專利名稱：制造液晶顯示器件的方法
背景技術：
發明領域本發明涉及一種制造液晶顯示器件的方法，尤其是，一種在TFT(薄膜晶體管)液晶顯示器件上制造CF(濾色器)的方法，其中轉換單元和多種顏色的濾色器被形成在同一個透明基板上。
相關技術的說明在某些具有TFT的彩色扭曲向列(TN)的液晶顯示器件中，濾色器被設置與設置有TFT的TFT基板對面的反向基板上。為了形成這種液晶顯示器件的反向基板，包含熱固樹脂的三種顏色的濾色器的材料膜被印刷在透明基板上，隨后，所述材料膜通過加熱被硬化，從而形成濾色器。在日本未審專利公開號平-4-369605中對這種制造方法有所描述。然后，TFT基板和反向基板被結合在一起而形成了液晶顯示板。
圖1示出了在傳統液晶顯示器件中TFT基板和反向基板之間的位置關系的截面圖。在傳統的液晶顯示器件中，液晶層230被設置在第一和第二透明基板201和223之間。下文中，第一和第二透明基板201和223的液晶層230一側將被稱為內側，而相反的一側被稱為外側。
在第一透明基板201的內表面，形成有與掃描線(未示出)相連接的柵極203，并形成柵極絕緣膜204使之覆蓋住柵極203。在對應于柵極203的柵極絕緣膜204的位置上，形成有半導體層205，同時形成漏極207和源極208從而將半導體層205夾在中間。進一步的，形成鈍化層209以覆蓋住它們，通過形成在鈍化層209中的接觸孔(未示出)與源極208逐像素相連接的像素電極216也被形成在鈍化層209上。在像素電極216上，形成有校準膜217。
在第二透明基板223的內表面上，順序地設置有黑底212、每種顏色的濾色器210、透明共用電極221和校準膜222。
在制造濾色器被設置在反向基板上的傳統液晶顯示器件的情況下，當TFT基板和反向基板被結合在一起時，在TFT基板上被掃描線和數據線分割并設置有像素電極216的區域，和在反向基板上被黑底分割并設置有濾色器的區域之間，有時會出現位置偏移。當出現這種位移時，在設計上預期不透出顏色的位置上會透出顏色來，從而無法獲得所需的彩色顯像。因此，就需要在像素之間提供一個邊緣裕量用于補償這種位移，即，大于理論值的一個黑底，從而就難以獲得面積足夠的像素。從而，也不能夠獲得足夠的亮度。這種缺陷隨著分辨率的增加和像素之間節距的減小會變得更加明顯。
因此，最近研制出一種在TFT基板上設置濾色器的液晶顯示器件，這種基板被稱為其上具有CF的TFT基板(日本未審專利公開號)。
以下將說明一種用于制造傳統的其上具有CF的TFT基板的方法。圖2至圖11的截面圖按順序示出了用于制造傳統的其上具有CF的TFT基板的方法的制造步驟。
在用于制造傳統的其上具有CF的TFT基板的方法中，首先，掃描線102和柵極(未示出)被有選擇地形成在透明基板101上，如圖2所示，柵極絕緣膜104被形成在整個表面上。然后，半導體層(未示出)、數據線106、漏極(未示出)和源極108被形成在柵極絕緣膜104上，并且，鈍化膜109被形成在整個表面上。通過此步驟，在每個像素上都形成了一個TFT。進一步的，紅色的負性感光樹脂膜110Ra通過離心涂層被形成在鈍化膜109上。感光性樹脂膜110Ra的粘度約為10(mPa·s)。
然后，如圖3所示，通過利用光掩模111R來阻擋除紅色像素的區域之外的光，以及將要形成紅色像素區域中用于連接透明像素電極和源極108的接觸孔的區域的光，暴露出感光性樹脂膜110Ra。
然后，感光性樹脂膜110Ra被顯影。由于感光性樹脂膜110Ra是負性的，感光性樹脂膜110Ra上對應于光遮擋區域的區域，即，非紅色像素的區域和紅色像素區域中用于連接透明像素電極和源極108的接觸孔將被形成的區域，在顯影中被去除，如圖4所示，從而形成了濾色器110R。
然后，如圖5所示，綠色的負性感光樹脂膜110Ga通過離心涂層形成在整個表面上。感光性樹脂膜110Ga的粘度也是約為10(mPa·s)。
然后，如圖6所示，通過利用光掩模111G來阻擋除綠色像素之外的區域的光，以及將要形成綠色像素區域中用于連接透明像素電極和源極108的接觸孔的區域的光，暴露出感光性樹脂膜110Ga。
然后，如圖7所示，感光性樹脂膜110Ga被顯影。由于感光性樹脂膜110Ga是負性的，感光性樹脂膜110Ga上對應于光遮擋區域的區域，在顯影中被去除，從而形成了濾色器110G。
然后，如圖8所示，藍色的負性感光樹脂膜110Ba通過離心涂層形成在整個表面上。感光性樹脂膜110Ba的粘度也是約為10(mPa·s)。
然后，如圖9所示，通過利用光掩模111B來阻擋除藍色像素之外的區域的光，以及將要形成藍色像素區域中用于連接透明像素電極和源極108的接觸孔的區域的光，暴露出感光性樹脂膜110Ba。
然后，感光性樹脂膜110Ba被顯影。由于感光性樹脂膜110Ba是負性的，感光性樹脂膜110Ba上對應于光遮擋區域的區域，在顯影中被去除，如圖10所示，從而形成了濾色器110B。
然后，如圖11所示，黑底112被形成在對應于TFT，以及濾色器上的掃描線和數據線106的區域中。進一步的，覆蓋層113被形成在黑底112之上，并且，還形成有在濾色器110R，110G，110B的開口處具有開口114a的覆蓋層114。然后在暴露于開口114a的鈍化膜109的區域中形成開口109a。從開口109a和114a可達到到源極108的接觸孔115就被構成了。然后，通過接觸孔115逐像素地與源極108相連接的透明像素電極116被形成在覆蓋層114上。然后，校準膜(未示出)被形成在透明像素電極116上。通過這種方式，在TFT基板上制造CF。
然而，通過這種方式在TFT基板上制造其上CF時，感光性樹脂膜的使用和逐個顏色的曝光和顯影的必要性增加了制造的步驟。此外，由于感光性樹脂膜是應用在透明基板的整個表面上的，即，由于感光性樹脂膜也應用在不需要感光性樹脂膜的像素上，在隨后的曝光和顯影中被去除的感光性樹脂膜的量就非常多，從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熱固樹脂在具有CF的TFT基板上形成濾色器。然而，使用印刷方法時，由于現在的印刷機器精確度并不高，并不能實現像照像制版印刷術那樣的校準精度。在傳統的在反向基板上設置濾色器的液晶顯示器件中，由于濾色器只需要形成在被黑底分割的區域中，并不需要特別高的校準精度。然而，在其上具有CF的TFT基板的情況下，由于濾色器位于源極和像素電極之間，需要為濾色器開口，從而要求特別高的校準精度。即，當其上具有CF的TFT基板的校準精度很低時，將出現開口處的位置偏移，從而由于電阻的變化而不能得到良好的圖像。因此，不可能簡單的將傳統的印刷術應用于其上具有CF的TFT基板的制造。
發明概述本發明的目的是提供一種能夠在保證高的校準精度的同時減少制造步驟，最好還能夠減少原材料的消耗量的液晶顯示器件的制造方法。
一種用于制造根據本發明的液晶顯示器件的方法，包括如下步驟在透明基板上為每個像素形成一個轉換單元；在透明基板上形成多種顏色的濾色器使濾色器覆蓋住轉換單元；同時在所有顏色的每個濾色器中形成可達到每個轉換單元的預定電極的開口；并在每個濾色器上形成通過所述開口與預定電極相連接的像素電極。
根據本發明，因為在濾色器被形成后，在所有顏色的每個濾色器上也同時地形成濾色器上的開口，從而避免了采用印刷術時校準精度的降低。此外，由于不需要逐顏色地形成所述開口，制造的步驟被減少了，從而提高了生產率。
在形成多種顏色的濾色器時，通過將帶有預定顏色的濾色器的材料印刷在透明基板上，就可以很容易地形成多種顏色的濾色器。
在形成多種顏色的濾色器時，所有顏色的濾色器最好同時地形成。從而，就不需要逐個顏色的形成濾色器，從而可以進一步減少制造的步驟。
通過使用感光性抗蝕膜作為濾色器的材料，就可以采用照相平版印刷術來形成開口，從而可以高精度地形成開口。因此，形成開口的步驟如下通過利用光掩模來阻擋對應于預定電極的位置處的光來對多種顏色的濾色器曝光；對多種顏色的濾色器顯影。
根據本發明的另一種方法是，用于制造轉換單元和多種顏色的濾色器被形成在同一個透明基板上的液晶顯示器件的方法。所述方法包括，包括一感光性抗蝕膜的所有顏色的濾色器被同時地印刷在透明基板上；通過利用光掩模來阻擋對應于轉換單元的預定電極的位置處的光來對多種顏色的濾色器曝光；并對多種顏色的濾色器顯影。
根據本發明，生產率得以提高，這是因為減少了制造的步驟，減少了原材料的消耗，并保證了形成開口時的校準精度。
附圖的簡要說明圖1示出了在傳統的液晶顯示器件中TFT基板和反向基板之間的位置關系的截面圖。
圖2示出了用于制造傳統的其上具有CF的TFT基板的方法的截面圖。
圖3示出了在圖2所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖4示出了在圖3所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖5示出了在圖4所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖6示出了在圖5所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖7示出了在圖6所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖8示出了在圖7所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖9示出了在圖8所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖10示出了在圖9所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖11示出了在圖10所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖12示出了用于制造根據本發明的一實施例的液晶顯示器件的方法的截面圖。
圖13示出了在圖12所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖14示出了在圖13所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖15示出了在圖14所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖16示出了在圖15所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖17示出了在圖16所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖18示出了在圖17所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖19示出了在圖18所示步驟之后的制造步驟的截面圖。
圖20示出了根據本發明的實施例而制造的液晶顯示器件的黑底和電極排列的布局圖。
圖21是沿圖20中A-A線方向的截面圖。
圖22是沿圖20中B-B線方向的截面圖。
圖23是沿圖20中C-C線方向的截面圖。
圖24示出了根據本發明的實施例而制造的液晶顯示器件的截面圖。
圖25示出了根據本發明的實施例而制造的液晶顯示器件的平面圖。
圖26示出了透明基板和其上具有CF的TFT基板的關系的示意圖。
優選實施例的詳細說明下面，將參照附圖具體說明根據本發明的實施例制造液晶顯示器件的方法。圖12至圖19按順序示出了根據本發明的實施例來制造液晶顯示器件的方法的制造步驟的截面圖。圖20示出了根據本發明的實施例而制造的液晶顯示器件的黑底和電極排列的布局圖。圖21至圖23分別是沿圖20中的線A-A，B-B，C-C方向的截面圖。圖12至圖19對應于圖20中的D-D線方向的截面圖。在圖20中，未示出透明像素電極。
在本實施例中，首先，掃描線2和柵極3(見圖20和圖21)被分別形成在透明基板1上，如圖12所示，柵極絕緣膜4被進一步形成在整個表面上。然后，由例如非晶形硅或多晶硅構成的半導體層5(見圖21)、數據線6、漏極7和源極8被形成在柵極絕緣膜4上，然后鈍化層9被形成在整個表面上。以此步驟，在每個像素上各形成一個TFT。掃描線2具有在一個方向上延伸的一線性區域，和從此線性區域延伸至與柵極3相反一側并重疊源極8和其間的柵極絕緣膜4的區域。透明基板1可以使用，例如，玻璃基板或透明樹脂基板。柵極絕緣膜4包括，例如，SiOx膜和SiNx膜的層片，其總厚度為，例如，1000至2000A°。掃描線2，柵極3，數據線6，漏極7和源極8包括，例如，厚度為1000至4000A°的Al膜，Mo膜或Cr膜。半導體層5包括，例如，厚度約為4000 A°的無定形硅層，作為TFT的溝道。鈍化層9包括，例如，厚度為1000至2000A°的SiNx膜。
進一步的，如圖12所示，紅色濾波器10R，綠色濾波器10G和藍色濾波器10B通過印刷方法被同時地形成在鈍化層9上，使之對應每種顏色的像素。對于濾色器10R，濾色器10G和濾色器10B可采用，例如，厚度為1.0至2.0μm的負性感光的丙烯酸抗蝕膜，在其上已涂有所需的顏料，且其粘度約為，例如，10至20(mPa·s)。當形成濾色器10R，10G，10B時，可通過一印刷機器將5至10μm厚的膜印刷在每個像素的中央，然后使用一平面板或類似物對其施壓整平，或者通過印刷機器將厚度一致的平面膜印刷形成濾色器，而使這些濾色器的厚度一致。
然后，如圖13所示，濾色器10R，濾色器10G，濾色器10B通過使用光掩模11來阻擋在用于連接每個像素的透明像素電極和源極8的接觸孔將被形成的區域處的光，而被同時地曝光。
然后，濾色器10R，濾色器10G，濾色器10B被同時地顯影。此時，顯影劑可使用四甲基銨氫氧化物(TMAH)的堿性顯影劑。由于濾色器10R，濾色器10G，濾色器10B包含負性抗蝕膜，光遮擋區域，即，每個濾色器對應于源極8之后的連接透明像素電極的區域通過顯影而被去除，如圖14所示，從而形成了開口。
然后，如圖15所示，在TFT和掃描線2沿某一方向上延伸而不伸入像素的線性區域中，和對應于濾色器上的數據線6的區域中形成了黑底12。即，如圖20所示，紅色開口12R，綠色開口12G，藍色開口12B被設置在黑底12中。黑底12包括，例如，厚度為1至3μm的負性感光的丙烯酸抗蝕膜，其上已涂有所需的顏料或絕緣碳膜。
然后，如圖16所示，在位于數據線6之上的黑底12上形成了覆蓋層13。
進一步的，如圖17所示，形成了覆蓋層14，其上具有開口14a被設置在濾色器10R，10G，10B的開口處。覆蓋層13和14各自包括，例如，厚度為1.0至3.0μm的正性感光抗蝕膜。
然后，如圖18所示，開口9a被形成在鈍化層9露出在開口14a內的區域中。可從開口9a和14a達到源極8的接觸孔15就被構造成了。
然后，通過接觸孔15逐像素地與源極8相連接的透明像素電極16形成在覆蓋層14上。透明像素電極16包括，例如，厚度為600至1200A°的銦錫氧化物(ITO)膜。
然后，校準膜17(見圖24)被形成在透明像素電極16上。校準膜17包含，例如，聚酰亞胺族制劑，并且其厚度為，例如，300至600A°。通過這種方式可制成其上具有CF的TFT基板。
圖24和圖25分別是表示根據本發明的實施例而制造的液晶顯示器件的截面圖和平面圖。在結合有如上所述制造的其上具有CF的TFT基板的液晶顯示板的情況下，在形成校準膜17以后，密封層18被形成在覆蓋層14之上，如圖24所示。密封層18是由，例如，環氧樹脂粘合劑構成的。并且，密封層18具有一孔18a，用于注入液晶。
然后，包括有透明共用電極21和形成在透明基板23的一個表面上的校準膜22的反向基板被密封劑18粘合，從而使透明共用電極21和校準膜22正對著校準膜17。透明共用電極21是由，例如，ITO構成的，其厚度為，例如，800至1500A°，其表面電阻為，例如，20至40Ω/□。校準膜22包括，例如，聚酰亞胺族制劑，其厚度為，例如，300至600 A°。透明基板23可采用，例如，玻璃基板或透明樹脂基板。透明基板23的內表面可采用硅烷表面處理劑來作為連接處理劑。
然后，液晶通過密封層18的孔18a被注入，從而形成液晶層30。在液晶層30中，散布有表面內隔離物31，并且在密封層18中，還散布有周邊的隔離物(未示出)。表面內隔離物(微珠)31是由，例如，直徑為4.5至5.5μm的二乙烯基苯交叉結合的聚合體構成的。外部隔離物(微桿)是由，例如，直徑為5至7μm的玻璃纖維構成的。液晶層30包括，例如，氟化和物。在注入液晶之后，密封層18的孔18a通過一密封塞19而被封住。密封塞19可采用，例如，紫外(UV)固化的丙烯酸脂制劑。
然后，如圖24所示，偏光板32被粘合在正對著液晶層30的透明基板1和23的表面上，并且，如圖25所示，其上附有適當數目的連接數據線6的數據線終端33和適當數目的連接掃描線2的掃描線終端34。通過這種方式可制造液晶顯示的面板。進一步的，可進行例如連接數據驅動和掃描驅動這樣的驅動電路的步驟，和裝上外殼的步驟，從而最終制成液晶顯示器件。
根據此實施例，由于三種顏色的濾色器10R，10G，10B，包括同時形成的感光性抗蝕膜和同時地形成在其上的開口，相比較于傳統的采用離心涂層的制造方法，其中材料膜被形成在透明基板的整個表面上并且開口的形成是逐個顏色來進行的，制造的步驟可被顯著的減少從而提高了生產率。并且，根據傳統的制造方法，由于每種顏色的濾色器還同樣應用于不需要濾色器的像素，就必須在其后去除許多濾色器。然而，本發明中所去除的區域僅僅是對應于所述開口的區域。從而，原材料的消耗量可被減少至傳統方法的約三分之一。進一步的，雖然采用印刷方法來同時地形成濾色器10R，10G，10B，由于開口的形成是作為一個單獨的步驟來執行的，從而充分保證了必要的校準精度。
通過將一透明基板分割為，例如，八個區域，在每個區域同時地執行上述的制造步驟，然后將透明基板切割為八個部分，八個其上具有CF的TFT基板就可以在同一時間被形成了。圖26示出了透明基板和其上具有CF的TFT基板之間的關系的示意圖。例如，從長度約470mm，寬度約370mm的矩形透明基板41可以得到，例如，八個6.3-英寸的其上具有CF的TFT基板42。
在上述實施例中，可看作一個平面的覆蓋數據線的黑底的區域的寬度基本等于數據線的寬度，以得到高的亮度，當獲得足夠的亮度時，覆蓋區域的寬度可大于數據線的寬度。另一方面，當獲得所需的對比度時，就不再需要形成黑底了。
并且，在本發明中，如圖20等等所示，掃描線2不僅具有線性區域，還具有伸出至正對著柵極3一側并覆蓋源極8和其間的柵極絕緣膜4的區域。此伸出區域的設置是為了保證源極8和掃描線2之間具有更大的容抗并抑制源極8上不必要的電壓變化，從而避免了圖像的閃爍。然而，當獲得足夠質量的圖像時，就并不總是需要此區域，就可以采用另一種結構，將接觸孔15設置在柵極3的附近。
進一步的，在上述實施例中，不存在相鄰的濾色器互相覆蓋的區域，但也可以提供一種相鄰的濾色器互相之間稍微覆蓋一點的區域。
如上所述，根據本發明，由于不再需要逐個顏色地在濾色器上形成開口，制造的步驟可以被減少從而提高了生產率。并且，在形成開口的步驟中，避免了在采用印刷時出現校準精度降低的情況。進一步地，通過印刷已在透明基板上各以預定的顏色被上過色的濾色器的材料，可以很容易的形成多種顏色的濾色器，并且通過對所有顏色同時地形成多種顏色的濾色器，就不再需要逐個顏色的形成濾色器，從而使制造的步驟被進一步減少了。此外，通過使用包含感光性抗蝕膜的濾色器，就可以采用照相平版印刷術來形成開口，從而使所述開口能夠以高精度來形成。
權利要求
1.一種用于制造液晶顯示器件的方法，包括如下步驟在透明基板上為每個像素形成轉換元件；在透明基板上形成多種顏色的濾色器從而使濾色器覆蓋所述轉換元件；為所有顏色的每個濾色器同時地形成一個可達到每個轉換元件的預定電極的開口；和在每個濾色器上形成一個通過所述開口連接預定電極的像素電極。
2.如權利要求1所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述多種顏色的濾色器的形成還包括，將每種以預定顏色上過色的濾色器的材料印刷至透明基板上的步驟。
3.如權利要求1或2所述的制造液晶顯示器件的方法，其中在所述濾色器的彩色形成中，所有顏色的濾色器是同時形成的。
4.如權利要求1或2所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述濾色器包括一感光性抗蝕膜。
5.如權利要求3所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述濾色器包括一感光性抗蝕膜。
6.如權利要求4所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開口的形成包括如下步驟通過使用光掩模來遮擋對應于預定電極位置處的光來對多種顏色的濾色器曝光；對彩色的濾色器顯影。
7.如權利要求5所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開口的形成包括如下步驟通過使用光掩模來遮擋對應于預定電極位置處的光來對多種顏色的濾色器曝光；對彩色的濾色器顯影。
8.一種用于制造液晶顯示器件的方法，其中轉換元件和多種顏色的濾色器被形成在同一個透明基板上，所述方法包括如下步驟將包含一感光性抗蝕膜的所有顏色的濾色器同時地印刷在透明基板上；通過使用光掩模來遮擋對應于轉換元件的預定電極位置處的光來對多種顏色的濾色器曝光；對彩色的濾色器顯影。
全文摘要
一種制造液晶顯示器件的方法，包含一負極性抗蝕膜的紅(R)、綠(G)、藍(B)、濾色器通過使用光掩模來遮擋在連接源極之后的透明像素電極的區域處的光而被同時地曝光。然后，所述濾色器被同時地顯影。由于所述濾色器包含一負極性抗蝕膜，對應于光遮擋區域的濾色器的區域，即，連接源極之后的透明像素電極的區域通過顯影被去除，從而形成了開口。
文檔編號G03F7/00GK1466011SQ0214128
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月5日 優先權日2002年7月5日
發明者岡本守, 坂本道昭, 吉川周憲, 憲, 昭 申請人:Nec液晶技術株式會社