液晶显示器和制造液晶显示器的方法技术领域
本公开涉及液晶显示器和制造液晶显示器的方法。
背景技术
液晶显示器是当前最广泛使用的平板显示器之一，并且包括其中诸如
像素电极和公共电极的场生成电极形成在其上的两片显示面板以及插入
在像素电极和公共电极之间的液晶层。
液晶显示器通过将电压施加至场生成电极以在液晶层中产生电场、从
而基于所产生的电场确定液晶层的液晶分子的取向并控制入射光的偏振
来显示图像。
作为液晶显示器的一种，已经开发了通过形成多个微腔并在微腔中填
充液晶来实现显示器的技术。在传统液晶显示器中，使用两片基板，但是
在该技术中，组成元件形成在一个基板上，从而降低装置的重量、厚度等。
为了维持显示装置中的微腔，形成顶层。这种顶层在相邻的微腔之间
可被持续地连接。顶层可形成为无机层和有机层的复合层。
如所述的，当顶层形成为无机层和有机层的复合层时，掩膜的数量增
加，从而处理时间增加。
在该背景技术部分中所公开的上述信息仅用于增进对背景技术的理
解，并且因此其可能包括未形成在该国已为本领域普通技术人员所知的现
有技术的信息。
发明内容
已经努力做出实施方式以提供能够减少处理时间的液晶显示器以及
制造该液晶显示器的方法。
根据示例性实施方式的液晶显示器包括：基板；布置在基板上的薄膜
晶体管；与薄膜晶体管连接的像素电极；被设置成面向像素电极的顶层；
以及布置在顶层上的封盖层，其中，多个微腔在像素电极与顶层之间，每
个微腔包括液晶材料，并且顶层仅由至少一个无机层形成。
顶层包括其中层叠分别具有不同应力的第一无机层和第二无机层的
结构。
第一无机层可具有压缩应力并且第二无机层可具有拉伸应力。
第一无机层和第二无机层可交替地层叠，并且顶层可包括至少一个第
一无机层和至少一个第二无机层。
第一无机层的厚度和第二无机层的厚度随着进一步远离多个微腔可
逐渐地增加。
液晶显示器可进一步包括布置在微腔与顶层之间的公共电极。
间隔壁形成部分可布置在多个微腔之间，并且间隔壁形成部分可利用
封盖层覆盖。
间隔壁形成部分可沿着连接到薄膜晶体管的数据线延伸的方向形成。
液晶注入孔形成区域可布置在多个微腔之间，并且封盖层可覆盖液晶
注入孔形成区域。
液晶注入孔形成区域可沿着连接到薄膜晶体管的栅极线延伸的方向
形成。
液晶显示器可进一步包括布置在多个微腔与顶层之间的公共电极，其
中，顺序地布置公共电极、顶层和封盖层。
根据另一示例性实施方式，提供了一种用于制造液晶显示器的方法。
该方法包括：在基板上形成薄膜晶体管；形成与薄膜晶体管连接的像素电
极；在像素电极上形成牺牲层；在牺牲层上形成顶层；通过图案化顶层部
分地暴露牺牲层；通过移除牺牲层形成多个微腔；将液晶材料注入多个微
腔；以及形成封盖层以覆盖多个微腔的液晶注入孔，其中，顶层仅由至少
一个无机层形成。
形成顶层可包括顺序地层叠分别具有不同应力的第一无机层和第二
无机层。
第一无机层可由具有压缩应力的材料制成并且第二无机层可由具有
拉伸应力的材料制成。
形成顶层可包括交替地层叠第一无机层和第二无机层，并且顶层可包
括至少一个第一无机层和至少一个第二无机层。
当形成顶层时，第一无机层的厚度和第二无机层的厚度随着进一步远
离多个微腔可逐渐地增加。
该方法可进一步包括形成设置在牺牲层与顶层之间的公共电极。
间隔壁形成部分可沿着连接到薄膜晶体管的数据线延伸的方向形成，
间隔壁形成部分形成在多个微腔之间，并且封盖层可覆盖间隔壁形成部
分。
当通过图案化顶层部分地暴露牺牲层时，液晶注入孔形成区域可沿着
连接到薄膜晶体管的栅极线延伸的方向形成，并且封盖层可覆盖液晶注入
孔形成区域。
该方法可进一步包括在牺牲层上形成公共电极，其中，公共电极和顶
层使用一个掩膜来图案化。
根据示例性实施方式，可通过仅利用一个或多个无机层形成顶层来简
化工艺。此外，当顶层利用分别具有不同应力的无机层形成时，防止了顶
层在液晶入口孔附近被提升。
附图说明
图1是根据示例性实施方式的液晶显示器的顶部平面图。
图2是沿线II-II截取的图1的液晶显示器的截面图。
图3是沿线III-III截取的图1的液晶显示器的截面图。
图4是根据示例性实施方式的顶层的示意性截面图。
图5是示出根据示例性实施方式的顶层的示意性截面图。
图6示出了根据示例性实施方式的根据厚度变化的顶层在液晶注入
孔附近的提升程度。
图7和图8是图2的示例性实施方式的示例性变形的截面图。
图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17是根
据示例性实施方式的制造液晶显示器的方法的截面图。
具体实施方式
现在将参照附图描述示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到
的，在完全不偏离本发明构思的精神或范围的前提下，可以各种不同的方
式修改所描述的实施方式。相反，提供在本文中介绍的示例性实施方式是
为了使公开的内容透彻和完整，并且充分地向本领域技术人员传达本发明
构思的精神。
在附图中，为清晰起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。将理
解，当层被称为“在”另一层或基板“上”时，其可直接在另一层或基板
上，或者也可存在于中间层或基板。遍及说明书，相同的参考标号表示相
同的元件。
图1是根据示例性实施方式的液晶显示器的布局图。图2是沿线II-II
截取的图1的液晶显示器的截面图。图3是沿线III-III截取的图1的液晶
显示器的截面图。
图1示出了作为多个像素一部分的2*2像素，并且在根据示例性实施
方式的液晶显示器中，可沿上、下、左和右方向重复地布置这类像素。
参考图1至图3，栅极线121和存储电极线131形成在由透明玻璃或
塑料制成的基板110上。栅极线121包括栅电极124。存储电极线131基
本上沿水平方向延伸，并且传输诸如公共电压Vcom的恒定电压。存储电
极线131包括基本上垂直于栅极线121延伸的一对垂直部分135a和将一
对垂直部分135a的端部彼此连接的一对水平部分135b。存储电极135a和
135b可具有环绕像素电极191的结构。
栅极绝缘层140形成在栅极线121和存储电极线131上。设置在数据
线171的下部的线性半导体层151以及设置在薄膜晶体管Q的源/漏电极
和沟道区域下面的半导体层154形成在栅极绝缘层140上。线性半导体层
151与对应于源/漏电极和沟道区域的下部的半导体层154可彼此连接。
可在线性半导体层151与数据线171之间以及对应于源/漏电极和沟
道区域的下部的半导体层154与源/漏电极之间形成多个欧姆触点
(contact)(未示出)。
包括源电极173、与源电极173连接的数据线171以及漏电极175的
多个数据导体形成在半导体层151和154以及栅极绝缘层140的每一个上。
栅电极124、源电极173和漏电极175与半导体层154一起形成薄膜
晶体管Q，并且薄膜晶体管Q的沟道形成在源电极173与漏电极175之间
的半导体层154的暴露部分上。
第一夹层绝缘层180a形成在所述多个数据导体以及半导体154的暴
露部分上。第一夹层绝缘层180a可包括诸如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiOx)
的无机绝缘体或者有机绝缘体。
滤色器230以及遮光构件220a和220b形成在第一夹层绝缘层180a
上。
首先，遮光构件220a和220b形成为具有对应于图像显示区域的开口
的格状结构，并且由不透射光的材料制成。滤色器230形成在遮光构件
220a和220b的开口处。遮光构件220a和220b包括沿着平行于栅极线121
的方向形成的水平遮光构件220a以及沿着平行于数据线171的方向形成
的垂直遮光构件220b。
滤色器230显示基色(诸如红色、绿色和蓝色的三基色)的其中一种。
滤色器230不限于红色、绿色和蓝色的三基色，而是可显示蓝绿色、品红
色、黄色以及基于白色的颜色。滤色器230可由针对彼此相邻的每个像素
显示不同颜色的材料制成。
覆盖滤色器230以及遮光构件220a和220b的第二夹层绝缘层180b
形成在滤色器230以及遮光构件220a和220b上。第二夹层绝缘层180b
可包括诸如氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiOx)的无机绝缘体或者有机绝缘
体。不同于如图2中所示的，当由于滤色器230与遮光构件220a和220b
之间的厚度差异而形成阶梯(step)时，第二夹层绝缘层180b被设置为包
括有机绝缘体以便减少或移除阶梯。
延伸至并且暴露漏电极175的接触孔185可形成在滤色器230、遮光
构件220a和220b以及夹层绝缘层180a和180b中。
像素电极191形成在第二夹层绝缘层180b上。像素电极191可由诸
如ITO或IZO的透明导电材料制成。
像素电极191形成为四边形的形状，并且包括十字形主干部分，十字
形主干部分包括水平主干部分191a和垂直主干部分191b。此外，像素电
极191通过水平主干部分191a和竖直主干部分191b被划分为四个子区域，
并且每个子区域包括多个微小主干部分191c。此外，在本示例性实施方式
中，像素电极191可包括从右和左外部边缘连接微小主干部分191c的外
部边缘主干部分191d。在本示例性实施方式中，外部边缘主干部分191d
布置在像素电极191的右和左外部边缘，但是它们可延伸至像素电极191
的上部或下部。
像素电极191的微小主干部分191c与栅极线121或水平主干部分
191a形成约40度或45度的角。此外，两个相邻子区域的微小主干部分
191c可彼此垂直。此外，微小主干部分191c的宽度可逐渐地增加，或者
在微小主干部分191c之间的间隙可彼此不同。
像素电极191包括从垂直主干部分191b的下端连接并且具有比垂直
主干部分191b更宽的区域的延伸部分197。像素电极191的延伸部分197
通过接触孔185与漏电极175物理地并电气地连接，并且从漏电极175接
收数据电压。
上述薄膜晶体管Q和像素电极191的描述是一种实例，并且可修改
薄膜晶体管的结构和像素电极的设计以增强侧面可视性。
下部取向层11形成在像素电极191上，并且下部取向层11可以是垂
直取向层。下部取向层11可包括通常用作液晶取向层的材料(诸如聚酰
胺酸、聚硅氧烷、聚酰亚胺等)的至少一种。此外，下部取向层11可以
是光取向层。
上部取向层21布置在与下部取向层11相对的部分上，并且微腔305
形成在下部取向层11与上部取向层21之间。包括液晶分子310的液晶材
料被注入微腔305，并且微腔305包括液晶注入孔307。在本示例性实施
方式中，形成取向层11和21的取向材料以及包括液晶分子310的液晶材
料可使用毛细力注入到微腔305中。
微腔305可通过由设置在与栅极线121重叠的部分中的多个液晶注入
孔形成区域307FP垂直分割而形成为多个微腔305，并且多个微腔305可
沿着像素电极191的列方向(即，垂直方向)形成。此外，微腔305可通
过由间隔壁形成部分PWP水平分割而形成为多个微腔305，并且多个微
腔305可沿着栅极线121沿其延伸的像素电极191的行方向(即，水平方
向)形成。多个微腔305的每一个可对应于每个像素区域或者两个或更多
个像素区域，并且像素区域可对应于图像显示区域。
液晶注入孔形成区域307FP，可沿着栅极线121延伸的方向延伸。液
晶注入孔形成区域307FP可垂直地间隔开微腔305，并且可以是其中公共
电极270和顶层360被移除的空的空间。在注入包括液晶分子310的液晶
材料之后，液晶注入孔形成区域307FP可被取向层11和21以及封盖层
390覆盖。
液晶注入孔形成区域307FP可以是用于通过被取向材料或液晶材料
填充的液晶注入孔307将取向材料或液晶材料注入到微腔305的路径
(path)。
公共电极270和顶层360设置在上部取向层21上。公共电极270接
收公共电压，并且与被施加数据电压的像素电极191一起形成电场，从而
确定在公共电极270与像素电极191之间的微腔305中的液晶分子310的
倾斜方向。公共电极270可由诸如ITO或IZO的透明导电材料制成。公
共电极270与像素电极191一起形成电容器，并且即使在薄膜晶体管Q被
断开后仍保持所施加的电压。
顶层360是由诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOX)的无机材料制成
的无机绝缘层。如图2和图3所示，根据示例性实施方式的顶层360可包
括第一无机层360a和设置在第一无机层360a上的第二无机层360b。第一
无机层360a和第二无机层360b可具有不同的应力。例如，第一无机层360a
可具有压缩应力并且第二无机层360b可具有拉伸应力。可替换地，第一
无机层360a可具有拉伸应力并且第二无机层360b可具有压缩应力。如在
本示例性实施方式中，顶层360具有分别具有不同应力特性的无机层，以
从而控制顶层360的应力。因此，可最小化顶层360的变形。
顶层360针对像素电极191与公共电极270之间的微腔305支撑微腔
305的结构，以维持它的形状。在本示例性实施方式中，为了支撑微腔305
的结构，仅由无机层形成的顶层360可具有约或更大的厚度，并且
更优选地，顶层360可具有在与之间的厚度。
在本示例性实施方式中，除了从液晶注入孔形成区域307FP移除的
部分之外，顶层360可形成为遍及整个基板110。
在下文中，将详细地参考图4至图6描述根据示例性实施方式的顶层
360。
根据示例性实施方式，不同于传统技术，通过仅使用无机层而不使用
有机层来形成顶层360可简化工艺。参考图4，在公共电极270与封盖层
390之间的顶层360可由单个无机层形成。当顶层360由单个无机层形成
时，具有拉伸应力的无机层可具有约以上并且小于的厚度。
参考图5，顺序地层叠第一无机层360a、第二无机层360b以及第三
无机层360c，从而形成顶层360。在这种情况下，第一无机层360a可具
有压缩应力，第二无机层360b可具有拉伸应力，并且第三无机层360c可
具有压缩应力。可替换地，第一无机层360a可具有拉伸应力，第二无机
层360b可具有压缩应力，并且第三无机层360c可具有拉伸应力。换言之，
在本示例性实施方式中，第一无机层360a和第三无机层360c可具有相同
类型的应力。
尽管在本示例性实施方式中示例性示出了顶层360具有三层结构，但
这不是限制性的。可交替地层叠分别具有不同类型的应力的无机层，从而
可形成顶层360。
图6示出了根据示例性实施方式的根据厚度变化的在液晶注入孔附
近的顶层的提升程度。在图6中，由箭头标记的厚度表示其中顶层360在
邻近于图2中的液晶注入孔形成区域307FP的位置处被提升的部分。
参考图6，在示例性实施方式1中，具有拉伸应力的单个无机层以0.8
μm的厚度形成。在示例性实施方式2中，具有压缩应力的第一无机层360a
以0.2μm的厚度形成，具有拉伸应力的第二无机层360b以0.4μm的厚度
形成，并且具有压缩应力的第三无机层360c以0.2μm的厚度形成。在示
例性实施方式3中，具有压缩应力的第一无机层360a以0.2μm的厚度形
成，具有拉伸应力的第二无机层360b以0.4μm的厚度形成，并且具有压
缩应力的第三无机层360c以0.3μm的厚度形成。在示例性实施方式4中，
具有压缩应力的第一无机层360a以0.2μm的厚度形成，具有拉伸应力的
第二无机层360b以0.3μm的厚度形成，并且具有压缩力的第三无机层
360c以0.4μm的厚度形成。
在示例性实施方式1中，入口(inlet)被提升0.47μm。在示例性实
施方式2、示例性实施方式3以及示例性实施方式4中，当顶层360通过
交替地层叠分别具有不同应力的无机层来形成时，入口的提升程度减少至
小于0.45μm。详细地，在示例性实施方式2中，入口被提升0.43μm；在
示例性实施方式3中，入口被提升0.24μm；并且在示例性实施方式4中，
入口被提升0.17μm。即，通过控制无机层的厚度和应力可最小化入口提
升。
在本示例性实施方式中，公共电极270和顶层360的每一个的侧面
(side)被暴露在液晶注入孔形成区域307FP中，并且被暴露的侧面彼此
啮合。换言之，公共电极270的侧面边缘和顶层360的侧面边缘对齐。
在本示例性实施方式中，公共电极270形成在微腔305的上端，但是
公共电极270可形成在微腔305的下部，从而在另一示例性实施方式中实
现根据面内切换模式的液晶驱动。
参考回图2，封盖层390布置在顶层360上。封盖层390包括有机材
料或无机材料。在本示例性实施方式中，封盖层390可接触仅由无机层形
成的顶层360的上表面。封盖层390可不仅设置在顶层360的上部而且设
置在液晶注入孔形成区域307FP中。在这种情况下，封盖层390可覆盖由
液晶注入孔形成区域307FP暴露的微腔305的液晶注入孔307。在本示例
性实施方式中，示出了在液晶注入孔形成区域307FP的液晶材料被移除，
但是液晶材料在被注入到微腔305之后的残余物可残留在液晶注入孔形成
区域307FP中。
如图3所示，在本示例性实施方式中，间隔壁形成部分PWP形成在
水平相邻的微腔305之间。间隔壁形成部分PWP可沿着数据线171延伸，
并且可由封盖层390覆盖。间隔壁形成部分PWP可沿着水平方向间隔开
或限定微腔305。在本示例性实施方式中，间隔壁形成部分PWP结构形
成在微腔305之间，并且因此尽管基板110被弯曲，但是产生较小的应力，
并且可显著地减少单元间隙(cellgap)的变形程度。
图7和图8是图2的示例性实施方式的示例性变形的截面图。图7
是沿着线II-II截取的图1的截面图，并且图8是沿着线III-III截取的图1
的截面图。
参考图1、图7和图8，除了封盖层390未形成为遍及整个顶层360
而是封盖层390覆盖液晶注入孔形成区域307FP之外，示例性变形类似于
图2的示例性实施方式。详细地，封盖层390仅形成在对应于液晶注入孔
形成区域307FP的部分中，而不形成在对应于像素区域的部分中。在本示
例性实施方式，封盖层390可沿着栅极线121的方向延伸。
在下文中，将参考图9至图17描述用于制造上述液晶显示器的方法
的示例性实施方式。以下描述的示例性实施方式是制造方法的示例性实施
方式并且可以另一种形式来修改。
图9至图17是根据示例性实施方式的液晶显示器的制造方法的截面
图。
图9、图11、图13、图14和图16顺序地示出了沿着线II-II截取的
图1的液晶显示器的截面图。图10、图12、图15和图17是沿着线III-III
截取的图1的液晶显示器的截面图。
参考图1、图9和图10，在基板110上形成沿用于形成熟知的开关元
件的水平方向延伸的栅极线121、形成在栅极线121上的栅极绝缘层140、
形成在栅极绝缘层140上的半导体层151和154、以及源电极173和漏电
极175。在这种情况下，与源电极173连接的数据线171可沿垂直方向延
伸同时与栅极线121交叉。
在包括源电极173、漏电极175和数据线171的多个数据导体以及所
暴露的半导体154上形成第一夹层绝缘层180a。
滤色器230对应于像素区域形成在第一夹层绝缘层180a上，并且在
滤色器230之间形成遮光构件220a和220b。遮光构件220a和220b包括
沿平行于栅极线121的方向形成的水平遮光构件220a以及沿平行于数据
线171的方向形成的垂直遮光构件220b。
覆盖滤色器230和遮光构件220a和220b的第二夹层绝缘层180b形
成在其上，并且第二夹层绝缘层180b包括用于物理地并电气地连接像素
电极191和漏电极175的接触孔185。
接着，在第二夹层绝缘层180b上形成像素电极191，并且在像素电
极191上形成牺牲层300。如图10所示，开口部分OPN形成在牺牲层300
中的数据线171上。开口部分OPN可沿着数据线171延伸。
在随后的过程中，公共电极270和顶层360填充在开口部分OPN以
形成间隔壁形成部分PWP。公共电极270可由诸如ITO或IZO的透明导
电材料制成。顶层360可以是由诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOX)的
无机材料制成的无机绝缘层。
参考图1、图11和图12，公共电极270、第一无机层360a以及第二
无机层360b顺序地层叠在牺牲层300上。第一无机层360a和第二无机层
360b可以是由诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOX)的无机材料制成的无
机绝缘层。在本示例性实施方式中，第一无机层360a和第二无机层360b
可具有不同的应力。例如，第一无机层360a可具有压缩应力并且第二无
机层360b可具有拉伸应力。可替换地，第一无机层360a可具有拉伸应力
并且第二无机层360b可具有压缩应力。优选地，第一无机层360a和第二
无机层360b可由诸如SiNx的氮化硅形成，并且当形成SiNx时，可通过控
制氢气的注入量来修改应力特性。
在这种情况下，如图12所示，公共电极270、第一无机层360a和第
二无机层360b可在水平方向上彼此邻近的牺牲层300的开口部分OPN处
形成间隔壁形成部分PWP。
参考图13，可使用相同的掩膜来图案化第一无机层360a、第二无机
层360b和公共电极270。可干蚀刻第一无机层360a、第二无机层360b和
公共电极270。部分地移除第一无机层360a、第二无机层360b和公共电
极270，以便形成液晶注入孔形成区域307FP，并且因此可暴露牺牲层300。
参考图1、图14和图15，通过氧气(O2)灰化工艺或湿蚀刻工艺经
由液晶注入孔形成区域307FP移除牺牲层300。在这种情况下，形成具有
液晶注入孔307的微腔305。因为牺牲层300被移除，所以微腔305是空
的空间。
参考图1、图16和图17，通过液晶注入孔形成区域307FP和液晶注
入孔307注入取向材料以在像素电极191和公共电极270上形成取向层11
和21。详细地，在通过液晶注入孔307注入包括固体和溶剂的取向材料之
后执行烘焙(bake)工艺。
接着，通过使用喷墨方法等经由液晶注入孔307将包括液晶分子310
的液晶材料注入微腔305中。
此后，在顶层360上形成封盖层390以覆盖液晶注入孔307和液晶注
入孔形成区域307FP以形成如图2和图3所示的液晶显示器。
尽管已经结合目前被视为实际示例性实施方式描述了本发明构思，但
应当理解，本发明构思并不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明构
思旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
<标号说明>
300牺牲层305微腔
307液晶注入孔360顶层
390封盖层