专利名称：平面显示基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平面显示基板的制作方法，尤其是指一种适用于向列型液晶分子(nematic liquid crystal)的平面显示基板的制作方法。
背景技术：
目前彩色平面显示器的需求已日趋大型化、高精细化与高画质化，为提升显示器的画质，日本东北大学内田实验室开发出一种光学补偿弯曲模式(Optically compensation bend，OCB)液晶显示器。相较于传统的扭转向列型(Twisted Nematic，TN)液晶显示器，OCB液晶显示器具有高反应速度与宽视角化的特色。
为了进一步提升OCB液晶显示器的反应速度，以减少施加一电压时液晶分子从展开状态(Splay state)转换成为弯曲状态(Bend state)所需要的时间，公知有利用阶段性变化曝光(Gradation exposure)方式在基板的非透光区(即液晶显示器中遮光层(Black matrix，BM)所遮蔽区域)形成锯齿状且斜面角度约60度以上的表面。
其目的是使非透光区的液晶分子在不加电压时即为弯曲状态，因此施加一电压后，非透光区的液晶分子可作为透光区液晶分子转换时的核心(nucleus)，即像素显示的透光区，而减少液晶分子的转变时间(Transition time)。但此种制作方法所需要的光掩膜制造成本较高，且制造技术较复杂困难。
再者，美国专利申请公开案第2003/0133065A1号亦揭示利用曝光显影技术将不同种类的配向膜，例如垂直配向膜(Homeotropic alignment film)与水平配向膜(Homogenous alignment film)，混合使用于OCB液晶显示器中。
请参阅图1A至图1D所示，为该前案配向膜的制备流程示意图。首先，于基板101上提供一透明电极102及一绝缘层103，并且随后涂布一水平配向膜110于绝缘层表面103(如图1A)。接着，将光刻胶120形成于部分水平配向膜110的上方后，随即涂布一层垂直配向膜111以完全覆盖于水平配向膜110与光刻胶120的表面(如图1B)。剥除(peeling)部份的垂直配向膜111后，进行曝光显影工艺以移除光刻胶120，即于水平配向膜110上形成一具有图样的垂直配向膜111(如图1C)。最后，利用一磨刷滚轮130进行表面磨刷，以加强曝光区域的水平配向膜110的水平配向特性(如图1D)。
此种制作方法主要是将像素显示区(即透光区)形成一水平配向区(Homogeneous alignment zone)，而将像素非显示区(非透光区)形成一垂直配向区(Homeotropic alignment zone)。然而，此方法仍需使用多次光掩膜照射，即相对地提高其制造成本。
此外，亦有于垂直配向膜先涂布一层光刻胶，再利用曝光显影技术将光刻胶定义于非透光区，且经由多次磨刷配向(rubbing)的技术，将使得没有涂布光刻胶的区域形成低预倾角的水平配向区，而有光刻胶的区域则保持高预倾角的垂直配向区。但是，此种方法除了需要多次光掩膜照射，导致成本提高之外，另使用磨刷配向方法时，容易产生磨刷配向mura(是指显示器亮度不均匀造成各种痕迹的现象)以及残屑造成良品率下降等问题。
所以，现今OCB液晶显示器仍有诸多缺失尚待改善，例如制作工艺繁琐困难、制造成本较高等。因此，目前亟需一种可降低制造成本与简化制作工艺的光学补偿弯曲模式液晶显示器的制作方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可降低制造成本与简化制作工艺的光学补偿弯曲模式液晶显示器的平面显示基板的制作方法。
本发明的技术解决方案是一种平面显示基板的制作方法，其包括的步骤有提供一具有图案透明电极的基板；以及形成一配向膜于透明电极的表面，且配向膜含有一垂直配向膜与一紧邻于垂直配向膜的水平配向膜；其中，垂直配向膜是通过印刷形成于水平配向膜的上方处或其周缘。
由此，本发明平面显示基板的制作方法不需增加光掩膜与特殊光掩膜的制作工艺，亦无需要复杂的阶段性变化曝光，不仅减少重复磨刷配向所造成的问题，且可提供一低成本的制作方法。
本发明主要是直接利用印刷方式将垂直配向膜直接涂布在基板上的非透光区，即液晶显示器中遮光层所遮蔽的区域，以提供液晶分子有一高预倾角，使非透光区的液晶分子可作为弯曲状态的转变核心。
于本发明的一实施例中，水平配向膜的形成方式可为任一种形成配向膜的制作方法，且较佳可采用印刷方式或光刻(微影)工艺，本发明垂直配向膜形成的方式可为任一种印刷方式，较佳可采用喷墨印刷或滚轮印刷。
此外，本发明水平配向膜可形成于基板的非透光区与透光区，所以不限水平配向膜所形成的位置，较佳可同时形成于基板的非透光区与透光区。为了使向列型液晶分子有一预倾斜角，而缩短液晶分子的过渡时间(transitiontime)，且不影响开口率，本发明的垂直配向膜较佳可形成于基板的非透光区，以缩短液晶分子由展开状态转换成为弯曲状态的所需时间。其中，本发明的垂直配向膜无限制提供一向列型液晶分子的预倾斜角度，较佳可使液晶分子具有一大于60°的预倾斜角，更佳可大于80°。
一较佳具体例中，本发明是采用一喷墨印刷使垂直配向膜形成于水平配向膜的上方处。另一较佳具体例中，本发明是采用一喷墨印刷使垂直配向膜形成于水平配向膜的周缘；且在此所提及的具体例的垂直配向膜是位于基板的非透光区。
再一较佳具体例中，本发明是采用一滚轮印刷使垂直配向膜形成于水平配向膜的上方处；又一较佳具体例中，本发明是采用一滚轮印刷使垂直配向膜形成于水平配向膜的周缘；且在此所提及的具体例的垂直配向膜是位于基板的非透光区。
此外，本发明的垂直配向膜与水平配向膜所适用的材料可分别为任一种合适材料。于本发明的一较佳实施例中，垂直配向膜可为一聚亚酰胺材料，且水平配向膜亦可为一聚亚酰胺材料。
为了符合各种平面显示器的不同需求，本发明所制作的平面显示基板可更具有一彩色滤光片，以形成一平面显示器的彩色滤光片的基板。或者，本发明的平面显示基板可具有薄膜晶体管，以形成一平面显示器的薄膜晶体管的基板。另外，本发明的平面显示基板可同时具有薄膜晶体管与彩色滤光片，以提供薄膜晶体管与彩色滤光片整合(COA)的液晶显示器。
本发明主要是利用不同种类(垂直配向与水平配向)的配向膜混合使用于OCB液晶显示器的制作方法中，且可配合滚轮印刷或喷墨印刷的制作工艺，而使垂直配向膜直接形成于基板的非透光区。另外，本发明亦可再搭配非接触式配向方法，例如光配向、离子束配向技术等。由此，本发明制造方法不仅可缩短透光区液晶分子的转变时间，并可简化其制作技术且降低制造成本。
图1A至1D为公知配向膜的制备流程示意图。
图2A为本发明一较佳具体实施例采用一喷墨印刷形成一垂直配向膜于平面显示基板的示意图。
图2B为本发明一较佳具体实施例采用一滚轮印刷形成一垂直配向膜于平面显示基板的示意图。
图3A为本发明一较佳具体实施例所制作的含有彩色滤光片的平面显示上基板的示意图。
图3B为本发明一较佳具体实施例所制作的含有薄膜晶体管的平面显示下基板的示意图。
图4A为本发明一较佳具体实施例所制作的含有彩色滤光片的平面显示上基板的示意图。
图4B为本发明一较佳具体实施例所制作的含有薄膜晶体管的平面显示下基板的示意图。
图5A为本发明一较佳具体实施例所制作的平面显示上基板的示意图。
图5B为本发明一较佳具体实施例所制作的含有彩色滤光片与薄膜晶体管的平面显示下基板的示意图。
附图标号说明1、11、21、31、41、51、61、101基板2、14、24、34、44、52、64、102透明电极3、15、25、35、45、52、65、110水平配向膜4、16、26、36、46、54、66、111垂直配向膜10、30、50上基板12、32、67遮光层13、33、68彩色滤光片20、40、60下基板103绝缘层120光刻胶130磨刷滚轮具体实施方式
请参见图2A，图2A为本发明一较佳具体实施例采用一喷墨印刷形成一垂直配向膜4于平面显示基板1的示意图。由图中所示，本例的垂直配向膜4是依据所需要涂布的区域，通过喷墨印刷而将垂直配向膜4形成于一水平配向膜3的上方后，再利用磨刷配向或非接触配向方法，以形成高预倾角与低预倾角两个区域。
再请参见图2B，图2B为本发明一较佳具体实施例采用一滚轮印刷形成一垂直配向膜4于平面显示基板1的示意图。由图中所示，本例的垂直配向膜4是先将所需的垂直配向膜4图案转印在滚轮上，接着再将印有图案的滚轮与基板1上的水平配向膜3接触后，即能将垂直配向膜4的图案转写到基板1上方。其中，图2A与图2B的水平配向膜3皆形成于氧化铟锡的透明电极2上。
实施例一请参阅图3A与图3B，图3A为本发明一较佳具体实施例所制作的含有彩色滤光片13的平面显示上基板10的示意图，且图3B为本发明一较佳具体实施例所制作的含有薄膜晶体管22的平面显示下基板20的示意图。且经由两上下基板10、20的组合，并注入液晶分子后，即能制得一平面液晶显示器。
由图3A所示，本实施例的平面显示上基板10先是利用曝光、显影技术于上基板10上方处形成一光刻胶型的彩色滤光片13。接着，再利用溅射(sputtering)或化学气相沉积方式(本实施例是采用溅射)定义出氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明像素电极14。并且在像素电极14上方采用传统涂布方法、喷墨印刷或滚轮印刷方式(本例是采用喷墨印刷)将水平配向膜15全面涂布在像素电极14上(包含基板的非透光区)。最后，再利用一喷墨印刷或滚轮印刷方式，将垂直配向膜16涂布于水平配向膜15上方后，即完成本例的平面显示上基板10。请注意，本例中垂直配向膜16所形成的位置为上基板10的遮光层12所遮蔽的区域。
由图3B所示，本实施例的平面显示下基板20于完成一薄膜晶体管(TFTtransistor)22后，形成一绝缘层(Insulating film)23于该薄膜晶体管22的上方，该绝缘层23可以为有机或无机材料、或使用有机及/或无机材料的多层结构。接着，刻蚀出像素电极24的接触洞(Contact hole)，并且利用溅射(sputtering)或化学气相沉积方式，沉积透明导电材料(如ITO或IZO)的像素电极24，再利用曝光、显影与刻蚀方式将像素电极区域定义出来。并且利用传统涂布方法、喷墨印刷或滚轮印刷方式，将本例中的水平配向膜25全面涂布于像素电极24上方(包含基板的非透光区)。最后，再利用喷墨印刷或滚轮印刷方式将垂直配向膜26涂布在水平配向膜25上方，即完成本例的平面显示下基板20。请注意，本例中垂直配向膜26所形成的位置为上基板10的遮光层12相对于下基板20所遮蔽的区域。
实施例二本实施例的制作方法大致相同于实施例一所示的内容。图4A为本发明一较佳具体实施例所制作的含有彩色滤光片33的平面显示上基板30的示意图，且图4B为本发明一较佳具体实施例所制作的含有薄膜晶体管42的平面显示下基板40的示意图。
其中，除了本例上基板30所包含的垂直配向膜36是形成于水平配向膜35的周缘一侧，且下基板40所包含的垂直配向膜46是形成于水平配向膜45的周缘一侧之外，其余制作工艺条件皆相同于实施例一。请注意，本例中上基板与下基板30、40的水平配向膜35、45的形成是使用曝光显影方法制成，而垂直配向膜36、46是利用一喷墨印刷方式而形成于水平配向膜35、45的周缘一侧。且本例中垂直配向膜36、46所形成的位置为上基板30的遮光层32所遮蔽的区域。
实施例三本实施例的制作方法大致相同于实施例一所示的内容。图5A为本发明一较佳具体实施例所制作的平面显示上基板50的示意图，且图5B为本发明一较佳具体实施例所制作的含有彩色滤光片68与薄膜晶体管42的平面显示下基板60的示意图。
其中，除了彩色滤光片68与薄膜晶体管42是形成于平面显示下基板60、上基板50所包含的垂直配向膜54是形成于水平配向膜53的周缘一侧，且下基板60所包含的垂直配向膜66是形成于水平配向膜65的周缘一例之外，其余制作工艺条件皆相同于实施例一。本实施例是将彩色滤光片68直接作在薄膜晶体管42的一侧，则可容忍更大的上下基板组立对位误差量。
此外，本实施例上下基板50、60的水平配向膜53、65的形成是采用曝光显影方法制成，且垂直配向膜54、66是利用一滚轮印刷方式而形成于水平配向膜53、65的周缘一侧。其中，本例的垂直配向膜54、66所形成的位置为下基板60的遮光层67所遮蔽的区域。
实施例四本实施例的制作方法大致相同于实施例一所示的内容，除了彩色滤光片与薄膜晶体管是形成于平面显示下基板之外，其余制作工艺条件皆相同于实施例一。其中，本实施例先利用喷墨印刷方式形成上下基板的水平配向膜，接着再采用喷墨印刷方法于上下基板的水平配向膜上方处形成垂直配向膜。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。
权利要求
1.一种平面显示基板的制作方法，包括以下步骤提供一具有图案透明电极的基板；以及形成一配向膜于该透明电极的表面，且该配向膜含有一垂直配向膜与一紧邻于该垂直配向膜的水平配向膜；其中，该垂直配向膜是通过印刷形成于该水平配向膜的上方处或其周缘。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该垂直配向膜是通过喷墨印刷形成于该水平配向膜的上方处。
3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该垂直配向膜是通过喷墨印刷方式形成于该水平配向膜的周缘。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该垂直配向膜是通过滚轮印刷方式形成于该水平配向膜的上方处。
5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该垂直配向膜是通过滚轮印刷方式形成于该水平配向膜的周缘。
6.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该水平配向膜是通过印刷方式、或光刻制作工艺形成的。
7.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该垂直配向膜形成于该平面显示基板的非透光区。
8.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，该垂直配向膜使一向列型液晶分子的预倾斜角大于60°。
9.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该水平配向膜形成于该平面显示基板的非透光区或透光区。
10.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该水平配向膜由聚亚酰胺材料制成。
11.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该垂直配向膜由聚亚酰胺材料制成。
12.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该平面显示基板还具有彩色滤光片。
13.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该平面显示基板还具有薄膜晶体管。
14.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该平面显示基板还具有彩色滤光片与薄膜晶体管。
全文摘要
本发明公开了一种平面显示基板的制作方法，其包括的步骤有提供一具有图案透明电极的基板、以及形成一配向膜于透明电极的表面，且配向膜含有一垂直配向膜(homeotropic alignment film)与一紧邻于垂直配向膜的水平配向膜(homogeneous alignment film)。其中，垂直配向膜是通过印刷形成于水平配向膜的上方处或其周缘。由此，本发明平面显示基板的制作方法不需增加光掩膜与特殊光掩膜的制作工艺，亦无需要复杂的阶段性变化曝光，不仅减少重复磨刷配向所造成的问题，且提供了一低成本的制作方法。
文档编号G02F1/1333GK1828392SQ20061000108
公开日2006年9月6日 申请日期2006年1月16日 优先权日2006年1月16日
发明者丁进国 申请人:广辉电子股份有限公司