專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，特別是涉及一種液晶層的厚度在不同區(qū)域具有多重間隙(multiple gap)的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置(以下本文中稱LCD)因具備薄型化以及低耗電量等特性，目前被廣泛應用作計算機屏幕或攜帶式信息設(shè)備的屏幕。這些LCD是在兩片基板間封入液晶，利用各自基板上所形成的電極，控制其間特定位置液晶的方向，而進行顯示。
TN(Twisted Nematic扭轉(zhuǎn)向列)型液晶是已知的此類LCD所使用的液晶。使用TN型液晶的LCD將兩片基板與液晶接觸的表面，先各自進行刮擦(rubbing)處理以形成配向膜，在未施加電壓的狀態(tài)下，具有正介電各向異性的TN液晶，其液晶分子的長軸沿著配向膜刮擦的方向而配向。但是，此液晶的配向，并非完全沿著基板的平面，液晶分子的長軸沿著基板的平面以事先定好的角度站立著，即所謂的預傾角(pre-tilt)。
其中一片基板上配向膜的刮擦的方向，和另一片基板上配向膜的刮擦的方向，以偏差90度的方向交互配置，兩片基板間液晶配向則因而隨之扭轉(zhuǎn)90度。而且，以兩片基板面上各自形成的電極，對其間的液晶施加電壓時，液晶分子的長軸會朝基板平面的法線方向向上站立，因而解除扭轉(zhuǎn)配向的狀態(tài)。
在兩片基板上設(shè)置有偏光軸彼此互相垂直的線性偏光板，且配向膜的刮擦方向沿著所對應基板上偏光板的偏光軸方向而設(shè)定。由此，在未施加電壓的狀況下，當線性偏光的光源，從配置在靠近光源端的基板上的下偏光板入射液晶層時，其線性偏光的偏光軸會經(jīng)由已被扭轉(zhuǎn)配向90度的液晶層而改變成為正好相差90度的線性偏光，而通過設(shè)在另一片基板上僅能使與上述入射端的偏光板，偏光軸方向相差90度的線性偏光通過的偏光板，使由光源發(fā)出的光經(jīng)過LCD而呈現(xiàn)出“白”狀態(tài)。相對地，在電極間施加電壓時，液晶的扭轉(zhuǎn)配向被完全解除，液晶分子朝向基板平面的法線方向時，由光源端入射液晶層的線性偏光光源，未經(jīng)由液晶層改變偏光方向，而到達另一片基板上的上偏光板，于是其線性偏光的偏光軸與出光端的上偏光板不一致，故無法透過出光端的上偏光板。因而，呈現(xiàn)出“黑”狀態(tài)。而其中間的灰階狀態(tài)是對該液晶施加令液晶層的扭轉(zhuǎn)配向不完全消除的電壓，將入射液晶層的線性偏光中的一部分線性偏光的偏光軸逆轉(zhuǎn)90度而通過出光端的偏光板，進而呈現(xiàn)出可調(diào)整的光量。
另外，已知還有使用垂直配向(Vertically Aligned)型液晶(本文中以后稱VA液晶)的LCD。關(guān)于此VA液晶，液晶本身帶有如負介電各向異性，未施加電壓的液晶分子的長軸方向通過垂直配向膜朝向垂直方向(基板平面的法線方向)。使用此VA液晶的LCD是在兩片基板上設(shè)置偏光軸彼此相差90度的偏光板。在未施加電壓的狀態(tài)下，從配置在光源端基板上的偏光板入射液晶層的線性偏光，由于液晶垂直配向，無法在液晶層中產(chǎn)生雙折射(birefringence)，因而維持該偏光狀態(tài)至到達位于顯示面基板上的偏光板，而因無法透過此顯示面基板上的上偏光板，呈現(xiàn)出“黑”狀態(tài)。在電極間施加電壓，則VA液晶的分子長軸朝向基板平面方向傾倒。由于，VA液晶具有負光學各向異性(birefringence anisotropy)，液晶分子的短軸方向會變成朝向基板平面的法線方向，由光源端入射液晶層的線性偏光受到此液晶層雙折射，線性偏光進入液晶層后會變成橢圓偏光、或甚至圓偏光、以及橢圓線性混合偏光(兩種偏光都具有與入射線性偏光相差90度的偏光軸)。因此，若所入射的線性偏光，全部變成經(jīng)由液晶層的雙折射而逆轉(zhuǎn)90度的線性偏光，光線可透過顯示面基板上的偏光板，而呈現(xiàn)亮(白，即最大輝度)狀態(tài)。雙折射量取決于液晶分子的傾倒方向。因此，入射的線性偏光，根據(jù)雙折射量，變成相同偏光軸的橢圓偏光、圓偏光、或是偏光軸相差90度的橢圓偏光，而出光端偏光板的透光率根據(jù)此偏光狀態(tài)而定，以便能呈現(xiàn)出中間灰階顯示狀態(tài)。
如上所述，LCD具有可調(diào)整透過光量的光閥(light valve)，而通常顯示色依光源的色而異。因此，以LCD顯示色彩時，以光源的光為白色對應各像素(pixel)配置彩色濾光片(color filter)，以限制僅該色能通過。一般而言，通常設(shè)計紅(R)、綠(G)、藍(B)三色的彩色濾光片，使各像素分別對應這些顏色之一，而經(jīng)由調(diào)整每個像素各顏色的透光量而進行顏色的顯示。而，對應R、G、B各色的像素，對液晶施加電壓后，較佳地是與此像素透光量一致而能經(jīng)由簡單控制顯示正確的顏色。但是，液晶的特性與波長有依存性，對于對應不同顏色的像素，若使用同一種構(gòu)造，則無法達成經(jīng)由簡單控制顯示正確的顏色。
透光量取決于液晶層的雙折射量，而此雙折射量的表示方式，若每單位厚度液晶層的雙折射變化為Δn、液晶層的厚度(LCD的cell gap，液晶單元的間隙)為d、穿透光的波長為λ，則為Δn.d/λ。因此，若對應波長λ而改變液晶層的厚度d，可使對應不同顏色的像素間的雙折射量相等，以使電壓及透光量的關(guān)系能一致。更具體地，配置在兩基板對向面之一的彩色濾光片的厚度，除依每個顏色改變其厚度外，并變更基板間液晶層的厚度。屬R、G、B中波長最長的R的像素，濾光片較薄，因而令其液晶層比較厚，相反地，波長最短的藍色則濾光片較厚而令液晶層較薄。日本專利特開2003-5213號公報中揭示了一種彩色濾光片厚度因各色而異的LCD。
如上所述，液晶層的厚度會影響該像素的透光量(輝度)，維持以此所定的值則對提升LCD顯示的質(zhì)量是有貢獻的。因此，有必要將基板間所夾液晶層的距離維持至適當?shù)闹担⑶移湟勒诊@示畫面所定的密度而配置間隔材(spacer)。兩片基板間所形成的液晶層厚度若因像素而異來配置間隔材的時候，若不特意決定其位置，將都配置在液晶層厚度較薄部分及較厚部分。間隔材的厚度若相同，液晶層較厚部分所形成的間隔材，與基板的間會產(chǎn)生空隙，則對于規(guī)限基板間的間隙(gap)并無相對作用，因而造成浪費。而且，間隔材的周圍會造成液晶分子的排列紊亂，因此，較佳地不要設(shè)置無用的隔間材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可維持液晶層厚度的間隔材的最佳化配置。
本發(fā)明的液晶顯示裝置是指一種在具有第1電極的第1基板及具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層、具有多數(shù)的像素、且能夠顯示多數(shù)色彩的液晶顯示裝置；該多數(shù)的像素具有對應于相對應的顯示色的顏色的彩色濾光片。其中，至少對應第1顯示色的像素的彩色濾光片的厚度，不同于對應與該第1顯示色不同的第2顯示色的像素的彩色濾光片的厚度，而用以維持第1基板及第2基板間隔的液晶層厚度的間隔材不形成在該第2顯示色的像素區(qū)域，僅選擇性地形成在該第1顯示色的像素區(qū)域。
關(guān)于本發(fā)明的其它具體例，在上述液晶顯示裝置中，對應與前述第1及第2顯示色不同的第3顯示色的像素區(qū)域的彩色濾光片厚度與前述第1顯示色的像素區(qū)域的彩色濾光片厚度相等；而用以維持第1基板及第2基板間隔的液晶層厚度的間隔材被選擇性地形成在該第1顯示色及第3顯示色的像素區(qū)域。
本發(fā)明的另一具體例，包含在具有第1電極的第1基板及具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層、具有多數(shù)的像素、且能夠顯示多數(shù)色彩的液晶顯示裝置，其中，為了相對調(diào)整所對應特定顯示色的液晶層厚度，該多數(shù)的像素具有色對應間隙調(diào)整層；而用以維持第1基板及第2基板間隔的液晶層厚度的間隔材，不形成在多數(shù)顯示色中的一色的像素區(qū)域的該色對應間隙調(diào)整層上方，而形成在至少另一色的像素區(qū)域的該色對應間隙調(diào)整層上方。
本發(fā)明的又一具體例，包含在具有第1電極的第1基板及具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層、具有多數(shù)的像素、且能夠顯示多數(shù)色彩的液晶顯示裝置，其中，在該多數(shù)的像素中，相對于所對應的顯示色而設(shè)定液晶層的厚度；且該多數(shù)的像素內(nèi)，用以規(guī)定第1及第2基板間隔并維持液晶層厚度的間隔材，分別豎立設(shè)置在面向液晶層第1或第2基板的上述液晶層厚度相等的像素區(qū)域上。
彩色濾光片對應于光的三原色，而使用如紅、綠、藍等。這種情況下，液晶層的厚度相對于顯示色的波長而調(diào)整，波長較長的紅色厚度較厚，而藍色則變薄。因此，是在顯示藍色的像素區(qū)域設(shè)置間隔材，顯示紅色的像素區(qū)域則不設(shè)置間隔材。而顯示綠色的像素區(qū)域，若要與藍色的像素的液晶層厚度大致相同時，也可設(shè)置間隔材。
如此，多數(shù)的像素中間隔材僅設(shè)置在液晶層比其它像素薄的區(qū)域，或是液晶層比其它像素薄的多數(shù)顯示色的像素區(qū)域。因而，所設(shè)置的所有間隔材對液晶層的厚度的規(guī)定有作用。因此，可避免設(shè)置無用的間隔材，并有效率地、且準確地維持間隙。


圖1為本發(fā)明實施例的LCD的剖面示意圖；圖2為圖1所示的LCD的平面圖；圖3為本發(fā)明另一實施例的LCD的剖面示意圖。主要元件符號說明100第1基板110第1λ/4板112第1偏光板114第2λ/4板116第2偏光板200第1電極210穿透區(qū)域220反射區(qū)域260配向膜262配向膜300第2基板310位相差板320第2電極330彩色濾光片330r彩色濾光片(R)330g彩色濾光片(G)330b彩色濾光片(B)330BM遮光層340反射區(qū)域間隙調(diào)整層400液晶層410間隔材412間隔材500配向控制部
510突起部520傾斜部600光源具體實施方式
以下，配合圖面說明本發(fā)明的實施例。
圖1顯示了本發(fā)明實施例的LCD，用于半穿透型(transflective)有源矩陣(active matrix)LCD時的概略剖面結(jié)構(gòu)。而且，圖1以及以下說明所用的各圖用例示性附圖使本實施例的結(jié)構(gòu)更容易理解，其尺寸大小與實際尺寸不相同。本實施例的半穿透LCD是在第1基板100及第2基板300的相對面上形成第1電極200及第2電極320，依所規(guī)定的間隙貼合，并在此基板的間隙之間封入液晶層400。而且，在顯示區(qū)域內(nèi)配置有呈矩陣狀的多數(shù)像素，并在各像素區(qū)域內(nèi)形成穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220。
液晶層400采用帶有負介電各向異性的垂直配向型液晶，而且在單一像素區(qū)域內(nèi)，為了分割出液晶配向方位不同的多數(shù)的配向區(qū)域，在第2基板端或第1基板的一端或兩端設(shè)置有配向控制部500。配向控制部500包含如圖1所示朝向液晶層400突出的突起部510、傾斜部520、以及形成在圖1中像素電極200的間隙間的無電極部等(其細節(jié)將容后詳述)。
第1電極100及第2電極300使用諸如玻璃的透明基板。在第1基板100的一側(cè)，各像素是以圖案化的氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、或氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，IZO)等透明導電金屬氧化物形成多數(shù)矩陣狀的像素電極200，以作為第1電極。而且，第1基板100與此像素電極200層間，像素電極200上是形成作為相對于顯示的內(nèi)容施加電壓的開關(guān)元件(Switching element)的薄膜晶體管(TFT)，而此TFT與像素電極200間電性連接(附圖未顯示)。第1基板100上全面形成垂直配向型的配向膜260以覆蓋像素電極200。此配向膜260使用如聚酰亞胺(polyimide)等，而在本實施例中，則采用無刮擦方式(lapping-less type)，控制液晶的起始配向(未施加電壓狀態(tài)的配向)為相對于膜的平面方向垂直的方向。而且，本實施例的構(gòu)造為能實現(xiàn)半穿透型液晶顯示裝置，而在單一像素區(qū)域內(nèi)設(shè)置穿透區(qū)域210和反射區(qū)域220。以圖1為例，各像素電極200的形成區(qū)域內(nèi)(相當于單一像素)，是在穿透區(qū)域210僅設(shè)置上述的透明電極，而反射區(qū)域220設(shè)置反射層。反射層除了可作為反射區(qū)域電極的功能外，也可單純作為反射的功能。另外，圖1中在第1基板100端形成的反射層，是由單一像素區(qū)域內(nèi)所形成的透明電極覆蓋的。換言之，反射區(qū)域由反射層與上述透明電極所堆棧而成。
與第1基板100相對且其間夾有液晶層400的第2基板300是在其接觸液晶層的表面上形成彩色濾光片。本實施例的彩色濾光片對應于顯示色而有R(紅)、G(綠)、B(藍)三種，而對應R、G、B的彩色濾光片330r、330g、330b分別形成在對應這些顏色的像素位置。為了防止由相鄰的像素漏光及因漏光造成的混色，各色濾光片330r、330g、330b的邊界部分，即像素的邊界部分，設(shè)有遮光層(黑色的彩色濾光片)330BM。在此，如圖所示，各色的彩色濾光片的厚度不相同，因而對應色的像素其液晶層的厚度也不相同。即，由于依每一顯示色(穿透光波長)決定液晶層的厚度，可依彩色濾光片，補償施加在液晶層的電壓與穿透光量間波長的依存性。換言之，彩色濾光片330r、330g、330b相對于顯示色(穿透光波長)，具有調(diào)整液晶層厚度(cell gap，液晶單元間隙)的色對應間隙調(diào)整層的功能。
以上彩色濾光片330r、330g、330b的上方選擇性地設(shè)置有反射區(qū)域間隙調(diào)整層340。為了使各像素反射區(qū)域220中液晶層的厚度(cell gap)dr小于穿透區(qū)域210中液晶層的厚度(cell gap)dt，而達期望值(dr＜dt)而設(shè)置該反射區(qū)域間隙調(diào)整層340。如圖1中，僅在反射區(qū)域220以光穿透性材料形成。另外，如前所述，各顯示色的液晶單元間隙不相同，圖中分別將前述各色像素的反射區(qū)域、穿透區(qū)域的液晶單元間隙以在dr、dt之后加上對應各色的文字r、g、b而表示。例如紅色像素的反射區(qū)域、穿透區(qū)域的液晶單元間隙分別以drr、dtr表示。在此，反射區(qū)域間隙調(diào)整層340，由于入射光通過液晶層1次的穿透區(qū)域210與通過2次的反射區(qū)域220，其相對于射出光有實效的液晶單元間隙(液晶層的厚度)不同，因而必須調(diào)整而設(shè)置。而且，此調(diào)整層340的厚度依各穿透區(qū)域210、反射區(qū)域220而異，決定不同的液晶層厚度d以得到最佳穿透率、反射率。例如未設(shè)置反射區(qū)域間隙調(diào)整層340的穿透區(qū)域210，被確定能得到最佳穿透率的液晶層的厚度d，而也可以在反射區(qū)域200形成所期望厚度的反射區(qū)域間隙調(diào)整層340，以獲得比穿透區(qū)域210還小的液晶層厚度d。
在包含上述反射區(qū)域間隙調(diào)整層340的第2基板300上的形成覆蓋該基板300全面的共通電極320，以作為對各像素共通的電極，即第2電極。此共通電極320與上述像素電極200相同，可由ITO或IZO等透明導電金屬氧化物構(gòu)成。
本實施例中，在該共通電極320上，在單一像素區(qū)域內(nèi)，形成為了分割液晶配向方位而在不同區(qū)域形成多數(shù)的配向控制部500的突起部510。該突起部510朝向液晶層400突起，具有導電性或絕緣性皆可，而在此可以如丙烯酸(acryl)系絕緣性樹脂而形成期望的圖案。此外，突起部510分別形成在各像素區(qū)域內(nèi)的穿透區(qū)域210、或反射區(qū)域220上。
形成與第1基板相同的垂直配向、無刮擦的配向膜262，而覆蓋上述突起部510及共通電極320。如上所述的配向膜262，雖然液晶的配向沿著相對該膜平面的垂直方向，但是突起部510所覆蓋的位置形成因反映突起部的形狀的斜面。因此，在突起部510的形成位置，液晶相對于包覆配向膜262的斜面垂直的方向而配向，而此突起部510成為分割液晶配向方向的界線。而且，在本實施例中，第2基板300上所設(shè)置的上述反射區(qū)域間隙調(diào)整層340的側(cè)面呈現(xiàn)錐狀傾斜，在覆蓋于此斜面上方的配向膜262也形成斜面，而此斜面具有作為控制液晶在垂直斜面方向的控制部500的功能。
圖1所示的半穿透型LCD在第1基板100的外側(cè)(光源600側(cè))設(shè)有線性偏光板(第1偏光板)112、λ/4位相差板與λ/2位相差板組合成的廣波長帶域λ/4板(第1λ/4板)110。
第2基板300的外側(cè)(觀看面)設(shè)置有作為光學補償膜而具有負介電各向異性的位向差板310、又設(shè)置有由λ/4位相差板與λ/2位相差板組合成的廣波長帶域λ/4板(第2λ/4板)114、以及線性偏光板(第2偏光板)116。如圖1下方所示，第1偏光板軸配置為45度、第1λ/4板的相延遲軸為90度、第2λ/4板的相延遲軸為180度、而第2偏光板軸配置為135度。
由光源600所射出的光透過第1基板100上的線性偏光板112，沿著偏光板112的偏光軸方向產(chǎn)生線性偏光。該線性偏光經(jīng)由第1λ/4板110，使其相位差是位移λ/4而變成圓偏光。在本實施例中，為使波長不相同的R、G、B各成份都能確實地產(chǎn)生圓偏光，以提高液晶單元的光利用率(穿透率)，使用至少有一片包含λ/4位相差板及λ/2位相差板的兩者第1λ/4板110作為波長帶域λ/4板。所得的圓偏光透過穿透區(qū)域210的像素電極200而入射液晶層400。
在本實施例的半穿透型LCD中，液晶層400如上所述使用具有負介電各向異性(Δε＜0)且垂直配向型的液晶、以及垂直配向型的配向膜260、262。
因此，在未施加電壓狀態(tài)下，液晶的長軸沿著配向膜260、262形成平面的法線方向配向，隨著施加電壓的增大，液晶的長軸方向朝著相對于像素電極200與共通電極320間所形成電場的直交方向(平行于基板平面的方向)傾斜。在液晶層400未施加電壓的情況下，不會因液晶層400而改變偏光方向，因此會維持圓偏光到達第2基板300，而因第2λ/4板114而解除圓偏光，變成線性偏光。此時，為與第2λ/4板116的線性偏光方向變成直交而設(shè)置有第2偏光板116，該線性偏光無法穿過穿透軸(偏光軸)與第1偏光板112成直交的第2偏光板116，因此會顯示為黑狀態(tài)。
若對液晶層400施加電壓，則對于入射的圓偏光液晶層400產(chǎn)生位相差，例如逆時針旋轉(zhuǎn)的圓偏光、橢圓偏光、線性偏光等，對于所得的光而言，由于第2λ/4板114會增加λ/4的位移，線性偏光(平行第2偏光板的穿透軸)、橢圓偏光、圓偏光等沿著第2偏光板116偏光軸有部分偏光，而相對該部分的光量可由第2偏光板116朝向顯示面射出，而以顯示(白或中間灰階)方式理解。
此外，位相差板310具有負相位延遲(negative retarder)，因具有可補成液晶層中央?yún)^(qū)域與配向膜260、262所產(chǎn)生的些微配向狀態(tài)誤差的逆光學各向異性，穿過該位相差板310后，可消除色偏、并可消除因非預期的預傾角(pre-tilt，配向膜260、262附近的液晶因吸著而固定)等所造成的顯示反轉(zhuǎn)、色偏等，而可以達到提升視角的效果。而且，該負相位延遲(310)可取代上述的第2λ/4板114，而只用一片具有兩種功能的雙軸位相差板即可，以便能使LCD薄型化并提升穿透率。
本實施例中，利用上述反射區(qū)域間隙調(diào)整層340，實際控制光穿透率的液晶層400的厚度(液晶單元間隙)d，依穿透區(qū)域210和反射區(qū)域220而異而改變期望間隙。這是因為，穿透區(qū)域210可控制由LCD的背面(如圖1中第1基板100)所設(shè)置的光源600通過液晶層400而由第2基板300向外射出的光量(穿透率)，以進行顯示；而反射區(qū)域220則可控制，由LCD顯示面入射液晶層400而經(jīng)像素電極200形成區(qū)域內(nèi)所設(shè)置的反射膜等反射，再次通過液晶層400由第2基板300向顯示面射出的光量(LCD的反射率)，以進行顯示；而光穿過液晶層的次數(shù)不相同是最大的原因。即，因反射區(qū)域220中光穿過液晶層400二次，其液晶單元間隙dr必須比穿透區(qū)域210的液晶單元間隙dt還小。本實施例中，如圖1所示，期望厚度的反射區(qū)域間隙調(diào)整層340僅設(shè)置在各領(lǐng)域的反射區(qū)域220上，各色被達成上述drr＜dtr、drg＜dtg、drb＜dtb。反射區(qū)域間隙調(diào)整層340，若能具有光穿透性且能形成期望的厚度，則不特別指定材料，例如可采用平坦化絕緣層等所用的丙烯酸系樹脂等。
與單一像素區(qū)域內(nèi)穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220的液晶層厚度d的改變相同，本實施例中，相對于各像素所對應色的波長，而改變R、G、B像素中液晶層的厚度d。如圖1中，R、G、B的間隙d可經(jīng)由在第2基板300上各自形成R、G、B的彩色濾光片330r、330g、330b的厚度而改變。不限于改變彩色濾光片的厚度，而設(shè)成使各色彩色濾光片的厚度相同，與上述反射區(qū)域間隙調(diào)整層340同樣地在穿透區(qū)域210也設(shè)置間隙調(diào)整層，而也可使R、G、B無論在穿透區(qū)域210或反射區(qū)域220都改變此間隙調(diào)整層的厚度。而且，不使全部的R、G、B用的液晶層厚度d不同，而依LCD的特性，例如使G和B具有相同液晶層厚度，而也可僅使R具有與其它兩種顏色不同厚度，或是僅改變B用的厚度。
此外，本實施例中，液晶層厚度d維持在預定厚度，換言之，使用規(guī)定第1基板100及第2基板300間隔的間隔材410。而且，該間隔材410預先形成在基板上。具體而言，該間隔材410大約呈圓柱狀，豎立設(shè)置在液晶層最薄的藍色像素彩色濾光片所形成的反射區(qū)域間隙調(diào)整層340的再上方。間隔材410配置在液晶層最薄的部分(drb)是由于間隔材410的高度最低、且可確實地規(guī)定液晶層的厚度的緣故。即，在本實施例中，相較于R、G像素區(qū)域，在第2基板300的一方的B像素區(qū)域(B濾光片330b的形成區(qū)域)的反射區(qū)域220的配向膜262的形成面最高、而最接近第1基板100的一方的配向膜260。因此，在該B像素反射區(qū)域，在第2基板的配向膜263上設(shè)置間隔材410，相較于其它顏色區(qū)域形成間隔材410的情形，容易以最低的高度，維持液晶面板(panel)整體的液晶單元間隙(cell gap)最佳值。且較低的高度較容易形成間隔材410。然而，也可在其它的部分，例如B用像素的穿透區(qū)域、或是R、G用像素上設(shè)置。無論任一狀況，在顯示區(qū)域中，即使顯示色相同或不相同間隔材410較佳地設(shè)置在應使液晶厚度略相等的像素區(qū)域。如此則以相同的工藝，簡單地在基板上形多數(shù)的間隔材410。如前所述，在R、G或G、B兩色的像素區(qū)域，使用相同液晶層厚度，則可在液晶層厚度相同的各像素區(qū)域上設(shè)置間隔材410。當然，液晶層厚度相同而顏色不同的像素區(qū)域，也可僅在其中一種顏色的像素區(qū)域上設(shè)置間隔材410。另外，若某色像素的反射區(qū)域間隙dr與另一色像素的穿透區(qū)域dt大約相等，也可在這些區(qū)域設(shè)置間隔材410。而且，在此所謂“在彩色濾光片上”等“在...上”的表現(xiàn)方式，除包含直接接觸而放置在上方的情況外，也包含其間介入其它物質(zhì)而放置于上方的情況。換言之，在與基板平行的平面上，投影如彩色濾光片及間隔材兩種部件，所投影的影像若重迭則表示“在...上”。無論何種情況，分散型態(tài)的間隔材很難僅選擇特定液晶層的厚度而散布，因此本實施例中，LCD的其中一片基板，特別是開關(guān)元件等所形成的第2基板(形成共通電極的基板)上，內(nèi)含間隔材。
此外，間隔材410較佳地設(shè)置在設(shè)于像素周圍的遮光層330BM上的一部分。圖2顯示了遮光層330BM與間隔材410位置關(guān)系的平面示意圖，顯示由圖1下方目視而排除第1基板100及其上所附的構(gòu)造的狀態(tài)。B像素的彩色濾光片330b與相鄰像素的彩色濾光片間，即各像素區(qū)域的邊界區(qū)域上形成有遮光層330BM。遮光層330BM如圖所示被整體形成如格子狀。間隔材410的配置至少有一部分與遮光層330BM的形成區(qū)域重合。遮光層330BM部分具有與顯示不直接相關(guān)的區(qū)域，將可能會造成液晶配向紊亂的間隔材410配置在此區(qū)域，為確保在單一像素中盡可能擴大能實現(xiàn)高質(zhì)量顯示的區(qū)域。特別是，在本實施例，間隔材410配置于格子的交叉點附近(約為矩形的像素區(qū)域的轉(zhuǎn)角部分)，間隔材410的形成區(qū)域與遮光層330BM的形成區(qū)域重迭的面積很大，且因配置在像素的最靠邊處，可抑制間隔材410對顯示的影響。較佳地，遮光層330BM的對角線距離相對于間隔材410的直徑若非常大，則間隔材410全部配置于遮光層330BM之上。而且，間隔材410不必形成在該全部顏色(圖1及圖2中為藍色)所各自對應的所有像素區(qū)域，只要達到能確保液晶單元間隙所必要密度的范圍，其設(shè)置位置較佳地為越少越好。以畫面為水平掃描方向垂直掃描方向＝4∶3的面板為例，每12個像素形成1處間隔材410即可確保必要的液晶單元間隙。
間隔材410可以丙烯酸樹脂等透明的絕緣性樹脂形成的。這種情況，具體地以下述方法形成。首先，在彩色濾光片、配向膜等已形成的第2基板300上，以旋轉(zhuǎn)涂布(spin coat)方式，涂布可光硬化的硬化前樹脂材料。然后，利用屏蔽選擇性地對特定部分照光使其硬化，并除去未硬化區(qū)域?；蚴?，將混入感光材料的膏狀上述丙烯酸樹脂涂布在配向膜262上，使欲保留的間隔材形成區(qū)域曝光，去除欲保留的間隔材形成區(qū)域外的丙烯酸樹脂，之后利用烘烤等方式使間隔材形成區(qū)域中選擇性保留的樹脂硬化。
在此，間隔材所用的樹脂材料的黏度較高，以旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)將間隔材材料涂布在配向膜262上，此樹脂的上方(表面)會反映出下層的凹凸狀態(tài)而無法完全變成平面，樹脂層的上方由于各像素區(qū)域中彩色濾光片、反射區(qū)域間隙調(diào)整層等厚度不同而有不同的高度。即，像素區(qū)域中的樹脂層有相同厚度，將該樹脂層選擇性保留所得的間隔材410，則不論在哪種顯示色的像素區(qū)域，都形成差不多相同的高度。在本實施例中，由于是在液晶層厚度相等的像素區(qū)域形成彼此高度相等的間隔材410，各間隔材可發(fā)揮正確地維持液晶層厚度的功能。
圖3顯示了G、B用的彩色濾光片330g、330b厚度大致相等，且該像素反射區(qū)域的間隙drg、drb也大致相等的實施方式的示意圖。在此實施例中，除B用像素區(qū)域上形成間隔材410外，G用像素區(qū)域上也形成間隔材412，而跟其它兩種顏色不同地，間隙較大的G用像素區(qū)域上并沒有形成。此外，雖然圖中顯示在相鄰的G用像素、B用像素上配置間隔材410、412，實際上，各像素的一部分配置間隔材，代表整體顯示裝置是以大致均等的密度配置。
以上雖以VA液晶的實施例說明，TN型液晶也能適用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，在具有第1電極的第1基板及具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層、具有多數(shù)的像素、且能夠顯示多數(shù)色彩；其中，該多數(shù)的像素具有對應于相對應的顯示色的顏色的彩色濾光片；至少對應第1顯示色像素的彩色濾光片的厚度，不同于對應于與該第1顯示色不同的第2顯示色的像素的彩色濾光片的厚度；且用以維持第1基板及第2基板間隔的液晶層厚度的間隔材不形成在該第2顯示色的像素區(qū)域，而僅選擇性地形成在該第1顯示色像素區(qū)域的彩色濾光片上方。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中該間隔材僅形成在彩色濾光片厚度最厚的形成區(qū)域的該彩色濾光片上方。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中該彩色濾光片被各自用以顯示紅色、顯示綠色、顯示藍色。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中該第1顯示色為藍色；該間隔材形成在顯示藍色的彩色濾光片上。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中對應于與該第1及第2顯示色不同的第3顯示色的像素區(qū)域的彩色濾光片厚度，與該第1顯示色相對應的像素區(qū)域的彩色濾光片厚度相等；而用以維持第1基板及第2基板間隔的液晶層厚度的該間隔材，被選擇性地形成在該第1顯示色及第3顯示色的像素區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其中該間隔材僅形成在彩色濾光片厚度最厚區(qū)域的該彩色濾光片上方。
7.如權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其中該第1顯示色為藍色，該第2顯示色為紅色，該第3顯示色為綠色；該間隔材形成在顯示綠色及顯示藍色的彩色濾光片上方。
8.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中各像素區(qū)域的邊界區(qū)域上形成有為防止由相鄰的像素漏光的遮光層，而該間隔材的形成區(qū)域至少有一部分與該遮光層的形成區(qū)域重合。
9.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中該液晶層的液晶為垂直配向型液晶。
10.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中各像素包含令光從一片基板朝另一片方向穿透而進行顯示的穿透區(qū)域、與令光從該另一片基板反射而進行顯示的反射區(qū)域；各像素的該反射區(qū)域中，該彩色濾光片的上方設(shè)置可調(diào)整液晶層厚度的反射區(qū)域間隙調(diào)整層；而該間隔材形成在該反射區(qū)域間隙調(diào)整層上方。
11.如權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其中該間隔材僅形成在彩色濾光片厚度最厚區(qū)域的該彩色濾光片上方。
12.如權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其中該對應于與該第1及第2顯示色不同的第3顯示色的像素區(qū)域的彩色濾光片厚度，與對應于該第1顯示色的像素區(qū)域的彩色濾光片厚度相等；用以維持第1基板及第2基板間隔的液晶層厚度的該間隔材，被選擇性地形成在該第1顯示色及第3顯示色的像素區(qū)域。
13.如權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其中各像素區(qū)域的邊界區(qū)域上形成有為防止由相鄰的像素漏光的遮光層，而該間隔材的形成區(qū)域至少有一部分與該遮光層的形成區(qū)域重合。
14.如權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其中該液晶層的液晶為垂直配向型液晶。
15.一種液晶顯示裝置，其特征為，在具有第1電極的第1基板及具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層、具有多數(shù)的像素、且能夠顯示多數(shù)色彩；其中，該多數(shù)的像素包含對應于規(guī)定的顯示的顏色而調(diào)整液晶層厚度的色對應間隙調(diào)整層；用以維持第1基板及第2基板間隔的液晶層厚度的間隔材不形成在多數(shù)顯示色其中的一個色的像素區(qū)域的該色對應間隙調(diào)整層上方，而至少形成在另一個色的像素區(qū)域的該色對應間隙調(diào)整層上方。
16.如權(quán)利要求15所述的液晶顯示裝置，其中該間隔材也形成在與另一個色相同的像素區(qū)域使其具有相同液晶層厚度的該色對應間隙調(diào)整層上方。
17.如權(quán)利要求15所述的液晶顯示裝置，其中該間隔材設(shè)置在液晶層設(shè)定成厚度最薄的像素區(qū)域。
18.一種液晶顯示裝置，其特征為，在具有第1電極的第1基板及具有第2電極的第2基板之間設(shè)置液晶層、具有多數(shù)的像素、且能夠顯示多數(shù)色彩；其中，該多數(shù)的像素中，液晶層厚度相對于對應的顯示色而設(shè)定；該多數(shù)的像素內(nèi)，該液晶層厚度彼此相等的像素區(qū)域的該第1或第2基板的液晶層面上，豎立設(shè)置有規(guī)定第1基板與第2基板的間隔且將液晶層維持在預定厚度的間隔材。
19.如權(quán)利要求18所述的液晶顯示裝置，其中該多數(shù)像素所對應的顯示色為紅、綠、藍；而各像素的液晶層厚度以顯示紅色用像素最厚；而該間隔材形成在顯示紅色用像素以外的像素區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置，其中各像素相對于顯示色(紅、綠、藍)而調(diào)整其液晶層厚度。例如相對顯示色彩色濾光片的厚度相對于顯示色而改變，各像素液晶層的厚度(cell gap)相對于液晶的光穿透率而設(shè)定在一定值。而且，為維持固定的液晶層厚度而設(shè)的間隔材不設(shè)置在多數(shù)顯示色中的該厚度較大的區(qū)域，而是設(shè)置在該厚度較小的像素區(qū)域中的彩色濾光片的上方；以使液晶內(nèi)所設(shè)置的間隔材全部都能實際用來維持間隙。
文檔編號G02F1/1339GK1755455SQ20051010794
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者山田努, 小間德夫, 前田和之 申請人:三洋電機株式會社