显示装置及其制造方法与流程

本发明涉及一种显示装置及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种包括减轻重量和厚度、降低成本、减少制造时间且具有刚性的结构的显示装置及其制造方法。

背景技术：
液晶显示器是最广泛使用的平板显示器之一。液晶显示器包括其上设置有场产生电极（诸如，像素电极和公共电极）的两个显示面板以及设置于两个显示面板之间的液晶层。液晶显示器显示图像这样实现，通过施加电压至场产生电极以在液晶层中产生电场，这决定了液晶层的液晶分子的配向并控制入射光的偏振。形成液晶显示器的两个显示面板可包括薄膜晶体管阵列面板和对向显示面板。薄膜晶体管阵列面板可包括传输栅极信号的栅极线、与栅极线交叉并传输数据信号的数据线、连接至栅极线和数据线的薄膜晶体管、以及连接至薄膜晶体管的像素电极。对向显示面板可包括阻光件、滤色器、公共电极等。如果需要，阻光件、滤色器、公共电极可位于薄膜晶体管阵列面板中。

技术实现要素：
本发明的一个或多个示例性实施方式提供了一种显示装置及其制造方法，通过仅使用一个基板来制造该显示装置，使得该显示装置具有减轻的重量和厚度、降低了成本且减少了加工时间。本发明的一个或多个示例性实施方式提供了一种显示装置及其制造方法，该显示装置具有承受外部压力的刚性结构，尽管该结构包括一个基板。根据本发明的显示装置的示例性实施方式包括：基板，包括多个像素区；薄膜晶体管，位于基板上；像素电极，连接至薄膜晶体管；顶层，连接在沿第一方向相邻的像素区之间并与像素电极隔开；柱状件，在像素区的边界部分中从顶层突出；空间，位于像素电极与顶层之间，顶层与空间的上内壁和第一侧内壁部分地重叠并且露出空间的第二侧内壁；液晶，位于所述空间中。可进一步包括位于顶层下方且与像素电极隔开的公共电极。柱状件可以与顶层是一体的。柱状件可以是杆形状的，并且在垂直于第一方向的第二方向上延伸。多个柱状件可以以预定间隔设置在垂直于第一方向的第二方向上。柱状件可以是圆柱体或四棱柱。柱状件可以是格子形状的，包括在第一方向和垂直于第一方向的第二方向上彼此交叉的部分。柱状件可位于像素区的平行于第一方向的边界部分和像素区的垂直于第一方向的边界部分彼此交叉的位置处。柱状件可以是十字形形状的。顶层在沿第一方向相邻的像素区中可包括不同颜色的滤色器，这些滤色器在像素区的边界部分中可彼此重叠，并且滤色器的重叠部分可以限定柱状件。可进一步包括与空间的通过顶层露出的第二侧内壁重叠的保护层（overcoat）。根据本发明的显示装置的制造方法的示例性实施方式包括：在包括多个像素区的基板上形成薄膜晶体管；形成连接至薄膜晶体管的像素电极；在像素电极上形成在沿第一方向相邻的像素区之间隔开并在垂直于第一方向的第二方向上相邻的像素区之间连接的牺牲层；在牺牲层上形成顶层；图案化顶层，以形成露出牺牲层的在相邻像素区的面对边缘处的一部分的液晶注入孔；在像素区的边界部分上形成从顶层突出的柱状件；除去牺牲层，以在像素电极与顶层之间形成空间；通过液晶注入孔将液晶注入至所述空间。该方法可进一步包括，在牺牲层上形成公共电极，并且在形成液晶注入孔时，图案化公共电极，以露出牺牲层的在相邻像素区的面对边缘处的一部分。液晶注入孔和柱状件可通过利用半色调掩模或狭缝掩模而同时形成。柱状件可形成为在第二方向上延伸的杆形状。在第二方向上，可以以预定间隔形成多个柱状件。柱状件可以形成为圆柱体或四棱柱。柱状件可以形成为格子形状，包括沿第一方向的部分和沿垂直于第一方向的第二方向上的部分，这些部分彼此交叉。柱状件可形成在像素区的平行于第一方向的边界部分和像素区的垂直于第一方向的边界部分彼此交叉的位置处。柱状件可形成为十字形形状。顶层在沿第一方向相邻的像素区中可包括不同颜色的滤色器，这些滤色器在像素区的边界部分上可彼此重叠，并且滤色器的重叠部分可以限定柱状件。如上所述，根据本发明的显示装置及其制造方法的一个或多个示例性实施方式具有如下效果。根据本发明的制造方法的示例性实施方式通过仅使用一个基板来制造显示装置，从而减轻了重量，减小了厚度，降低了成本，并且减少了处理时间。此外，柱状件形成为在像素区之间的边界部分上从顶层突出，这样施加至显示装置的力被传递至柱状件，从而可以维持像素电极与顶层之间的空间，并且顶层不会坍塌或变形。此外，顶层和柱状件通过利用半色调掩模或狭缝掩模同时形成，从而无需额外过程来形成柱状件。该方法可进一步包括在顶层上形成保护层，以密封液晶注入孔。附图说明通过参照附图对本公开的示例性实施方式的进一步详细描述，本公开的以上和其他特征将变得更清晰，附图中：图1是根据本发明的显示装置的一个像素的示例性实施方式的俯视平面图。图2是示出沿图1中的线II-II截取的根据本发明的显示装置的一个像素的截面图。图3是示出沿图1中的线III-III截取的根据本发明的显示装置的一个像素的截面图。图4是示出根据本发明的显示装置的多个像素的示例性实施方式的俯视平面图。图5是根据本发明的显示装置的一个像素的另一示例性实施方式的俯视平面图。图6是根据本发明的显示装置的多个像素的另一示例性实施方式的俯视平面图。图7是根据本发明的显示装置的一个像素的另一示例性实施方式的俯视平面图。图8是根据本发明的显示装置的多个像素的另一示例性实施方式的俯视平面图。图9是根据本发明的显示装置的一个像素的另一示例性实施方式的俯视平面图。图10是根据本发明的显示装置的多个像素的另一示例性实施方式的俯视平面图。图11至图26是根据本发明的显示装置的制造方法的示例性实施方式的剖视图。具体实施方式下面参照附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施方式可以以各种不同的方式进行修改，所有这些方式都不背离本发明的精神或范围。在附图中，为了清楚，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。相同的参考标号在整个说明书中表示相同的元件。应理解的是，当提到一个元件（诸如层、膜、区域或基板）位于另一个元件“上”时，该元件可直接位于另一个元件上、或者也可存在中介元件。相反，当提到一个元件“直接位于另一个元件上”时，则不存在中介元件。应理解的是，虽然本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区别开。因此，在不背离本发明的教导的前提下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分也可以称为第二元件、部件、区域、层或部分。本文中可以使用诸如“下面”、“上方”、“上面”等的空间关系术语，以方便描述附图中示出的一个元件或特征相对于另一个（些）元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位以外，空间关系术语意欲包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为相对于其他元件或特征在“下面”或“之下”的元件将定位为相对于其他元件或特征的“上面”。因此，示例性术语“下面”可以包含在上方和在下方两种方位。装置可被定位在其他方位（旋转90度或在其他方位），文中使用的空间关系描述语可做相应的解释。这里使用的术语仅是为了描述具体实施方式的目的，并不意欲限制本发明。如这里所使用的，除了文中另有明确规定以外，单数形式“一（a）”、“一个（an）”和“该（the）”同样包括复数形式。还应进一步理解的是，说明书中所使用的术语“包括”（“comprises”、“comprising”）、“包含”（“includes”、“including”）表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。在本文中参照截面图来描述本发明的实施方式，这些截面图是本发明的理想实施方式（及中间结构）的示意图。因而，由于例如制造技术和/或公差所导致的所示形状的变化是可预期的。因此，本发明的实施方式不应被理解成限于本文中所示区域的特定形状，而应包括由于例如制造所导致的形状上的偏差。除非另有规定，否则文中使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）的含义与本发明所属领域的普通技术人员的一般理解相同。还可进一步理解，术语（如在通常使用的词典中定义的那些）应该解释为具有与它们在相关领域的上下文中一致的含义，且除了在此明确限定以外，不应解释为具有理想化的或过于正式的含义。除非本文中另有指明或者明显同本文相矛盾，否则本文中所描述的所有方法都能以适当的顺序执行。除非另作要求，否则任意和所有的实例或示例性语言（例如，“诸如（suchas）”）的使用都仅旨在更好地描述本发明，而非对本发明的范围构成限制。如本文中所使用的，本说明书中的任何语言都不应被解释成，将未在权利要求中限定的元件表示成实践本发明的必要的。在传统的液晶显示器中，必然需要两个基板，并且液晶显示器的构成元件分别位于两个基板上，使得显示装置不期望的笨重，成本不期望的高，并且加工时间不期望的长。将参照附图描述根据本发明的显示装置的示例性实施方式。图1是根据本发明的显示装置的一个像素的示例性实施方式的俯视平面图，并且图2是示出沿图1中的线II-II截取的根据本发明的显示装置的一个像素的截面图。图3是示出沿图1中的线III-III截取的根据本发明的显示装置的一个像素的截面图，并且图4是示出根据本发明的显示装置的多个像素的示例性实施方式的俯视平面图。根据本发明的显示装置的一个示例性实施方式在基板110上包括：栅极线121，具有沿第一方向延伸的纵轴线；以及数据线171，具有沿不同于第一方向的第二方向延伸的纵轴线。基板110可包括但不限于玻璃或塑料。栅极线121和数据线171可以彼此交叉。基板110包括多个像素区P。在平面图中，所述多个像素区P可布置成矩阵形状。一个像素区P可由彼此交叉的栅极线121和数据线171限定，但不限于此。每条栅极线121主要在横向（例如，第一）方向上延伸并传输栅极信号。而且，每条栅极线121包括从其突出的栅电极124。栅电极124通过栅极线121被施加以栅极信号。不连接至栅极线121和栅电极124的存储电极133可位于像素区P中。如所示，存储电极133可具有在平行于数据线171的方向上延伸的纵轴线。可替换地，存储电极133可具有在平行于栅极线121的方向上延伸的纵轴线。邻近像素区中的多个存储电极133可以是连续的和/或彼此连接。每个存储电极133可被施加以预定电压，诸如，公共电压。栅极绝缘层140位于栅极线121、栅电极124和存储电极133上。栅极绝缘层140可包含无机绝缘材料，诸如，氮化硅（SiNx）或氧化硅（SiOx）。而且，栅极绝缘层140可具有单层结构或多层结构。半导体层150位于栅极绝缘层140之上。半导体层150可布置在栅电极124上且覆盖栅电极。而且，半导体层150可在数据线171下方延伸。半导体层150可包括非晶硅、多晶硅或金属氧化物。源电极173和漏电极175位于半导体层150之上，该源电极与数据线171连续并从数据线伸出，该漏电极与源电极173隔开。数据线171主要沿纵向（例如，第二）方向上延伸并传输数据信号。通过数据线171传输的数据信号被施加至源电极173。栅电极124、半导体层150、源电极173和漏电极175形成一个薄膜晶体管。当该薄膜晶体管处于接通状态时，施加至源电极173的数据信号被传输至漏电极175。钝化层180位于数据线171、源电极173、漏电极175和半导体层150的介于漏电极175与源电极173之间的露出部分上。钝化层180可包含有机绝缘材料或无机绝缘材料，并且可具有单层结构或多层结构。滤色器230位于每个像素区P中且位于钝化层180上。该显示装置可包括多个滤色器230。每个滤色器230可显示一种原色，诸如，红绿蓝三原色。滤色器230不限于红绿蓝三原色，而是可以呈现其他颜色，诸如，青色、品红色、黄色和含白色的颜色（white-containingcolor）。阻光件220位于邻近的滤色器230之间的区域中。阻光件220位于像素区P和薄膜晶体管的边界上，从而阻止光泄漏。第一绝缘层240可进一步位于滤色器230和阻光件220上。第一绝缘层240可包含无机绝缘材料，诸如，氮化硅（SiNx）或氧化硅（SiOx）。第一绝缘层240用来保护阻光件220和包含有机材料的滤色器230，并且如果需要，在替换的示例性实施方式中，可以省去第一绝缘层。接触孔181延伸穿过第一绝缘层240、阻光件220和钝化层180的厚度，并且露出漏电极175的一部分。可替换地，接触孔181可延伸穿过滤色器230的厚度，而不是穿过阻光件220的厚度。像素电极191通过接触孔181连接至漏电极175，并且位于第一绝缘层240上。像素电极191位于每个像素区P中并连接至漏电极175，从而当薄膜晶体管处于接通状态时，接收来自漏电极175的数据信号。像素电极191可包含透明金属材料，诸如，氧化铟锡（ITO）或氧化铟锌（IZO），但不限于此。像素电极191包括横向主干193、与横向主干193交叉的纵向主干192、以及多个第一至第四小分支194a、194b、194c和194d。横向主干193可具有在平行于栅极线121的方向上延伸的纵轴线，并且纵向主干192可具有在平行于数据线171的方向上延伸的纵轴线。横向主干193可位于两条邻近的栅极线121之间的大概中间位置处，并且纵向主干192可位于两条邻近的数据线171之间的大概中间位置处。一个像素区P被横向主干193和纵向主干192分成第一子像素区、第二子像素区、第三子像素区和第四子像素区。第一子像素区位于横向主干193的左侧和纵向主干192的上侧，并且第二子像素区位于横向主干193的右侧和纵向主干192的上侧。第三子像素区位于横向主干193的左侧和纵向主干192的下侧，并且第四子像素区位于横向主干193的右侧和纵向主干192的下侧。第一小分支194a位于第一子像素区中，并且第二小分支194b位于第二子像素区中。第三小分支194c位于第三子像素区中，并且第四小分支194d位于第四子像素区中。第一小分支194a从横向主干193或纵向主干192沿左上方向倾斜地延伸，并且第二小分支194b从横向主干193或纵向主干192沿右上方向倾斜地延伸。此外，第三小分支194c从横向主干193或纵向主干192沿左下方向倾斜地延伸，并且第四小分支194d从横向主干193或纵向主干192沿右下方向倾斜地延伸。第一至第四小分支194a、194b、194c和194d可与栅极线121或横向主干193形成大约45度或135度的角度。此外，邻近子像素区的第一至第四小分支194a、194b、194c和194d与这些相应的小分支可形成直角。虽然已经描述了图1中所示的像素电极191的形状，但像素电极191的形状不限于此，而是各种变型都是可能的。此外，虽然已经描述了被分成四个子像素区的一个像素区，但一个像素区也可被分成任意数量的子像素区或者可不被分成多个子像素区。与像素电极191隔开预定距离的公共电极270位于像素电极191上。在像素电极191与公共电极270之间形成空间200。垂直于第一和第二方向看的空间200的宽度可以根据显示装置的分辨率进行各种变化。液晶3填充在空间200中。液晶3包含多个液晶分子，并且在没有电场的情况下，液晶分子可以配向在垂直于基板110的第三方向上。即，可以实现垂直配向。此外，液晶分子的配向不限于垂直配向，并且也可以实现水平配向。液晶3可包含向列型、层列型、胆甾型和线状（chiral）型液晶材料。此外，液晶3可包含负性液晶材料或正性液晶材料。在以上描述中，像素电极191位于空间200下方，并且公共电极270位于空间200上方，但本发明不限于此。像素电极191和公共电极270可以都位于空间200下方。在一个示例性实施方式中，像素电极191和公共电极270可由同一层形成，和/或可位于显示装置的同一层中。可替换地，像素电极191和公共电极可由不同的层形成，绝缘层介于它们之间。在一个示例性实施方式中，液晶3可在空间200中相对于平行于基板110的方向预倾斜或倾斜，但本发明不限于此。第一配向层11位于像素电极191之上。第一配向层11可位于第一绝缘层240的未被像素电极191覆盖的露出部分上。第二配向层21面对第一配向层11，并且位于公共电极270之下。第一配向层11和第二配向层21可以是垂直配向层，并且可包含诸如聚酰胺酸、聚硅氧烷聚酰亚胺的材料。第一配向层11和第二配向层21可以在像素区P的边缘上彼此连接，但不限于此或由此限制。空间200由第一绝缘层240、像素电极191和公共电极270封闭。公共电极270在像素的与数据线171重叠的部分上直接接触第一绝缘层240。从而，公共电极270在数据线171附近的像素的部分中覆盖并面对空间200的右侧表面和左侧表面。因此，公共电极270连接至行方向（例如，第一方向）邻近的像素区。列方向可以不同于行方向，例如，为第二方向。公共电极270不位于像素的与栅极线121重叠的部分中。从而，公共电极270在栅极线121附近的像素的部分中不覆盖或重叠空间200的上表面和下表面。液晶注入孔201位于像素的排除公共电极270（在栅极线121附近）的部分处，使得空间200可暴露于外部，例如，在空间200的上表面和下表面处。即，液晶注入孔201对应于栅极线121，并且液晶3通过液晶注入孔201注入到空间200内。在以上描述中，公共电极270在栅极线121附近的像素的部分中覆盖空间200的右侧表面和左侧表面，并且在栅极线121附近的像素的部分中不覆盖空间200的上表面和下表面，但本发明不限于此。可替换地，公共电极270可覆盖空间200的另一表面。在一个示例性实施方式中，例如，公共电极270在栅极线121附近的像素的部分中可覆盖空间200的下表面和上表面，并且在栅极线121附近的像素的部分中可不覆盖空间200的右侧表面和左侧表面。当公共电极270在栅极线121附近的像素的部分中覆盖空间200的下表面和上表面时，液晶注入孔201可对应于数据线171。第二绝缘层280可进一步位于公共电极270上。第二绝缘层280可包含无机绝缘材料，诸如，氮化硅（SiNx）或氧化硅（SiOx），并且如果需要，在替换的示例性实施方式中，可以省去第二绝缘层。顶层285位于第二绝缘层280之上。顶层285可包含有机材料。顶层285覆盖空间200的上表面和侧表面的一部分，从而形成空间200的边界并维持空间200的形状。柱状件288位于顶层285之上且位于像素区P的边界部分上。柱状件288从顶层285突出并与数据线171重叠。在平面图中，柱状件288可具有相对长且形状均匀的杆形状。在一个示例性实施方式中，像素区P的边界可由栅极线121和数据线171限定，但本发明不限于此。当栅极线121和数据线171限定像素区P的边界时，柱状件288与位于像素区P的左右邻近边界处的相邻的数据线171重叠。可替换地，柱状件288可与栅极线121重叠。可替换地，在平面图中，柱状件可具有格子（lattice）形状，...