CN1854867B

CN1854867B - 液晶显示设备及其制造方法

Info

Publication number: CN1854867B
Application number: CN2005101370115A
Authority: CN
Inventors: 尹性会
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2025-12-20
Also published as: FR2884935A1; CN1854867A; US20060238693A1; JP2006301575A; FR2884935B1; US7907242B2; DE102005060982B4; TW200638092A; GB0525056D0; TWI334500B; JP4496159B2; KR20060110936A; US20100253894A1; DE102005060982A1; US7880855B2; GB2425391B; GB2425391A

Abstract

描述了液晶显示设备及其制造方法。在该方法中将配向膜形成为被分割成多个相互间隔的子配向膜，并且在子配向膜之间的间隔中形成柱状间隔体。该液晶显示设备包括：彼此相对的第一基板和第二基板；在第二基板上的第一配向膜，在该第一配向膜的预定部分中具有第一配向膜凹槽；在第一配向膜凹槽中的第一间隔体；以及在第一基板和第二基板之间的液晶层。

Description

液晶显示设备及其制造方法

技术领域

本发明涉及液晶显示设备，更具体地，涉及这样的液晶显示设备及其制造方法，其中将配向膜形成为被分割成多个相互隔离的子配向膜，并且在子配向膜之间的间隔中形成柱状间隔体。

背景技术

将诸如LCD(液晶显示设备)、PDP(等离子体显示板)、ELD(电致发光显示器)、VFD(真空荧光显示器)的各种平板显示设备用作各种设备中的显示设备。

在用于取代CRT(阴极射线管)的各种显示设备中，LCD由于其画面质量好、重量轻、外形薄以及功耗低的优点而常用于移动显示设备。除移动显示设备(如笔记本电脑用监视器)之外，LCD被以各种形式开发为用于接收并显示广播信号的电视的监视器，以及计算机的监视器。

为了将LCD用作通用显示设备，对LCD的开发的一方面集中在实现高质量画面，诸如高清晰度、高亮度以及大尺寸画面，同时保持重量轻、外形薄以及功耗低的特性。

参照图1，现有技术的液晶显示设备设置有结合在一起的、其间具有间隔的第一基板1和第二基板2，以及在第一基板1和第二基板2之间注入的液晶层3。

多条选通线4沿一个方向以固定间隔排列在第一基板上，且多条数据线5与选通线4相垂直地以固定间隔排列以限定像素区‘P’，其中在各个像素区‘P’上形成有像素电极6，并且多个薄膜晶体管‘T’分别形成在选通线4和数据线5相交叉的部分处，以响应于选通线4上的信号而进行切换，从而将来自数据线5的数据信号发送到各个像素电极6。

黑底层7形成在第二基板2上，以用于对入射在除了像素区‘P’、在与像素区相对的部分上的用于显示颜色的R、G、B滤色器层8、以及滤色器层8上的公共电极9之外的部分上的光进行遮挡。

当通过像素电极6与公共电极9之间的电场，在第一基板1和第二基板2之间对液晶层3进行定向，以根据液晶层3的定向程度来调整透过液晶层3的光量时，液晶显示设备可以显示画面。

将这种类型的液晶显示设备称为TN(扭转向列)型液晶显示设备。由于TN型液晶显示设备具有窄视角的缺点，所以为了克服该缺点，已经开发出了IPS(面内切换)型液晶显示设备。

IPS型液晶显示设备具有以固定间隔平行排列的像素电极和公共电极，以用于在像素电极和公共电极之间形成面内电场，从而对液晶层进行定向。

在液晶显示设备的第一基板1与第二基板2之间形成用于保持液晶层的固定间隙的间隔体。

根据形状的不同而存在球状间隔体和柱状间隔体。球状间隔体是球状，散布在第一基板1和第二基板2上，其即使在第一基板1和第二基板2结合之后也能够自由地移动，并与第一基板1和第二基板2具有较小的接触面积。柱状间隔体是柱状并被固定在第一基板1或第二基板2上，其在阵列步骤中形成。因此，柱状间隔体与第一基板1和第二基板2的接触面积要比球状间隔体大。

因为在液晶分注(dispensing)法中使用球状间隔体会出现问题，所以在使用液晶分注法制造的液晶显示设备中大多使用柱状间隔体。在液晶分注时，在分注液晶并结合第一基板和第二基板之前或之后散布球状间隔体。如果在液晶分注之后散布间隔体，则液晶将妨碍间隔体均匀散布到适当位置，而如果在液晶分注之前散布间隔体，则即使间隔体被均匀地散布，液晶的分注也会干扰间隔体的均匀分布。此外，在后一情况下，由于液晶被分注在非均匀的间隔体散布表面上，所以液晶的流动性差。因此，在通过液晶分注法制造的液晶显示设备中，使用柱状间隔体来保持两个基板之间的单元间隙。

图2示出了现有技术的IPS型液晶显示设备的截面。IPS型液晶显示设备设置有：其上形成有薄膜晶体管阵列的薄膜晶体管阵列基板(TFT基板)30、其上形成有滤色器阵列的滤色器阵列基板(CF基板)40、填充在TFT基板30与CF基板40之间的液晶层50、以及在TFT基板30与CF基板40之间的柱状间隔体45。

尽管未示出，但是TFT基板30包括：第一基板，其上具有相互垂直排列以限定像素区的选通线和数据线；多个TFT，分别形成在选通线和数据线交叉的部分处；以及在各个像素区上交替形成的像素电极和公共电极。在选通线层和数据线层之间存在栅绝缘膜，而且在数据线层和像素电极层之间存在保护膜。

与TFT基板30相对的CF基板40包括：第二基板41；黑底层42，用于覆盖非像素区(选通线、数据线和TFT区域)；滤色器层43，与像素区相对设置，并具有在第二基板41上按顺序形成的R、G或B色素；以及外涂层44，形成在包括黑底层42和滤色器层43的第二基板41的整个表面上。

在外涂层44的预定区域上，在阵列形成步骤之后的单元形成步骤中，形成柱状间隔体45，并且在包括柱状间隔体45的CF基板40的表面上形成配向膜46。尽管未示出，但是在单元形成步骤的最初步骤中在TFT基板30上也形成配向膜。

具有柱状间隔体的(IPS型)液晶显示设备在全黑状态下表现出亮度不均匀性。

参照图3A，如果手指在一个方向上相继触摸并扫过液晶板10的TFT基板30或CF基板40的表面，则液晶板的CF基板40会在手指扫过的方向上移动一距离，如图3B所示。然而，在该情况下，柱状间隔体45之间的液晶50不能返回到原始状态，从而被触摸的部分就在液晶板10上留下奶白色点。此外，如图3B所示，手指扫过的部分具有较少的液晶50，而液晶都集中到最终的触摸部分，从而形成突出形状。在该情况下，其上聚集了液晶的突出部分的单元间隙h1比其它部分的单元间隙h2(由柱状间隔体45的高度限定)高。因此，出现了如下问题，即，被触摸部分与其它部分相比具有不均匀的亮度，这可能引起漏光。

该问题是由形成在CF基板上的柱状间隔体45的上表面与TFT基板30之间的强摩擦引起的。即，在CF基板相对于TFT基板30移动之后，CF基板不能立即返回到原位，即使手指从CF基板上移开，仍继续漏光。

与TFT基板30紧密接触的柱状间隔体45对TFT基板30的拉力大于CF基板试图返回到原位的力。另一方面，由环境湿度和温度变化而引起的与液晶板相结合的偏振板的收缩或舒张在变形方向上拉动基板以使基板弯曲，这干扰了液晶的定向。

由于与触摸相关的问题可能是通过触摸(诸如对液晶显示设备的面板表面的擦拭)而发生的，所以由触摸引起的在全黑状态下的亮度不均匀性可能会在制造或使用液晶显示设备时出现。此外，存在这样的趋向，即，由触摸引起的在全黑状态下的亮度不均匀性随屏幕尺寸的变大而变得更差。当屏幕尺寸很大时，就难以控制液晶量。

图4A所例示的图示出了在附着偏振板之前基板的弯曲状态，图4B所例示的图示出了在附着偏振板之后基板的弯曲状态。可以看出，在液晶板边缘处的弯曲比中心处更厉害。这是因为基板和偏振板之间的热膨胀系数不同，使得在附着偏振板之后进行热制造处理(加热和冷却)的时候，偏振板和基板的收缩和膨胀引起了薄膜偏振板和玻璃板基板之间长度的不同。

图5例示了现有技术的用于制造液晶显示设备中的滤色器阵列的方法的步骤的流程图。该方法包括以下步骤：设置第二基板(S10)；形成黑底层(S11)；在包括黑底层的第二基板上形成R、G、B滤色器层。在该情况下，通过对色彩薄膜区域进行分割和构图来形成各个色彩薄膜(S12)。在包括R、G、B滤色器层的第二基板上形成外涂层(S13)，并且在外涂层的整个表面上涂覆有机膜。有选择地去除有机膜以形成柱状间隔体(S14)。

根据以下步骤来形成适于与滤色器基板相对设置的TFT阵列基板：在第一基板上淀积金属，并有选择地去除该金属以形成具有从中突出的栅极的选通线；通过对该金属进行构图在与选通线相同的方向上形成公共线，并在像素区中形成从公共线分支出的公共电极。然后，在第一基板的整个表面上形成栅绝缘膜，以覆盖具有从中突出的栅极的选通线；在栅绝缘膜上淀积半导体层，并有选择地去除该半导体层，以在栅极之上的栅绝缘膜上形成半导体层。在包括半导体层的栅绝缘膜上淀积金属，并有选择地去除该金属，以形成与选通线相垂直的数据线，该数据线具有从中突出的源极、以及与该源极相隔预定距离的漏极。然后，在包括数据线和源极/漏极的栅绝缘膜上形成该保护膜。有选择地去除保护膜，以形成露出漏极的预定部分的接触孔，并在包括该接触孔的保护膜的整个表面上淀积透明电极，且有选择性地去除该透明电极，以形成与漏极电连接并与公共电极交替的像素电极。

下面将参照图6来说明制造现有技术的液晶显示设备中的单元的处理。提供其上限定有多个薄膜晶体管的第一基板，和其上限定有滤色器阵列的第二基板。在各个单位面板的显示区域上形成薄膜晶体管阵列和滤色器阵列。

然后，在第一基板和第二基板的各个单位面板的显示区域上形成配向膜(S21)。在第一基板和第二基板其中之一上分注液晶(S22)。在第一基板和第二基板其中之一的非显示区域(除有源部分外的部分)上形成具有预定宽度的密封图案(S23)。

对其上未分注液晶的另一基板进行反转(S24)，并使第一基板和第二基板结合以形成液晶板(S25)。尽管流程图例示出在第一基板上分注液晶，在第二基板上形成密封图案，但也可以将液晶分注在第二基板上，将密封图案形成在第一基板上。另选地，可以仅在其中一个基板上分注液晶和形成密封图案。在任何情况下，都不会将液晶分注到要反转的基板上。

紫外线(UV)光束通过密封图案直射到第一基板，或直射到第二基板背面的密封图案，以固化密封图案，从而将第一基板和第二基板结合在一起(S26)。然后，以单位面板为单位切割/处理液晶板，以形成多个单位液晶板(S27)。

检验单位液晶板的焊盘部分(第一基板形成的大于第二基板的部分，以便结合之后被暴露)，以确定接受还是拒绝该单位液晶板(S28)。

然而，现有技术的液晶显示设备及其制造方法存在以下问题。首先，在将偏振膜附着到面板表面之后，偏振膜的收缩和膨胀会影响液晶显示设备，由于基板和偏振膜的热膨胀系数不同而引起液晶板的弯曲。这种弯曲随着面板尺寸的变大而变大。其次，当触摸面板时(如擦拭面板)，液晶显示设备在全黑状态下显示出亮度的不均匀性。

亮度的不均匀性出现在全黑状态下，这是因为环境湿度和温度的改变而引起的附着到液晶板上的偏振板收缩或舒张使得基板弯曲变形，从而扰乱了液晶的定向。擦拭引起上下基板之间的20～100μm范围内的平移，从而即使手指移开，两个基板也不能立即返回原位，由此引起漏光。这是因为与相对基板紧密接触的柱状间隔体对相对基板的拉力大于使基板趋于返回原位的力。

发明内容

描述了液晶显示设备及其制造方法。将配向膜形成为被分割成彼此隔开的多个子配向膜。在子配向膜之间的间隔中形成柱状间隔体。

液晶显示设备包括彼此相对的第一基板和第二基板。在第二基板上设置第一配向膜。在第一配向膜的一个部分中具有第一配向膜凹槽。在第一配向膜凹槽的预定部分中并在第一基板与第二基板之间设置第一间隔体，并且在第一基板与第二基板之间设置液晶层。

在另一方面，液晶显示设备包括：可彼此相对设置的第一基板和第二基板；设置在第一基板上的、相互垂直以限定像素区的选通线和数据线；在第二基板上可与所述像素区之外的区域相对设置的黑底层；在第二基板上的滤色器层；在包括黑底层和滤色器层的第二基板的整个表面上的外涂层；在黑底层之上的外涂层上的具有第一配向膜凹槽的第一配向膜；在第一配向膜凹槽的预定部分中的并且可设置在第一基板与第二基板之间的第一间隔体；以及在第一基板与第二基板之间的液晶层。

在又一方面，一种用于制造液晶显示设备的方法，包括：提供第一基板和第二基板，每个基板具有分别定义的显示区域和非显示区域。在第一基板上形成薄膜晶体管阵列。在第二基板上形成滤色器阵列。在第二基板上形成第一配向膜。第一配向膜具有可从中去除的部分以形成第一配向膜凹槽。在第一基板上的显示区域中设置液晶。在第二基板上的第一配向膜凹槽的预定部分处形成间隔体。在第二基板的非显示区域上形成密封图案。反转第二基板，并且将第一基板和第二基板的相对表面挤压在一起，以结合第一基板和第二基板。

附图说明

图1例示了现有技术的液晶显示设备的分解立体图；

图2例示了现有技术的IPS型液晶显示设备的截面图；

图3A和3B分别例示了具有触摸缺陷的液晶板的平面图和截面图；

图4A和4B所例示的图分别示出了在附着偏振板之前和之后的基板的弯曲仿真；

图5例示了现有技术的用于制造液晶显示设备中的滤色器阵列的方法的步骤的流程图；

图6例示了用于制造现有技术的液晶显示设备中的单元的处理步骤的流程图；

图7A例示了在液晶显示设备用于TN型情况下的子像素的平面图；

图7B例示了在液晶显示设备用于IPS型情况下的子像素的平面图；

图8例示了根据一实施例的滤色器阵列的平面图；

图9例示了沿着图7A或图7B中的线I-I’的截面图；

图10例示了用于制造滤色器阵列的处理步骤的流程图；

图11例示了用于制造单元的处理步骤的流程图；

图12例示了用于分割配向膜的方法的图；

图13例示了在注入步骤中使用的喷墨设备的图；

图14例示了用于印刷柱状间隔体或配向膜的胶印机(offset printer)的截面图；

图15例示了根据第一实施例的液晶显示设备的平面图；

图16例示了根据第二实施例的液晶显示设备的平面图；

图17A和17B各自例示了注入液晶的方法的平面图；

图18例示了在液晶显示设备中的单元制造步骤中的结合之后的热固化步骤的立体图；以及

图19例示了在图18的热固化步骤中使用的设备的立体图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的在附图中示出的示例。只要可能，在全部附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

液晶显示设备及其制造方法，该液晶显示设备包括：配向膜，其形成为被分割成多个相互隔开的子配向膜；以及在子配向膜之间的间隔中形成的柱状间隔体。将子配向膜之间的间隔称为配向膜凹槽。

现在将说明多种情况，其中将本发明的液晶显示设备应用于TN型和IPS型。

参照图7A、图8和图9，应用于扭转向列(TN)型的液晶显示设备的液晶板包括：其上分别形成有薄膜晶体管(TFT)阵列和滤色器阵列的相对的第一基板100和第二基板200，以及填充在第一基板100与第二基板200之间的液晶。

第一基板100上的TFT阵列包括：相互垂直以限定像素区的选通线101和数据线102；在选通线101和数据线102的各个交叉处的TFT；以及在各个像素区上的像素电极。

TFT包括从选通线101突出的栅极101a；从数据线102突出的源极102a；与源极102a间隔预定距离的漏极102b；以及在栅极101a、漏极102b和源极102a的层之间形成的半导体层(未示出)。在该情况下，在半导体层和栅极101a之间形成有栅绝缘膜104，并且源极102a和漏极102b与半导体层相对设置。

在选通线101与数据线102的层之间设置有栅绝缘膜104，并且在数据线102与像素电极103的层之间设置有保护膜105。保护膜105具有露出漏极102b的预定部分的接触孔105a，以便像素电极103通过接触孔105a与漏极102b相连。

在与第一基板100相对的第二基板200上形成有：黑底层201，用于覆盖除了像素区和薄膜晶体管之外的部分；包括黑底层201的R、G、B滤色器层202；以及在包括黑底层201和滤色器层202的第二基板200的整个表面上的外涂层203(图9中示出)。在TN型中，外涂层203可以被公共电极取代，或者公共电极(未示出)可以形成在外涂层203的整个表面上。

第二基板200、黑底层201、滤色器层202、外涂层203和公共电极(未示出)可以总称为滤色器阵列基板400，因为它们可以在滤色器阵列制造步骤中形成。

参照图7B、图8和图9，使用IPS型的液晶显示设备类似于TN型的结构，除以下几点外：在第一基板100上沿与选通线111相同的方向穿过像素区形成有公共线114；在像素区上交替地形成有像素电极113和公共电极114a；并且公共电极并没有形成在第二基板200上，而是外涂层203形成在第二基板200上。在IPS型中，公共电极114a是公共线114的一个分支，且像素电极113与存储电极113a形成为一体，其预定部分在像素区中与公共线114交叠。

由于除了没有在第二基板200上形成公共电极之外IPS型设备类似于TN型设备，所以略去对形成在第二基板200上的滤色器层的说明。

在本发明的液晶显示设备中，配向膜凹槽210形成在子配向膜之间，在非像素区上或与非像素区相对，即在选通线101(或111)、数据线102(或112)或TFT的一部分上或者与其相对。在这种情况下，配向膜凹槽210可以沿行方向形成。即，配向膜凹槽210形成在选通线101(或111)或数据线102(或112)上，或者与其相对。在这种情况下，如图8和图9所示，配向膜凹槽210形成在与选通线101(或111)相对的黑底层201上，或者形成在与数据线102(或112)相对的黑底层201上，或者形成在与选通线和数据线二者相对的黑底层201上。

可以通过喷墨印刷(inkjet printing)、胶印或利用辊进行按压来形成配向膜204。配向膜204是由PI(聚酰亚胺)等在滤色器阵列制造步骤之后的单元制造步骤中形成的，同时在与配向膜204相对的第一基板的(薄膜晶体管阵列的)表面上形成配向膜108。在这种情况下，配向膜凹槽还可以形成在配向膜108中的、与配向膜凹槽210相对的部分处(图9例示了没有配向膜凹槽的情况)。

此外，可以在第一基板100上形成具有配向膜凹槽的配向膜108，且可以在配向膜凹槽中形成柱状间隔体。在这种情况下，可以省去第二基板200上的配向膜204。

在被限制到一预定部分的配向膜凹槽210中形成柱状间隔体220。即，柱状间隔体220不是形成在选通线101(或111)、数据线102(或112)或者薄膜晶体管TFT的整个区域上，而是集中考虑到与保持单元间隙所需的相对基板100(第一基板)的接触，选择性地形成在其所需部分上。在附图中，柱状间隔体220至少与选通线101(或111)相对地形成。基于这些情况，与选通线相对地形成柱状间隔体220，另外还可以与数据线相对地形成柱状间隔体220。

参照图8和图9，在外涂层203上，存在其中限定有配向膜凹槽210的配向膜204，配向膜凹槽210的宽度‘a’在第一基板的选通线101(或111)的宽度范围内。形成配向膜204之后，在配向膜凹槽204中形成柱状间隔体220。

形成黑底层201以覆盖除像素区以外的部分和薄膜晶体管部分。即，将黑底层201形成为在横向上与选通线101或111形状一致且其宽度大于选通线，并且在纵向上与数据线102或112形状一致且其宽度大于数据线。由于数据线102或112形成在倾斜的纵向上，所以黑底层201的纵向线形成在倾斜的纵向上，并且如果数据线102或112是垂直于选通线101或111形成的，那么数据线102或112的黑底层的纵向线也是垂直于选通线形成的。

将配向膜204形成为使配向膜凹槽210限定在从黑底层201的横向线边缘到内侧相隔预定距离的位置处的该横向线上。在这种情况下，如果假定配向膜凹槽210的横向线的纵向宽度是‘a’，并且假定黑底层201的纵向线的横向宽度是‘b’，则将配向膜凹槽210定义为‘a＜b’。

柱状间隔体220可以具有形成在第一基板100与第二基板200之间的包括圆柱在内的多边形柱。柱状间隔体220由引发剂、光反应性聚合物(photoreactive polymer)和增粘剂(adhesion promoter)组成。引发剂包括光引发剂和热引发剂，可以使用二者或者可以选择使用其中一种。除上面的成分之外，还可以包括热反应性聚合物。柱状间隔体220可以包括在多分散性(polydispersity)范围内的细球状(fine spherical ball)间隔体。

可以在配向膜凹槽210处形成与单元间隙尺寸基本相同的球状间隔体来替代柱状间隔体220。

由于在形成配向膜204之后在配向膜凹槽210中形成柱状间隔体220或者球状间隔体，所以在间隔体最终固化之前，当包含有柱状间隔体的第二基板被反转并被结合时，本发明的液晶显示设备可以在柱状间隔体和相对基板(第一基板)之间进行强结合，并在结合之后使柱状间隔体220最终固化。即，由于在最终固化中通过加热增加柱状间隔体材料的分子运动以产生与基板(第一基板)的相对表面的附着力，所以与相对基板的结合变得更强。

图10所例示的流程图示出了根据本发明优选实施例的制造滤色器阵列的处理步骤。提供第二基板(S101)，在第二基板上涂覆铬Cr或黑树脂(black resin)，并将其有选择地去除，以在像素区之外的区域上形成黑底层(S102)。对包括黑底层的第二基板上的‘R’色彩薄膜、‘G’色彩薄膜和‘B’色彩薄膜进行构图，以将R、G、B膜留在所需的区域上，从而形成R、G、B滤色器层(S103)。在包括黑底层和R、G、B滤色器层的第二基板的整个表面上形成外涂层(S104)。在提供第一基板(参见图9中的100)之后，在第一基板100上淀积金属并将该金属有选择地去除，以形成具有从中突出的栅极(参见图7A中的101a)的选通线101。在IPS型设备的情况下，在对金属进行构图时，在与选通线(参见图7B中的111)相同的方向上形成公共线114，并且在像素区中形成从公共线114分支出的公共电极114a。

然后，在第一基板100的整个表面上形成栅绝缘膜104，以覆盖具有从中突出的栅极101a的选通线101。在栅绝缘膜104上淀积半导体层材料，并且有选择地去除该半导体层材料，以在栅极之上的栅绝缘膜上形成半导体层(未示出)。在包括半导体层的栅绝缘膜104上淀积金属，并且有选择地去除该金属，以形成与选通线101相垂直的数据线102，该数据线102具有从中突出的源极102a以及与源极102a相隔预定距离的漏极102b。在包括数据线102、源极102a/漏极102b的栅绝缘膜104上形成保护膜105。

选择性地去除保护膜105，以形成用于露出漏极102b的预定部分的接触孔105a，并且将透明电极淀积到包括接触孔105a的保护膜的整个表面上，同时选择性地去除该透明电极，以形成与漏极102b电连接的像素电极103。在IPS型的情况下，与公共电极114a相交替地形成像素电极113。在第一基板和第二基板上分别完成了TFT阵列制造步骤、以及滤色器阵列制造步骤之后，执行单元制造步骤。在这种情况下，在提供了分别具有显示区域和在该显示区域周围的非显示区域的第一基板和第二基板之后，在各显示区域处执行上述制造步骤。在阵列制造步骤中，在与非显示区域相对的第一基板上形成用于选通线和数据线的焊盘，并且在第二基板上形成黑底层。单元制造步骤是用于在第一基板和第二基板上执行了阵列制造步骤之后结合两个基板的步骤。图11例示的流程图示出了制造单元的处理步骤。在第一基板和第二基板各自的显示区域的预定部分上形成具有配向膜凹槽的配向膜(S111)。

然后，在配向膜凹槽的预定部分中形成柱状间隔体(S112)。该柱状间隔体可以位于与选通线或数据线相对的黑底层上。可以通过在所需区域上利用喷墨设备进行点墨(inkjet doting)(图13)、通过胶印(图14)、或利用辊(图12)按压基板表面上的配向膜材料来形成柱状间隔体。

将UV光束直射到柱状间隔体以初步固化该柱状间隔体(S113)。在这种情况下，柱状间隔体的固化率取决于柱状间隔体的成分。即，在初步固化时，根据光引发剂和光反应性聚合物(光反应性丙烯酰单体、包含光反应性和热反应性成分的单体、低聚物(oligomer)、或者聚合物)的含量来确定柱状间隔体的固化率。对光引发剂和光反应性聚合物的百分比进行调整，以使得当将UV光束直射到柱状间隔体时，固化率处于50％到70％的范围内。

然后，在第一基板或第二基板的非显示区域上形成密封图案(S114)。

将液晶分注在第一基板和第二基板的其中一个上(S115)。尽管流程图示出了将液晶分注到第一基板上，但是还可以选择地将液晶分注到第一和第二基板中的任一个上。

反转其上未分注液晶的基板(S116)，并使第一基板和第二二基板相结合，它们上的阵列相互对齐，从而形成液晶板(S117)。在该示例中，由于未在第二基板上分注液晶，所以对第二基板进行反转。

然后，将UV光束直射到第一基板或第二基板的背面，以固化用于密封的密封图案(S118)。

在炉中对第一基板和第二基板进行加热处理，使密封图案和柱状间隔体热固化。在该步骤中，不具有孔(或者细孔)的支撑架用来防止经结合的第一基板和第二基板松开。在这种情况下，当柱状间隔体的分子由于热固化步骤中加热的原因而产生附着力时，柱状间隔体被附着到相对的第一基板上，并且完全被热固化处理而固化。然后，通过将液晶板切割/加工为单元板来将液晶板分割为多个单位液晶板(S119)。

检验单位液晶板的焊盘部分(第一基板形成的大于第二基板的部分，以在结合之后被露出)，以确定接受还是拒绝该单位液晶板(S120)。

参照图12，为了形成具有配向膜凹槽210的配向膜，将第一、第二和第三子配向膜204a、204b和204c的材料涂布到辊300的表面上，将材料印刷在滤色器阵列基板400(由包括黑底层的外涂层和滤色器层组成)的外涂层(参见图8的203)上，以形成具有配向膜凹槽的配向膜204。在该情况下，对配向膜204进行涂覆以使得例如如果黑底层(参见图8中的201)的纵向线的宽度为140μm，则被分割的配向膜204形成这样一个部分，即从黑底层201的纵向线的相对边向内到该黑底层的纵向线的中心线的部分。配向膜凹槽210的纵向线的线宽可以是100μm。

在该示例中，参照图12，在将第一、第二和第三子配向膜204a、204b和204c的材料涂布到辊300的表面上时，可以通过调整掩模(在向辊涂布材料中被使用)的穿过部分的数量和尺寸来形成子配向膜之间的间隔。

在喷墨步骤中使用的图13所示的喷墨设备310包括：其中装有液体的头部311；液体分注单元312；用于供应液体的容器313；以及连接容器和用于供应液体的头部的导管314。喷墨设备310包括控制单元(未示出)，以及光学单元(未示出)，该光学单元用于感应喷墨设备310在基板上的位置，并且控制是否分注液体，如果已经分注，则控制要分注的液体量。喷墨设备310用于形成配向膜204或者用于形成柱状间隔体220。

例如，在通过使用喷墨设备310形成配向膜204的过程中，在其上形成有滤色器阵列的滤色器阵列基板400的预定位置处，头部311上的喷嘴被打开以便分注诸如PI(聚酰亚胺)的配向膜材料。在这种情况下，当头部311上的喷嘴穿过滤色器阵列基板400上的黑底层的横向线(与选通线相对的部分)时，头部311上的喷嘴关闭。

当通过使用喷墨设备310来形成柱状间隔体220时，头部311上的喷嘴在配向膜凹槽之上的未形成有配向膜的预定位置处打开，并且分注预定量的柱状间隔体的液体。在这种情况下，柱状间隔体220的材料在喷墨设备310中处于液态，并且在分注之后通过初步固化和最终固化这两个固化步骤被完全固化。

用于形成柱状间隔体220的液体包括构成柱状间隔体的材料，如以下成分：光引发剂、热引发剂、反应单体(光反应性单体、热反应性单体，具有光反应性和热反应性二者的单体和增粘剂)。这些成分是形成柱状间隔体材料的主要成分，可以对其添加非反应性的易挥发溶液，以调整喷墨设备的头部中的粘度。

如果柱状间隔体220包括球状间隔体，则这些球状间隔体以微小颗粒的形式包含在液体中，以通过头部311与液体一起分注。

光引发剂和热引发剂在引发反应的机理方面互不相同，并且在柱状间隔体的液体组分中，在0.5wt％到2wt％的范围内对其调整。增粘剂在柱状间隔体的液体组分中具有1wt％到10wt％的范围。其余的组分是随着柱状间隔体类型而变化的组分的反应性单体。

第一种类型的柱状间隔体的反应单体由下列成分组成：30wt％到60wt％的光反应性丙烯酰单体，40wt％到70wt％的热反应性环氧单体，以及5wt％到15wt％的具有光反应性和热反应性二者的单体、低聚物或者聚合物。

第二种类型的柱状间隔体的反应单体由下列成分组成：5wt％到10wt％的自发反应类型的光反应性丙烯酰单体，40wt％到60wt％的光反应性丙烯酰单体，40wt％到70wt％的热反应性环氧单体，以及5wt％到15wt％的具有光反应性和热反应性二者的单体、低聚物或者聚合物。

在第一种或第二种类型柱状间隔体的材料中的光引发剂可以包括Irgacure-369(化学式1)、TPA(化学式2)和Irgacure-907(化学式3)。

[化学式1]

[化学式2]

[化学式3]

热引发剂可以包括AIBN(化学式4)。

[化学式4]

增粘剂可以包括硅烷偶联剂。

[化学式5]

光反应性丙烯酰单体可以包括二丙烯酸酯单体(diacrylate monomer)(化学式6和7)。

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

作为自发反应类型的光反应性丙烯酰单体，存在1，2-二苯乙烯(stilbene)(化学式9)。

[化学式9]

另外，这些成分可以包括具有光反应性和热反应性的单体(化学式10)、或者低聚物或者聚合物(化学式11)(k，l，m和n：它们是大于1(unity)的整数)。

[化学式10]

[化学式11]

热反应性类型环氧单体可以具有下面的化学式12。

[化学式12]

图14例示出根据本发明优选实施例的用于印刷柱状间隔体或配向膜的胶印机的截面。

可以通过胶印来形成配向膜。即，通过切开基板320中的另一部分322来使图案321分离。将印刷材料325仅涂布到分离部分，并且将被分离并切开的基板表面与滤色器基板400的其上待被印刷的表面对准，而且涂布到分离部分的印刷材料被印刷到滤色器阵列基板400的表面上。

在这一方面，相同的处理可以应用于与滤色器阵列基板相对的薄膜晶体管基板(其上形成有薄膜晶体管阵列的第一基板)的表面。

参照图15，配向膜204在每隔黑底层201的四个水平方向线(与选通线相对的部分)、或者每隔黑底层的5到10个水平方向线就具有一个配向膜凹槽210。柱状间隔体形成在两个像素单元(一个像素是分别具有R、G、B子像素的一个集合)的间隔中。配向膜凹槽210的宽度被限制为黑底层201的水平方向线宽度。例如，如果黑底层的水平方向线宽度是140μm，则配向膜凹槽210的宽度是100μm。配向膜凹槽210的分布随着面板图案的尺寸和分辨率而变化。配向膜204形成在滤色器阵列基板400上。

根据本发明第一优选实施例的柱状间隔体220被形成为具有从配向膜凹槽210的相对两边向中心间隔预定距离的矩形。柱状间隔体220的纵向长度被限制为配向膜凹槽210的宽度。如果配向膜凹槽210具有100μm的宽度，则柱状间隔体220的矩形具有40到80μm的纵向长度，和50到300μm的横向长度。尽管图形可能随着液晶板的分辨率和尺寸而变化，但形成柱状间隔体220要注意不要将柱状间隔体220形成在像素区上以避免孔径失真。

因此，由于是在形成配向膜之后才形成柱状间隔体，并且是在柱状间隔体完全固化之前对基板进行结合，这样在配向膜顶面的柱状间隔体会与相对的基板接触，同时该柱状间隔体具有一定程度的流动性，并且通过热处理使柱状间隔体固化，因此与相对基板的附着会变得更好。

参照图16，根据第二实施例的液晶显示设备包括在第一实施例中的柱状间隔体位置处的第一柱状间隔体220a，和在与数据线相对的位置处的第二柱状间隔体220b，从而在不同位置具有两个柱状间隔体。柱状间隔体220a形成在其中未形成有配向膜204的配向膜凹槽210中，而第二柱状间隔体220b形成在配向膜204上。图15例示了由于纵向线的宽度(在稍微倾斜的方向上)而在配向膜上形成的柱状间隔体220。如果用于形成柱状间隔体设备的分辨率允许，则也可以将与数据线相对的黑底层上的配向膜去除，以形成配向膜凹槽。

在第二实施例中，以第一实施例中的柱状间隔体的间隔来形成与数据线相对的第一柱状间隔体，而每隔10到30个像素单元设置与数据线相对的第二柱状间隔体220b。这可能随着所设计的面板的尺寸和分辨率而变化。例如，第一柱状间隔体220a的矩形截面可能具有40到80μm的高度，和50到300μm的宽度，而第二柱状间隔体220b的矩形截面可能具有10到30μm的高度，和50到100μm的宽度。

同样在第二个实施例中，在第一柱状间隔体220a和第二柱状间隔体220b完全固化之前将它们结合到相对的基板，从而在具有一定程度的流动性的情况下将第一柱状间隔体220a和第二柱状间隔体220b与相对的基板结合，由此改善第一柱状间隔体220a和第二柱状间隔体220b与相对基板(第一基板100)之间的附着。

参照图17A和图17B，根据本发明第一实施例的液晶显示设备具有分注在配向膜凹槽210之间的配向膜204a和204b的中心部分上的液晶230。这用于在液晶分注之后反转并结合相对基板(第一基板)，以使得在液晶扩散期间可以继续进行柱状间隔体的固化，从而使基板粘合。在这种情况下，在配向膜凹槽210之间的配向膜204a和204b用作域(domain)，以便每个域都具有小面板的特性，从而增强对于外部应力的抵抗性。

可将液晶230分注到各个区域中，其中可以将液晶分注在其上形成有滤色器阵列的基板400上，或者可以将液晶分注在其上形成有薄膜晶体管阵列的第一基板100上。

在其上涂覆有柱状间隔体220的黑底层201上设置外涂层203。将外涂层203设计为具有50mN/m的表面能，以使得配向膜204涂覆均匀。在形成配向膜204之后，配向膜204具有与外涂层203相类似的表面能，并且由于相对于液晶的配向和粘合能量而引起的分子定向使得被分注的液晶230具有停留在配向膜204表面上的趋势。

在形成柱状间隔体之后，根据柱状间隔体材料的反应堆类型，利用波长是300到400μm、光强是50到80mW/cm²的UV光束直射150～240秒，以初步固化柱状间隔体。当使用波长在350nm附近的UV光束时，光强例如降至5到20mW/cm²，而且直射时段例如增加到大于3分钟。

为了防止柱状间隔体与液晶起反应，在连续的结合步骤中，在面板中执行光固化(photo-curing)直到柱状间隔体没有流动性并在加热时变软的程度。

在光固化步骤中UV光束的强度和固化时段是固定的，使得柱状间隔体的分子的玻璃转化温度(Tg)在50℃到35℃之间。即，柱状间隔体在室温下变得足够硬，以保持相对于相对基板的单元间隙，并且不与液晶混合在一起。基于柱状间隔体的高度和液晶的分注量来固定单元间隙。

参照图18，在将本发明的液晶显示设备的第一基板100和第二基板200结合成液晶板500之后，在非显示区域(虚线外部)上执行固化密封图案240的步骤的同时，执行热固化步骤和其它柱状间隔体的固化步骤。

热固化步骤可以包括两个步骤。在第一步骤中，液晶板在50℃下存在3到5分钟，使得柱状间隔体的分子具有附着性，在第二步骤中，在70℃到120℃之间将基板加热30到50分钟，以完成热固化反应。

在热固化步骤中，当柱状间隔体的最终固化发生时，因为分子的交联(cross link)可能已经在光固化步骤中完成，所以柱状间隔体的分子可能不具有流动性，但具有相对于相对基板的增加的分子附着性，因此由加热引起的其它交联反应使柱状间隔体附着到第一基板和第二基板。可以通过对聚合体成分(在柱状间隔体中的组分为30wt％到50wt％)进行热固化来对柱状间隔体进行最终固化。

参照图19，当试图对液晶板进行热固化时，将液晶板放置在支撑架上，并且将支撑架350放置在炉360中进行热处理。为了加热液晶板500，同时防止在热固化反应期间(其间进行密封图案的固化和柱状间隔体的最终固化)液晶板的玻璃下垂(glass sag)，使用没有孔或细孔的支撑架。

在液晶显示设备中，在提供了其上分别形成有薄膜晶体管阵列和滤色器阵列的第一基板和第二基板之后，在单元制造步骤中，在第一基板和第二基板的预定部分中形成经分割的具有凹槽的配向膜，并且在该分割后的配向膜的凹槽中形成柱状间隔体。

因此，通过在形成配向膜之后形成柱状间隔体、在初步固化柱状间隔体之后结合基板、以及在结合步骤中通过密封图案制造步骤中的热固化对柱状间隔体进行固化，由于在柱状间隔体完全固化之前柱状间隔体与相对基板相结合，且在结合之后的密封图案固化步骤中对柱状间隔体进行完全固化，所以柱状间隔体与相对基板的附着力很强。因此，由于柱状间隔体与上基板和下基板相结合，所以即使对上基板和下基板施加外力(诸如膜的收缩，手指的摩擦等)，上基板和下基板可能也不会变形，使得这两个基板作为一体来抵抗力，因此引起液晶板和液晶板内部的较小变形。

因此，由触摸动作(诸如对液晶板的摩擦)引起的第一基板或第二基板相对于相对基板的相对移动得以减小。还可以防止由于触摸引起的故障和由移动引起的不均匀的单元间隙。

通过在形成配向膜之后形成柱状间隔体，在初步固化柱状间隔体之后结合基板，以及在结合步骤中通过密封图案制造步骤中的热固化对柱状间隔体进行固化，由于在柱状间隔体被完全固化之前该柱状间隔体与相对基板结合，且在结合之后在密封图案固化步骤中对柱状间隔体进行完全固化，所以柱状间隔体与相对基板的附着力很强。

由于柱状间隔体与第一基板和第二基板相结合，所以即使对该第一基板和第二基板施加外力(诸如膜的收缩，手指的摩擦等)，该第一基板和第二基板也不会变形，从而这两个基板作为一体来抵抗外力，所以在第一基板和第二基板之间引起较小的相对移动。

即使根据通过柱状间隔体附着到基板的域(涂覆有配向膜的被分割的区域)的尺寸，大尺寸面板显示出小尺寸面板的特性，但是抵抗外力的阻性变得更大了。即，将被配向膜凹槽分割的配向膜区域看作域，大尺寸面板显示出具有该域面积的小尺寸面板的特性。

由于柱状间隔体将上基板和下基板保持到一起，因此基板的变形被减小，从而减少了漏光，而且在全黑状态下亮度不均匀的问题在大屏幕的情况下得到改进。

将两块基板完全粘贴在一起的结构可以减少液晶和基板的热膨胀或者由于过量注入液晶而导致的液晶板下部的单元间隙的增大。

在柱状间隔体形成之前对配向膜的印刷和研磨减少了突出物(诸如柱状间隔体)对布料的磨损，从而提高了研磨的均匀性，并改善了液晶的定向。

略去柱状间隔体的开发节约了材料成本，从而产生了准确的柱状间隔体的临界尺寸以及高度均匀性。

对本领域普通技术人员显而易见的是，可以在不脱离本发明精神和范围的情况下对本发明做出各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等价物范围内的本发明的各种修改和变型。

本申请要求于2005年4月20日提交的韩国专利申请第P2005-32732号的优先权益，在此以引用的方式并入，就像在这里完整描述得一样。

Claims

1.一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括：

彼此相对设置的第一基板和第二基板；

在第二基板上的第一配向膜，该第一配向膜具有彼此分开的多个子配向膜，所述子配向膜之间的间隔称为第一间隔；

在所述第一间隔的预定部分中的第一间隔体，所述第一间隔体与所述第一间隔的相对边隔开预定距离；以及

在第一基板与第二基板之间的液晶层。

2.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述第一间隔体具有多边形柱体形状。

3.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述第一间隔体是球状间隔体。

4.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述第一间隔体是其中混有球状间隔体的柱状间隔体。

5.根据权利要求1所述的液晶显示设备，还包括在所述第一基板上的第二配向膜。

6.根据权利要求5所述的液晶显示设备，其中所述第二配向膜具有彼此分开的多个子配向膜，所述子配向膜之间的间隔称为第二间隔，所述第二间隔与所述第一间隔相对设置。

7.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述第一基板包括在其上形成的薄膜晶体管阵列，而所述第二基板包括在其上形成的滤色器阵列。

8.根据权利要求7所述的液晶显示设备，其中所述薄膜晶体管阵列包括：

在所述第一基板上形成的、彼此垂直以限定像素区的选通线和数据线；

在所述选通线和数据线的各个交叉处的薄膜晶体管；以及

在各个所述像素区上的像素电极。

9.根据权利要求8所述的液晶显示设备，还包括与所述像素区中的所述像素电极交替形成的公共电极。

10.根据权利要求8所述的液晶显示设备，其中所述第一间隔被形成为与第一基板上的除像素区之外的区域相对设置。

11.根据权利要求10所述的液晶显示设备，其中所述第一间隔被形成为与所述第一基板的选通线相对设置。

12.根据权利要求10所述的液晶显示设备，其中所述第一间隔被形成为与所述第一基板的数据线相对设置。

13.根据权利要求10所述的液晶显示设备，还包括在所述第一配向膜上的第二间隔体，该第二间隔体被形成为与除像素区之外的区域相对设置。

14.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述第一间隔体在所述第一基板上。

15.根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述第一间隔体在所述第二基板上。

16.根据权利要求8所述的液晶显示设备，其中所述滤色器阵列包括：

黑底层，形成在所述第二基板上，以与第一基板的除像素区之外的区域相对设置；以及

与所述像素区相对的滤色器层。

17.根据权利要求16所述的液晶显示设备，还包括在包括有所述黑底层和滤色器层的第二基板的整个表面上的公共电极层。

18.根据权利要求16所述的液晶显示设备，还包括在包括有所述黑底层和滤色器层的第二基板的整个表面上的外涂层。

19.根据权利要求16所述的液晶显示设备，其中所述第一间隔形成在所述黑底层之上。

20.一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括：

彼此相对的第一基板和第二基板；

在所述第一基板上、彼此垂直设置以限定像素区的选通线和数据线；

在所述第二基板上、与第一基板上的除像素区之外的区域相对设置的黑底层；

在所述第二基板上的滤色器层；

在包括所述黑底层和滤色器层的所述第二基板的整个表面上的外涂层；

在所述黑底层之上的外涂层上的第一配向膜，该第一配向膜具有彼此分开的多个子配向膜，所述子配向膜之间的间隔称为第一间隔；

在所述第一间隔的预定部分中并在所述第一基板与第二基板之间的第一间隔体，所述第一间隔体与所述第一间隔的相对边隔开预定距离；以及

在所述第一基板与第二基板之间设置的液晶层。

21.一种用于制造液晶显示设备的方法，该方法包括：

提供分别具有显示区域和非显示区域的第一基板和第二基板；

在所述第一基板上形成薄膜晶体管阵列；

在所述第二基板上形成滤色器阵列；

在所述第二基板上形成第一配向膜，所述第一配向膜具有具有彼此分开的多个子配向膜，所述子配向膜之间的间隔称为第一间隔；

在所述第一基板上的显示区域中分注液晶；

在所述第二基板上的所述第一配向膜孔的预定部分处形成间隔体，所述间隔体与所述第一间隔的相对边隔开预定距离；

在所述第一基板或第二基板的非显示区域上形成密封图案；

反转所述第二基板；并且

将所述第一基板和第二基板的表面压在一起，以使第一基板和第二基板相结合。

22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括在形成所述间隔体之后将紫外线光束直射到所述间隔体，以初步固化所述间隔体，固化率处于50％到70％的范围内。

23.根据权利要求21所述的方法，进一步包括在使所述第一基板和第二基板结合到一起之后将紫外线光束直射到密封图案。

24.根据权利要求21所述的方法，进一步包括在使所述第一基板和第二基板结合到一起之后热固化所述密封图案和间隔体。

25.根据权利要求21所述的方法，其中所述间隔体由光反应性聚合物形成。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述间隔体包括在光反应性聚合物中的多个球状间隔体。

27.根据权利要求21所述的方法，其中所述间隔体是球状间隔体。

28.根据权利要求21所述的方法，其中所述间隔体通过喷墨印刷形成。

29.根据权利要求21所述的方法，其中所述间隔体通过胶印形成。

30.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一配向膜通过喷墨印刷形成。

31.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一配向膜通过胶印形成。

32.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一配向膜如下形成：在辊表面上的除了与第一间隔相对应的部分之外涂覆配向膜材料，并在所述第二基板上按压并滚动所述辊以将所述配向膜材料印刷在所述第二基板上。

33.根据权利要求21所述的方法，还包括在所述第一基板上形成第二配向膜。

34.根据权利要求33所述的方法，其中所述第二配向膜被形成为在与所述第一间隔相对的部分处具有间隔，即第二间隔。

35.根据权利要求21所述的方法，其中所述薄膜晶体管阵列包括：

形成在所述第一基板上的彼此垂直以限定像素区的选通线和数据线；

在所述选通线和数据线的各个交叉处的薄膜晶体管；以及

在各个所述像素区上的像素电极。

36.根据权利要求35所述的方法，其中在设置成不包括所述像素区的区域中形成所述第一间隔。

37.根据权利要求36所述的方法，其中将所述第一间隔形成为与所述选通线相对设置。

38.根据权利要求36所述的方法，其中将所述第一间隔形成为与所述数据线相对设置。

39.根据权利要求35所述的方法，所述方法还包括在所述第一配向膜上未形成有第一间隔处形成第二间隔体，对该第二间隔体进行定向以与所述数据线相对设置。

40.根据权利要求35所述的方法，其中所述滤色器阵列包括：

形成在所述第二基板上的黑底层，用于覆盖除像素区之外的区域；以及

在所述像素区上的滤色器层。

41.根据权利要求40所述的方法，还包括在包括有所述黑底层和滤色器层的所述第二基板的整个表面上形成公共电极层。

42.根据权利要求40所述的方法，还包括在包括有所述黑底层和滤色器层的所述第二基板的整个表面上形成外涂层。

43.根据权利要求40所述的方法，其中所述第一间隔被形成为与所述黑底层相对。

44.根据权利要求21所述的方法，其中所述间隔体的材料包括光引发剂或热引发剂中的至少一个和反应单体。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述间隔体材料还包括增粘剂。

46.根据权利要求44所述的方法，其中所述光引发剂或热引发剂占间隔体材料的0.5wt％到2wt％。

47.根据权利要求45所述的方法，其中所述增粘剂占间隔体材料的1wt％到10wt％。

48.根据权利要求45所述的方法，其中所述增粘剂是硅烷偶联剂。