专利名称：形成液晶显示装置取向层的方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示(LCD)装置，更确切地说，本发明涉及形成液晶显示装置取向层的方法。
背景技术：
通常，液晶显示(LCD)装置包括两个彼此相隔一定间距并且相互面对的基板，两个基板之间设有液晶材料层。每个基板包括彼此面对的电极。施加到每个电极上的电压在电极之间和液晶材料内感应一电场。
液晶材料层包括具有自发极化特性的介电各向异性材料。因此，当在液晶材料层中感应电场时，由于液晶材料的自发极化特性而使液晶分子形成偶极子。因此，液晶材料层的液晶分子排列成对应于所加电场的方向。根据液晶分子的排列可实现液晶材料层的光调制。因此，通过利用光调制来控制液晶材料层的光透射率，可以在LCD装置上产生图像。
图1是现有技术中液晶显示(LCD)装置的分解透视图。在图1中，LCD装置11具有上基板5和下基板10，两个基板彼此相隔一定间距并且相对设置。在上、下基板5和10之间设置液晶材料层9。
上基板5包括设在与下基板10相对的上基板5表面上的黑色矩阵(blackmatrix)6、滤色片层7和透明公共电极18。黑色矩阵6具有开口区，使得滤色片层7处于黑色矩阵6的每个开口区内。黑色矩阵6的每个开口具有一个滤色片层7，所述滤色片层7包含红(R)、绿(G)和蓝(B)三种分滤色片之一。因此，可将上基板5称为滤色片基板。
在与基板5相对的下基板10的表面上形成栅极线14和数据线22。栅极线14和数据线22相互交叉构成象素区P。在栅极线14和数据线22的交叉点附近形成薄膜晶体管T。薄膜晶体管T具有栅极、源极和漏极。在象素区P内形成与薄膜晶体管T相连的象素电极36，该象素电极36对应于分滤色片之一。象素电极36用氧化铟锡(ITO)等透明导电材料制成。可以将下基板10称为阵列基板。
在现有技术的LCD装置中，通过借助沉积、光刻和蚀刻工艺形成多个开关元件(例如薄膜晶体管)、与多个开关元件对应的多个象素电极、彼此交叉并连接到开关元件上的栅极线和数据线、以及设置在栅极线和数据线端部的焊盘来制作阵列基板。通过在面对阵列基板的表面上依次形成黑色矩阵、滤色片层和公共电极来制造滤色片基板。然后将阵列基板和滤色片基板粘附到一起。通过将液晶材料注入到阵列基板和滤色片基板之间的空间中便完成了LCD装置。
LCD装置利用了液晶材料的电-光效应，所述电-光效应可通过液晶材料的各向异性和液晶材料中液晶分子的排列来确定。因此，控制液晶分子的排列对于LCD装置的成象特性有很大效果。为了使液晶分子的最初排列均匀，需进行取向工艺。取向工艺例如可通过摩擦法实现。可以在阵列基板上形成预定厚度的取向层，然后使其硬化。另外，或是作为变型，也可以在滤色片层上形成取向层。为了在特定的方向上设置取向层的表面，需用称为摩擦织物的特定的布料对硬化的取向层进行摩擦。由此，使取向层中的聚合物链沿特定的方向排列，从而使液晶分子的最初排列很均匀。
取向层使液晶分子具有单晶的有序和均匀度。可以将取向层分为无机取向层和有机取向层。聚酰亚胺(PI)是广泛使用的一种有机取向层。
通常，可以通过辊涂法形成取向层，所述辊涂法采用了包含多个辊筒和印刷工作台的印刷设备以及设置到印刷设备上的转印(transfer)膜。下面将参照图2详细说明取向层的形成。图2示出了用现有技术中的辊涂法印刷取向层的工艺。
在图2中，印刷设备1包括在平面内往复运动的印刷工作台2，相对于印刷工作台2的往复运动产生旋转的印刷辊5，设置在印刷辊5上的转印膜15，把取向材料溶液转印到转印膜15上的网纹传墨(anilox)辊8，和用取向材料溶液均匀涂布网纹传墨辊8的刮刀辊10。将基板13固定到印刷工作台2上，然后使印刷工作台2匀速移向印刷辊。当印刷辊5与基板13接合时，印刷辊将转动并使设置在印刷辊5上的转印膜15与印刷工作台2上的基板13接触，从而使转印膜15上的取向材料溶液转移到基板13上。因此，在基板13上形成取向层(未示出)。将取向层干燥除去其中的水分，然后固化到硬化。接着，用摩擦织物在恒定的压力下对硬化的取向层进行摩擦使得取向层中的聚合物链按特定的方向排列。
图3A是现有技术中转印膜的平面图而图3B是图3A中区域M的放大视图。图4A是现有技术中转印膜的剖面图，而图4B是图4A中区域N的放大视图。如图3A、3B、4A和4B所示，转印膜15包括凸部17和底部19。每个凸部17上具有取向材料溶液并将取向材料溶液转印到图2中的基板13上。凸部17周围的底部19不与图2中的基板13相接触。通常，凸部17的平均厚度T1在约2.24mm-约2.84mm的范围内，底部19的平均厚度T2在约1.4mm-约2.0mm的范围内。
凸部17包括多个照相铜版点(half-tone dot)21，每个照相铜版点具有截头锥体的形状，该形状可用于容纳均匀量的取向材料溶液，在照相铜版点21之间形成沟槽23，所述沟槽23中存留取向材料溶液。多个照相铜版点21具有基本上相同的高度和相同的尺寸，而且照相铜版点21之间的间距也相等。也就是说，沟槽23具有基本上相同的深度和相同的宽度。此外，凸部17的照相铜版点21具有相对于转印膜15的下表面倾斜的侧边。凸部17可以包括约400目的照相铜版点。
图5A是表示按照现有技术在基板上形成取向层的剖面图，图5B是图5A中区域E1的放大视图。如图5A和5B所示，在基板30(既可以是液晶显示装置的上基板也可以是下基板)上涂布取向层32，然后将其固化。取向层32的厚度在约700-约1,100的范围内。然而，如图3A-4B中所示，由转印膜15形成的取向层32的厚度可能会不均匀。也就是说，尽管取向层32的厚度应该在约700-约1,100的范围内，但是取向层32在其边缘处的厚度可能会在约1,400-约3,300的范围内。因此，取向层32边缘处的厚度与其中部相比可能大出约2倍-约3倍。这个问题导致液晶显示装置的滤色片基板和阵列基板之间产生非均匀间隙。因此，当施加信号电压时，在显示的图像中将出现具有不同亮度的点。
在边缘处比中部具有较厚厚度的取向层带来的问题是可能产生边缘现象。下面将说明边缘现象。在取向层的印刷设备中，将具有相同尺寸照相铜版点的转印膜粘附到印刷辊上，当带有基板的工作台以匀速和转印辊的表面一起运动时，印刷辊将与所粘附的转印膜一起转动。当包含照相铜版点的转印膜凸部与基板接触时，装在转印膜凸部沟槽中的取向材料溶液通过网纹传墨辊转印到基板上。当印刷辊转动时，取向材料溶液由网纹传墨辊集中到凸部的边缘。因此，在凸部的前边缘和不确定的边缘周围的沟槽处的取向材料溶液较厚。这种现象就称作边缘现象。
发明内容
因此，本发明涉及一种形成液晶显示装置取向层的方法，所述方法基本上克服了因现有技术的局限和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种形成液晶显示装置中具有均匀厚度的取向层的方法。
本发明的另一目的是提供一种转印膜，所述转印膜用于形成液晶显示装置中具有均匀厚度的取向层。
本发明的其它特征和优点将在下面的说明中给出，其中一部分特征和优点可以从说明中明显得出或是通过对本发明的实践而得到。通过在文字说明部分、权利要求书以及附图中特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了得到这些和其它优点，并且按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，本发明所述用于形成液晶显示装置取向层的方法包括把转印膜粘附到印刷辊上，所述转印膜包括凸部，凸部上具有第一尺寸的照相铜版点和第二尺寸的照相铜版点；把基板置于印刷工作台上；用刮刀辊在网纹传墨辊上施加取向材料溶液；和在印刷工作台运动以及印刷辊转动的同时，将网纹传墨辊上的取向材料溶液转移到转印膜上，然后将取向材料溶液涂布到基板上，从而在基板上形成取向层。
按照本发明的另一方面，提供一种利用印刷设备形成液晶显示装置取向层的方法，所述印刷设备包括印刷工作台、印刷辊、网纹传墨辊和刮刀辊，所述方法包括把转印膜粘附到印刷辊上，所述转印膜包括凸部，其中凸部上具有第一尺寸的照相铜版点和第二尺寸的照相铜版点；把基板置于印刷工作台上；用刮刀辊在网纹传墨辊上施加取向材料溶液；和通过印刷辊上的转印膜从网纹传墨辊向基板涂布取向材料溶液。
按照另一方面，本发明提供一种配备在印刷辊上的转印膜，该转印膜用于将取向材料溶液转印到基板上以便形成LCD装置的取向膜，所述转印膜包括具有照相铜版点的凸部和围绕在凸部周围的底部，其中凸部的第一部分具有第一尺寸的照相铜版点而凸部的第二部分具有第二尺寸的照相铜版点，第一尺寸的照相铜版点大于第二尺寸的照相铜版点。
很显然，上面的一般性描述和下面的详细说明都是示例性和解释性的，其意在对本发明的权利要求作进一步解释。
本申请所包含的附图用于进一步理解本发明，其与说明书相结合并构成说明书的一部分，所述附图表示本发明的实施例并与说明书一起解释本发明的原理。
图1是现有技术中液晶显示(LCD)装置的分解透视图。
图2是表示按照现有技术所述用辊涂法印刷取向层的工艺示意图。
图3A是现有技术中转印膜的平面图，而图3B是图3A中区域M的放大视图。
图4A是现有技术中转印膜的剖面图，而图4B是图4A中区域N的放大视图。
图5A是表示按照现有技术所述在基板上形成取向层的剖面图，图5B是图5A中区域E1的放大视图。
图6A是按照本发明的示例性实施例所述转印膜的平面图，图6B是沿图6A中的线VI-VI的剖面图。
图7A是按照本发明所述用转印膜形成取向层的剖面图，图7B是图7A中区域E2的示意性放大视图。
具体实施例方式
现在将详细说明本发明的实施例，所述实施例示于附图中。
图6A是按照本发明的示例性实施例所述转印膜的平面图，图6B是沿图6A中的线VI-VI的剖面图。如图6A所示，转印膜100包括凸部105和底部110。转印膜100的每个凸部105包含取向材料溶液而且在转印膜与基板接触时将取向材料溶液转印到基板上。底部110围绕在凸部105的周围并且其厚度比凸部105薄。在本发明的实施例中，每个凸部105由中间部分103和边缘部分102构成。中间部分103与边缘部分102具有不同的形状。也就是说，在凸部105的中间部分103和边缘部分102上照相铜版点或网目的尺寸和/或高度不同。
“目”是在宽度和长度为1英寸，即2.54cm的正方形内形成的照相铜版点的数量。例如，在凸部105上构成的400目的转印膜在2.54cm长和2.54cm宽的正方形内包含400个照相铜版点。
如上所述，在本发明的实施例中，中间部分103和边缘部分102具有不同的目数。例如，中间部分103具有400目，而边缘部分102具有多于400目。即，边缘部分102可以有400目到600目。如果目的数量发生变化，则照相铜版点之间的间距以及照相铜版点的尺寸也发生变化。此外，在中间部分103中照相铜版点的高度可能高于边缘部分102中照相铜版点的高度。边缘部分102的宽度W1和W2在约0mm-100mm的范围内。
如图6B的实施例中所示，在中间部分103和边缘部分102分别形成不同尺寸的照相铜版点120a和102b，其中心位于中间部分103和边缘部分102之间的边界部分BA上。字母A表示中间部分103中照相铜版点120a之间的第一间距。字母B表示边缘部分102的照相铜版点120b之间的第二间距。字母数字T3表示中间部分103中照相铜版点120a的高度。字母数字T4表示边缘部分102中照相铜版点120b的高度。
如图6B所示，形成的转印膜100的凸部105应满足以下条件A＞B，T3＞T4。由于沟槽125a和125b的尺寸与照相铜版点120a和120b的尺寸成正比，所以中间部分103的沟槽125a大于和深于边缘部分102的沟槽125b。因此，中间部分103比边缘部分102可以容纳更多的取向材料溶液。
转印膜100的凸部105的平均厚度H在约2.24mm-约2.84mm的范围内。尽管中间部分103和边缘部分102中的照相铜版点可以具有不同的高度，但是中间部分103和边缘部分102中照相铜版点的上表面应在同一平面上。
下面将说明转印膜的制造方法。通过粘附称作APR(Asahi kasei光敏树脂)的感光聚合物和称作基膜的聚乙烯膜可以形成转印膜。用曝光装置来形成转印膜，其中曝光装置包括紫外线(UV)灯和用石英或晶体制成的基底。曝光装置的基底设置在灯的上方。在曝光装置的基底上设置形成很多圆形图案的底片，所述圆形图案与随后将在凸部上形成的照相铜版点一样多。圆形图案根据其所在的相应部分不同(即处于中间部分或边缘部分)而具有不同的尺寸。与中间部分对应的圆形图案比对应于边缘部分的圆形图案具有较大直径。
接着，将一定厚度的APR涂布到底片上。在涂布的APR上方设置用聚乙烯制成的透明基膜并将所述基膜粘附到涂布的APR上。使粘附到基膜上的APR在曝光装置基底下方的UV灯下曝光。对应于圆形图案的APR部分在UV下曝光并硬化。由此，底片上的圆形图案通过UV曝光而转印到APR上。对粘附到基膜上和带有照相铜版点的APR进行清洗，从而保持硬化部分并除去APR的未曝光部分。硬化的APR和粘附的基膜成为转印膜。
通过干燥工序将APR转印膜干燥并通过从背面曝光使APR转印膜的表面进一步硬化。最终得到的APR转印膜具有包含中间部分和边缘部分的凸部，所述中间部分和边缘部分的尺寸、高度和照相凸版点的数量均不相同。
通过UV曝光过程中的曝光时间和在UV曝光底片上的圆形图案的尺寸可控制照相铜版点的尺寸和高度。如果底片上的圆形图案很小，照相铜版点的尺寸也会很小而且照相铜版点的高度或沟槽的深度也会很小。
随后，通过采用上述转印膜的印刷工序将取向层涂布到基板上。下面将说明该工序。把边缘部分带有小尺寸照相铜版点的转印膜粘附到印刷设备的印刷辊上并将基板定位到印刷工作台上。用刮刀辊施加取向材料溶液并通过刮刀辊将取向材料溶液均匀转印和涂布到网纹传墨辊的表面上，所述刮刀辊用橡胶制成并且在转动时产生抖动。当工作台运动时通过印刷辊把涂布到网纹传墨辊表面上的取向材料溶液涂布到基板上，从而与边缘部分带有小尺寸照相铜版点的转印膜接合。将包含取向材料溶液的基板干燥并固化以形成取向层。通过上述工序形成的取向层在边缘区和中间区具有均匀的厚度。
图7A和7B表示用本发明实施例所述转印膜形成的取向层的剖面图。图7B是图7A中区域E2的示意性放大视图。如图7A和7B所示，通过用边缘部分带有小尺寸照相铜版点而中间部分带有规则尺寸照相铜版点的转印膜在基板150上形成取向层155。即，所述凸部在中间部分与在边缘部分包含不同尺寸的照相铜版点。用带有凸部膜的转印膜形成取向层155，所述凸部膜包括带有小尺寸照相铜版点的边缘部分和带有规则尺寸点的中间部分，所述取向层具有在约700-约1100范围内的均匀厚度。因此，取向层155在中间区和在边缘区内具有均匀厚度。
在本发明的实施例中，通过采用具有凸部膜的转印膜进行辊涂的方法形成取向层，所述凸部膜包括带有小尺寸照相铜版点的边缘部分和带有规则尺寸点的中间部分。因此，可以避免边缘现象和使取向层具有约700-约1100范围内的优选厚度。因此，取向层在整个基板上具有均匀厚度，由此提高了装置的图像质量。
对于熟悉本领域的技术人员来说，很显然，在不脱离本发明构思或范围的情况下，可以对本发明的制造和应用做出各种改进和变型。因此，本发明意在覆盖那些落入所附权利要求及其等同物范围内的改进和变型。
权利要求
1.一种用于形成液晶显示装置取向层的方法，包括把转印膜粘附到印刷辊上，所述转印膜包括凸部，凸部上具有第一尺寸的照相铜版点和第二尺寸的照相铜版点；把基板置于印刷工作台上；用刮刀辊在网纹传墨辊上施加取向材料溶液；和在印刷工作台运动以及印刷辊转动的同时，将网纹传墨辊上的取向材料溶液转移到转印膜上，然后将取向材料溶液涂布到基板上，从而在基板上形成取向层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，取向层的厚度在约700-约1100的范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一尺寸的照相铜版点的尺寸大于第二尺寸的照相铜版点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一尺寸的照相铜版点在凸部的中间部分中而第二尺寸的照相铜版点在凸部的边缘部分。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，凸部边缘部分的宽度在约0mm-约100mm范围内。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转印膜进一步包括围绕在凸部周围的底部，其中底部的平均厚度比凸部薄。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转印膜凸部的平均厚度在约2.24mm-2.84mm的范围内。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括固化取向层的步骤。
9.一种利用印刷设备形成液晶显示装置取向层的方法，所述印刷设备包括印刷工作台、印刷辊、网纹传墨辊和刮刀辊，所述方法包括把转印膜粘附到印刷辊上，所述转印膜包括凸部，其中凸部上具有第一尺寸的照相铜版点和第二尺寸的照相铜版点；把基板置于印刷工作台上；用刮刀辊在网纹传墨辊上施加取向材料溶液；和通过印刷辊上的转印膜从网纹传墨辊向基板涂布取向材料溶液。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，凸部包括对应于第一尺寸照相铜版点的第一部分和对应于第二尺寸点的第二部分，第一尺寸点的照相铜版点大于第二尺寸的照相铜版点。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，第一部分在凸部的中间部分中而第二部分在凸部的边缘部分。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，转印膜凸部的平均厚度在约2.24mm-约2.84mm的范围内。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，转印膜进一步包括围绕在凸部周围的底部，所述底部的平均厚度比凸部薄。
14.一种配备在印刷辊上的转印膜，该转印膜用于将取向材料溶液转印到基板上以便形成LCD装置的取向膜，所述转印膜包括具有照相铜版点的凸部和围绕在凸部周围的底部，其中凸部的第一部分具有第一尺寸的照相铜版点而凸部的第二部分具有第二尺寸的照相铜版点，第一尺寸的照相铜版点大于第二尺寸的照相铜版点。
15.根据权利要求14所述的转印膜，其特征在于，第一部分在凸部的中间部分中而第二部分在凸部的边缘部分。
16.根据权利要求14所述的转印膜，其特征在于，转印膜凸部的平均厚度在约2.24mm-约2.84mm的范围内。
17.根据权利要求14所述的转印膜，其特征在于，凸部第二部分的宽度在约0mm-约100mm范围内。
全文摘要
一种用于形成液晶显示装置取向层的方法包括把转印膜粘附到印刷辊上，所述转印膜包括凸部，凸部上具有第一尺寸的照相铜版点和第二尺寸的照相铜版点；把基板置于印刷工作台上；用刮刀辊在网纹传墨辊上施加取向材料溶液和在印刷工作台运动以及印刷辊转动的同时，将网纹传墨辊上的取向材料溶液转移到转印膜上，然后将取向材料溶液涂布到基板上，从而在基板上形成取向层。
文档编号G02F1/1337GK1514283SQ20031012181
公开日2004年7月21日 申请日期2003年12月19日 优先权日2002年12月31日
发明者卞溶相, 蔡景洙, 尹宪道 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社