金的金屬層和電阻率低的Al基或Ag基金屬層。柵極線121和存儲電極布線131、133a和133b可以包括各種金屬或導電材料，并且可以形成為例如在相同的蝕刻條件下被圖案化的單層或多層。柵極線121和存儲電極線131的側面是傾斜的。在本發(fā)明的示例性實施例中，柵極線121和存儲電極線131的側面相對于水平面傾斜大約30度至80度。
柵極絕緣層140既形成在柵極線121上又形成在存儲電極布線131、133a和133b上，柵極絕緣層140由硅氮化物(SiNx)等制成。
多條數(shù)據(jù)線171和多個漏電極175形成在柵極絕緣層140上。數(shù)據(jù)線171中的每條沿著大致垂直的方向延伸，并向著漏電極175的每個延伸出多個分支，以形成源電極173。柵電極124、源電極173和漏電極175是薄膜晶體管的三個電極。
數(shù)據(jù)線171的端部179被構造用于與外部電路連接，數(shù)據(jù)線171的端部179的寬度比數(shù)據(jù)線171寬。
數(shù)據(jù)線171、源電極173和漏電極175包含導電材料比如Cr、Mo、Al或其合金，并且可以形成為單層或多層。
在數(shù)據(jù)線171和漏電極175下面，形成沿著數(shù)據(jù)線171在垂直方向上延伸的多個半導體帶151。半導體帶151包含非晶硅等，并向著柵電極124、源電極173和漏電極175延伸，以具有溝道部分154。
在半導體帶151和數(shù)據(jù)線171之間以及源電極173和漏電極175之間形成多個歐姆接觸帶(未示出)和歐姆接觸島165，以降低兩個元件之間的接觸電阻。歐姆接觸161可包含高濃度地摻雜有n型雜質或硅化物的非晶硅，并且歐姆接觸161包括分支的歐姆接觸163。歐姆接觸島165與歐姆接觸163關于柵電極124相對地設置。
在數(shù)據(jù)線171、源電極173和漏電極175上形成鈍化層180，鈍化層180包含有機材料(例如具有優(yōu)良偏振特性和感光性的有機材料)、低介電常數(shù)的絕緣材料(例如可通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)形成的a-Si:C:O、a-Si:O:F)或者無機絕緣材料(比如硅氮化物)。
多個接觸孔182和185形成在鈍化層180中，多個接觸孔182和185暴露數(shù)據(jù)線171的端部179和漏電極175的至少一部分。柵極線121的端部129具有連接到外部驅動電路的接觸部分。多個接觸孔181穿透柵極絕緣層140和鈍化層180，以暴露柵極線121的端部129。暴露存儲電極線131的一部分的多個接觸孔183和184穿透柵極絕緣層140和鈍化層180。
在鈍化層180上形成多個像素電極190和多個接觸輔助件81、82。像素電極190和接觸輔助件81、82可包含透明的導電材料(比如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO))或者不透明的導電材料(例如反光特性優(yōu)良的材料比如鋁(Al))。
在鈍化層180上，存儲布線連接橋84與像素電極190形成在同一層，所述存儲布線連接橋84連接設置在柵極線121兩側的兩條存儲電極線131。通過穿透了鈍化層180和柵極絕緣層140的接觸孔183和184，存儲布線連接橋84與存儲電極133b和存儲電極線131接觸。存儲布線連接橋84用于電連接第一絕緣基底110上的所有存儲電極布線。如果有必要，存儲電極線131可以用于修復柵極線121或數(shù)據(jù)線171的故障。
接觸輔助件81和82分別通過接觸孔181和182電連接到柵極線的端部129和數(shù)據(jù)線的端部179。
在下文中，將描述第二顯示面板200。
第二絕緣基底210包含絕緣材料比如玻璃、石英、陶瓷或塑料。在第二絕緣基底210上形成阻光構件220，阻光構件220具有面對第一顯示面板100的像素電極190的開口，并且阻光構件220防止鄰近的像素之間的光泄漏。阻光構件220形成在與薄膜晶體管對應的位置處，以阻擋外部的光流入薄膜晶體管的溝道部分154。圖1中的虛線表示阻光構件的開口。阻光構件可包含鉻、鉻氧化物或鉻氮化物的單層的金屬層，或者包括通過將單層的金屬層組合的多層的金屬層，或者包括含有黑色素的感光有機材料，以阻擋光。碳黑、氧化鈦等可用作黑色素。
三原色的濾色器230順序地設置在其上形成有阻光構件220的第二絕緣基底210上。應該理解的是，濾色器230的顏色不限于三原色，而是可以被不同地確定為至少一種顏色。雖然在圖2中濾色器230的每個的邊界位于阻光構件220上，但是各種布置的濾色器230適用于實現(xiàn)本發(fā)明。例如，相鄰的濾色器230的邊緣可以相互疊置，以與阻光構件220一樣起到阻擋光泄漏的作用。
在阻光構件和濾色器上，形成包含絕緣材料的平坦化層250。平坦化層250保護濾色器230，通過平坦化層250來實現(xiàn)第二顯示面板200的整個平坦化。平坦化層250可以包含丙烯基環(huán)氧樹脂(acryl-based epoxy)材料。
在平坦化層250上形成共電極270，共電極270與像素電極190一起產生用于激活液晶分子的電場，共電極270由透明導電材料比如ITO或IZO形成。
柱狀分隔件320形成在第一基底100和第二基底200之間，以支撐第一基底100和第二基底200，柱狀分隔件320保持第一基底100和第二基底200之間的間隔并包含絕緣材料。
雖然在圖2中示出柱狀分隔件320形成在第二基底200上，但是各種構造適用于實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。例如，柱狀分隔件320可形成在第一基底100和第二基底200中的一個上，或者既形成在第一基底100上又形成在第二基底200上。柱狀分隔件320對應于薄膜晶體管、柵極線121、數(shù)據(jù)線171或柵極線121和數(shù)據(jù)線171的交叉區(qū)域來設置。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，柱狀分隔件320包含感光材料，并具有相對于第二顯示面板200的表面的大約60度至大約90度的平均傾斜角θ。如此，隨著傾斜角θ變得接近垂直角，作用在柱狀分隔件320上的壓力基本上分散了，并集中在柱狀分隔件320的外部。柱狀分隔件320的周長越長，越可以有效地分散集中在柱狀分隔件320外部的壓力。
圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖2中的柱狀分隔件的透視圖。參照圖3，將描述柱狀分隔件320。
如圖3中所示，柱狀分隔件320的底面和橫截面(即沿著平行于柱狀分隔件320的底面的線截取的截面)的形狀為凹邊多邊形。如這里所使用的，“凹邊多邊形”表示其邊向著其中心凹進的多邊形?？拷歼叾噙呅蔚捻旤c的區(qū)域(在下文中被稱作拐角)可以被倒圓。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，柱狀分隔件320的橫截面的形狀為包括多個拐角321和多個凹邊322的凹邊多邊形，其中，多個凹邊322連接拐角321。這種凹邊多邊形的周長與面積的比大于通常具有直邊多邊形的周長與面積的比。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，通過增大柱狀分隔件320的周長，柱狀分隔件320可吸收外部壓力，使得可基本上增強抗壓性能。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，柱狀分隔件320的橫截面形成為相對于面積放大了周長的凹邊多邊形，可以有效地分散集中在柱狀分隔件320外部上的壓力。
在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的顯示面板中，柱狀分隔件320的橫截面具有四個可以被倒圓的拐角。應該理解的是，柱狀分隔件320的橫截面可以具有三個、五個或更多個的拐角321。
在下文中，將解釋根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的制造顯示面板的方法，重點解釋形成柱狀分隔件320的過程。
首先，在其上已經形成阻光構件220、濾色器230、平坦化層250、共電極270等的第二顯示面板200上，涂覆包含混合在樹脂中的光致反應引發(fā)劑和溶劑的感光材料。
隨后，利用例如投影型曝光機和掩模來執(zhí)行曝光工藝。投影型曝光機在與掩模分隔開的情況下投射光。投影型曝光機具有強線性的光，所以，如果利用投影型曝光機進行曝光，那么形成傾斜角相對陡峭的柱狀分隔件320。例如，CANON曝光機可以用作投影型曝光機?？梢愿鶕?jù)投射光的方式來劃分曝光類型。例如，曝光類型可以是步進型或者掃描型，步進型分級地來投射光，掃描型通過掃描來投射光。在本發(fā)明的示例性實施例中，采用掃描型。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于形成圖3中的柱狀分隔件的曝光方法的視圖。
如圖4中所示，將掩模800設置成遠離曝光機900的焦點F，然后執(zhí)行曝光工藝。如圖4中所示，可以將掩模800設置成比曝光機900的焦點F近或者比曝光機900的焦點F遠。例如，可以布置掩模800和曝光機900，使得曝光機900的焦點F形成在掩模800之上或者在掩模800之下。在下面顯影的過程中，可形成如圖3中所示的橫截面為凹邊多邊形的柱狀分隔件320。在這個示例中，掩模800具有圓形圖案。如果將掩模800設置成遠離曝光機900的焦點，那么穿過掩模800的圓形圖案的光被嚴重地折射。在本發(fā)明的示例性實施例中，柱狀分隔件320形成為凹邊多邊形的形狀。
接著，將第一基底100和第二基底200布置成彼此相對，使得形成在第二基底200中的柱狀分隔件320與薄膜晶體管、柵極線121、數(shù)據(jù)線171或者柵極線121和數(shù)據(jù)線171的交叉區(qū)域對應。然后，利用密封劑(未示出)將第一基底100和第二基底200彼此附著。
隨后，利用例如液晶滴注法或真空注入法，在第一基底100和第二基底200之間的空間填充液晶層3。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的顯示面板的剖視圖。
如圖5中所示，將柱狀分隔件330形成為具有相對于第二顯示面板200的表面的大約10度至大約50度的相對緩和的平均傾斜角，其中，柱狀分隔件330形成在第二顯示面板200上并保持顯示面板100和顯示面板200之間的間隔。傾斜角θ越小，柱狀分隔件330的彈性變得越好。因此，柱狀分隔件330相對于外部壓力的壓縮和復原特性基本上得到改進。
圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖5中的柱狀分隔件的透視圖。參照圖6，將描述柱狀分隔件330。
如圖6中所示，柱狀分隔件330的底面的形狀是具有四個拐角331的凹邊多邊形，將柱狀分隔件330形成為具有相對于第二顯示面板200的表面的緩和的傾斜角。在本發(fā)明的示例性實施例中，柱狀分隔件330的頂部份的面積小，即柱狀分隔件330的接觸第一顯示面板100的面積小。凹邊多邊形的拐角可以被倒圓。在本發(fā)明的示例性實施例中，柱狀分隔件330的橫截面的形狀為包括多個拐角331和多個凹邊332的凹邊多邊形，多個凹邊332連接拐角331。凹邊多邊形的周長與面積的比大于通常直邊多邊形的周長與面積的比。
在本發(fā)明的示例性實施例中，柱狀分隔件330具有緩和的傾斜角，增強了柱狀分隔件330的彈性，增長了底面的周長使得壓力可以被有效地分散。因此，進一步提高柱狀分隔件330的抗壓性，使得柱狀分隔件330可以對抗外部壓力而穩(wěn)固地保持第一基底100和第二基底200之間的間隔。
在下文中，將解釋根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的顯示面板的制造過程，重點解釋形成柱狀分隔件330的過程。
首先，在其中已經形成阻光構件220、濾色器230、平坦化層250、共電極270等的第二基底200上，涂覆包含混合在樹脂中的光致反應引發(fā)劑和溶劑的感光材料。
隨后，利用例如接近型曝光機和掩模來執(zhí)行曝光工藝。接近型曝光機在接近于掩模的狀態(tài)下投射光。形成具有相對緩和的傾斜角的柱狀分隔件330。
圖6是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖5中的柱狀分隔件的透視圖。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，掩模具有凹邊多邊形的圖案。圖6示出了通過掩模形成柱狀分隔件330的形狀，所述掩模具有有四個拐角331的凹邊多邊形的圖案。然而，可以利用具有有三個、五個或更多個拐角331的任何凹邊多邊形圖案的掩模來實施柱狀分隔件330。圖7A至圖7C示例性示出了利用具有有五個和更多個拐角331的多邊形圖案的掩模形成的柱狀分隔件330的橫截面的形狀。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，用于保持顯示面板之間的間隔的柱狀分隔件的結構得到改進，從而可以提高顯示面板的抗壓性能和液晶滴余量。
在本發(fā)明的示例性實施例中，形成柱狀分隔件，使得相對于面積具有較大的周長，從而可以有效地分散集中在柱狀分隔件外部的壓力，可以提高柱狀分隔件的抗壓性能，可以提高液晶滴的余量。
在本發(fā)明的示例性實施例中，增強了柱狀分隔件的彈性，從而可以提高抗壓性。
雖然已經參照附圖詳細描述了本發(fā)明的示例性實施例，但是應該理解的是，本發(fā)明的工藝和裝置不應該被理解為受此限制。本領域的技術人員將容易理解的是，在不脫離由權利要求及其等同物限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以對上述示例性實施例作各種更改。
權利要求
1.一種顯示面板，包括第一基底；第二基底，與所述第一基底相對地設置；柱狀分隔件，形成在所述第一基底和所述第二基底中的至少一個上，以保持所述第一基底和所述第二基底之間的間隔，其中，所述柱狀分隔件具有形狀為凹邊多邊形的底面。
2.如權利要求1所述的顯示面板，其中，所述凹邊多邊形的拐角被倒圓。
3.如權利要求1所述的顯示面板，其中，所述凹邊多邊形具有至少四個拐角。
4.如權利要求1所述的顯示面板，其中，所述柱狀分隔件的橫截面的形狀是包括多個拐角和多個凹邊的凹邊多邊形，所述多個凹邊連接所述拐角。
5.如權利要求1所述的顯示面板，其中，通過利用投影型曝光機和掩模進行曝光來形成所述柱狀分隔件。
6.如權利要求5所述的顯示面板，其中，在將所述掩模設置得遠離所述曝光機的焦點的狀態(tài)下執(zhí)行所述曝光。
7.如權利要求5所述的顯示面板，其中，所述柱狀分隔件的相對于所述第一基底或所述第二基底的表面的平均傾斜角為大約60度至大約90度。
8.如權利要求1所述的顯示面板，其中，通過利用接近型曝光機和掩模進行曝光來形成所述柱狀分隔件。
9.如權利要求8所述的顯示面板，其中，所述掩模具有多邊形圖案，所述多邊形圖案具有至少四個拐角。
10.如權利要求8所述的顯示面板，其中，所述柱狀分隔件的相對于所述第一基底或所述第二基底的表面的平均傾斜角為大約10度至大約50度。
11.一種制造顯示面板的方法，包括形成第一基底，所述第一基底包括薄膜晶體管和像素電極；形成第二基底，所述第二基底包括阻光構件和濾色器；在所述第一基底和所述第二基底的至少一個上形成柱狀分隔件，所述柱狀分隔件保持所述第一基底和所述第二基底之間的間隔，所述柱狀分隔件具有形狀為凹邊多邊形的底面。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述凹邊多邊形的拐角被倒圓。
13.如權利要求11所述的方法，其中，所述凹邊多邊形是具有至少四個拐角的凹邊多邊形。
14.如權利要求11所述的方法，其中，所述柱狀分隔件的橫截面的形狀是包括多個拐角和多個凹邊的凹邊多邊形，所述多個凹邊連接所述拐角。
15.如權利要求11所述的方法，其中，通過利用投影型曝光機和掩模進行曝光來形成所述柱狀分隔件。
16.如權利要求15所述的方法，其中，在將所述掩模設置得遠離所述曝光機的焦點的狀態(tài)下執(zhí)行所述曝光。
17.如權利要求15所述的方法，其中，所述柱狀分隔件的相對于所述第一基底或所述第二基底的表面的平均傾斜角為大約60度至大約90度。
18.如權利要求11所述的方法，其中，通過利用接近型曝光機和掩模進行曝光來形成所述柱狀分隔件。
19.如權利要求18所述的方法，其中，所述掩模具有多邊形圖案，所述多邊形圖案具有至少四個拐角。
20.如權利要求18所述的方法，其中，所述柱狀分隔件的相對于所述第一基底或所述第二基底的表面的平均傾斜角為大約10度至大約50度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種顯示面板及其制造方法，該顯示面板包括第一基底；第二基底，與第一基底相對地布置；柱狀分隔件，形成在第一基底或第二基底中的至少一個上，以保持第一基底和第二基底之間的間隔，其中，柱狀分隔件具有形狀為凹邊多邊形的底面。
文檔編號G03F7/20GK1924676SQ200610128940
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月4日 優(yōu)先權日2005年9月2日
發(fā)明者趙英濟, 李潤錫 申請人:三星電子株式會社