專利名稱：具有限制基板間隙的間隔元件的液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，其中對限制一對基板之間間隙的間隔元件進行分散和設置，該對基板之間夾著液晶。
背景技術：
液晶顯示裝置通常包括一對具有形成在其相對內表面上的電極的基板，以及置于該對基板之間的液晶層。在該液晶顯示裝置中，當夾在該對基板之間的液晶層的厚度不均勻時，會發(fā)生顯示錯誤，例如顯示不均勻。因此，該液晶層的厚度(一層液晶層的厚度)必須均勻。迄今為止，為了獲得均勻的液晶層厚度，如日本專利申請KOKAI公報No.136943-1996所公開的那樣，采用了一種方法，在該方法中將球形或圓柱形的間隔元件均勻地分散和設置在表面方向上作為限制由該對基板和框架狀密封構件圍繞并且將液晶置于其中的的區(qū)域中的基板間隙的構件或材料，其中將液晶設置在該基板間隙中。在這種情況下，每個間隔元件的直徑與期望的液晶層厚度相匹配使得液晶層厚度穩(wěn)定地保持在期望的層厚度上。
通常，作為液晶顯示裝置中的有液晶置于其中的區(qū)域有兩個，即設置有多個像素的顯示區(qū)域和圍繞該顯示區(qū)域的外圍區(qū)域。電極，如取向(alignment)膜之類的各種功能膜，以及彩色液晶顯示裝置中的濾色器在顯示區(qū)域中互相疊置。另一方面，在外圍區(qū)域中沒有設置各種功能膜和濾色器，因此在圍繞顯示區(qū)域的外圍區(qū)域中的基板外部間隙變得比設有像素的顯示區(qū)域中的基板內部間隙(也就是在該對基板的相對側上最外面的膜之間的間隙)要大。
因此，根據(jù)通過利用間隔元件將基板間隙(內部和外部間隙)保持在期望尺寸上的方法，因為將間隔元件的粒徑設為等于設有像素的顯示區(qū)域中的基板內部間隙，所以在具有較大間隙的外圍區(qū)域中間隔元件處于懸浮狀態(tài)而不與基板組件最外面的兩側相接觸。
這樣，與間隙懸浮的區(qū)域相應的基板容易彎曲，特別是，根據(jù)液晶顯示裝置厚度的減小，將其間夾有液晶的基板的厚度選得很薄。因此，外圍區(qū)域中的基板部分向內彎曲，并且與外圍區(qū)域連續(xù)的顯示區(qū)域的外周平行的基板部分彎曲而向外凸出，因此增加了該部分中間隙(在顯示裝置的厚度方向上)的距離。結果，在顯示區(qū)域的邊緣或外圍出現(xiàn)顯示不均勻，這樣導致顯示質量的惡化。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置具有均勻的基板內部間隙并且能減少顯示不均勻的發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括一對基板，將其設置成彼此面對；多個電極，分別設置在該對基板的內側上，通過其相對的區(qū)域限定多個像素，并且形成設有多個像素的顯示區(qū)域；密封框架，將其設置成圍繞該對基板之間的顯示區(qū)域的外側，并且以預定間隙把該對基板結合在一起；多個間隔元件，將其分散在該對基板之間，并且具有限制該對基板之間間隙長度的直徑；液晶層，將其設置在由密封框架圍繞的間隙中；以及支撐層，將其設置在該對基板之間的密封框架和顯示區(qū)域之間的間隙中，并且使得其與靠近密封框架的那些間隔元件接觸，以支撐這些靠近密封框架的間隔元件從而避免基板的變形。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，可以獲得沒有顯示不均勻的顯示質量。
將在下面的說明中闡述本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點，一部分可以從說明中明顯看出，或者可以通過實施本發(fā)明而獲悉?？梢酝ㄟ^下文中特別指出的手段和組合來實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。


并入本說明書并構成說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且與上面給出的概括描述和下面給出的實施例的詳細描述一起來解釋本發(fā)明的原理。
圖1是示出作為根據(jù)本發(fā)明的的實施例的簡單矩陣型彩色液晶顯示裝置的平面圖；圖2是沿著圖1中的II-II線截取的截面圖；圖3是示出相對于在圖2中所描述的實施例的比較例的視圖；圖4是示出作為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的簡單矩陣型彩色液晶顯示裝置的平面圖；圖5是示出作為本發(fā)明的第三實施例的簡單矩陣型彩色液晶顯示裝置的平面圖。
具體實施例方式
如圖1和2所示，根據(jù)第一實施例的彩色液晶顯示裝置具有這樣的結構其中一對由玻璃制成的矩形透明基板1和2通過設置在該對基板外圍之間的框架狀密封件3而結合，該對基板之間保持預定距離的間隙。將液晶4密封在由框架狀密封件3圍繞的玻璃基板1和2的各自相對的最內側(在下文中被稱為內側)之間。
將作為遮光膜的黑色矩陣(black matrix)5直接設置在該對玻璃基板1和2中的一個玻璃基板2的內表而(設置在液晶一側上的表面)上，該黑色矩陣5阻止光透射到與多個像素相應的部分之外的部分中。通過使用將黑色顏料混入光敏基底樹脂中的樹脂材料來形成層并且基于光刻對該層進行構圖案而形成根據(jù)本實施例的黑色矩陣5。根據(jù)像素以矩陣形式在黑色矩陣5中形成多個開口5a。
黑色矩陣5包括根據(jù)顯示區(qū)域100中的相應像素之間的間隔形成為格狀的網(wǎng)格部分51，以及圍繞顯示區(qū)域100的外側框架部分52，將像素以矩陣的形式設置在所述顯示區(qū)域100中。將黑色矩陣5的膜厚設置得盡可能的薄以確保所需的遮光性能。
以預定的順序在黑色矩陣5中的相應開口5a中設置構成濾色器陣列6的紅、綠、和藍的相應濾色器6r、6g和6b。在該實施例中，沿著開口5a的相應列設置條狀濾色器6r、6g和6b。將正面?zhèn)壬系纳貫V光器6r、6g和6b中的每一個的寬度設置成大于開口5a的寬度。因此，以這樣的方式設置相應的色素濾光器6r、6g和6b正面?zhèn)壬系钠鋬蓚冗吘壇B置在黑色矩陣5上。相應地，濾色器6r、6g和6b中的每一個的兩側邊緣上升了與黑色矩陣5的厚度相對應的量，因此暴露的表面變得不規(guī)則。然而，在本實施例中盡可能地減小黑色矩陣5的厚度，由此抑制每個濾色器的兩側邊緣的上升(凸起部分的高度)。
在具有形成在其上的濾色器6r、6g和6b的濾色器陣列6的不規(guī)則表面上均勻地形成使該表面變平的由透明丙烯酸樹脂制成的保護膜7。將多個掃描電極8設置在該保護膜7的基本變平的表面上。通過基于光刻將由ITO(氧化銦錫)制成的透明導電膜構圖為條狀來形成每個掃描電極8。將這些掃描電極8中的每一個形成為沿著黑色矩陣5中的每個開口5a的行方向(垂直于色素濾光器6r、6g和6b中的每一個的延伸方向的方向)延伸的條狀。在基板2的內表面?zhèn)壬暇鶆虻匦纬上拗埔壕Х肿尤∠蚍较虻娜∠蚰?，以覆蓋除其外側邊緣之外的多個掃描電極8。
在另一玻璃基板1的內表面上，將多個顯示電極10設置成沿著平行于與掃描電極8垂直的方向(色素濾光器6r、6g和6b的延伸方向)延伸。還通過基于光刻將由ITO(氧化銦錫)制成的透明導電膜構圖為條狀來形成這些顯示電極10中的每一個。均勻地形成取向膜11以覆蓋除其外側邊緣之外的這些顯示電極10。
通過利用密封框架3以這樣的方式來結合如此構造的兩個玻璃基板1和2它們的具有由其形成的相應電極的表面彼此面對。沿設計方向將由許多球形顆粒形成的間隔元件或間隔物12均勻地分散和設置在這兩個玻璃基板1和2之間。將間隔元件12設置為基板間隙限制件，其限制在玻璃基板1和2之間夾有液晶4的內部間隙101，并且其粒徑12d的平均值與內部間隙101相匹配以獲得希望的液晶層厚度。此外，該支撐層通過使用諸如遮光膜和濾色器陣列的膜的至少一部分將與最外面的間隔元件(位于密封膜3附近的接觸間隔元件)12相接觸以支撐這些接觸間隔元件12的支撐層形成在顯示區(qū)域和密封框架3之間。
這里，在根據(jù)本實施例的液晶顯示裝置中，遮光膜5的外側框架部分52、濾色器陣列6、保護膜7、電極8、以及設置在其上的取向膜9在顯示區(qū)域100和密封框架3之間形成支撐層。此外，將其中設置有多個像素的顯示區(qū)域100的外側和密封框架3之間的間隙或空隙102設置成小于間隔元件12的直徑12d的平均值。結果，不存在處于懸浮狀態(tài)而不與玻璃基板1和2的內側接觸的間隔元件12。因此，基本上整個被玻璃基板1和2的密封框架3圍繞的區(qū)域由間隔元件12來支撐，從而在顯示區(qū)域中獲得均勻的基板間隙。
根據(jù)圖3所示的比較例，將顯示區(qū)域100和密封框架3′之間的空隙102設置成大于間隔元件12的粒徑12d的平均值。當采用這種設置時，間隔元件12落入或將要落入凹陷部分103，將該凹陷部分103形成為其縱向平行于密封框架3′的內壁表面，并且玻璃基板1和2的沒有從內部得到支撐的區(qū)域存在于與空隙102相應的區(qū)域中。結果，在各自具有減小的壁厚的玻璃基板1和2中，位于上方的第一基板1在其部分1a處彎曲，鄰近于這一凹陷部分的顯示區(qū)域100的邊緣1b上升，并且該部分處的液晶層厚度變得大于期望的厚度。具有沿著顯示區(qū)域100的邊緣產(chǎn)生的較大液晶層厚度的部分引起顯示不均勻，從而使顯示質量惡化。
另一方面，在根據(jù)第一實施例的液晶顯示裝置中，將密封框架3的寬度3a增加到大于比較例中的密封框架3′的寬度3′a，從而使顯示區(qū)域100和密封框架3之間的空隙102變得小于間隔元件12的粒徑或寬度12d的平均值。至少一部分的遮光膜5的外側框架部分52、濾色器陣列6的外側部分、以及設置在其上的膜7、8和9的一部分形成接觸間隔元件12的支撐層。因此，由玻璃基板1和2的密封框架3支撐的范圍擴大，并且可以基本上消除沒用從內部得到間隔元件12支撐的顯示區(qū)域100的邊緣區(qū)域。結果，玻璃基板1和2的顯示區(qū)域中的內部間隙變得均勻，從而可以穩(wěn)定地獲得極好的顯示質量而沒有顯示不均勻。
現(xiàn)在將參考附圖4說明作為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的彩色液晶顯示裝置。值得注意的是相同的參考標記表示與第一實施例相同的組成元件，因此省略了對其的詳細說明。
在根據(jù)本實施例的彩色液晶顯示裝置中，將黑色掩模13疊置在與第一實施例相同的黑色矩陣5的外側框架部分52上，其中基于光刻通過采用與黑色矩陣5相同的材料將所述黑色掩模13形成為類似框架的形狀。即，設置在相應于圍繞顯示區(qū)域100和密封框架14的外圍區(qū)域104的部分(位于密封框架14下方的部分)處的矩形框架狀遮光膜50由外側框架部分52和黑色掩模13構成，其中所述外側框架部分52由設置在顯示區(qū)域中的像素之間的網(wǎng)格狀遮光膜形成，并且具有與網(wǎng)格部分51相同的厚度，所述黑色掩模13的膜厚基本上與濾色器6的膜厚相同或者，更明確地說，與外側框架部分52的上部或濾色器6的網(wǎng)格部分51的膜厚相同。因此，將框架狀遮光膜50的厚度形成為基本上等于通過將濾色器6和顯示區(qū)域100的網(wǎng)格部分51疊置所獲得的厚度。
當以這樣的方式將設置在顯示區(qū)域100與密封框架14之間的外圍區(qū)域104的框架狀遮光膜50形成為雙層結構(通過使用相同的材料依次形成黑色矩陣5和黑色掩模13，因此它們被認為是同一層)時，可以基于光刻以期望的膜厚精確地形成框架狀遮光膜50，而不存在由于要形成的膜的厚度的增加而引起的膜厚精確度的下降。
在第一玻璃基板1上的顯示區(qū)域100和密封框架14之間的外圍區(qū)域104中，通過利用與顯示電極10相同的材料與這些電極10同時形成不用于顯示的電極或虛擬電極15。設置虛擬電極15以使基板間隙一致。
當制造根據(jù)本實施例的彩色液晶顯示裝置時，黑色矩陣5基于光刻法形成在第二玻璃基板2面向第一基板1的表面上，并且然后根據(jù)相應的開口5a形成相應的色素濾光器6r、6g和6b。之后，通過光刻法將黑色掩模13疊置和設置在遮光膜5的外側框架部分52上。此外，以使保護膜7的表面變得平整均勻的方式形成保護膜7，使其附著到相應的色素濾光器6r、6g和6b的不規(guī)則表面和黑色掩模13的上表面上。將掃描電極8和取向膜9依次疊置在如此獲得的平整表面上。
在根據(jù)本實施例的具有上述結構的彩色液晶顯示裝置中，將由厚度與濾色器陣列6的最大層厚基本上相等的框架狀遮光膜50形成的第二遮光膜設置在由黑色掩模5形成的第一遮光膜的外側框架部分52的內部邊緣的外側，該黑色掩模5防止顯示區(qū)域100周圍的光透射。外側框架部分52和框架狀遮光膜50形成支撐層。因此，在基板之間夾有液晶的基板間隙的液晶層厚度在整個液晶注入空間中變得恒定地固定。相應地，更加確信地避免了基板彎曲的發(fā)生，并且可以更加穩(wěn)定地獲得沒有顯示不均勻的高顯示質量。
現(xiàn)在將參考附圖5來說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例。
在根據(jù)本實施例的彩色液晶顯示裝置中，根據(jù)圖4所示的第二實施例的構成框架狀遮光膜50的黑色掩模13和黑色矩陣5的外側框架部分52以相同的工藝而共同或整體地形成。相同的參考標記表示與第二實施例中相同的組成部件，因此省略了對其的說明。
整個黑色矩陣16由基于光刻法而共同形成的一個單獨的層構成，并且將框架狀遮光膜50的外側框架部分53的膜厚設置為比作為用于顯示區(qū)域100的遮光膜的網(wǎng)格部分54的膜厚大相應于濾色器6實際厚度的量。任何其它結構與圖4所示的實施例相同。
為了制造黑色矩陣16，利用使用感光黑色負抗蝕劑材料的旋涂方法，以在玻璃基板2上形成膜厚一致的抗蝕劑膜，并且通過光掩模利用光照射該抗蝕劑膜。在該處理中使用的光掩模是這樣的部件，其中相應于網(wǎng)格部分54的開口由不大于照射光的分辨率的多個小寬度狹縫形成，并且將該光掩模設置成距抗蝕劑膜表面為預定的距離。值得注意的是相應于外側框架部分53的大開口通常是單個的矩形開口。
當在這種狀態(tài)下通過光掩模以光照射抗蝕劑膜時，光在透過光掩模的小寬度狹縫時發(fā)生衍射，透過相應狹縫的光被散射并且到達抗蝕劑表面。因此，每個單位面積的光強度很小。另一方面，透過與外側框架部分53相應的開口的光到達抗蝕劑膜表面而沒有被散射。結果，在網(wǎng)格部分54的負抗蝕劑膜中，由于光的照射不足而使通過曝光獲得的硬化度相對減小，并且該膜的膜厚變得比外側框架部分53的膜厚小。這些部分之間的膜厚差異可以通過例如調整每個細狹縫的寬度或光掩模與抗蝕劑膜表面的距離來進行優(yōu)化控制。
如上所述，在根據(jù)本實施例的彩色液晶顯示裝置中，將位于外周區(qū)域104中的外側框架部分53的膜厚設置為比放置在顯示區(qū)域100中的網(wǎng)格部分54的膜厚大基本上等于濾色器6的厚度的量，并且黑色矩陣16基于光刻法共同形成，從而整個結構由單個層形成。因此，基板在整個液晶注入?yún)^(qū)域中通過間隙顆粒而得到均勻的支撐，并且基板的內部間隙由此而恒定地保持在期望的大小上。因此，可以用數(shù)量減少的制造步驟很容易地制造其中確實消除了由于基板彎曲而導致顯示不均勻發(fā)生的彩色液晶顯示裝置。
本發(fā)明不局限于上述實施例。
例如，本發(fā)明對第一實施例中的彩色液晶顯示裝置特別有效。然而，本發(fā)明限于此，并且它能夠有效地應用于沒有設置濾色器的黑白液晶顯示裝置。在這種情況下，和圖5所示的實施例一樣，支撐部分可以由黑色矩陣16的外側框架53單獨構成，或者可以由諸如保護膜7、電極8、和取向膜9等功能膜中的至少一個形成。
盡管在前述實施例中球形顆粒用作限制基板間隙的間隔元件，但是也可以采用諸如圓柱形狀的其它形狀。本發(fā)明可以有效地應用于例如這樣的液晶顯示裝置，其中通過將透明材料例如玻璃纖維切短而獲得的圓柱形顆粒用作間隔元件。
根據(jù)圖2所示的第一實施例，密封框架3形成得很寬來以減小顯示區(qū)域100和密封框架3之間的空隙。然而，可以采用這樣的結構，其中使密封框架的位置移動得更靠近顯示區(qū)域100而改變密封材料的寬度，即整個密封材料的尺寸減小。相反或同時地，顯示區(qū)域在尺寸上可以增大。
根據(jù)圖5所示的第三實施例，設置在外圍區(qū)域104的外側框架部分53和設置在顯示區(qū)域100中的網(wǎng)格部分54以相同的工藝而共同地形成。然而，以采用這樣的結構，其中外側框架部分52和網(wǎng)格部分51在不同的工藝中形成在各個單層中。
另外，不必說本發(fā)明不局限于簡單的矩陣型液晶元件，并且它可以廣泛地應用于例如不同于簡單矩陣型的有源矩陣型的其它液晶顯示裝置。
本領域技術人員將很容易想到其它的優(yōu)點和改進。因此，本發(fā)明在更寬的方面上不局限于本文所示和所述的具體細節(jié)和代表性實施例。因此，可以在不脫離如所附權利要求及其等價物所限定的總體發(fā)明概念的精神和范圍的情況下作出各種修改。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于包括一對基板(1、2)，設置成彼此面對；多個電極(8、10)，分別設置在該對基板的內側上，通過其相對的區(qū)域限定多個像素，并且形成設有所述多個像素的顯示區(qū)域(100)；密封框架(3、14)，設置在該對基板之間圍繞所述顯示區(qū)域的外側，并且以預定間隙(101)將該對基板結合在一起；多個間隔元件(12)，分散在該對基板之間，并且具有限制該對基板之間間隙長度的直徑(12d)；液晶層(4)，設置在由所述密封框架圍繞的間隙中；以及支撐層(6、7、8、9)，設置在該對基板之間的所述密封框架和所述顯示區(qū)域之間的間隙中，并且使得其與靠近所述密封框架的那些間隔元件接觸，以支撐這些靠近所述密封框架的間隔元件從而避免基板的變形。
2.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于進一步包括遮光膜(5)，其防止相應像素之間和所述顯示區(qū)域周圍的光透射；以及由多個濾色器(6r、6g、6b)形成的濾色器陣列(6)，所述多個濾色器選擇性地使具有特定波長的光透過相應的像素，所述支撐層包括至少一部分所述遮光膜(5)和所述濾色器陣列(6)。
3.根據(jù)權利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于以矩陣的形式設置所述多個像素，并且所述支撐層包括由所述部分的所述遮光膜(5)和所述濾色器陣列(6)形成的層疊膜。
4.根據(jù)權利要求1至3中任何一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述顯示區(qū)域和所述密封框架之間的空隙的寬度距離(102)小于所述間隔元件的直徑(12d)的平均值。
5.根據(jù)權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于進一步包括遮光膜(5、50)，其防止相應像素之間和所述顯示區(qū)域周圍的光透射；以及由多個濾色器(6r、6g、6b)形成的濾色器陣列(6)，所述多個濾色器選擇性地使具有特定波長的光透過相應的像素，所述支撐層包括由部分的所述遮光膜(5、50)和所述濾色器陣列(6)形成的層疊膜。
6.根據(jù)權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于進一步包括保護膜(7)，該保護膜(7)形成在至少顯示區(qū)域中的濾色器陣列(6)上并且具有平整的表面，所述層疊膜由部分的所述遮光膜(5、50)、保護膜(7)、以及所述濾色器陣列(6)形成。
7.根據(jù)權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述遮光膜(5、50)包括根據(jù)所述顯示區(qū)域中的相應像素之間的間隔形成為格狀的網(wǎng)格部分(51)，以及圍繞所述顯示區(qū)域的外側框架部分(52)，將所述密封框架和所述外側框架部分的內邊緣之間的距離設置成小于所述間隔元件的直徑的平均值。
8.根據(jù)權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述遮光膜(5，50)包括防止所述顯示區(qū)域周圍的光透射的第一遮光膜部分和設置在所述外側框架部分的所述內邊緣的外側、構成所述遮光膜的所述外側框架部分并且厚度基本上等于所述濾色器陣列的層厚的第二遮光膜部分，以及所述支撐層具有由所述第一遮光膜和所述第二遮光膜的所述外側框架部分形成的層疊結構。
9.根據(jù)權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述遮光膜(5、50)具有形成為厚度基本上等于所述層疊結構的層厚的外側框架部分，所述層疊結構包括形成在所述顯示區(qū)域中的所述網(wǎng)格部分和所述濾色器陣列。
10.根據(jù)權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于進一步包括至少一個虛擬電極(15)，該電極形成在面向另一基板的所述一個基板上，并且位于所述顯示區(qū)域和所述密封框架之間，所述另一基板在其上形成有所述遮光膜。
全文摘要
一種液晶顯示裝置包括設置成彼此面對的一對基板(1、2)，以及分別設置在所述基板內側上的電極(8、10)，其在顯示區(qū)域(100)中限定多個像素。密封框架(3)圍繞該對基板之間的顯示區(qū)域的外側，并且以預定間隙(101)將該對基板結合在一起，其中設置液晶層。多個間隔元件(12)分散在所述基板之間，并且具有限制所述基板之間間隙長度的直徑(12d)。將支撐層(6、7、8、9)設置在該對基板之間的顯示區(qū)域和密封框架之間的間隙中，并且使得其與靠近密封框架的那些間隔元件接觸，以支撐這些間隔元件從而避免所述基板的變形。
文檔編號G02F1/1333GK1987617SQ20061006410
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權日2005年12月21日
發(fā)明者三枝數(shù)也, 山田武, 泉治朗 申請人:甲府卡西歐株式會社, 卡西歐計算機株式會社