專利名稱：具有間隔孔的液晶顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示(LCD)設(shè)備，尤其是涉及這樣一種LCD設(shè)備，即在該LCD設(shè)備中一對透明襯底通過多個圓柱間隔物而彼此相對。
背景技術(shù)：
LCD設(shè)備的優(yōu)點在于厚度較小、功耗較低、并且重量較輕，并且因此其格外用作平板顯示設(shè)備。圖9給出了其配置有LCD設(shè)備以及驅(qū)動電路等等的傳統(tǒng)液晶面板一部分的剖視圖。液晶面板200具有夾在一對透明襯底201與203之間的液晶層202；通常，將諸如透明襯底201這樣的一對透明襯底之一構(gòu)造成其具有開關(guān)元件陣列的陣列襯底，并且將另一個透明襯底203構(gòu)造成其內(nèi)形成有濾色器等等的相對襯底。
根據(jù)驅(qū)動液晶的模式來設(shè)計陣列襯底201。例如，在IPS(板上切換)模式LCD設(shè)備中，采用其具有位于互連層與電極層之間的有機絕緣薄膜205的結(jié)構(gòu)以響應(yīng)對像素孔徑比增加的需要。這里所使用的術(shù)語“孔徑比”是每個像素中的有效光傳導(dǎo)區(qū)域與其總像素區(qū)域的比值。
例如，在反射型的LCD設(shè)備中，為了在其反射膜上形成不均勻性，還提供了這樣一種結(jié)構(gòu)，即在該結(jié)構(gòu)中有機絕緣薄膜205位于陣列襯底201上。在液晶板200中，陣列襯底201和相對襯底203利用位于其之間的由其每一個均具有特定彈性度的圓柱間隔物204所定義的預(yù)定單元間隙而彼此相對，由此可均勻的保持單元間隙并且使其準(zhǔn)確的位于顯示板的顯示區(qū)之內(nèi)。
圖10給出了液晶板200的頂部平面圖。如果為液晶板200中的所有像素配置了圓柱間隔物204，那么很難在對陣列襯底201和相對襯底203進行裝配的操作中實現(xiàn)準(zhǔn)確的對準(zhǔn)，這是由于過量的圓柱間隔物204造成的。此外，在將液晶注入到一對襯底201與203之間之后，液晶面板200具有不均勻的單元間隙。這是因為過量的圓柱間隔物使得難以對襯底201與203之間的圓柱間隔物進行擠壓，雖然所有的圓柱間隔物204應(yīng)該在襯底之間被均勻的擠壓。為了避免液晶板200中的該問題，為若干像素的每一個均配置了圓柱間隔物204，如圖10所示。
通常，在液晶板200中，人們希望的是形成較小的單元間隙以便可提高當(dāng)液晶板200進行圖像顯示時的響應(yīng)速度。然而，在液晶板200中，因為單元間隙很窄，因此圓柱間隔物204的高度HI必須較低，由此可降低每個圓柱間隔物204的可能彈性變形量，并且因此出現(xiàn)了間隙不均勻。此外，因為單元間隙的準(zhǔn)確度主要是根據(jù)圓柱間隔物204的高度HI準(zhǔn)確度以及有機層205的厚度準(zhǔn)確度來確定的，因此單元間隙與實際單元間隙的設(shè)計值隨不均勻性因數(shù)的增加而增加。
公開號為2003-121859的日本專利中所描述的技術(shù)可作為用于解決上述問題的技術(shù)。圖11給出了該公開專利中所描述的LCD設(shè)備的剖視圖。在該技術(shù)中，除去了其與形成了圓柱間隔物204的位置相對應(yīng)位置上的有機絕緣層205，并且形成了其每一個均用于收納圓柱間隔物204的間隔孔206。與單元間隙相比，每個圓柱間隔物204的高度H2增加了，這是由于圓柱間隔物204的彈性變形量增加了。這可使LCD設(shè)備具有更均勻的單元間隙。此外，因為單元間隙的準(zhǔn)確度是根據(jù)圓柱間隔物204的高度準(zhǔn)確度來確定的，因此單元間隙與實際單元間隙的設(shè)計值之間的誤差由于較小的不均勻性因數(shù)而降低了。
應(yīng)當(dāng)注意的是在陣列襯底201和相對襯底203的每一個上均形成了另一有機薄膜以作為配向膜。如圖12所示，高速旋轉(zhuǎn)的搓條輥207摩擦該配向膜。在該摩擦處理中，配向膜的表面被摩擦而產(chǎn)生了配向膜的粉塵或者微粒。該粉塵通常在摩擦方向上朝著搓條輥207的后側(cè)而推進。形成于圓柱間隔物的有機絕緣薄膜205之中的間隔孔206可將配向膜的粉塵收納到其中。
圖13給出了液晶板200a中的一個圓柱間隔物204附近的放大圖。在液晶板200a的裝配狀態(tài)中，配向膜的粉塵保持在圓柱間隔物204與陣列襯底201a之間的接觸面附近。如果在這種狀態(tài)下將外力施加到液晶板200a上，那么由于外力的沖擊而使配向膜的粉塵離開間隔孔206以便配向膜的灰塵散落在液晶層202。如圖14所示，散落在液晶層202上的配向膜208的粉塵因此會干擾配向膜所排列成行的液晶分子的方向，由此會造成在液晶板100a的圖像顯示過程中機能失常。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于傳統(tǒng)技術(shù)中的問題，因此本發(fā)明的一個目的就是改進了這樣一種LCD設(shè)備，即在該設(shè)備中其具有彈性的圓柱間隔物的高度比單元間隙要大，并且可防止在LCD設(shè)備中的液晶板的圖像顯示過程中出現(xiàn)由于摩擦處理所產(chǎn)生的配向膜粉塵所造成的機能失常。
本發(fā)明提供了一種液晶顯示(LCD)設(shè)備，該設(shè)備包括有源矩陣襯底，該有源矩陣襯底上裝配有其每一個均包括有開關(guān)設(shè)備的多個像素，該有源矩陣襯底具有位于其最高表面上的配向膜；相對襯底，該相對襯底利用位于其之間的由多個圓柱間隔物所形成的間隙而與有源矩陣襯底相對；以及液晶層，該液晶層夾在有源矩陣襯底與相對襯底之間，該有源矩陣襯底具有其每一個均將圓柱間隔物的相應(yīng)一個收納在其中的多個間隔物以及其每一個均具有與間隔孔的尺寸基本相同尺寸的多個偽間隔孔，每個偽間隔孔不將圓柱間隔物收納在其中。
根據(jù)本發(fā)明的LCD設(shè)備，可降低在每個間隔孔中所收納的配向膜的粉塵量。因此，即使將外力施加到圓柱間隔物上，也會降低從間隔孔所散落的配向膜的粉塵量，并且因此可降低由于配向膜的散落粉塵所造成的出現(xiàn)了機能失常。本發(fā)明中的圓柱間隔物以及間隔孔具有諸如正方形或者多角形這樣的任意橫截面形狀。
圖1給出了根據(jù)本發(fā)明實施例的LCD設(shè)備中的液晶板的頂部平面圖；圖2給出了沿著圖1中的線A-A的剖視圖；圖3給出了其內(nèi)包括有圓柱間隔物104的像素的放大頂部平面圖；圖4給出了沿著圖3中的線B-B的剖視圖；圖5給出了陣列襯底的摩擦處理的剖視圖；圖6給出了對上述實施例中的液晶板進行改進的液晶板的頂部平面圖；圖7給出了對上述實施例中的液晶板進行改進的另一液晶板的頂部平面圖圖8給出了對上述實施例進行改進的另一液晶板的頂部平面圖；圖9給出了LCD設(shè)備中的傳統(tǒng)液晶板的一部分的剖視圖；圖10給出了傳統(tǒng)液晶板中的圓柱間隔物的排列的頂部平面圖；圖11給出了在公開專利中所描述的傳統(tǒng)LCD設(shè)備的剖視圖；圖12給出了傳統(tǒng)陣列襯底制造過程中的摩擦處理的剖視圖；圖13給出了位于傳統(tǒng)液晶板中的圓柱間隔物附近的放大剖視圖；以及圖14給出了由于液晶層中的配向膜粉塵所造成的圖像顯示過程中機能失常的頂部平面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。圖1給出了根據(jù)本發(fā)明實施例的LCD設(shè)備中的液晶板的頂部平面圖。圖2給出了沿著圖1中的線A-A的剖視圖。該LCD設(shè)備包括液晶板100、背光單元(未給出)、以及驅(qū)動器襯底(未給出)等等。如圖2所示，液晶板100包括陣列襯底101、液晶層102、相對襯底103、以及圓柱間隔物104。陣列襯底101上具有有機絕緣薄膜103，該有機絕緣薄膜103中具有多個間隔孔106。
如下所述進行對液晶板100的裝配。在將襯底101和相對襯底103裝配一起之前，形成了密封件以使其圍繞陣列襯底101或者相對襯底103的外周。陣列襯底101與相對襯底103利用位于其之間的由圓柱間隔物104所確定的預(yù)定單元間隙而彼此相對。此后，通過滴下式注入(DDF)方法等等來注入液晶以形成液晶層102，并且封閉注入口。在合適的位置斷開陣列襯底101和相對襯底的外周，并且將起偏振片(未給出)分別粘合在液晶板100的前后表面上。
在圖1中，通過相鄰虛線或者實線所分隔的每一個矩形形狀與一個像素(單色像素)相對應(yīng)。通常，在彩色液晶板中，一個彩色像素是由三個單色像素組成的。圓柱間隔物104被分散并配置在液晶板100的X-Y面上，并且為多個“像素”配置了一個圓柱間隔物104，這多個像素的每一個是指下面描述中的單色像素，只要它僅僅被稱作像素。配置了這樣的圓柱間隔物104以便假定圓柱間隔物104與陣列襯底101之間的接觸面的總區(qū)域與X-Y面上的液晶板100的全部區(qū)域的比值為1∶1000。
通過除去陣列襯底101的有機絕緣薄膜105(圖2)的部分可形成間隔孔106。將所有間隔孔106設(shè)計成具有相同形狀和相同尺寸并且相對于各個像素而言其位于與圓柱間隔物的位置相對應(yīng)的位置上。在陣列襯底101中，間隔孔106包括實際的或者真實的間隔孔以及偽間隔孔。實際的間隔孔106將各個圓柱間隔物104收納在其中，然而偽間隔孔106不將圓柱間隔物收納在其中。
圖3給出了對其形成有圓柱間隔物104的一個像素的放大圖。在圖3的示例中，將液晶板100構(gòu)造成其在IPS模式下進行操作的面板。在陣列襯底101中，將每個像素配置在其沿著X-方向延伸的柵極線111(或者公用線112)與其沿著Y-方向延伸的信號線113之間的一個交叉點上。在液晶板100中，對其形成有圓柱間隔物104的像素之前的像素具有這樣的結(jié)構(gòu)，即除了未將圓柱間隔物104配置在偽間隔孔中之外，該結(jié)構(gòu)與圖3所示的像素結(jié)構(gòu)相類似。
如圖3所示，每個像素包括薄膜晶體管(TFT)114、像素間線115、像素電極116、共用電極117、以及保護共用電極118。像素電極116通過接觸孔119而與像素間線115相連，并且共用電極117和保護共用電極118通過接觸孔120而與共用線112相連。形成了圓柱間隔物104以及間隔孔106以便其沿著與X-Y面相平行的平面的斷面形狀例如是正方形。相鄰共用線112和相鄰信號線113所分隔的區(qū)域?qū)⒂行Ч鈧鲗?dǎo)區(qū)域配置在該像素之內(nèi)。
圖4給出了沿著圖3中的線B-B的剖視圖。相對襯底103上具有黑色矩陣121、彩色層122、以及外涂層123，這些層按照該順序而一個疊層在另一個上。彩色層122具有諸如RGB這樣的三原色的任何一個。黑色矩陣121具有光屏蔽性能并且對有效光傳導(dǎo)區(qū)域進行分隔。圓柱間隔物104和間隔孔106形成于像素有效光傳導(dǎo)區(qū)域之外的柵極線111上。在圖4中，圓柱間隔物104與陣列襯底101相接觸的部分的寬度例如是12um，并且間隔孔106的寬度例如大約是25至30um。
通過如下所述的制造過程可獲得陣列襯底101。首先，在玻璃襯底上形成了柵極線111以及共用線112、形成了柵極絕緣薄膜124、并形成了要形成TFT 114所必需的硅層。此后，繼形成了無機保護膜125之后，形成了信號線113和像素間線115。隨后，形成了有機絕緣薄膜105，并且移走有機絕緣薄膜105的一部分以形成接觸孔119和120以及間隔孔106。為對于其形成有圓柱間隔物104的像素以及對于其未形成有圓柱間隔物104的像素形成間隔孔106。在由ITO薄膜所制成的有機絕緣薄膜105上形成了像素電極116、共用電極117、以及保護共用電極118。在這個示例中，在有機絕緣薄膜105上形成了保護共用電極118，并且因此將信號線113和保護共用電極118配置成彼此相重疊。該結(jié)構(gòu)可為每個像素提供較大的有效光傳導(dǎo)區(qū)域。
圖5給出了陣列襯底的摩擦處理的狀態(tài)。在陣列襯底101上形成了有機薄膜以作為配向膜(alignment film)，并且配向膜受到摩擦處理以使液晶層中的液晶分子最初面向預(yù)定方向。通過高速旋轉(zhuǎn)的搓條輥107來進行該摩擦處理。在該示例中，陣列襯底101在Y方向上運動，并且由此配向膜在Y方向上摩擦。在該摩擦處理中，配向膜的表面受到摩擦而產(chǎn)生了配向膜的粉塵。配向膜的粉塵主要被驅(qū)向搓條輥107的后側(cè)，并且此后收納在間隔孔106中。
在圖12所示的傳統(tǒng)陣列襯底201a中，因為僅在其具有圓柱間隔物204的像素中形成了間隔孔206，因此在下述四個像素的區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的配向膜粉塵收納在其配置在搓條輥后側(cè)的一個間隔孔206中，所述四個像素排列在摩擦方向上的相鄰兩個間隔孔206之間。對圖5與圖12進行比較，該實施例中的在摩擦方向上排列成行的間隔孔106的數(shù)目是傳統(tǒng)陣列襯底201a中的在摩擦方向上排列成行的間隔孔206的數(shù)目的四倍。因此，收納在一個間隔孔106中的配向膜的粉塵量與在一個像素區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的配向膜的粉塵量相對應(yīng)，由此收納在每個間隔孔中的粉塵量是傳統(tǒng)陣列襯底201a中的收納在每個間隔孔中的配向膜的粉塵量的1/4倍。
在這里，還在有機絕緣薄膜105中形成了接觸孔119和120。通常，形成了其寬度大約為7至8um的接觸孔，并且與間隔孔106的開口區(qū)域相比，接觸孔119和120的開口區(qū)域顯著的較小。因此，與收納在間隔孔106之中的粉塵量相比，人們認(rèn)為收納在接觸孔119和120之中的配向膜的粉塵量是可以忽略的。
在該實施例中，因為在所有像素中形成了具有足夠容量的用于收納圓柱間隔物104的間隔孔而不管該像素中是否收納有圓柱間隔物104，因此與傳統(tǒng)技術(shù)中的僅形成了其與圓柱間隔物相對應(yīng)的實際間隔孔這樣一種情況相比，該實施例中的收納在每個間隔孔106中的配向膜的粉塵量降低了。
甚至在該實施例的液晶板100中，與圖14所示相類似，配向膜的粉塵存儲在其處于裝配狀態(tài)的圓柱間隔物104與陣列襯底101之間的接觸面附近。然而，如該實施例中的上面所述，與傳統(tǒng)液晶板200a中的存儲在間隔孔206中的配向膜的粉塵相比，存儲在間隔孔106之中的配向膜的粉塵量顯著很小。因此，通過施加到液晶板100上的外力的沖擊而散落在液晶層102上的配向膜的粉塵量小于傳統(tǒng)液晶板200a中的散落在液晶層202上的配向膜的粉塵量。因此，在該實施例的液晶板100中，其中圓柱間隔物的高度要高于單元間隙、抑制了間隙不均勻性的產(chǎn)生、并且可降低在圖像顯示中出現(xiàn)機能失常，同時降低了單元間隙的不均勻性。
在上述實施例中，示出了這樣一個示例，在該示例中在所有的像素中形成了間隔孔106；然而，不必在所有像素中形成間隔孔106。例如，如其描述了對上述實施例的改進的圖6所示，如果沿著Y方向進行摩擦處理，那么僅在下述一排像素中形成了間隔孔106，所述像素排列在Y方向上并且包括有其具有圓柱間隔物的像素。此外在這種情況下，如上述實施例所給出的示例所示，通過增加在摩擦方向上排列成行的間隔孔106的數(shù)目可減小收納在一個間隔孔106之中的配向膜的粉塵。在這里值得注意的是所排列的偽間隔孔未收納配向膜的粉塵，并且事實上形成了偽間隔孔以便減小收納在其形成于陣列襯底表面上的任何孔之中的粉塵量。在摩擦的過程中粉塵通常沿著摩擦方向前進，并且這是偽間隔孔在摩擦方向上與實際間隔孔排列成行的理由。如果在摩擦處理的過程中配向膜的粉塵未收納在間隔孔中，那么不會導(dǎo)致LCD設(shè)備的圖像顯示中的任何機能失常。
圖7給出了對圖6改進的進一步改進。在圖7中，除了下述第一排像素之外，所述像素包括有其具有圓柱間隔物104的像素以及在Y方向上與這些像素排列成行的像素，在X方向上與第一排像素相鄰的第二和第三排像素也具有偽間隔孔。在這種情況下，通過增加用于收納配向膜粉塵的間隔孔數(shù)目可降低收納在每個間隔孔106中的配向膜的粉塵量。
如果在其向X方向或者Y方向傾斜的方向上進行摩擦處理，那么可采用圖8所示的結(jié)構(gòu)。如圖8所示，在其與摩擦方向成一直線的若干排像素中形成了間隔孔106。
在上述實施例及其改進中，示出了這樣的示例，在該示例中在所有像素或者在與摩擦方向相平行方向上排列成行的一排排像素中形成了間隔孔106。然而，間隔孔不必完全排列在與摩擦方向相平行的方向上，或者不必形成于下述一排所有像素之中，所述像素包括其具有圓柱間隔物的像素。例如，其包括有具有圓柱間隔物的像素的一排若干像素可具有偽間隔孔。此外，本發(fā)明的LCD設(shè)備可以是其采用除ISP模式之外的顯示模式的LCD設(shè)備。
因為僅是為了示例而對上述實施例及其改進進行了描述，因此本發(fā)明并不局限于上述實施例，并且對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可對其做出其各種其他改進或者變化。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示(LCD)設(shè)備，該設(shè)備包括有源矩陣襯底，該有源矩陣襯底上裝配有其每一個均包括有開關(guān)設(shè)備的多個像素，所述有源矩陣襯底具有位于其最高表面上的配向膜；相對襯底，該相對襯底利用位于其之間的由多個圓柱間隔物所定義的間隙而與有源矩陣襯底相對；以及液晶層，該液晶層夾在所述有源矩陣襯底與所述相對襯底之間，所述有源矩陣襯底具有其每一個均將所述圓柱間隔物的相應(yīng)一個收納在其中的多個間隔孔以及其每一個均具有與所述間隔孔的尺寸基本相同尺寸的多個偽間隔孔，所述每個偽間隔孔不將圓柱間隔物收納在其中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的LCD設(shè)備，其中所述有源矩陣襯底的上面具有用所述第一配向膜所覆蓋的有機絕緣薄膜，并且其中通過除去所述有機絕緣薄膜部分而形成了所述間隔孔以及所述偽間隔孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的LCD設(shè)備，其中若干個所述偽間隔孔在所述配向膜的摩擦方向上與所述間隔孔排列成行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的LCD設(shè)備，其中所述間隔孔和所述偽間隔孔的每一個均配置在其有效光傳導(dǎo)區(qū)域之外的所述像素的相應(yīng)一個中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的LCD設(shè)備，其中一排所述像素包括有其每個均具有所述間隔孔的相應(yīng)一個的第一像素以及其每個均具有所述偽間隔孔的相應(yīng)一個的第二像素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的LCD設(shè)備，其中所述LCD設(shè)備在板上切換模式下進行操作。
全文摘要
一種液晶顯示設(shè)備包括其利用位于其之間的由多個圓柱間隔物所定義的間隙而彼此相對。有源矩陣襯底具有其每一個均將圓柱間隔物的相應(yīng)一個收納在其中的多個間隔孔以及其與該間隔孔排列成行的多個偽間隔孔，所述每個偽間隔孔不將圓柱間隔物收納在其中。
文檔編號G02F1/1339GK1690821SQ200510066679
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者廉谷勉, 稻田敏, 神野貴志, 野上祐輔 申請人:Nec液晶技術(shù)株式會社