專利名稱：液晶顯示裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種垂直取向的液晶顯示裝置及其制造方法，特別是在一個象素內液晶分子的取向方向分裂成多個方向這種結構的液晶顯示裝置及其制造方法。
背景技術：
有源矩陣型液晶顯示裝置通過設置一個開關來避免串擾問題，該開關在非選時關閉以切斷到每一象素的信號，因此與簡單矩陣型液晶顯示裝置相比具有極好的顯示特性。特別地，由于在采用TFT作為開關的液晶顯示裝置中TFT(薄膜晶體管)具有高驅動性能，因此這種液晶顯示裝置具有幾乎等同于CRT(陰極射線管)的極好顯示特性。
圖1為一剖面圖，所示的是普通TN(扭曲向列)液晶顯示裝置的結構。
TN液晶顯示裝置的結構為具有正介電各向異性的液晶69密封在互相相對排列的兩層玻璃襯底61，71之間。TFT(未示出)，象素電極62，總線63，平面層64，以及取向膜66形成于玻璃襯底61的上表面?zhèn)壬?。象素電極62由透明導電材料ITO(氧化銦錫)制成。在預定時刻通過總線63及TFT將與圖象相對應的電壓施加到這些象素電極62上。平面層64由絕緣材料制成用以覆蓋象素電極62及總線63。由聚酰亞胺等制成的水平取向膜66形成于平面層64上。在未施加電壓時，對取向膜66的表面進行取向處理以確定液晶分子的取向方向。作為這種取向方法的代表，利用一布輥沿一個方向對取向膜表面進行摩擦的摩擦方法已為公眾所知。
此外，黑底72，濾色片73，平面層74，相對電極75及取向膜76形成于玻璃襯底71的下表面?zhèn)壬?。黑?2由金屬如Cr(鉻)制成以使光線不能透入象素間區(qū)域。濾色片73包括紅(R)，綠(G)及藍(B)三種濾色片。R·G·B濾色片73中之一與一個象素電極62相對。所形成的平面層74用以覆蓋黑底72及濾色片73。由ITO制成的相對電極75形成于平面層74之下。水平取向膜76形成于相對電極75之下。取向膜76的表面也經(jīng)過摩擦處理。在這種情形下，取向膜66的摩擦方向與取向膜76的摩擦方向相差90°。
玻璃襯底61、71設置成其間放置球形或圓柱形襯墊79的形式。通過襯墊79使液晶69的層厚(在下文當中稱作“盒厚”)保持不變。襯墊79例如可由塑料或玻璃制成。
此外，將偏振片(未示出)粘貼到玻璃襯底61的下表面?zhèn)燃安Ａбr底71的上表面?zhèn)壬稀Ｔ诎咨B(tài)液晶顯示裝置中，兩偏振片設置成使其偏振軸相互垂直交叉的方式。在黑色常態(tài)液晶顯示裝置中，兩偏振片設置成使其偏振軸相互平行的方式。
在此公開說明書中，其上形成有TFT，象素電極，取向膜等的襯底被稱作“TFT襯底”，而其上形成有濾色片，相對電極，取向膜等的襯底被稱作“CF襯底”。
圖2A和2B的示意圖給出了白色常態(tài)TN液晶顯示裝置的操作過程。如圖2A和2B中所示，在白色常態(tài)液晶顯示裝置中，兩偏振片67，77設置成使其偏振軸相互垂直交叉的方式。由于在此TN液晶顯示裝置中采用的是具有正介電各向異性的液晶69及水平取向膜66，76，因此取向膜66，76附近的液晶分子69a取向于取向膜66，76的摩擦方向。如圖2A所示，在兩偏振片67，77設置成其偏振軸相互垂直相交的TN液晶顯示裝置中，密封在二取向膜66，76之間的液晶分子69a螺旋式地改變其取向方向，其位置自一襯底61側靠近另一襯底71側。此時，穿過偏振片67的光線以線性偏振光狀態(tài)進入液晶層69。由于液晶分子69a的取向逐漸扭曲，故入射光線的偏振方向也逐漸扭曲，從而使光線得以穿過偏振片77。
如果施加到象素電極62和相對電極75之間的電壓逐漸增加，則當電壓超過一定值(閾值)時，液晶分子69a開始沿電場方向上升。當施加的電壓足夠時，如圖2B所示，液晶分子69a幾乎垂直指向襯底61，71。此時，透過偏振片67的光線無法透過偏振片77，這是由于其偏振軸在液晶層69的作用下不能旋轉而造成的。
換句話說，在TN液晶顯示裝置中，與所施加的電壓相對應，液晶分子的方向從與襯底61，71幾乎平行的狀態(tài)一直變?yōu)閹缀跖c與襯底61，71垂直的狀態(tài)，并且從此液晶顯示裝置透射出的光線透射率也發(fā)生了相應的變化。因此，通過控制每一象素的光線透射率，便可以在液晶顯示裝置上顯示出所要求圖象。
但是，利用具有上述結構的TN液晶顯示裝置無法獲得好的視角特性。也就是說，如果從襯底的垂直方向來看圖象的話，能獲得較好的顯示質量，但如果從襯底的傾斜方向來看圖象，則對比度大大降低，且同時色度也會發(fā)生轉變。
作為提高TN液晶顯示裝置視角特性的方法，取向分割法已為公眾所知。可通過在一個象素內設置兩個以上具有不同取向方向的區(qū)域來實現(xiàn)。特別地，可將一個象素區(qū)域分為兩個或更多個區(qū)域，相應地沿不同摩擦方向對其取向膜進行摩擦。因此，由于一個區(qū)域泄漏出來的光線能夠在另一個區(qū)域內被截止，所以能改進半色調顯示中對比度下降這一問題。
近年來，垂直取向液晶顯示裝置作為在視角特性及顯示質量上都優(yōu)于TN液晶顯示裝置的液晶顯示裝置而得以廣泛關注。TN液晶顯示裝置中結合采用的是具有正介電各向異性的液晶(正液晶)及水平取向膜，而垂直取向液晶顯示裝置中結合采用的是具有負介電各向異性的液晶(負液晶)及垂直取向膜。在垂直取向液晶顯示裝置中，在象素電極和相對電極之間未施加電壓的情況下，液晶分子取向于幾乎垂直于襯底的方向，而當象素電極和相對電極之間施加電壓時，液晶分子的取向方向相對于襯底逐漸水平傾斜。
順便說一下，在已有技術的垂直取向液晶顯示裝置如圖1中所示的TN液晶顯示裝置中，是利用襯墊來使盒厚度保持恒定厚度的。如上所述襯墊是由球形或圓柱形塑料或玻璃制成的，當TFT襯底和CF襯底粘結到一起時，將襯墊置設于任一襯底上。
因此，在已有技術的垂直取向液晶顯示裝置中，需要有置設襯墊的步驟，制作步驟比較復雜。而且，襯墊的置設密度不同，盒厚度也會變得不均勻，結果導致顯示質量下降。此外，如果液晶顯示裝置受到振動或碰撞，襯墊發(fā)生移動也會引起盒厚度的改變。再者，如果有高壓作用到玻璃襯底上，則襯墊可沉積到濾色片中，盒厚度也會發(fā)生變化。

發(fā)明內容
由此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種液晶顯示裝置及其制造方法，該液晶顯示裝置通過省略置設襯墊的步驟從而避免盒厚度發(fā)生變化而最終獲得較好的顯示質量。
本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于包括具有形成于其一表面?zhèn)鹊牡谝浑姌O及用來覆蓋該第一電極的第一垂直取向膜的第一襯底；具有形成于與第一襯底的一表面相對表面?zhèn)壬系牡诙姌O、在該第二電極上由絕緣材料制成的第一突起圖形及用于覆蓋第二電極和第一突起圖形的第二垂直取向膜的第二襯底，其中第一突起圖形的頂端與第一襯底相接觸；以及密封在第一襯底和第二襯底之間且具有負介電各向異性的液晶。
垂直取向液晶顯示裝置具有優(yōu)于TN液晶顯示裝置的視角特性，且通過取向分割還能夠大大改進這種視角特性。在垂直取向液晶顯示裝置中，可通過在電極(至少是象素電極和相對電極中之一)上設置突起圖形來獲得這種取向分割。特別地，在垂直取向液晶顯示裝置中，由于液晶分子取向于與垂直取向膜表面相垂直的方向，如果電極上設置有突起圖形，則突起圖形一斜面上液晶分子的取向方向不同于其另一斜面上液晶分子的取向方向。結果便可實現(xiàn)取向分割。
根據(jù)本發(fā)明，通過在電極上設置由絕緣材料制成的突起圖形可實現(xiàn)取向分割，且至少使突起圖形的一部分由一個襯底側伸至另一襯底側以使突起圖形頂端與另一襯底相接觸，從而使盒厚度保持恒定。
如此，根據(jù)本發(fā)明，由于通過實現(xiàn)取向分割的突起圖形可使盒厚度保持不變，因此可省略置設球形或圓柱形襯墊的步驟，且能夠避免由于襯墊移動及沉積到濾色片中引起的顯示質量下降問題。


圖1是一剖面圖，所示的是一普通TN(扭曲向列)液晶顯示裝置的結構；圖2A和2B為示意圖，給出了白色常態(tài)TN液晶顯示裝置的操作過程；圖3是一剖面圖，所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液晶顯示裝置；圖4是一平面圖，給出了根據(jù)第一實施例的液晶顯示裝置的TFT襯底；圖5是一平面圖，給出了根據(jù)第一實施例的液晶顯示裝置的CF襯底；圖6A的圖形所示的是利用突起圖形實現(xiàn)取向分割的原理；圖6B的圖形所示的是利用突起圖形及象素電極的縫隙來實現(xiàn)取向分割的原理；圖7的圖形所示的是縫隙形成于TFT襯底側象素電極中的實例；圖8的圖形所示的是白色顯示上突起圖形高度和盒厚度比與光線透射率之間的關系；圖9的圖形所示的是白色顯示上突起圖形的圖形寬度與光線透射率之間的關系；圖10是一剖面圖，所示的是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的液晶顯示裝置；圖11是一平面圖，給出了根據(jù)第二實施例的液晶顯示裝置的CF襯底圖；圖12是一剖面圖，所示的是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的液晶顯示裝置；圖13是一平面圖，所示的是CF襯底，顯示了當將黑底上的突起圖形寬度設置成與其他部分相同時出現(xiàn)的問題；圖14是一平面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的液晶顯示裝置的CF襯底；圖15A到15E為剖面圖，給出了第三實施例液晶顯示裝置CF襯底的制造方法；圖16是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的液晶顯示裝置的一個變形；圖17的圖形給出了當采用紅、綠及藍色濾色片時盒厚度與透射率之間的關系；圖18是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示裝置；圖19是一剖面圖，給出了圖18中液晶顯示裝置的部分放大圖；圖20是一平面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示裝置的CF襯底；圖21是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第八實施例的液晶顯示裝置；圖22A到22F為剖面圖，給出了第四實施例液晶顯示裝置CF襯底的制造方法；圖23的圖形給出了濾色片厚度與襯墊部分高度之間的關系；圖24是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示裝置的一個變形；圖25是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的液晶顯示裝置；圖26是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第六實施例的液晶顯示裝置；
圖27A到27F的圖形給出了第六實施例液晶顯示裝置CF襯底的制造方法；圖28是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第七實施例的液晶顯示裝置；圖29A的剖面圖所示的沿圖15中B-B線剖開的剖視圖；圖29B的剖面圖所示的沿圖15中C-C線剖開的剖視圖；圖30A到30C為平面圖，給出了第七實施例液晶顯示裝置CF襯底的制造方法；圖31A到31C為剖面圖，給出了第七實施例液晶顯示裝置CF襯底的制造方法；圖32的圖形所示的是象素區(qū)域邊緣部分的高度差與對比度之間的關系；圖33的圖形所示的是象素區(qū)域邊緣部分的傾斜角與對比度之間的關系；圖34是一透視圖，所示的是根據(jù)本發(fā)明第八實施例的液晶顯示裝置；圖35是一剖面圖，所示的是無冗余光線屏蔽膜的液晶顯示裝置；圖36的圖形所示的是藍、綠及紅色濾色片的波長光譜特性；圖37是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第九實施例的液晶顯示裝置；圖38是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第十實施例的液晶顯示裝置；圖39是一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的液晶顯示裝置；圖40A為一剖面圖，所示的是根據(jù)本發(fā)明第十一實施例液晶顯示裝置顯示區(qū)內的CF襯底；圖40B是一剖面圖，所示的是顯示區(qū)外側的CF襯底。
具體實施例方式
下文將參考附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。
(第一實施例)圖3是一剖面圖，所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液晶顯示裝置。圖4是一平面圖，所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液晶顯示裝置的TFT襯底30。圖5是一平面圖，所示的是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的液晶顯示裝置的CF襯底40。在圖5中，用點劃線來表示形成于TFT襯底上的突起圖形。
根據(jù)第一實施例的液晶顯示裝置的結構為具有負介電各向異性的液晶49密封于TFT襯底30和CF襯底40之間。偏振片(未示出)相應地設置在TFT襯底30的上側和CF襯底40的下側。這些偏振片如此設置可使它們的偏振軸互相交叉。
TFT襯底30包括玻璃襯底31，形成于玻璃襯底31下表面?zhèn)壬系南笏仉姌O32，絕緣膜34a到34c，取向膜36等。特別地，如圖4中所示，多條柵極總線33b平行形成于玻璃襯底31的下表面?zhèn)取４送猓o助電容電極33c相應地形成于柵極總線33b之間，柵極總線33b和輔助電容電極33c由形成于玻璃襯底31下表面?zhèn)壬系慕^緣膜(柵極絕緣膜)34a所覆蓋(見圖3)。用作TFT 37有源層的硅膜37b可選擇形成于絕緣膜34a之下。硅膜37b由非晶硅或多晶硅構成。由柵極總線33b和漏極總線33a分割而成的矩形區(qū)域相應地可用作象素區(qū)域。
絕緣膜34b形成于絕緣膜34a和硅膜37a之下。多條漏極總線33a，以及TFT 37的漏電極37a和源電極37c形成于絕緣膜34b之下。漏極總線33a與柵極總線33b垂直相交。漏電極37a電氣連接到漏極總線33a上。漏極總線33a，漏電極37a和源電極37c由形成于絕緣膜34b之下的絕緣膜(最終抗蝕刻膜)34c覆蓋。之后，由ITO制成的象素電極32形成于絕緣膜34c之下，以與象素一一對應。象素電極32經(jīng)由形成于絕緣膜34c中的接觸孔電氣連接到源電極37c上。
突起圖形35以鋸齒形形成于象素電極32之下，如圖4中的點劃線所示。突起圖形35由絕緣樹脂制成，高度約為1.5μm。垂直取向膜36形成于玻璃襯底31下的整個表面上，且象素電極32及突起圖形35的表面都由垂直取向膜36所覆蓋。在圖4中，漏極總線33a和柵極總線33b相交部分處虛線所示的截頭錐體部分，代表與CF襯底40上的突起圖形相接觸的位置，這將在下文當中進行描述。
同時，CF襯底40包括玻璃襯底41，形成于玻璃襯底41上表面?zhèn)壬系暮诘?2，濾色片43，相對電極44，垂直取向膜46等等。特別地，如圖5中所示，由鉻(Cr)薄膜制成的黑底42形成于玻璃襯底41的上表面。形成的黑底42用于覆蓋TFT襯底30上的漏極總線33a，柵極總線33b，輔助電容電極33c以及TFT37。
此外，在玻璃襯底41上形成紅(R)，綠(G)，及藍(B)色濾色片43。這些濾色片43設置在與TFT襯底30的象素電極32相對的位置上，使得紅，綠及藍色濾色片43中任一個能夠與一個象素電極32相對應。濾色片43的邊緣部分與黑底42的邊緣部分相重疊。
由ITO制成的相對電極44形成于黑底42和濾色片43之上。如圖5中粗線所示，突起圖形45以鋸齒形式形成于相對電極44上。突起圖形45由絕緣樹脂制成，高度約為4.0μm。垂直取向膜46形成于相對電極44上。突起圖形45的表面由垂直取向膜46所覆蓋。如圖5中所示，形成于CF襯底40側上的突起圖形45相應地位于形成于TFT襯底30側上的突起圖形35之間。
在第一實施例中，形成于TFT襯底30側上的每一突起圖形35的高度約為1.5μm，而形成于CF襯底40側上的每一突起圖形45的高度約為4.0μm。接下來，如圖3中所示，形成于CF襯底40側上的突起圖形45的頂端部分與TFT襯底30相接觸以使盒厚度保持恒定。因此，在第一實施例中，已有技術當中所必須的襯墊(球形或圓柱形構件)可以省略不用，且定能避免TFT襯底30上象素電極32與CF襯底40上相對電極44間發(fā)生短路。而且，如果象已有技術的液晶顯示裝置一樣采用球形或圓柱形襯墊，則液晶分子的取向將發(fā)生混亂并導致不良顯示，這是由于這些液晶分子在襯墊周圍是沿襯墊表面取向所致。由于在第一實施例中并未使用球形或圓柱形襯墊，所以可獲得很好的顯示質量。
此外，在第一實施例中，通過形成于TFT襯底30側上的突起圖形35及形成于CF襯底側40上的突起圖形45可實現(xiàn)取向分割。圖6A是一示意圖，所示的是利用突起圖形實現(xiàn)取向分割的原理。
在圖6A所示的液晶顯示裝置中，電極2a形成于襯底1a上，由絕緣材料制成的突起圖形3a形成于電極2a上。電極2a和突起圖形3a的表面由垂直取向膜4a所覆蓋。電極2b形成于另一襯底1b之下，由絕緣材料制成的突起圖形3b形成于電極2b之下。電極2b和突起圖形3b的表面由垂直取向膜4b所覆蓋。
在垂直取向液晶顯示裝置中，為了使象素電極和相對電極之間施加電壓時液晶分子的傾斜方向一致，通常運用摩擦法對取向膜的表面進行處理。而如圖6B中所示，如果在電極2a和取向膜4a之間設置突起圖形3a，且在電極2b和取向膜4b之間設置突起圖形3b，則位于突起圖形3a，3b附近的液晶分子取向于與突起圖形3a，3b的表面相垂直的方向。若此時將電壓施加到電極2a，2b之間，則密封在電極2a，2b之間的液晶分子5的傾斜方向由位于突起圖形3a，3b附近的液晶分子的作用來確定。即在突起圖形3a，3b的兩側液晶分子反向傾斜。結果，不用摩擦法對取向膜4a，4b進行處理也能夠實現(xiàn)取向分割。
如圖6B中所示，可通過在電極2b上設置縫隙來代替在襯底1b側設置突起圖形3b。在這種情況下，當將電壓施加到電極2a，2b之間時，突起圖形3a和縫隙6兩側的液晶分子也反向傾斜。結果也能夠實現(xiàn)取向分割。
在第一實施例中，如圖3中所示，由于突起圖形45，35以鋸齒形式分別形成于相對電極44之上和象素電極32之下，因此一個象素區(qū)域內液晶分子的取向方向可分為兩個或多個方向。因此，能夠實現(xiàn)很好的視覺特性(包括對比度特性)。此外，在第一實施例中，利用設置在CF襯底40側上的突起圖形45可使盒厚度保持不變。由于突起圖形45附于相對電極44之上，所以即使發(fā)生振動和碰撞，盒厚度也不會發(fā)生變化。從而能夠避免顯示質量下降這一問題的出現(xiàn)。
假如用于獲得取向分割的突起圖形(形成于象素區(qū)域中的突起圖形35)的圖形寬度太窄，則無法獲得足夠好的取向分割效果。相反如果用于獲得取向分割的突起圖形35的圖形寬度太寬，則由于孔徑比減少而無法顯示較亮的圖象。因此，實現(xiàn)取向分割的突起圖形35的圖形寬度最好設定在3-15μm。
此外，如果用于實現(xiàn)取向分割的突起圖形35的高度太低，則無法獲得足夠好的取向分割效果。因而，必須將用于實現(xiàn)取向分割的突起圖形35的高度設定為超過光線屏蔽膜42(黑底)開口部分處盒厚度的1/5。
如圖6B及圖7中所示，可在電極2b，32上形成縫隙6，32a來代替突起圖形35實現(xiàn)取向分割。因此，當將電壓施加到電極2b，32上時，電場方向相對于縫隙6，32a附近的電極表面稍微傾斜，所以如果以同樣方式設置突起圖形的話，也可以實現(xiàn)取向分割。
在日本專利申請公開平7-311383中，公開了一種液晶顯示裝置，其中由氮化硅或氧化硅制成的突起圖形設置在襯底上，再在其上形成透明電極和取向膜。而在日本專利申請公開平7-311383中所公開的技術涉及的是水平取向液晶顯示裝置，因此其操作與優(yōu)點不同于本發(fā)明。換句話說，由于電極形成于突起圖形上，電極相對于襯底而言具有斜面，所以如果將上述技術用于垂直取向液晶顯示裝置，則當未加電壓時，液晶分子的取向與該斜面相垂直，而當施加電壓時，液晶分子的取向與該斜面相平行。而當施加電壓時，無法確定斜面附近的液晶分子向哪一側旋轉，因此致使出現(xiàn)取向紊亂現(xiàn)象。相反地，在本發(fā)明中，由于電極與襯底相平行，電場沿著傾斜方向作用于液晶分子上，當施加電壓時，這些液晶分子的取向垂直于突起圖形斜面。因此，能夠確定液晶分子的旋轉方向并從而避免取向紊亂。
下面，在下文當中，將對第一實施例液晶顯示裝置的制造方法進行說明。
TFT襯底30的制作如下。首先，根據(jù)公知方法，在玻璃襯底31上(圖1中下側)形成漏極總線33a，柵極總線33b，輔助電容電極33c，TFT 37，象素電極32，以及絕緣膜34a到34c。在這種情形下，例如可將漏極總線33a，柵極總線33b以及輔助電容電極33c的厚度設定為0.15μm；例如將絕緣膜34a的厚度設定成約為0.35μm；將硅膜37b的厚度設定成約為0.03μm；如將象素電極32的厚度設定成0.07μm；如將絕緣膜34c的厚度設定成約為0.33μm。
之后，將約1.5μm厚的光刻膠涂覆于玻璃襯底31的整個上表面上，再用一具有預定圖形的掩模對其進行曝光。接著利用顯影法形成鋸齒形的每個約1.5μm厚、10μm寬的突起圖形35。在這種情況下，如圖4中所示，一個象素區(qū)域可被突起圖形35分割成至少兩個區(qū)域。
同樣地，由聚酰胺酸制成的垂直取向膜36以預定形狀形成于玻璃襯底31上，其厚度約為0.1μm。如此便可制成TFT襯底30。在這種情形下，除了上述的聚酰胺酸膜，用斜向蒸鍍法等制成的聚酰胺膜和無機膜也可用作垂直取向膜。
接下來，CF襯底40的制作如下。首先，在玻璃襯底41上形成約0.16μm厚的鉻(Cr)膜，然后在該鉻膜上形成具有預定圖形的光刻膠，之后利用光刻膠作為掩模來對該鉻膜進行蝕刻以形成黑底42。
然后，通過在玻璃襯底41上涂覆藍色樹脂，紅色樹脂及綠色樹脂可分別形成紅(R)，綠(G)及藍(B)色濾色片43。如可將濾色片43的厚度設定成約為1.5μm。而且將濾色片43的邊緣部分設置成與黑底42的邊緣部分稍微重疊。
之后，例如可通過將ITO濺射到襯底41的整個上表面上來形成約0.15μm厚的相對電極44。再將約4.0μm厚的光刻膠涂覆于相對電極44上。再如圖5中所示，通過對光刻膠進行曝光和顯影便可形成鋸齒形的約4.0μm厚、約10μm寬的突起圖形45。
接著，在玻璃襯底41上形成約0.1μm厚的由聚酰胺酸制成的垂直取向膜46。從而便制成了CF襯底40。
按此方式制成TFT襯底30和CF襯底40之后，將其設置成使其上分別形成有取向膜36，46的表面相對的形式，再將TFT襯底30的邊緣部分和CF襯底40的邊緣部分除了液晶注入口之外粘結在一起。再將粘結在一起的TFT襯底30和CF襯底40視情況需要切割成所需大小。
然后將具有負介電各向異性的液晶49注入到TFT襯底30和CF襯底40之間的空間內，再將液晶注入口緊密封閉。接著將偏振片分別粘結到TFT襯底30和CF襯底40的外表面上。結果，可制作完成第一實施例的液晶顯示裝置。
在第一實施例中，由于是利用設置在CF襯底40上的突起圖形45來使盒厚度保持不變，所以已有技術當中所需的放置球形或圓柱形襯墊的步驟在此不再需要。此外，由于可避免由于襯墊移動而引起的盒厚度的變化，故可避免產(chǎn)生不規(guī)則顯示。而且由于可通過突起圖形35，45來實現(xiàn)取向分割，所以不必對取向膜36，46進行摩擦取向處理，因此可省略摩擦步驟及摩擦步驟之后進行的清潔步驟。再者，由于突起圖形45固定于相對電極44上，所以突起圖形45不會由于振動和碰撞而發(fā)生偏移，因此可防止盒厚度發(fā)生變化。因此，能夠提高液晶顯示裝置的可靠性。此外，在第一實施例中，由于液晶分子的取向與突起圖形35，45的斜面垂直相交，液晶分子的取向方向在突起圖形35，45的兩側上有所不同，因此可實現(xiàn)取向分割。結果能夠獲得好的視覺特性。
盡管第一實施例中所描述的只是在TFT襯底側設置突起圖形35的情形，但是在象素電極32中設置縫隙(見圖6B)來代替突起圖形35也是可以的。在這種情況下，也能夠實現(xiàn)取向分割并可獲得與上述第一實施例相同的效果。
圖7給出了一個實例，其中在TFT襯底30側的象素電極32中形成有縫隙。在此實例中，設置在象素電極32中的縫隙32a與形成于CF襯底40側上的突起圖形45相平行。據(jù)此結構，當施加電壓時，縫隙附近的電場方向相對于襯底發(fā)生傾斜，結果液晶分子傾向突起圖形方向。因此如上述第一實施例一樣，也能夠實現(xiàn)取向分割。
在本發(fā)明中，如果實現(xiàn)取向分割的突起圖形的寬度或高度太大，則開口區(qū)域比減少從而導致光線透射率下降。相反地，如果突起圖形的寬度或高度太小，則無法實現(xiàn)取向分割，此外在形成突起圖形時易于出現(xiàn)圖形斷裂現(xiàn)象。因此，用于實現(xiàn)取向分割的突起圖形的寬度及高度優(yōu)選地應根據(jù)盒厚度適當?shù)剡M行設定。
下文將對實現(xiàn)取向分割的突起圖形(第一實施例中的突起圖形35)的高度及寬度進行說明。
圖8所示的圖形給出了突起圖形高度和盒厚度的比率與白色顯示時光線透射率之間的關系，其中橫坐標代表突起圖形高度與盒厚度的比率，縱坐標代表白色顯示時的光線透射率。由圖8中可以看出，如果將突起圖形高度與盒厚度比設定成大于0.2，則光線透射率超過3％，因此可顯示高對比度的較亮圖象。因此優(yōu)選地是將用于實現(xiàn)取向分割的突起圖形高度設定為盒厚度的兩倍多。更優(yōu)選地是將突起圖形的高度范圍設定成為盒厚度的0.2到0.8倍，且更為優(yōu)選地是將其設定為盒厚度的0.3到0.5倍。
圖9所示的圖形給出了突起圖形圖形寬度與白色顯示時光線透射率之間的關系。其中橫坐標代表突起圖形圖形寬度，縱坐標代表白色顯示時的光線透射率。由圖9中可以看出，將突起圖形的圖形寬度設定在5μm到15μm，則光線透射率約超過約3％，因此可顯示高對比度的較亮圖象。因而優(yōu)選地應將突起圖形的圖形寬度設定為5μm到15μm。
(第二實施例)圖10為一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的液晶顯示裝置。圖11是一平面圖，所示的是根據(jù)第二實施例的液晶顯示裝置的CF襯底，由于第二實施例與第一實施例的區(qū)別就在于所用的CF襯底的結構不同，所以圖10與圖3中相同的結構元件都用相同的符號來表示，且在下文當中也不再對其進行詳細說明。
黑底52形成于CR襯底50側的玻璃襯底51上，以與TFT襯底30上的柵極總線33b，漏極總線33a，TFT及輔助電容電極相對應。此黑底52由黑色樹脂制成，厚度約為4μm。紅(R)，綠(G)及藍(B)色濾色片53形成于黑底52的間隙部分處。每一濾色片的厚度約為1.5μm。之后，由ITO制成的相對電極54形成于黑底52及濾色片53上。再如圖11中所示，約1.5μm高的突起圖形55以鋸齒形形成于相對電極54上。垂直取向膜56形成于相對電極54上，且突起圖形55的表面被該取向膜56所覆蓋。CF襯底50側上的突起圖形55在漏極總線33a與柵極總線33b相交的部分(圖4中用虛線表示的截頭錐體部分)與TFT襯底30相接觸。
根據(jù)本發(fā)明，所形成的光線屏蔽膜52較厚，且形成于其上的第一突起圖形55與另一襯底相接觸。通過對光線屏蔽膜上與另一襯底相接觸的突起圖形的一些部分進行設置，可避免間隔區(qū)域比減少。
進而，如圖12中所示，可通過使紅(R)，綠(G)及藍(B)三個濾色片中兩個以上濾色片相重疊來形成光線屏蔽膜52。在這種情況下，制作步驟比用金屬如鉻(Cr)等形成光線屏蔽膜的方法要簡單。
下文將對第二實施例液晶顯示裝置的制造方法進行描述。在此，由于TFT襯底的制造方法與第一實施例中的相同，因此不再對其進行描述。
首先，在玻璃襯底51上用黑色樹脂制成約4.0μm厚的黑色襯底52。黑色襯底52的材料不受特殊限制，如可采用混合有碳黑的丙烯酸樹脂。既然如此，可將混有碳黑的丙烯酸樹脂涂覆到玻璃襯底51上來形成黑底52。
之后，通過將紅色樹脂，綠色樹脂及藍色樹脂順序地涂覆到玻璃襯底51上黑底52的間隔部分上以在相應的象素區(qū)域內形成厚度約為1.5μm的紅(R)，綠(G)及藍(B)色濾色片53。因此，在黑底52和濾色片53之間形成2.5μm的高度差。
接下來，通過將ITO濺射到玻璃襯底51的整個上表面上來形成約0.15μm厚的相對電極54。然后，在相對電極54上形成約1.5μm高、約10μm寬的鋸齒形突起圖形55。如第一實施例一樣，突起圖形55也是利用光刻膠制成的。既然是這樣，如圖13中所示，如果曝光掩模的突起圖形寬度相一致，則經(jīng)過曝光及顯影過程之后，黑底52上突起圖形55的寬度窄于其他部分，因此存在這種可能性即無法確保襯墊所需強度。因此如圖11中所示，優(yōu)選地應使黑底52上突起圖形55的寬度寬于其他部分。
接著，約0.15μm厚的由聚酰胺酸制成的垂直取向膜56形成于相對電極54上。相對電極54和突起圖形55的表面由該垂直取向膜56所覆蓋。由此便制成了CF襯底50。
再如圖10中所示，TFT襯底30和CF襯底50疊加在一起，其分別形成有取向膜36，56的表面指向內側。在此情形下，黑底52上的突起圖形55與TFT襯底30相接觸，從而使得CF襯底50和TFT襯底30之間的間距(盒厚度)保持恒定(約4μm)。
然后，將CF襯底50和TFT襯底30的邊緣部分接合在一起，并將具有負介電各向異性的液晶密封于其間隙內。再將偏振片(未示出)分別設置在CF襯底50和TFT襯底30的外側上。如此便制作出了根據(jù)第二實施例的液晶顯示裝置。
在第二實施例中，利用突起圖形35，55可實現(xiàn)取向分割，并因此可獲得如第一實施例一樣的極好的視覺特性。且由于可利用設置在黑底52上的突起圖形55來使盒厚度保持不變，即使發(fā)生振動和碰撞盒厚度也不會發(fā)生變化，從而可避免顯示質量下降。此外，已有技術當中所需的放置球形或圓柱形襯墊的步驟以及對取向膜進行摩擦處理的步驟都可略去，從而獲得簡化液晶顯示裝置制作步驟這一優(yōu)點。進而由于液晶分子的取向方向可由突起圖形35，55來確定，所以不需在CF襯底上再形成涂層抗蝕刻膜。此外，在第二實施例中，由于黑底52上突起圖形55的寬度厚于其他部分，所以可避免在形成突起圖形55時黑底52上突起圖形55的圖形寬度變窄這一問題。因而能夠使用于保持盒厚度的突起圖形55的高度均勻一致，并能由此抑制盒厚度的變化。
而且，在第二實施例中，如圖7中所示，可通過在象素電極32中設置縫隙來取代在TFT襯底30側上形成突起圖形35。
(第三實施例)圖12為一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的液晶顯示裝置。圖14是一平面圖，所示的是根據(jù)第三實施例的液晶顯示裝置的CF襯底。第三實施例與第二實施例的區(qū)別就在于CF襯底側的結構不同。由于第三實施例的其余部分基本上與第二實施例相同，所以圖12和圖14中與圖10和圖11中相同的結構元件都用相同的符號來表示，且在下文當中不再對其進行詳細說明。
紅色(R)濾色片53R，綠色(G)濾色片53G及藍色(B)濾色片53B形成于CR襯底50側的玻璃襯底51上。這些濾色片53R，53G及53B在與TFT襯底30上的柵極總線33b，漏極總線33a，TFT及輔助電容電極相應的位置處重疊成三層以形成黑底52。這些濾色片53R，53G及53B的厚度約為1.5μm。這些濾色片53R，53G及53B是通過涂覆紅色樹脂，綠色樹脂及藍色樹脂而制成的。如此，如果按此方式來制作濾色片53R，53G及53B，則重疊區(qū)域(黑底52)上濾色片53R，53G及53B的厚度要稍薄于平面區(qū)域(象素區(qū)域)內濾色片53R，53G及53B的厚度。
由ITO制成的相對電極54形成于這些濾色片53R，53G及53B之上，厚度約為0.15μm。接下來如圖14中所示，相對電極54上鋸齒形的、約1.5μm高的突起圖形55是由絕緣樹脂制成的。在每一象素區(qū)四角處突起圖形55的寬度變厚。進而，如圖14中所示，位于突起圖形55與黑底52相交位置處的突起圖形55的強度優(yōu)選地應通過設置突起圖形55a來進行加強。
由聚酰胺酸制成的垂直取向膜56形成于相對電極54上，且突起圖形55，55a的表面被取向膜56所覆蓋。
下文將參考圖15A到15E對根據(jù)第三實施例的液晶顯示裝置的制造方法進行描述。在此，由于TFT襯底的制造方法與第一實施例中的相同，故在此部分說明書中不再對其進行描述。
首先，如圖15A中所示，在玻璃襯底51上的藍色象素區(qū)域及用作黑底52的區(qū)域中涂覆藍色樹脂以形成約1.5μm厚的濾色片53B。
接下來如圖15B中所示，在玻璃襯底51上的紅色象素區(qū)域及用作黑底52的區(qū)域中涂覆紅色樹脂以形成約1.5μm厚的濾色片53R。再如圖15C中所示，在玻璃襯底51上的綠色象素區(qū)域及用作黑底52的區(qū)域中涂覆綠色樹脂來形成約1.5μm厚的濾色片53G。
然后，如圖15D中所示，通過將ITO涂覆到玻璃襯底51的整個上表面上來形成約0.15μm厚的相對電極54。再如圖15E中所示，通過在相對電極54上涂覆光敏樹脂，再將此光敏樹脂借助一具有突起圖形的曝光掩模進行曝光，而后對其進行顯影處理，以形成突起圖形55。再將聚酰胺酸涂覆到玻璃襯底51上以形成約0.1μm厚的垂直取向膜。
然后，如圖12中所示，TFT襯底30和CF襯底50疊加在一起，其分別形成有取向膜36，56的表面指向內側，且具有負介電各向異性的液晶49密封于其間隙內。此時，TFT襯底30和CF襯底50通過黑底52上的突起圖形55相接觸，從而使得盒厚度保持恒定。如此便可制作完成根據(jù)第三實施例的液晶顯示裝置。
在第三實施例中，將三種顏色R、G、B的三個濾色片55R，55G，55B疊加在一起便可形成黑底52。因此，第二實施例中所需的通過涂覆黑色樹脂來形成黑底52的步驟可以省略，且另外放置襯墊的步驟以及進行摩擦處理的步驟也可不要，因此制作步驟更加簡化。此實例中是通過將三種顏色R、G、B的濾色片疊加在一起來形成黑底52，也可對包含藍色濾色片的、具有高光線屏蔽性能的兩個以上濾色片疊加起來形成黑底。例如，由于疊加紅色和藍色濾色片，光線屏蔽率(OD值)超過2.0(透射率小于1×10-2)，所以僅僅疊加紅色及藍色濾色片55R，55B便可獲得足夠的光線屏蔽性能。
此外，在第三實施例中，疊加濾色片55R，55G，55B可使黑底部分52凸出其他部分，且突起圖形55形成于其上以使CF襯底50借助該突起圖形55與TFT襯底30相接觸，從而使得盒厚度保持不變。因此，盒厚度即使受到振動和碰撞也不會發(fā)生改變，故可保持比較好的顯示質量。
在上述實施例中，濾色片53R，53G，53B是通過在玻璃襯底上涂覆紅色樹脂，綠色樹脂，藍色樹脂來形成的。這些濾色片也可以由熱接合膜(干膜)形成。如果如上述實施例一樣濾色片是通過涂覆樹脂來形成的，則將出現(xiàn)所謂的流平現(xiàn)象即樹脂由高處流向低處直至樹脂干燥時止。由于此原因，根據(jù)盒厚度通過重疊濾色片難以形成具有預定高度的黑底。如此，便只能用熱接合膜來形成具有預定高度的黑底。
例如，藍色濾色片53B是通過將色層厚度為2.0μm的藍色熱接合膜經(jīng)熱力接合(層壓)至玻璃襯底51的整個表面上、然后再進行曝光和顯影處理而形成的。紅色濾色片53R是通過將色層厚度為2.0μm的紅色熱接合膜經(jīng)熱力接合至玻璃襯底51的整個表面上、然后再進行曝光和顯影處理而形成的。綠色濾色片53G是通過將色層厚度為2.0μm的綠色熱接合膜經(jīng)熱力接合至玻璃襯底51的整個表面上、然后再進行曝光和顯影處理而形成的。
根據(jù)該方法，由于色層是在暫時干燥的狀態(tài)下接合到玻璃襯底51上的，所以在濾色片的重疊部分處不會產(chǎn)生流平現(xiàn)象。最后，每個濾色片53R，53G，53B的厚度都約為1.5μm。因此能形成總膜厚度約為4.5μm的黑底。
圖16的剖面圖所示的是根據(jù)第三實施例的液晶顯示裝置的一個變形。在此實例中，所形成的藍色(B)濾色片53B的厚度厚于其他濾色片53G，53R的厚度。特別地，將藍色(B)濾色片53B的厚度設定成約為2.0μm，將紅色及綠色濾色片53R，53G的厚度設定成約為1.5μm。結果藍色象素部分盒厚度約為3.5μm，紅色及綠色象素部分盒厚度約為4.0μm。
圖17所示的圖形給出了相應顏色象素盒厚度(液晶層厚度)與光線透射率之間的關系，其中橫坐標代表盒厚度，縱坐標代表光線透射率(相對值)。由圖17顯見，藍色(B)象素時，透射率的峰值位于液晶層厚度約為3.5μm附近。相反地，紅色(R)和綠色(G)象素時，透射率的峰值位于液晶層厚度約為4.0到4.5μm附近。
由此可見，調節(jié)每種顏色(每一象素)濾色片液晶層的厚度，便可以使光學特性Δnd得以優(yōu)化。結果，在通常黑色液晶顯示裝置中，能夠獲得以下優(yōu)點即色度特性，透射率特性及對比度特性等可得以改進。
(第四實施例)圖18為一剖面圖，所示的是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示裝置。圖19的剖面圖所示的是圖18中液晶顯示裝置的部分放大圖。圖20的平面圖給出的是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示裝置的CF襯底110。在圖18和19中，將上側標記為CF襯底110，將下側標記為TFT襯底100。而且在圖18中，省略掉了圖19中所示的取向膜106，116。此外，在圖20中，用一點劃線來表示設置在TFT襯底100上象素電極102內的縫隙102a。圖21的剖面圖給出了沿圖20中A-A線進行剖切的剖面圖形。
根據(jù)第四實施例的液晶顯示裝置，其結構為具有負介電各向異性的液晶49密封于TFT襯底100和CF襯底110之間。在TFT襯底100的下側及CF襯底的上側分別設置偏振片(未示出)。設置這些偏振片時，應使其偏振軸相互交叉。
TFT襯底100包括玻璃襯底101，形成于該玻璃襯底101上表面?zhèn)壬系南笏仉姌O102，絕緣膜104a，104b，取向膜106，TFT等。特別地，如圖19中所示，多條柵極總線103b，多條漏極總線103a，以及由ITO制成的象素電極102形成于玻璃襯底101的上表面?zhèn)?。柵極總線103b和漏極總線103a相應地由絕緣膜104a進行絕緣。漏極總線103a和象素電極102則相應地由絕緣膜104b來進行絕緣?？p隙102a設置在象素電極102上用以確定液晶分子的取向方向(見圖7)。如圖20中所示，鋸齒形的縫隙102a將象素區(qū)域劃分為多個區(qū)域。且垂直取向膜106形成于玻璃襯底101的整個上表面上，象素電極102的表面由垂直取向膜106所覆蓋。
同時，CF襯底110包括一個玻璃襯底111，形成于玻璃襯底111下表面?zhèn)鹊臑V色片113R，113G，113B，相對電極114，垂直取向膜116等。特別地，如圖19中所示，紅(R)，綠(G)及藍(B)色濾色片113R，113G，113B形成于玻璃襯底111的下表面上。紅，綠及藍色濾色片113R，113G及113B中任一濾色片設置于相應的象素電極中。濾色片113R，113G及113B在象素間區(qū)域內疊加為三層以形成黑底112。由ITO制成的相對電極114形成于玻璃襯底111的下表面?zhèn)壬弦员憧梢愿采w黑底112及濾色片113R，113G及113B。
由絕緣樹脂制成的盒厚度調節(jié)層117形成于漏極總線103a與柵極總線103b相交處的黑底112之下。
此外，如圖20中所示，突起圖形115以鋸齒形式形成于相對電極114之上及盒厚度調節(jié)層117之下。進而，垂直取向膜116形成于相對電極114的整個下表面上。相對電極114及突起圖形115的表面由垂直取向膜116所覆蓋。
TFT襯底100和CF襯底110設置成使其上形成有垂直取向膜102，116的表面互相相對的形式。通過使形成于CF襯底110上盒厚度調節(jié)層117下側的突起圖形115與TFT襯底100上柵極總線103b和漏極總線103a間的交叉部分相接觸，可使TFT襯底100和CF襯底110之間的距離(盒厚度)保持不變。其中使TFT襯底和CF襯底之間盒厚度保持恒定的部分在下文當中稱作襯墊部分。
圖22A到22F為剖面圖，按步驟順序給出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示裝置CF襯底的制造方法。在圖22A到22F中，將其上向上地形成有濾色片的一面標記為CF襯底。
首先，如圖22A中所示，1.5μm厚的藍色濾色片113B形成于玻璃襯底111上的藍色象素區(qū)域、黑底形成區(qū)域、掩模形成區(qū)域如取向掩模(未示出)內。其中分散有藍色色素的光刻膠可用作制作藍色濾色片113B的材料?？赏ㄟ^將光刻膠涂覆到玻璃襯底111上然后進行曝光及顯影處理來制成藍色濾色片113B。
接下來，如圖22B中所示，1.5μm厚的紅色濾色片113R利用分散有紅色色素的光刻膠來形成于玻璃襯底111上的紅色象素區(qū)域及黑底形成區(qū)域內。
再如圖22C中所示，1.5μm厚的綠色濾色片113R利用分散有綠色色素的光刻膠來形成于玻璃襯底111上的綠色象素區(qū)域及黑底形成區(qū)域內。
在第四實施例中，黑底是通過疊加濾色片113R，113G，113B來形成的。在此，濾色片重疊部分中濾色片的厚度較之象素區(qū)域內濾色片的厚度要薄一些。如果如上所述將每個濾色片113R，113G，113B的厚度設定為1.5μm，則重疊部分(象素區(qū)域內凸出濾色片表面的高度)的高度約為1.8μm。
接下來如圖22D中所示，通過在玻璃襯底111的整個上表面上形成ITO來形成150nm厚的相對電極114。
再如圖22E中所示，約3.0μm高的盒厚度調節(jié)層117形成于相對電極114上的預定區(qū)域(間隔)內。例如，可用正向酚醛清漆樹脂(感光抗蝕劑)來作為制作盒厚度調節(jié)層117的材料。既然如此，可通過將酚醛清漆樹脂涂覆到玻璃襯底111的整個上表面上并對其進行曝光及顯影處理來形成盒厚度調節(jié)層117。
如圖22F中所示，約1.5μm高的突起圖形115形成于玻璃襯底111的上表面上。既然如此，突起圖形115的高度稍低于濾色片相疊部分?？捎谜蚍尤┣迤針渲瑏硇纬赏黄饒D形115。
接著，在玻璃襯底111的整個上表面上形成取向膜116。結果，便制成了CF襯底110。在此實例中，襯墊部分的高度(象素區(qū)域內凸出濾色片表面的高度)約為4.0μm。
在上述實例中，已經(jīng)對利用分散有色素的光刻膠來制作濾色片113R，113G，113B的情形進行了說明。但也可以用其他材料來制作濾色片113R，113G，113B。例如，通過涂覆含有染料或色素的樹脂，然后借助蝕刻將此樹脂成型為預定型面，也可制作出濾色片。此外，也可通過印刷等方法來制作出濾色片。
此外，在上述實例中，是通過涂覆酚醛清漆樹脂來制成盒厚度調節(jié)層117的。而該盒厚度調節(jié)層117也可用其他材料如丙烯酸樹脂，聚酰亞胺樹脂，環(huán)氧樹脂等制成。
下文將描述根據(jù)本發(fā)明第四實施例的液晶顯示裝置所獲得的優(yōu)越性。
在用作濾色片113R，113G，113B材料的光敏保護層中，是用丙烯酸樹脂作為著色材料(色素)的粘結劑。在第四實施例中，用光敏酚醛清漆樹脂作為制作突起圖形115的材料。由于此材料具有良好的均勻性，所以濾色片重疊部分的厚度變得比象素區(qū)域中的部分(平面部分)薄。
通常，在用旋涂器、縫隙覆涂器等涂覆樹脂時，在第二及第三疊層上將出現(xiàn)樹脂流平現(xiàn)象直到樹脂干燥為止，由此使得第二層濾色片的厚度降至約為第一層濾色片厚度的大約70％，且同時使得第三層濾色片的厚度降至約為第一層濾色片厚度的50％。
由于如果不設置盒厚度調節(jié)層117的話，盒厚度是由濾色片重疊部分的厚度來確定的，所以定會增大濾色片重疊部分的濾色片厚度。為了增大第二及第三濾色片厚度，例如可以考慮利用真空干燥法來加速干燥進程以降低流平性的方法以及增大所涂樹脂膜厚度的方法。而采用這些方法又會出現(xiàn)涂覆不規(guī)則或干燥不均勻的現(xiàn)象，且能使產(chǎn)量降低。
圖23所示的圖形給出了濾色片的厚度與襯墊部分高度之間的關系，其中橫坐標表示象素區(qū)域中濾色片的厚度，縱坐標表示襯墊部分高度。在此情形下，▲符號表示當每一濾色片厚度等于突起圖形高度時襯墊部分的高度，符號表示當將突起圖形高度設定為2μm時襯墊部分的高度。由圖23可以看出，為使盒厚度為4μm，必須將象素區(qū)域內每一濾色片厚度及突起圖形高度設定為3μm。在此情形下，如果突起圖形高度小于盒厚度的30％或大于盒厚度的50％，則會導致透射率下降或對比度下降。因此，優(yōu)選地應將突起圖形高度設定在1.2到2.0μm，而如此一來必須將濾色片的厚度設定得更厚一些。
通常，如果用作濾色片材料的散布有色素的抗蝕劑厚度超過3μm，則難以對這種抗蝕劑進行精細成型。此問題是由于涂覆抗蝕劑之后干燥速度下降、進而生產(chǎn)率下降引起的。因此，將濾色片的厚度設定成大于3μm是不實際的。
可以考慮用流平性不好的材料如聚酰亞胺樹脂作為制作濾色片的材料。而由于聚酰亞胺樹脂是光敏樹脂，故在成型當中需要蝕刻步驟。于是存在這樣的缺陷即由于步驟數(shù)增多而引起制作成本增大。如果制成的濾色片較厚，則由于襯墊部分中的相對電極與TFT襯底側上的象素電極之間的距離變得極近而易于出現(xiàn)短路故障。
如上所述在第四實施例中，由于在濾色片113R，113G，113B的重疊部分與突起圖形115之間設置有盒厚度調節(jié)層117，故可以利用盒厚度調節(jié)層117來調節(jié)盒厚度，即使將每一濾色片113R，113G，113B的厚度都設定成低于3μm，也能保持足夠的盒厚度。結果，能夠避免生產(chǎn)率及產(chǎn)量的下降。而且，由于濾色片由光刻膠制成，可避免步驟數(shù)多于用非光敏樹脂如聚酰亞胺樹脂來制作濾色片所需的步驟數(shù)。進而，由于用突起圖形115相對來說易于將盒厚度調節(jié)到最佳優(yōu)化值，所以能夠同時避免透射率及對比度降低。此外，由于利用盒厚度調節(jié)層117能夠確保TFT襯底100側上的相對電極114與象素電極112之間有足夠的間隔，所以即使取向膜106，116在相接觸部分發(fā)生破損也不會出現(xiàn)短路故障。
在第四實施例中，先形成盒厚度調節(jié)層117，再形成突起圖形115，但這些步驟也可反向實施。換句話說，如圖24中所示，即在相對電極114上形成突起圖形117，再在襯墊部分的突起圖形117上形成盒厚度調節(jié)層118。在這種情況下，可得到與上述第四實施例相同的優(yōu)點。
盡管在上述第四實施例中是通過將濾色片113R，113G，113B疊加成三層來形成黑底112的，但也可通過疊加任兩層濾色片來形成此黑底。此外，鑒于在襯墊部分相對電極114與象素電極之間不會產(chǎn)生短路，故可在形成盒厚度調節(jié)層118之后再形成相對電極114。
根據(jù)第四實施例，利用設置在光線屏蔽膜112上的盒厚度調節(jié)層117調節(jié)盒厚度。因此，無需增大濾色片113R，113G，113B的厚度即可將盒厚度調節(jié)到最佳優(yōu)化值。
在這種情況下，如圖24中所示，第一襯底上的第一電極，通過疊加濾色片113R，113G，113B中的至少兩個濾色片而形成的光線屏蔽膜112設置在與多個第一電極、用于覆蓋濾色片113R，113G，113B及光線屏蔽膜112的第二電極116、在第二電極上由絕緣材料制成的突起圖形117、形成于整個光線屏蔽膜112的突起圖形117上的盒厚度調節(jié)層118及用于至少覆蓋第二電極的第二垂直取向膜116間的區(qū)域相對應的區(qū)域內。
(第五實施例)圖25為一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的液晶顯示裝置。由于TFT襯底側的結構與第四實施例中相同，所以圖25與圖19中相同的結構元件用相同的符號來表示，且在下文當中不再對其進行詳細說明。
由黑色樹脂制成的黑底122形成于CF襯底120側玻璃襯底121的一個表面上(圖25中的下表面)，并形成一預定形狀。由黑色樹脂制成的黑底122的厚度為3.5μm。而且黑底122是通過涂覆分散有黑色色素的光刻膠、然后再通過曝光和顯影過程進行成型而形成的。
紅(R)，綠(G)，藍(B)色濾色片123R，123G，123B相應地形成于玻璃襯底121下表面的象素區(qū)域中。這些濾色片123R，123G，123B在黑底124的下表面上形成三層。
由ITO制成的相對電極124形成于玻璃襯底121的下表面?zhèn)壬弦愿采w濾色片123R，123G，123B。接著在相對電極124下形成突起圖形125。如第四實施例，此突起圖形125設置在TFT襯底110側象素電極102的縫隙102a之間(見圖20)。
垂直取向膜126形成于相對電極124的下表面上，且突起圖形表面也被此垂直取向膜126所覆蓋。
在第五實施例中，由于是利用樹脂黑底124來調節(jié)盒厚度，所以如第四實施例中一樣，無需增大濾色片厚度或突起圖形高度即可獲得最佳盒厚度。因此，由第五實施例可獲得與第四實施例相同的優(yōu)點。
盡管第五實施例中所描述的是在黑底124的下表面上使濾色片123R，123G，123B疊加成三層的情形，但是也可以在黑底124下形成一層或兩層濾色片。如果相對電極124和象素電極102之間不會短路，則可以在形成突起圖形125之后再形成相對電極124。
此外，濾色片除了在樹脂黑底122的襯墊部分外不能在其他部分處重疊，或者可使濾色片重疊作為襯墊部分。而優(yōu)選地，如果所形成的突起圖形其高度在襯墊以外超過盒厚度的1/3，則應當用與突起圖形125同時形成的絕緣層(由與突起圖形125相同材料制成的絕緣層)來覆蓋該突起圖形125。結果，能夠更好地防止TFT襯底100上象素電極102和CF襯底120上相對電極124之間發(fā)生短路。
根據(jù)第五實施例，由于可利用由不透光材料如黑色樹脂制成的光線屏蔽膜122來調節(jié)盒厚度，所以無需增大濾色片123R，123G，123B的厚度即可將盒厚度調節(jié)為最佳數(shù)值。
在這種情況下，如圖26中所示，光線屏蔽膜可包括由金屬或金屬化合物制成的膜(光線屏蔽膜)132及形成于膜132上的保護層137。
根據(jù)本發(fā)明，用于使光線屏蔽膜132成型的保護層137留作使形成于該保護層137上的突起圖形135的頂端部分與第一襯底100相接觸。因而，可使盒厚度保持恒定。結果，具有簡化制作步驟的優(yōu)越性。
(第六實施例)圖26為一剖面圖，給出了根據(jù)本發(fā)明第六實施例的液晶顯示裝置。在此第六實施例中，由于TFT襯底側的結構與第四實施例中相同，所以圖26和圖19中相同的結構元件用相同的符號來表示，且在下文當中也不再對其進行詳細說明。
由低反射性鉻(Cr)制成的黑底132形成于CF襯底130側玻璃襯底131的下表面上。之后與此黑底132具有相同形狀的保護層137形成于該黑底132之下。
紅(R)，綠(G)，藍(B)色濾色片133R，133G及133B形成于玻璃襯底131下表面?zhèn)鹊南笏貐^(qū)域內。這些濾色片133R，133G及133B在黑底132下疊加成三層。
由ITO制成的相對電極134形成于玻璃襯底131的下表面上用以覆蓋濾色片133R，133G及133B。進而，突起圖形135形成于相對電極134之下。如第四實施例中一樣，此突起圖形設置在TFT襯底110上象素電極102的縫隙102a之間(見圖20)。
進而，垂直取向膜136形成于相對電極134之下，且突起圖形135的表面由此垂直取向膜136所覆蓋。
圖27A到27F的剖面圖給出了第六實施例液晶顯示裝置CF襯底130的制造方法。
首先，如圖27A中所示，低反射性Cr膜形成于玻璃襯底131上，厚度約為0.16μm，厚度約為4.0μm、由正線型酚醛清漆樹脂制成的光敏保護層137形成于其上。通過對此保護層137進行曝光和顯影來制成預定的黑底模。再經(jīng)過蝕刻除去未被保護層137所覆蓋的Cr膜，只留下保護層137之下的Cr膜。因此，只有保護層137之下的Cr膜用作黑底132。
接下來，如圖27B中所示，1.5μm厚的藍色濾色片133B形成于玻璃襯底131上。利用分散有藍色色素的光刻膠來作為藍色濾色片133B的材料。藍色濾色片133B可通過將光刻膠涂覆到玻璃襯底131上、再進行曝光和顯影處理來形成。
再如圖27C中所示，利用的是分散有紅色色素的光刻膠，1.5μm厚的紅色濾色片133R形成于玻璃襯底131上。
再如圖27D中所示，利用的是分散有綠色色素的光刻膠，1.5μm厚的綠色濾色片133G形成于玻璃襯底131上。至此步驟所完成的低反射性Cr黑底132、黑底132上的保護層137及濾色片133R，133G，133B重疊部分的高度(象素區(qū)域內凸出濾色片表面的高度)約為3.8μm。
接下來如圖27E中所示，由ITO制成的150nm厚的相對電極114形成于整個表面上。
如圖27F中所示，鋸齒形突起圖形135形成于相對電極114上(見圖20)。突起圖形的高度設定為約1.5μm。在濾色片的重疊部分突起圖形135的高度低于1.5μm。例如，可用正向酚醛清漆樹脂作為制作突起圖形135的材料。
取向膜136形成于玻璃襯底131的整個上表面上。如此便制作成了CF襯底。在此實例中，襯墊部分高度(象素區(qū)域內凸出濾色片表面的高度)約為4.0μm。
在第六實施例中，除了可獲得與第四實施例相同的優(yōu)點外，還有一個優(yōu)點，即形成由低反射性Cr制成的黑底所用的抗蝕劑可用作盒厚度調節(jié)襯墊，所以可以避免增多步驟。
在第六實施例中，盡管是使RGB濾色片在保護層137上重疊成三層，但是也可以是一層或兩層結構。而且，在第六實施例中，由于濾色片在保護層137上疊加在一起，所以保護層137上濾色片的厚度變薄。因此，優(yōu)選地為了保持預定的盒厚度，應使黑底132及保護層137的總厚度大于象素區(qū)內濾色片133R，133G，133B的厚度。
(第七實施例)圖28的剖面圖給出了根據(jù)本發(fā)明第七實施例的液晶顯示裝置。圖29A所示的是沿圖28中B-B線剖開的剖面圖。圖29B所示的是沿圖28中C-C線剖開的剖面圖。由于此第七實施例液晶顯示裝置的TFT襯底側結構與第四實施例中的相同，所以圖29與圖19中相同的結構元件用相同的符號來表示，且在下文當中不再對其進行詳細說明。在圖29中，將上側標記為TFT襯底，將下側標記為CF襯底。
第七實施例液晶顯示裝置的結構為具有負介電各向異性的液晶49封閉于TFT襯底100和CF襯底140之間。偏振片(未示出)相應地設置在TFT襯底100的上側和CF襯底140的下側。這些偏振片應設置成使其偏振軸相互交叉的形式。
CF襯底140包括玻璃襯底141，形成于玻璃襯底141上側的濾色片143R(紅)，143G(綠)，143B(藍)，相對襯底144，垂直取向膜146等。特別地，如圖29中所示，濾色片143R，143G，143B形成于玻璃襯底141之上。濾色片143R，143G，143B中之一設置在每一象素區(qū)域內。此外，藍色濾色片143B和紅及綠色濾色片143R，143B中之一在象素間區(qū)域上疊加成兩層以形成黑底142。進而，濾色片143R，143G，143B在位于漏極總線33a和柵極總線33b交叉點附近的襯墊部分148處疊加成三層。
由ITO制成的相對電極144形成于這些濾色片143R，143G，143B上。如圖20中所示，由絕緣樹脂制成的突起圖形145以鋸齒形式形成于相對電極144上，所形成的垂直取向膜146用于覆蓋相對電極144及突起圖形145的表面。
上述結構的CF襯底140通過襯墊148上突起圖形145的頂端部分與TFT襯底100相接觸以使TFT襯底100和CF襯底140之間的盒厚度保持不變，襯墊148的尺寸為30μm×30μm。
圖30A到30C為平面圖，按制作步驟給出了第七實施例液晶顯示裝置CF襯底的制造方法。圖31A到31C的剖面圖所示的是第七實施例液晶顯示裝置CF襯底的制造方法。圖31A到31C是沿圖28中的C-C線剖切所得的相應的剖面圖。
首先，如圖30A和圖31A中所示，約1.5μm厚的藍色濾色片143B利用分布有藍色色素的光敏保護層形成于玻璃襯底141上的藍色象素形成區(qū)域及黑底區(qū)域內。
再如圖30B和31B中所示，約1.5μm厚的紅色濾色片143R利用分布有紅色色素的光敏保護層形成于玻璃襯底141上的紅色象素形成區(qū)域內。此時，所形成的紅色濾色片143R與紅色象素周圍的黑底形成區(qū)域、襯墊部分形成區(qū)域以及藍色象素周圍黑底形成區(qū)域內的藍色濾色片143B相互疊加。如此，只是在紅色象素側紅色象素和綠色象素之間的黑底形成區(qū)域的半個區(qū)域內形成紅色濾色片143R。紅色濾色片143R不能在綠色象素和藍色象素之間的黑底形成區(qū)域內形成。
接著，如圖30和圖31C中所示，約1.5μm厚的綠色濾色片143G利用分布有綠色色素的光敏保護層形成于玻璃襯底141上的綠色象素形成區(qū)域內。此時，所形成的綠色濾色片143G與綠色象素周圍的黑底形成區(qū)域以及襯墊部分形成區(qū)域中的藍色濾色片143B和紅色濾色片143R相疊加。如此，只是在綠色象素側綠色象素和紅色象素之間黑底形成區(qū)域中的半個區(qū)域內形成綠色濾色片143G。
再如圖28和29中所示，由ITO制成的象素電極144形成于濾色片143R，143G，143B上，厚度約為1000埃。再通過在象素電極144上形成正向光敏保護層并對其進行曝光和顯影處理來形成約10μm寬、1.5μm高的突起圖形145。接著，在玻璃襯底141的整個上表面上形成約80nm厚的垂直取向膜146。如此便制作成了CF襯底140。如果以此方式來制作CF襯底140，則襯墊部分148的高度約為3.8μm。
下文將描述第七實施例液晶顯示裝置的優(yōu)越性。
如果所形成的黑底為三層結構的RGB濾色片，則黑底側壁部分的傾斜角變大。因此，在黑底側壁部分周圍，液晶分子的角度相對于襯底來說變?yōu)閹缀跏撬降?。當未加電壓時，這種異常取向會導致光線泄露，當施加電壓時則會引起透射率下降并從而導致對比度大大降低。
圖32所示的是象素區(qū)域邊緣部分的高度差與對比度之間的關系，其中橫坐標代表象素區(qū)域及黑底之間的高度差，縱坐標代表對比度。由圖32中可以看出，如果高度差超過1.5μm，則對比度低于200。
因此在第七實施例中，黑底142由包括藍色濾色片143B和紅色濾色片143R與綠色濾色片143G中之一的兩層濾色片構成。從而可使象素區(qū)域與黑底間的高度差降低為三層結構時的2/3。因此在盒間隔方向液晶分子平行于襯底取向的區(qū)域也能減少約2/3，并且能夠減少光線的泄漏。
此外，如果象素區(qū)域和黑底之間的高度差的傾斜角較大，則液晶分子的取向接近于與襯底表面平行的方向，而如果高度差的傾斜角較小，則液晶分子的取向接近于與襯底表面垂直的方向。圖33所示的是高度差部分的傾斜角與對比度之間的關系，其中橫坐標代表高度差部分的傾斜角，縱坐標代表對比度。如圖33中所示，如果傾斜角小于30度，則對比度超過250。因此，能夠獲得足夠的對比度。
與此同時，如果考慮到各個濾色片對亮度的影響，則RGB對亮度的影響度為R∶G∶B＝3∶3∶1。因此，藍色象素部分的光線泄漏對對比度下降的影響較小，而紅或綠色象素部分對對比度下降的影響較大。
在第七實施例中，紅色象素周圍黑底的最上層由紅色濾色片構成，綠色象素周圍黑底的最上層由綠色濾色片構成。因而，紅色象素與紅色象素周圍的黑底間以及綠色象素與綠色象素周圍的黑底間的傾斜度變得較平和，因此可減少由于取向異常而引起的對比度下降問題。在此，藍色象素周圍的傾斜角增大，但在藍色象素中不會出現(xiàn)由于傾斜角增大引起光線泄漏的問題，這是因為如上所述，藍色象素對亮度的影響程度較小。
當切實地根據(jù)上述方法制成液晶顯示裝置之后檢驗對比度時，可發(fā)現(xiàn)對比度超過400。
改變象素區(qū)域與黑底之間高度差傾斜角的方法，有在形成濾色片時改變所用曝光條件及顯影條件的方法和改變構成濾色片材料的樹脂的方法。用這些方法可將象素區(qū)域和黑底間高度差的傾斜角設定在低于30度的范圍上。
根據(jù)第七實施例，光線屏蔽膜142由紅色象素周圍的藍色濾色片143B和紅色濾色片143R這兩層濾色片構成。結果，紅色象素側高度差的傾斜角及綠色象素側高度差的傾斜角可以較小，因此能夠減少由于液晶分子取向異常而引起的光線泄漏問題。
由于可通過將濾色片疊加成兩層來形成光線屏蔽膜，并且可在其上形成突起圖形以便能夠借助該突起圖形頂端部分來使盒厚度保持不變，所以此液晶顯示裝置相對來說易于制作。
如果是通過疊加紅色濾色片和藍色濾色片來形成光線屏蔽膜的話，則在顯示區(qū)域外側將出現(xiàn)光線泄漏。為了防止此光線泄漏，如權利要求15中所指出的及圖21中所示的，優(yōu)選地應在顯示區(qū)域的外側形成用于遮擋藍光的光線屏蔽膜152。因此定能夠避免顯示區(qū)域外側上的藍光泄漏，并能因此提高顯示質量。本發(fā)明不僅適用于VA(垂直取向)型液晶顯示裝置，而且也適用于利用水平取向膜的液晶顯示裝置。
(第八實施例)圖21的剖面圖所示的是根據(jù)本發(fā)明第八實施例的液晶顯示裝置。在第八實施例中，在液晶顯示裝置顯示區(qū)域的外側上設置了一個冗余光線屏蔽膜。第八實施例其他部分的結構可利用上述第一到第七實施例中所示的結構。
在第八實施例中，在TFT襯底150顯示區(qū)域的外側上的玻璃襯底151上形成一冗余光線屏蔽膜152。該冗余光線屏蔽膜152由包括Al(鋁)膜和Ti膜的多層金屬膜形成，或者由一金屬膜如Cr(鉻)膜或金屬氧化膜形成。TFT襯底150側上垂直取向膜156的邊緣部分與顯示區(qū)域側上冗余光線屏蔽膜152的末端部分相重疊。在第八實施例中，冗余光線屏蔽膜152的寬度設定為2.0mm。而冗余光線屏蔽膜152的寬度必須依據(jù)在形成突起圖形時不會在垂直取向膜156和冗余光線屏蔽膜152之間產(chǎn)生間隙的取向精度來確定。
多個象素電極(未示出)，設置在每個象素電極上的TFT(未示出)，連接到TFT上的總線(未示出)，以及用于覆蓋象素電極的垂直取向膜156都形成于TFT襯底150的顯示區(qū)域中。
如第一到第七實施例，設置在象素區(qū)域中的濾色片(未示出)，黑底162，用于覆蓋位于顯示區(qū)域中的濾色片和黑底162的相對電極(未示出)，及垂直取向膜166形成于CF襯底160上。在第八實施例中，假設黑底162由包括藍色濾色片和紅色濾色片的兩層濾色片構成。且假設黑底162的邊緣部分(在顯示區(qū)域的外側)未被垂直取向膜166所覆蓋。TFT襯底150側上的冗余光線屏蔽膜152設置成與顯示區(qū)域外側上的黑底162相對的形式。
TFT襯底150上的總線(柵極總線或漏極總線)自顯示區(qū)域延伸至襯底151的末端部分并連接到外部電路上。因此，為了不使總線之間通過冗余光線屏蔽膜152形成電氣連接，則必須使冗余光線屏蔽膜152形成于總線之間或形成于該總線層的不同層上。優(yōu)選地，如果冗余光線屏蔽膜152形成于不同于該總線層的另一層上，如圖34中所示，為了避免總線之間的電容耦和，不應使冗余光線屏蔽膜152正好形成于總線153之上或之下。
下文將對第八實施例的優(yōu)點進行描述。
在通過疊加濾色片形成黑底時，可將濾色片疊加成三層來增加黑底厚度，但結果在高度差部分卻易出現(xiàn)相對電極斷裂的現(xiàn)象(所謂的由高度差引起的斷裂)。于是，優(yōu)選地如果通過疊加濾色片來形成黑底的話，應將濾色片的層數(shù)設定為兩層。疊加兩層或三層濾色片時的透射率如表1中所示。其中OD值為透射率的對數(shù)值。
表1濾色片 OD值R+G1.3G+B1.1B+R2.1R+G+B 2.5由表1可知，如果疊加兩個濾色片來形成黑底的話，則藍色濾色片和紅色濾色片的結合能夠最有效地截止光線。
而當實際制作的液晶顯示裝置中黑底由藍色濾色片和紅色濾色片組成時，在顯示區(qū)域的外側上將出現(xiàn)藍光泄漏現(xiàn)象。這是由以下原因引起的。
圖35的剖面圖所示的是無冗余光線屏蔽膜的液晶顯示裝置。在圖35中，與圖21中相同的結構元件用相同的符號來表示，且在下文當中不再對其進行描述。假設在此液晶顯示裝置中，是將紅色濾色片疊加到藍色濾色片上來形成黑底。
如圖27中所示，通常CF襯底160顯示區(qū)域外側上黑底162的邊緣部分未被取向膜166所覆蓋。由于此部分上的液晶分子隨機取向，所以在未加電壓時，透射率能夠得以增強。
圖36的圖形所示的是藍色、綠色及紅色濾色片的波長光譜特性。如圖36中所示，由于紅色濾色片對具有藍色波長區(qū)域的光線的透射率相對來說大一些，所以即使將藍色濾色片和紅色濾色片相互疊加在一起，也不能充分地截止短波區(qū)域光線。由于此原因，短波光線(藍色光線)自將藍色濾色片和紅色濾色片疊加到一起構成的黑底中透射出來，能夠觀察到藍光泄漏。
而在第八實施例中，由于冗余光線屏蔽膜152設置在顯示區(qū)域的外側上，所以能夠有效地截止顯示區(qū)域外側泄漏的藍光。且在第八實施例中，由于CF襯底160側上的黑底162由藍色濾色片和紅色濾色片構成，相對于TFT襯底150上由金屬制成的冗余光線屏蔽膜152來說反射率較低，從而使得這種黑底162具有外部光線反射截止膜的效用。結果，能夠實現(xiàn)提高顯示質量這一優(yōu)點。
(第九實施例)圖37的剖面圖所示的是根據(jù)本發(fā)明第九實施例的液晶顯示裝置。圖37中與圖21中相同的結構元件用相同的符號來表示，且在下文當中不再對其進行說明。
在第九實施例中，形成于CF襯底160上的濾色片162是通過將藍色濾色片和紅色濾色片層壓在一起來形成的。且由UV(紫外線)涂膜形成的冗余光線屏蔽膜163形成于顯示區(qū)域外側上CF襯底160的上表面(與TFT襯底150表面相對側上的表面)上。UV涂覆膜是用蒸發(fā)法將TiO2膜和SiO2膜層壓成多層而形成的。其截止波長小于500nm。
在第九實施例中，即使包括藍色濾色片和紅色濾色片的黑底在顯示區(qū)域的外側可透射藍光，這種藍光也能夠被冗余光線屏蔽膜163所截止。因而定能避免藍光泄漏。
在第九實施例中，由UV涂覆膜構成的冗余光線屏蔽膜163形成于CF襯底160側上。而該冗余光線屏蔽膜也可形成于TFT襯底150側上，或者還可以形成于CF襯底160及TFT襯底150二者之上。
(第十實施例)圖38的剖面圖所示的是根據(jù)本發(fā)明第十實施例的液晶顯示裝置。圖38中與圖21中相同的結構元件用相同的符號來表示，且在下文當中不再對其進行說明。
設置一對偏振片158，168，將通過耦和CF襯底160和TFT襯底150所形成的液晶面板置于其間。這些偏振片158，168設置成其偏振軸互相垂直相交的方式。在第十實施例中，至少在這些偏振片158，168的其中之一上形成用作冗余光線屏蔽膜169的UV涂覆膜。在此情形下，冗余光線屏蔽膜形成于與位于顯示區(qū)域外側的區(qū)域相對應的區(qū)域上且其中黑底162未被垂直取向膜166所覆蓋。
根據(jù)第十實施例，除了與第八實施例相同的優(yōu)點之外，還可實施這種優(yōu)點即由于這種冗余光線屏蔽膜169(UV涂覆膜)并非直接形成于液晶面板上，所以這種涂覆膜易于形成。
(第十一實施例)圖39剖面圖所示的是根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的液晶顯示裝置。在第十一實施例中，第一到第七實施例中所示的TFT襯底的配置都適用。在圖39中，標號177代表顯示區(qū)域，標號178代表顯示區(qū)域的外部，標號179表示轉換連接部分。且圖40A的剖面圖所示的是第十一實施例液晶顯示裝置顯示區(qū)域177中的CF襯底。圖40B剖面圖所示的是顯示區(qū)域外側的CF襯底。
在第十一實施例中，CF襯底170上顯示區(qū)域177中的黑底是由藍色濾色片和紅色濾色片形成的雙層結構。且在顯示區(qū)域以外形成的冗余光線屏蔽膜175為紅、綠及藍濾色片的三層結構。
通常，在液晶顯示裝置中，CF襯底側上的相對電極和TFT襯底側上的電壓施加部分通過顯示區(qū)域外側稱作轉換器的導體進行電氣連接。此轉換器設置在轉換連接部分179中。
如果顯示區(qū)域外側部分上冗余光線屏蔽膜的所有區(qū)域都為三種濾色片的三層結構，則會增大顯示區(qū)域177和外部178間的高度差。結果，無法形成連續(xù)的相對電極(ITO膜)，且可能會出現(xiàn)由于高度差而引起的斷裂現(xiàn)象。因此，在第十一實施例中，如圖40B中所示，將濾色片層壓到轉換連接部分179上形成雙層結構便可避免產(chǎn)生連接錯誤。
如上一樣，在第十一實施例中，由于冗余光線屏蔽膜175在顯示區(qū)域外部為紅、綠及藍色濾色片的三層結構，所以必能避免藍光自顯示區(qū)域外部泄漏出來。此外，由于位于顯示區(qū)域外部及借助轉換器(轉換連接部分179)電氣連接到TFT襯底的電極上的區(qū)域內的濾色片層壓成雙層結構，故在形成ITO膜時不易出現(xiàn)由于高度差引起的斷裂現(xiàn)象，且也能夠避免制作量減少這一問題。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，由于能夠通過使第二襯底上突起圖形的頂端部分與第一襯底相接觸來使盒厚度保持不變，所以可以不用已有技術中所必須的球形或圓柱形襯墊。因而，即使有碰撞或振動，盒厚度也不會改變，從而能夠防止顯示質量下降的問題。且由于利用形成于電極上的絕緣突起圖形可使第一襯底和第二襯底間的間隔保持不變，所以第一襯底上的電極和第二襯底上電極間的短路也肯定能夠避免。此外，根據(jù)本發(fā)明，在突起圖形的兩側液晶的取向方向不同，所以能夠實現(xiàn)取向分割。于是，能夠獲得提高視覺特性這一優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法為相對電極、第一突起圖形及第一垂直取向膜形成于第一襯底上；之后象素電極、第二突起圖形及第二垂直取向膜形成于第二襯底上；接下來將第一襯底和第二襯底設置成使其上形成有第一垂直取向膜和第二垂直取向膜的表面互相相對并使第一突起圖形的頂端部分與第二襯底上的第二垂直取向膜相接觸，再將具有負介電各向異性的液晶封閉于其間。因而，已有技術中所必須有的配置襯墊的步驟及摩擦取向膜的步驟都可省略掉，所以能夠簡化制作步驟。
此外，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，由于設置有盒厚度調節(jié)層，所以能夠準確地調節(jié)盒厚度而不會過多地增加濾色片厚度。
還有，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，由于光線屏蔽膜由黑色樹脂制成且在光線屏蔽膜上疊加了一個或多個濾色片，所以不必過多地增加濾色片厚度即可準確地調節(jié)盒厚度。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，由于盒厚度可用形成光線屏蔽膜的保護層來調節(jié)，所以在不過多的增加濾色片厚度的情況下即能準確地調節(jié)盒厚度。且因此能夠簡化制作步驟。
而且，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，光線屏蔽膜由紅色象素周圍的藍色濾色片和紅色濾色片構成，且光線屏蔽膜也可由綠色象素周圍的藍色濾色片和綠色濾色片構成。因此，由于紅色象素和光線屏蔽膜之間的傾斜角及綠色象素和光線屏蔽膜之間的傾斜角能夠變得平緩一些，所以能夠減少由取向異常所引起的光線泄漏現(xiàn)象。
且根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置，由于將用于截止藍光的冗余光線屏蔽膜設置于顯示區(qū)域的外部，所以如果通過疊加紅色濾色片和藍色濾色片來形成光線屏蔽膜的話，定能避免在顯示區(qū)域外側產(chǎn)生藍光泄漏。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置包括第一襯底，該襯底具有形成于其一表面?zhèn)壬系亩鄠€第一電極及用于覆蓋該多個第一電極的第一垂直取向膜；第二襯底，具有形成于與第一襯底的一表面相對表面?zhèn)壬锨以O置于與第一襯底上多個第一電極之間區(qū)域相對應的區(qū)域內的光線屏蔽膜，設置成與第一襯底上各第一電極相對的多個濾色片，形成于光線屏蔽膜及多個濾色片上的第二電極，在第二電極上由絕緣材料制成的第一突起圖形，以及用于覆蓋第二電極及至少第二電極上的第一突起圖形的第二垂直取向膜，其中形成于光線屏蔽膜上的第一突起圖形的頂端部分與第一襯底相接觸；以及密封在第一襯底和第二襯底之間且具有負介電各向異性的液晶。
2.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其中光線屏蔽膜是通過將紅、綠及藍色濾色片中的至少兩個濾色片相疊加而形成的。
3.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其中第一突起圖形在光線屏蔽膜之上的部位處與第二襯底相接觸。
4.一種濾色片襯底，包括一平板；形成于該平板的預定區(qū)域上的光線屏蔽膜；形成于光線屏蔽膜的區(qū)域之間的多個濾色片；形成于光線屏蔽膜及濾色片之上的一電極；位于該電極之上由絕緣材料制成的突起圖形；和用于覆蓋該突起圖形的垂直取向膜。
5.一種液晶顯示裝置的制造方法，包括以下步驟形成一光線屏蔽膜，以截止第一襯底上各象素區(qū)域之間的光線；在第一襯底的象素區(qū)域上形成濾色片；在濾色片上形成一第一電極；在相對電極上形成由絕緣材料制成的第一突起圖形；形成一第一垂直取向膜，以覆蓋第一襯底上側的相對電極和第一突起圖形；在第二襯底的上側上形成多個第二電極；形成一第二垂直取向膜，以覆蓋第二襯底上側上的象素電極；及將第一襯底和第二襯底設置成使其上分別形成有第一垂直取向膜和第二垂直取向膜的表面互相相對且第一突起圖形的頂端部分與第二襯底上的第二垂直取向膜相接觸。
6.一種液晶顯示裝置的制造方法，包括以下步驟在第一襯底上各象素區(qū)域內有選擇地形成紅、綠及藍色濾色片中任一種濾色片，再通過使紅、綠及藍色濾色片中的至少兩種濾色片在象素區(qū)之間的區(qū)域內相疊加來形成一光線屏蔽膜；在濾色片上形成一第一電極；在相對電極上形成由絕緣材料制成的第一突起圖形；形成一第一垂直取向膜，以覆蓋第一襯底上側的相對電極和第一突起圖形；在第二襯底的上側上形成多個第二電極；形成一第二垂直取向膜，以覆蓋第二襯底上側上的象素電極；及將第一襯底和第二襯底設置成使其上分別形成有第一垂直取向膜和第二垂直取向膜的表面互相相對且第一突起圖形的頂端部分與第二襯底上的第二垂直取向膜相接觸。
7.一種液晶顯示裝置，包括第一襯底，該襯底具有形成于其一表面?zhèn)壬系亩鄠€第一電極及用于覆蓋該多個第一電極的第一垂直取向膜；第二襯底，具有與第一襯底上的多個第一電極相對設置的紅、綠及藍色濾色片，通過使設置在與多個第一電極之間區(qū)域相對應區(qū)域內的這些濾色片當中的至少兩個濾色片相疊加而形成的一光線屏蔽膜，所形成的用以至少覆蓋此濾色片的第二電極，可選擇地形成于光線屏蔽膜上的一盒厚度調節(jié)層，形成于第二電極及盒厚度調節(jié)層上的由絕緣材料制成的突起圖形，以及用于覆蓋第二電極及至少第二電極上突起圖形的第二垂直取向膜，其中突起圖形的頂端部分與第一襯底相接觸；以及密封在第一襯底和第二襯底之間且具有負介電各向異性的液晶。
8.一種濾色片襯底包括一平板；形成于該平板的預定區(qū)域上的紅、綠及藍色濾色片；通過使位于該平板預定區(qū)域上的這些濾色片當中的至少兩個濾色片相疊加所形成的光線屏蔽膜；用于至少覆蓋濾色片的一電極；可選擇地形成于光線屏蔽膜之上的一盒厚度調節(jié)層；位于該電極及盒厚度調節(jié)層之上由絕緣材料制成的突起圖形；和用于覆蓋該電極及至少電極上的突起圖形的第一垂直取向膜。
9.一種液晶顯示裝置，包括第一襯底，該襯底具有形成于其一表面?zhèn)壬系亩鄠€第一電極及用于覆蓋該多個第一電極的第一垂直取向膜；第二襯底，具有與第一襯底上的多個第一電極相對設置的紅、綠及藍色濾色片，通過使設置在與多個第一電極之間區(qū)域相對應區(qū)域內的這些濾色片當中的至少兩個濾色片相疊加而形成的一光線屏蔽膜，用以至少覆蓋此濾色片的第二電極，形成于第二電極上的由絕緣材料制成的突起圖形，形成于光線屏蔽膜上的突起圖形之上的盒厚度調節(jié)層，以及用于至少覆蓋第二電極的第二垂直取向膜，其中盒厚度調節(jié)層的頂端部分與第一襯底相接觸；以及密封在第一襯底和第二襯底之間且具有負介電各向異性的液晶。
10.一種濾色片襯底，包括一平板；形成于該平板的預定區(qū)域上的紅、綠及藍色濾色片；通過使位于該平板預定區(qū)域上的這些濾色片當中的至少兩個濾色片相疊加所形成的光線屏蔽膜；用于至少覆蓋濾色片的電極；位于該電極上由絕緣材料制成的突起圖形；形成于光線屏蔽膜上的突起圖形之上的盒厚度調節(jié)層；和用于至少覆蓋該電極的垂直取向膜。
11.一種液晶顯示裝置，包括第一襯底，該襯底具有形成于其一表面?zhèn)壬系亩鄠€第一電極及用于覆蓋該多個第一電極的第一垂直取向膜；第二襯底，具有設置在與多個第一電極之間區(qū)域相對應區(qū)域內的由不透光材料制成的光線屏蔽膜；與第一襯底上的多個第一電極相對設置的紅、綠及藍色濾色片，且至少其中之一覆蓋住所述的光線屏蔽膜；覆蓋濾色片的第二電極；形成于第二電極上的由絕緣材料制成的突起圖形；以及用于覆蓋第二電極及至少第二電極上突起圖形的第二垂直取向膜，其中突起圖形的頂端部分與第一襯底相接觸；以及密封在第一襯底和第二襯底之間且具有負介電各向異性的液晶。
12.一種濾色片襯底，包括一平板；設置在該平板的預定區(qū)域上的由不透光材料制成的光線屏蔽膜；紅、綠及藍色濾色片，至少其中之一用以覆蓋該光線屏蔽膜；用于覆蓋濾色片的電極；位于該電極上由絕緣材料制成的突起圖形；和用于覆蓋該電極及至少突起圖形的第一垂直取向膜。
13.一種液晶顯示裝置的制造方法，包括以下步驟在第一襯底的象素區(qū)域內形成濾色片，再在象素區(qū)域之間的區(qū)域內將濾色片疊加成二層或更多層以形成一光線屏蔽膜；至少在濾色片上形成一相對電極；在光線屏蔽膜上的預定區(qū)域內形成由絕緣材料制成的一盒厚度調節(jié)層；在相對電極和盒厚度調節(jié)層上形成一由絕緣材料制成的用作域限定裝置的突起圖形；形成一用于覆蓋相對電極及至少相對電極上的突起圖形的第一垂直取向膜；在第二襯底的上側形成多個象素電極；形成一用于覆蓋該象素電極的第二垂直取向膜；以及將第一襯底和第二襯底設置成使其上分別形成有第一垂直取向膜和第二垂直取向膜的表面互相相對且突起圖形的頂端部分與第二襯底側相接觸。
14.一種液晶顯示裝置的制造方法，包括以下步驟通過在第一襯底上形成一金屬膜及一光刻膠，再用光刻法構圖該光刻膠和該金屬膜，以使金屬膜和光刻膠留在象素之間的區(qū)域內，從而形成光線屏蔽膜及用于覆蓋該光線屏蔽膜的抗蝕刻膜；在象素區(qū)域內形成紅、綠及藍色濾色片以在抗蝕刻膜上形成一個或多個濾色片；在濾色片上形成一相對電極；在相對電極上形成一個由絕緣材料制成的用作域限定裝置的突起圖形；形成一用于覆蓋相對電極及至少相對電極上的突起圖形的第一垂直取向膜；在第二襯底的上側形成多個象素電極；形成一用于覆蓋該象素電極的第二垂直取向膜；以及將第一襯底和第二襯底設置成使其上分別形成有第一垂直取向膜和第二垂直取向膜的表面互相相對且突起圖形的頂端部分與第二襯底側相接觸。
15.一種液晶顯示裝置，包括第一襯底，該襯底具有形成于其一表面?zhèn)壬系亩鄠€第一電極及用于覆蓋該多個第一電極的第一垂直取向膜；第二襯底，具有與第一襯底上的多個第一電極相對設置的紅、綠及藍色濾色片，由藍色濾色片及形成于紅色象素周圍藍色濾色片上的紅色濾色片構成以及由藍色濾色片和形成于綠色象素周圍藍色濾色片上的綠色濾色片構成的光線屏蔽膜，用于覆蓋濾色片及光線屏蔽膜的第二電極，以及用于覆蓋該第二電極的第二垂直取向膜；以及密封在第一襯底和第二襯底之間且具有負介電各向異性的液晶。
16.一種濾色片襯底，包括一平板；形成于該平板的預定區(qū)域上的紅、綠及藍色濾色片；由藍色濾色片及形成于紅色象素周圍藍色濾色片上的紅色濾色片構成以及由藍色濾色片和形成于綠色象素周圍藍色濾色片上的綠色濾色片構成的光線屏蔽膜；用于覆蓋濾色片及光線屏蔽膜的電極；以及用于覆蓋該電極的垂直取向膜；
17.根據(jù)權利要求15所述的液晶顯示裝置，進一步包括形成于第二襯底第二電極上且由第二垂直取向膜所覆蓋的突起圖形；其中突起圖形的頂端部分與第一襯底相接觸以使第一襯底和第二襯底之間的間隙保持不變。
18.一種液晶顯示裝置的制造方法，包括以下步驟在第一襯底上的藍色象素區(qū)域及光線屏蔽區(qū)域內形成藍色濾色片；在紅色象素區(qū)域內和紅色象素區(qū)域及第一襯底上藍色濾色片周圍光線屏蔽區(qū)域一部分上的藍色濾色片周圍的光線屏蔽區(qū)域內形成紅色濾色片；在綠色象素區(qū)域內和綠色象素區(qū)域及第一襯底上藍色濾色片周圍光線屏蔽區(qū)域剩余部分上的藍色濾色片周圍的光線屏蔽區(qū)域內形成綠色濾色片；在紅色濾色片，藍色濾色片及綠色濾色片上形成一相對電極；在相對電極上形成一用作域限定裝置的、由絕緣材料制成的突起圖形；形成一用于覆蓋相對電極及突起圖形的第一垂直取向膜；在第二襯底的上側上形成多個象素電極；形成一用于覆蓋象素電極的第二垂直取向膜；以及將第一襯底和第二襯底設置成使其上分別形成有第一垂直取向膜和第二垂直取向膜的表面互相相對且突起圖形的頂端部分與第二襯底側相接觸。
19.一種液晶顯示裝置，包括第一襯底，該襯底具有形成于其一表面?zhèn)壬系亩鄠€第一電極及用于覆蓋該多個第一電極的第一垂直取向膜；第二襯底，具有與第一襯底上的多個第一電極相對設置的紅、綠及藍色濾色片，通過將至少兩個濾色片相疊加而形成的黑底，用于覆蓋濾色片及黑底的第二電極，以及用于覆蓋該第二電極的第二取向膜；以及密封在第一襯底和第二襯底之間且具有負介電各向異性的液晶；其中在設置有多個第一電極的顯示區(qū)域的外部形成一用于截止藍色的冗余光線屏蔽膜。
20.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其中所形成的濾色片中藍色濾色片的高度不同于其他濾色片的高度。
21.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其中光線屏蔽膜由黑色樹脂制成且厚于濾色片。
22.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，其中光線屏蔽膜是通過將包括藍色濾色片在內的至少兩個濾色片或多個濾色片相疊加而形成的。
23.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，進一步包括形成于第一電極與第一襯底上的第一垂直取向膜之間的第二突起圖形。
24.根據(jù)權利要求1所述的液晶顯示裝置，進一步包括設置于第一襯底上第一電極的縫隙。
25.根據(jù)權利要求5所述的液晶顯示裝置的制造方法，進一步包括在第二襯底的上側形成多個象素電極的步驟之后、在象素電極上形成絕緣材料制成的第二突起圖形的步驟。
26.根據(jù)權利要求5所述的液晶顯示裝置的制造方法，其中光線屏蔽膜由黑色樹脂制成，且所形成的濾色片薄于光線屏蔽膜。
27.根據(jù)權利要求5所述的液晶顯示裝置的制造方法，其中所形成濾色片中藍色濾色片的高度不同于其他濾色片的高度。
28.根據(jù)權利要求6所述的液晶顯示裝置的制造方法，進一步包括在第二襯底的上側形成多個象素電極的步驟之后、在象素電極上形成絕緣材料制成的第二突起圖形的步驟。
29.根據(jù)權利要求6所述的液晶顯示裝置的制造方法，其中所形成的紅色濾色片、綠色濾色片及藍色濾色片中至少有一種濾色片的高度不同于其他濾色片的高度。
30.根據(jù)權利要求11所述的液晶顯示裝置，其中光線屏蔽膜的厚度厚于濾色片的厚度。
31.根據(jù)權利要求11所述的液晶顯示裝置，其中光線屏蔽膜由金屬膜或金屬化合物膜以及形成于金屬膜或金屬化合物膜上的抗蝕劑來制成。
32.根據(jù)權利要求17所述的液晶顯示裝置，其中將紅色象素區(qū)域與形成于紅色象素區(qū)域周圍的光線屏蔽膜之間的傾斜角以及綠色象素區(qū)域與形成于綠色象素區(qū)域周圍的光線屏蔽膜之間的傾斜角都設定成小于30度。
33.根據(jù)權利要求17所述的液晶顯示裝置，其中將紅色象素區(qū)域與形成于紅色象素區(qū)域周圍的光線屏蔽膜之間的高度差以及綠色象素區(qū)域與形成于綠色象素區(qū)域周圍的光線屏蔽膜之間的高度差都設定成小于1.5μm。
34.根據(jù)權利要求19所述的液晶顯示裝置，其中冗余光線屏蔽膜由金屬或金屬化合物制成。
35.根據(jù)權利要求19所述的液晶顯示裝置，其中冗余光線屏蔽膜由截止波長小于500nm的UV涂覆膜制成。
36.根據(jù)權利要求19所述的液晶顯示裝置，其中冗余光線屏蔽膜具有由紅、綠及藍色濾色片構成的三層結構。
全文摘要
液晶顯示裝置，表面由垂直取向膜36覆蓋的象素電極32和突起圖形35形成于TFT襯底30上。表面由垂直取向膜46覆蓋的相對電極44和突起圖形45形成于CF襯底40上。CF襯底40上突起圖形45的頂端部分與TFT襯底30相接觸，將具有負介電各向異性的液晶49密封于其間。結果能夠省去分布襯墊的步驟，且能夠避免盒厚度發(fā)生變化，并能獲得好的顯示質量。
文檔編號G09F9/30GK1664677SQ2005100628
公開日2005年9月7日 申請日期2000年2月15日 優(yōu)先權日1999年2月15日
發(fā)明者池田政博, 澤崎學, 谷口洋二, 井上弘康, 田野瀨友則, 田中義規(guī) 申請人:富士通顯示技術株式會社