專利名稱：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設(shè)備(LCD)。更具體的說，本發(fā)明涉及一種包括有彼此相耦合的第一襯底和第二襯底、一液晶層、以及隔離物的LCD設(shè)備。上述液晶層形成于具有一密封件的第一與第二襯底間的間隙中。上述隔離物位于該間隙中。該LCD設(shè)備中的間隙的均一性得到了改善。
背景技術(shù)：
眾所周知的，LCD設(shè)備具有一個位于兩層襯底間的液晶層以及位于各個襯底之外的一對偏振片。向液晶層施加數(shù)據(jù)電壓以控制穿透所述層的光，從而根據(jù)所施加的數(shù)據(jù)電壓來將圖像顯示在其屏幕上。
圖1給出了現(xiàn)有的LCD設(shè)備的結(jié)構(gòu)，該LCD設(shè)備已在公開號為No.9-7309
公開日為1997年3月18日的日本未審專利中公開。
該現(xiàn)有設(shè)備包括一薄膜晶體管(TFT)襯底112、一相對襯底114、以及夾在襯底112和114間的液晶層116。偏振片(未給出)位于襯底112的外表面上，另一個偏振片(未給出)位于襯底114的外表面上。這兩個偏振片的偏振軸彼此垂直。襯底112和114、液晶層116、以及兩個偏振片的組合體構(gòu)成了LCD平板126。平板126和其他的諸如驅(qū)動電路(未給出)這樣的必要部件構(gòu)成了該設(shè)備。
當(dāng)從其前面來看該設(shè)備時，它具有一個用于顯示圖像的矩形顯示區(qū)118以及一個環(huán)繞顯示區(qū)118的框型非顯示區(qū)120。在顯示區(qū)118中，像素和TFT被排列成矩陣。襯底112和114與沿著非顯示區(qū)120而形成的密封件122耦合。液晶層116是由注入到襯底112和114間的間隙中的特定液晶制成的。層116被構(gòu)件122密封。為了使襯底112和114間的間隙(即襯底間的間隙)保持均一，柱狀隔離物124形成于液晶層116。以規(guī)則的間距將這些隔離物124排列在顯示區(qū)118和非顯示區(qū)120內(nèi)。
圖2給出了用于制造如圖1所示的LCD設(shè)備的現(xiàn)有方法中的狀態(tài)，在圖2中TFT襯底構(gòu)件112a和相對的襯底構(gòu)件114a彼此耦合以同時形成兩個LCD平板126。因此，該方法包括兩平板的形成步驟。這兩個平板126位于耦合的構(gòu)件112a和114a的中間以使其彼此相鄰。在這個狀態(tài)下，在構(gòu)件112a和114a之間仍未形成液晶層116。
如圖2所示，由矩形密封件122所剖面的每個平板126包括柱形隔離物124，這些隔離物有規(guī)則的排列在顯示區(qū)118和非顯示區(qū)120內(nèi)。為了確保在其耦合步驟中在襯底構(gòu)件112a和114a之間形成所希望的間隙并便于隨后的對耦合的構(gòu)件112a和114a的切割操作，此外還形成了柱形輔助隔離物124a和輔助密封件128。輔助密封件128位于兩個平板126之外，這兩個平板126處于耦合構(gòu)件112a和114a的外圍區(qū)域。輔助隔離物124a位于兩個密封件128之外。
將隔離物124和124a固定在相對襯底114上。如圖2所示，位于每個平板126的非顯示區(qū)120上的隔離物124的密度大于位于其顯示區(qū)118上的隔離物124的密度。因此，當(dāng)襯底構(gòu)件112a和114a彼此耦合并且固化密封件122和128時，位于每個平板126的非顯示區(qū)120上的隔離物124完全經(jīng)得起施加于區(qū)域120上的壓力，該壓力比施加于其顯示區(qū)118上的壓力相對強(qiáng)。這意味著位于每個平板126在其外圍部分的襯底間隙比位于其中間部分的襯底間隙要小。
公開號為No.9-73093的上述專利公開物進(jìn)一步公開了另一個結(jié)構(gòu)，即位于每個平板的非顯示區(qū)120上的柱形隔離物124的厚度或直徑大于位于其顯示區(qū)118上的隔離物124的厚度或直徑。在這種結(jié)構(gòu)中，可獲得如上所述的優(yōu)點(diǎn)。
與上述情況不同，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了這樣的事實(shí)，即“襯底間的間隙非均一性”出現(xiàn)在每個平板的密封件附近?！耙r底間的間隙非均一性”意味著位于密封件附近的每個平板外圍部分的襯底間隙大于其他部分中的襯底間隙。下面參考圖3A至3D以及圖4A至4C來說明發(fā)明人發(fā)現(xiàn)間隙非均一性的原因。
利用公知的LCD設(shè)備的一般制造方法中所使用的液晶注入法，在相對襯底構(gòu)件114a的內(nèi)表面形成了柱形隔離物124，同時在TFT襯底構(gòu)件112a的內(nèi)表面形成了密封件122和128，如圖3A所示。每個密封件122均具有矩形平面形狀，并且每個輔助密封件128均具有U形或類似L形平面形狀，如圖2所示。球形的非密封的隔離物130位于每個構(gòu)件122和128上，如圖3A所示。當(dāng)然，柱形隔離物124可形成于TFT襯底構(gòu)件112a的內(nèi)表面，同時密封件122和128可形成于相對襯底構(gòu)件114a上。
首先，利用密封件122和128使襯底構(gòu)件112a和114a彼此耦合，然后將這些襯底構(gòu)件112a和114a夾在一對平板之間并且通過該平板而將壓力施壓于這些襯底構(gòu)件上?；蛘?，抽出存在于襯底構(gòu)件112a與114a間的間隙中的空氣以減小內(nèi)部壓力，因此可將一壓力施壓于構(gòu)件112a和114a上，由此由于大氣中的壓力差而使構(gòu)件112a和114a耦合。由于該壓力，密封件122和128以及相對襯底構(gòu)件114a變形并被固化，因此構(gòu)件112a和114a耦合在一起并且將其間隙設(shè)置在所希望的值。如圖3B給出了處于該階段的狀態(tài)。
在該耦合過程中，即使施加在整個襯底構(gòu)件112a和114a上的壓力是均一的，但是由于隔離物124的較小的變形極限，仍限制了密封件122和128的壓縮變形。其結(jié)果是，位于密封件122和128附近的間隙比它們所希望的值稍大一些。
隨后，以這樣的方式來切割耦合的襯底構(gòu)件112a和114a以分離兩個LCD平板126。接著，通過穿透密封件122的注入口(未給出)來將液晶注入到每個平板126的間隙，由此在間隙中形成了液晶層116。在該注入過程中，液晶被注入，直到相對襯底114稍微有些鼓起并且間隙稍大于隔離物124的高度，如圖3C所示。
為了從間隙處移走多余的液晶，將每個平板126夾在一對平板中間并且通過平板而將壓力施壓于每個平板126。這樣，通過注入口而將多余的液晶從間隙中排擠出來。最終，每個平板126具有如圖3D所示的結(jié)構(gòu)。
如圖3D所示，TFT襯底112與相對襯底114間的襯底間間隙在處于密封件122的位置時具有最大值，并且在遠(yuǎn)離構(gòu)件122的區(qū)域時具有所希望的值。因?yàn)槲挥跇?gòu)件122附近的襯底間間隙逐漸從其最大值減小到所希望的值，因此在相對襯底114中形成了傾斜區(qū)域S。如果整個傾斜區(qū)域S位于非顯示區(qū)120上，不會出現(xiàn)任何問題。然而，如果一部分傾斜區(qū)域S位于顯示區(qū)118上，如圖3D所示，則會出現(xiàn)問題。例如，如果位于顯示區(qū)118上的區(qū)域S的傾斜角等于間隔為1mm的兩個位置間的襯底間間隙的平均值的大約2％，觀看者則可識別出由于該傾斜所造成的壞的效果。這意味著如果顯示區(qū)118的傾斜角滿足了所述關(guān)系時，LCD設(shè)備的圖像質(zhì)量將降低。
圖像質(zhì)量下降則使人想到了眾所周知的液晶滴落及襯底耦合方法，該方法通常用在LCD設(shè)備的制造方法中。下面參考附圖4A至4C對此進(jìn)行詳細(xì)的描述。
通過查找注入口是否存在于密封件上來確知在制造LCD設(shè)備的過程中使用液晶注入方法和液晶滴落及襯底耦合方法中的哪一種。如果該設(shè)備具有位于密封件上的注入口時，則知道使用液晶注入方法來制造設(shè)備。
對于眾所周知的液晶滴落及襯底耦合方法而言，首先，如圖4A所示，在相對襯底構(gòu)件1 14a的內(nèi)表面上形成了柱形隔離物124，同時在TFT襯底構(gòu)件112a的內(nèi)表面上形成了密封件122和128。這與如圖3A至3D所示的液晶注入方法相同。
此后，液晶滴132滴落在位于每個平板126上的構(gòu)件112的內(nèi)表面。然后，將相對襯底構(gòu)件114a放置在處于真空環(huán)境中的TFT襯底構(gòu)件112a上，從而利用密封件122和128而使構(gòu)件112a和114a彼此耦合，如圖4B所示。在固化密封件122和128之后，襯底間間隙的內(nèi)部保持在真空狀態(tài)。因?yàn)樵谠擇詈线^程中密封件122必須將液晶滴132限制在間隙中，因此密封件122的粘性高于在圖3A至3D的方法中所使用的構(gòu)件122的粘性。
由此耦合的襯底構(gòu)件112a和114a被從真空環(huán)境帶入大氣中。在這種狀況下，大氣壓力施壓于構(gòu)件112a和114a。其結(jié)果是，襯底間間隙減小，同時液晶滴132膨脹以形成了液晶層116，如圖4C所示。在這種狀況下，使每個平板126的周圍區(qū)域變形比使其中間區(qū)域變形要困難的多。這是因?yàn)槊芊饧?22的粘性相對較高并且位于構(gòu)件122附近的隔離物124提供了阻力。其結(jié)果是，位于間隙中的液晶很可能聚集在每個平板126的周圍區(qū)域。這意味著多余的液晶很可能保留在與構(gòu)件122相鄰近的周圍區(qū)域，使位于密封件122附近的間隙保持在比所希望的值更大的值。
如圖4C所示，TFT襯底構(gòu)件112a和相對襯底構(gòu)件114a間的襯底間間隙在處于密封件122的位置時具有最大值并且在遠(yuǎn)離構(gòu)件122的區(qū)域時具有所希望的值。這與如圖3D所示的情況相同。因此，如果一部分傾斜區(qū)域S位于顯示區(qū)118上，如圖4C所示，則圖像質(zhì)量會降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的就是提出一種LCD設(shè)備，該設(shè)備可有效的抑止位于顯示區(qū)上的傾斜區(qū)域的變形。
本發(fā)明的另一個目的就是提出一種LCD設(shè)備，該設(shè)備可防止由于位于密封件附近的傾斜區(qū)域所造成的圖像質(zhì)量的降低。
本發(fā)明的又一個目的就是提出一種LCD設(shè)備，該設(shè)備利用簡單的方法防止位于顯示區(qū)上的間隙的非均一性。
對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，從下述說明中即可清楚的知道上述目的以及未特定說明的其他目的。
根據(jù)本發(fā)明的LCD設(shè)備包括第一襯底，像素排列在該第一襯底上；第二襯底，利用密封件使該第二襯底與第一襯底相耦合，如此以形成第一襯底和第二襯底間的間隙；一液晶層，該液晶層形成于該間隙中，并且該液晶層受到密封件的限制；以及隔離物，這些隔離物排列在液晶層中；其中第一襯底具有用于顯示圖像的顯示區(qū)，限定顯示區(qū)包括像素；并且其中第一襯底具有形成于顯示區(qū)之外的非顯示區(qū)，非顯示區(qū)位于顯示區(qū)與密封件之間；并且其中隔離物位于與顯示區(qū)相應(yīng)的液晶層的第一部分中，同時沒有隔離物位于與非顯示區(qū)相應(yīng)的液晶層的第二部分中。
對于根據(jù)本發(fā)明的LCD設(shè)備而言，第一襯底具有一個被規(guī)定要包括像素的顯示區(qū)以及一個形成于顯示區(qū)之外的非顯示區(qū)。隔離物位于與顯示區(qū)相應(yīng)的液晶層的第一部分中，同時沒有隔離物位于與非顯示區(qū)相應(yīng)的液晶層的第二部分中。
因此，在將第一和第二襯底彼此相耦合的耦合處理過程中位于非顯示區(qū)的隔離物沒有產(chǎn)生阻力。這意味著所施加的壓力很容易使密封件變形。因此，處于密封件位置的間隙值與處于顯示區(qū)的間隙值之間的差值被減小或消除。換句話說，有效的抑止了位于顯示區(qū)上的傾斜區(qū)域的變形。
其結(jié)果是，利用簡單的方法即可消除由于顯示區(qū)上的間隙非均一性(例如位于密封件附近的傾斜區(qū)域)所引起的圖像質(zhì)量的下降。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以是利用液晶注入方法所制造的類型或者是利用液晶滴落及襯底耦合方法所制造的類型。
在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例中，在第一或第二襯底的內(nèi)表面上形成了一凹陷。該凹陷位于液晶層的第二部分，從而在顯示區(qū)與非顯示區(qū)之間形成了一階梯。該凹陷構(gòu)成了液晶的緩沖空間。
當(dāng)該設(shè)備是利用液晶注入方法所制造的類型時，即使在第一和第二襯底的耦合處理過程中已形成了均一的間隙，也將會出現(xiàn)間隙的非均一性，這是由于在移走多余液晶的處理之后多余的液晶遺留在密封件附近。然而在該實(shí)施例中，多余的液晶將進(jìn)入凹陷。于是間隙在密封件附近增大的可能性減小或者消除。
當(dāng)該設(shè)備是利用液晶滴落及襯底耦合方法所制造的類型時，與利用液晶注入方法所制造的類型相類似，在大氣施壓于耦合的第一和第二襯底的過程中將不會出現(xiàn)由于多余的液晶遺留在密封件附近而造成的間隙的非均一性。這是因?yàn)槎嘤嗟囊壕нM(jìn)入了凹陷，即緩沖空間。
在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，TFT被排列在第一襯底上，如此可與各個像素電連接。在第一襯底上形成了一電介質(zhì)層(最好是有機(jī)電介質(zhì)層)以覆蓋住TFT和像素。凹陷形成于電介質(zhì)層上。在該實(shí)施例中，具有另外一個優(yōu)點(diǎn)，即利用簡單的方法即可實(shí)現(xiàn)緩沖空間。
在非顯示區(qū)中，對TFT和像素進(jìn)行電絕緣的電介質(zhì)層是不必要的。因此，即使在通過有選擇的移走非顯示區(qū)上的電介質(zhì)層而形成凹陷的情況下，也不會出現(xiàn)問題。
在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的又一個優(yōu)選實(shí)施例中，在第二襯底上形成了一電介質(zhì)層(例如電介質(zhì)保護(hù)膜層)。在電介質(zhì)層上形成了凹陷。在該實(shí)施例中，還具有另外一個優(yōu)點(diǎn)，即利用簡單的結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)緩沖空間。
在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的又一個優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二襯底中的一個包括一個透明板，該板具有位于其內(nèi)表面上的凹陷部分。該凹陷是由該板的下凹部分形成的。在該實(shí)施例中，還具有另外一個優(yōu)點(diǎn)，即利用簡單的結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)緩沖空間，這是因?yàn)橥ㄟ^利用諸如氫氟酸這樣的適當(dāng)蝕刻劑來有選擇的蝕刻平板即可很容易的形成平板的凹陷部分。
在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的又一個優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)非顯示區(qū)的寬度為L(μm)并且顯示區(qū)上的間隙的平均值為d(μm)時，階梯(即凹陷)具有滿足下列關(guān)系的高度HH≥(1/2)×(1000+L)×
/L(μm)在該實(shí)施例中，還具有另外一個優(yōu)點(diǎn)，即可有效的防止位于顯示區(qū)上的可識別的間隙的非均一性。
在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的又一個優(yōu)選實(shí)施例中，隔離物是桿形的并且形成于第一和第二襯底的其中一個上。


為了使本發(fā)明容易地表達(dá)該效果，下面參考所附的附圖來對此進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖1是顯示現(xiàn)有的LCD設(shè)備的局部原理圖；圖2是顯示圖1的現(xiàn)有LCD設(shè)備在其制造方法的一步驟中的狀況的前視圖；圖3A至3D分別是圖1的現(xiàn)有LCD設(shè)備的局部剖面示意圖，這些圖顯示了利用液晶注入方法這樣的制造方法的處理步驟；圖4A至4C分別是圖1的現(xiàn)有LCD設(shè)備的局部剖面示意圖，這些圖顯示了利用液晶滴落及襯底耦合方法這樣的制造方法的處理步驟；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD設(shè)備在其制造方法的一步驟中的狀況的前視圖；圖6是根據(jù)圖5的第一實(shí)施例的LCD設(shè)備的局部剖面示意圖；圖7A至7D分別是根據(jù)圖5的第一實(shí)施例的LCD設(shè)備的局部剖面示意圖，這些圖顯示了利用液晶注入方法這樣的制造方法的處理步驟；圖8A至8C分別是根據(jù)圖5的第一實(shí)施例的LCD設(shè)備的局部剖面示意圖，這些圖顯示了利用液晶滴落及襯底耦合方法這樣的制造方法的處理步驟；圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LCD設(shè)備的局部剖面示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的LCD設(shè)備的詳細(xì)的局部剖面示意圖，該圖顯示了緩沖空間的容積計(jì)算(即，顯示區(qū)域與非顯示區(qū)域之間的階梯高度)；圖11是根據(jù)圖9的第二實(shí)施例的LCD設(shè)備的放大的局部剖面示意圖，該圖顯示了其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)；圖12是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的LCD設(shè)備的局部剖面示意圖；
圖13是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的LCD設(shè)備的局部剖面示意圖。
第一實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD設(shè)備具有如圖5和6所示的結(jié)構(gòu)。
圖5顯示了第一實(shí)施例的LCD設(shè)備在其制造方法的一步驟中的狀態(tài)。在圖5中，TFT襯底12a和相對襯底構(gòu)件14a彼此耦合以同時形成兩個LCD平板26。因此，該方法包括兩平板的形成步驟。這兩個平板26位于耦合的襯底構(gòu)件12a和14a的中間以使其彼此相鄰。在此狀態(tài)下，在構(gòu)件12a和14a之間還未形成液晶層。
每個平板26包括一矩形顯示區(qū)18、一密封件22、以及一矩形框形非顯示區(qū)域20。在上述顯示區(qū)18中，像素和其TFT被排列成矩陣。所形成的上述密封件用于限定LCD設(shè)備的外邊界。上述非顯示區(qū)形成于顯示區(qū)18的外邊界與構(gòu)件22之間。非顯示區(qū)的寬度20例如可以是大約1000至5000μm。
為了確保在其耦合步驟中在襯底構(gòu)件12a和14a之間形成所希望的間隙(即，利用密封件22所形成的均一耦合狀態(tài))并便于隨后的對耦合的構(gòu)件12a和14a的切割操作，此外還形成了輔助密封件28。輔助密封件28位于兩個平板26(即，兩個密封件22)之外，這兩個平板26處于耦合的構(gòu)件12a和14a的外圍區(qū)域。與上述的現(xiàn)有LCD設(shè)備不同，沒有提供輔助隔離物。
如圖5所示，由矩形密封件22所切成的每個平板26包括形成于顯示區(qū)18上的柱形隔離物24。這里，這些隔離物24以200至600μm的間隔僅僅在顯示區(qū)18上排列成矩陣陣列。與上述的現(xiàn)有設(shè)備不同，在非顯示區(qū)域20及除平板26之外的剩余區(qū)域上沒有排列隔離物。因?yàn)榉秋@示區(qū)域20上沒有提供隔離物，因此外部壓力完全施加在位于構(gòu)件22附近的密封件22上。換句話說，當(dāng)襯底構(gòu)件12a和14a彼此耦合并且密封件22被固化時，不會在構(gòu)件22附近發(fā)生缺乏施加的壓力。這樣，密封件22受壓變形，直到在構(gòu)件22附近形成了所希望的間隙。其結(jié)果是，即使耦合的襯底構(gòu)件12a和14a受到隨后液晶注入處理，由于固化的構(gòu)件22，即使位于構(gòu)件22附近的具有期望值的間隙仍不會增加。這意味著防止了很可能出現(xiàn)在顯示區(qū)18周圍區(qū)域的間隙的非均一性。
這里，在對襯底構(gòu)件12a和14a進(jìn)行耦合處理之前，將隔離物24固定在相對襯底14上，并且在TFT襯底12上形成了密封件22。然而，本發(fā)明并不局限于此?？梢詫⒏綦x物24固定在TFT襯底12上或者襯底12和14上。類似的，密封件22也可形成在相對襯底14上。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD設(shè)備的局部剖面示意圖。如圖6所示，第一實(shí)施例的LCD設(shè)備包括一TFT襯底12、一相對襯底14、以及夾在襯底12和14中間的液晶層16。利用位于襯底12和14外邊界的密封件22來將襯底12和14耦合在一起。
一偏振片(未給出)位于TFT襯底12的外表面，另一個偏振片(未給出)位于相對襯底14的外表面。這兩個偏振片的偏振軸彼此垂直。襯底12和14、液晶層116、以及兩個偏振片的組合體構(gòu)成了LCD平板26。第一實(shí)施例的LCD設(shè)備包括所述平板26以及必要的驅(qū)動電路。
相對襯底14包括一個矩形玻璃板34、一個形成于平板34內(nèi)表面的黑色矩陣(即，光屏蔽層)36、一個形成于平板34內(nèi)表面以覆蓋黑色矩陣36的保護(hù)膜層38、以及在保護(hù)膜層38上以矩陣陣列形成的隔離物24。黑色矩陣36屏蔽了幾乎所有的非顯示區(qū)域20并且有選擇的屏蔽了顯示區(qū)18上的各個像素中的一部分區(qū)域(信號線和寫入線位于該區(qū)域上)。
TFT襯底12包括一個玻璃板40、一個形成于平板40的內(nèi)表面以遮蓋住像素和TFT的電介質(zhì)保護(hù)膜層42、以及一個形成于保護(hù)膜層42上的對準(zhǔn)層44。
對于根據(jù)第一實(shí)施例的設(shè)備而言，將密封件22擠壓到所希望的高度，由此在構(gòu)件22附近形成了所希望的間隙。因此，在耦合的襯底12和14的整體上均一地實(shí)現(xiàn)了具有所希望值的間隙。這意味著有效的抑止了在顯示區(qū)18上形成不必要的傾斜區(qū)域S。換句話說，可防止由于傾斜區(qū)域S所造成的間隙的非均一性。按照這種方式，在根據(jù)第一實(shí)施例的LCD設(shè)備中利用簡單的方法即可防止位于顯示區(qū)18上的間隙的非均一性。
接下來，參考附圖7A至7D對用于制造根據(jù)第一實(shí)施例的LCD設(shè)備的方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。在該方法中使用了液晶注入方法。
如圖7A所示，僅在位于顯示區(qū)18上的相對襯底構(gòu)件14a的內(nèi)表面上將柱形隔離物24排列成矩陣陣列。當(dāng)然，隔離物24也可形成于TFT襯底構(gòu)件12a的內(nèi)表面上。在TFT襯底構(gòu)件12a上，像素和其TFT(均未給出)被排列成矩陣陣列。
首先，在位于顯示區(qū)18之外的TFT襯底構(gòu)件12a的內(nèi)表面上形成密封件22和28。每個密封件22均具有矩形平面形狀，并且每個輔助密封件28均具有U形或類似L形平面形狀，如圖5所示。球形的非密封的隔離物30位于每個構(gòu)件22和28上，如圖7A所示。密封件22和28也可形成于相對襯底構(gòu)件14a上。
接下來，將相對襯底構(gòu)件14a放置在TFT襯底構(gòu)件12a上以利用密封件22和28使其相耦合。然后，將由此而耦合的襯底構(gòu)件12a和14a夾在一對平板之間并且通過該平板而將壓力施加在這些襯底構(gòu)件上?；蛘撸槌龃嬖谟谝r底構(gòu)件12a與14a間的間隙中的空氣以減小內(nèi)部壓力，因此可將一壓力施加在構(gòu)件12a和14a上，由此由于壓力差而使構(gòu)件12a和14a相耦合。由于所施加的壓力，密封件22和28以及相對襯底構(gòu)件14a受壓變形并被固化，因此構(gòu)件12a和14a耦合在一起并且將其間隙設(shè)置在所希望的值。如圖7B給出了處于該階段的狀態(tài)。
在該耦合過程中，施加的壓力在整個襯底構(gòu)件12a和14a上是均一的，因此顯示區(qū)18中襯底構(gòu)件12a與14a間的間隙減小到希望的間隙值，該值是由隔離物24的高度所限定的。同時，密封件22和28受壓變形，直到位于構(gòu)件22和28處的襯底構(gòu)件12a和14a間的間隙具有與位于顯示區(qū)18處的相同的希望值，顯示區(qū)18中的間隙值是由平板對的間距限定的。
因?yàn)楦綦x物24不位于非顯示區(qū)20和其外部區(qū)域中，因此所施加的壓力使襯底構(gòu)件14a完全變形。其結(jié)果是，位于非顯示區(qū)20和其外部區(qū)域中的襯底構(gòu)件12a和14a間的間隙減小到比所希望的值更小的一值，如圖7B所示。例如，位于非顯示區(qū)20和其外部區(qū)域上的最終間隙可能大約等于零。
隨后，以這樣的一種方式來切割耦合的襯底構(gòu)件12a和14a，以使兩個LCD平板26分離。接著，通過穿透密封件22的注入口(未給出)將液晶注入到每個平板26的間隙，由此在間隙中形成了液晶層16。在該注入過程中，液晶被注入，直到相對襯底14稍微有些鼓起并且間隙稍大于隔離物24的高度，如圖7C所示。因此，在該注入處理結(jié)束之后，位于密封件22處的TFT襯底12和相對襯底14間的間隙等于由隔離物24的高度所確定的值(即，希望的間隙值)。位于顯示區(qū)18上的襯底12和14間的間隙大于所希望的間隙值。相對襯底在非顯示區(qū)20中稍微鼓起，因此間隙從所希望的值逐漸增加到到位于顯示區(qū)18處的值。在位于非顯示區(qū)20上的相對襯底14的外表面上形成了傾斜區(qū)域。
為了從間隙處移走多余的液晶，將每個平板26夾在一對平板中間并且通過平板而將壓力施加在每個平板26上。這樣，通過注入口而將多余的液晶從間隙中排擠出來，由此消除了襯底14的鼓起。
在該階段，每個平板26具有如圖7D所示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的襯底間間隙大約等于位于顯示區(qū)18處的、位于顯示區(qū)20處的、以及位于密封件22附近的隔離物24的高度所限定的值(即，所希望的間隙值)。
從上述說明可知，當(dāng)?shù)谝粚?shí)施例的LCD設(shè)備是由液晶注入方法所制造的類型時，利用簡單的方法即可防止位于顯示區(qū)18處的間隙的非均一性。
接下來，參考附圖8A至8C對根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于制造LCD設(shè)備的另一方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。在該方法中，采用液晶滴落及襯底耦合方法。
如圖8A所示，柱形隔離物124排列在僅位于顯示區(qū)18處的相對襯底構(gòu)件14a的內(nèi)表面上。在TFT襯底構(gòu)件12a上，像素和其TFT(均未給出)排列成矩陣陣列。這與如圖7A至7D所示的液晶注入方法相同。
首先，位于顯示區(qū)18之外的TFT襯底構(gòu)件12a的內(nèi)表面上形成了密封件22和28。球形的非密封的隔離物30位于每個構(gòu)件22和28上，如圖8A所示。這與如圖7A至7D所示的液晶注入方法相同。
接下來，液晶滴32滴落在位于每個平板26上的TFT襯底構(gòu)件12a的內(nèi)表面。此后，將相對襯底構(gòu)件14a放置在處于真空環(huán)境中的TFT襯底構(gòu)件12a上，因此利用密封件22和28使構(gòu)件12a和14a彼此耦合，如圖8B所示。在將密封件22和28粘附在構(gòu)件14a之后，襯底間間隙的內(nèi)部保持在真空狀態(tài)。因?yàn)樵谠擇詈线^程中密封件22必須將液晶滴32限制在間隙中，因此密封件22的粘性高于在圖7A至7D的方法中所使用的構(gòu)件22的粘性。
由此耦合的襯底構(gòu)件12a和14a被從真空環(huán)境帶入大氣中。在這種狀態(tài)下，構(gòu)件12a和14a受到施壓處理。在該施壓處理中，由大氣壓力施壓于整個構(gòu)件12a和14a。因?yàn)榇髿鈮毫κ┘釉谡麄€構(gòu)件12a和14a上的壓力是均一的，因此位于顯示區(qū)18上的襯底構(gòu)件12a與14a間的間隙減小到由隔離物24的高度所限定的希望值，如圖8C所示。同時，密封件22和28受壓變形，直到位于構(gòu)件22和28處的襯底構(gòu)件12a與14a間的間隙具有與位于顯示區(qū)18處的相同的希望值。這是由于隔離物24未位于非顯示區(qū)20及其外部區(qū)域上。
其結(jié)果是，如圖8C所示，襯底間間隙減小到位于顯示區(qū)18處的以及位于密封件22和28附近的希望值。在構(gòu)件22與28之間的區(qū)域中，間隙減小到比希望值還要小的值或者大約為零。在非顯示區(qū)20中，相對襯底構(gòu)件14a稍微鼓起，因此該間隙增加到比希望值還要大的值。由于所施加的壓力而使液晶滴32向外擴(kuò)張以形成液晶層16而造成了構(gòu)件14a的鼓起。
因?yàn)闃?gòu)件14a的鼓起，因此在顯示區(qū)18的外邊界附近形成了不必要的傾斜區(qū)域(該傾斜區(qū)域引起了間隙的不均一性)。然而，該傾斜區(qū)域比在上述現(xiàn)有設(shè)備中所觀測到的傾斜區(qū)域要窄的多。因此不會出現(xiàn)與顯示質(zhì)量下降有關(guān)的問題。
從上述說明可知，當(dāng)?shù)谝粚?shí)施例的LCD設(shè)備是由液晶滴落及襯底耦合方法所制造的類型時，利用簡單的方法即可防止位于顯示區(qū)18上的間隙非均一性。
第二實(shí)施例圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LCD設(shè)備，該設(shè)備具有與圖6所示的第一實(shí)施例的設(shè)備相同的結(jié)構(gòu)，除了在TFT襯底12與相對襯底14間的間隙上形成了另外的緩沖空間68。因此，這里為了簡略起見省去了對相同結(jié)構(gòu)的說明，而對于相同的或相應(yīng)構(gòu)件而言仍使用與第一實(shí)施例所使用的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記。
因?yàn)槌丝臻g68之外第二實(shí)施例具有與第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)，因此它不僅具有與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有其他的優(yōu)點(diǎn)，即很容易獲得位于整個設(shè)備的襯底12與14間的均一間隙。
緩沖空間68用于接收由襯底間間隙所限定的多余液晶。因此，與第一實(shí)施例相比，該間隙更可能在整個設(shè)備中都是均一的。例如通過有選擇的蝕刻電介質(zhì)保護(hù)膜層42來形成空間68。在圖9中，省略了對準(zhǔn)層。
圖10說明了用于計(jì)算緩沖空間68的適當(dāng)體積的方法。
通常，如果位于顯示區(qū)18上的傾斜角等于其間隔為1mm的兩個位置間的襯底間間隙的平均值的2％，觀看者則可識別出傾斜即間隙非均一性的影響。因此，如果造成間隙非均一性的多余液晶被完全接收到緩沖空間68中，這防止了間隙的非均一性。按照下述方法可獲得適當(dāng)容量的空間68。
這里，將由隔離物24的高度所限定的希望間隙值設(shè)置為d(例如4μm)，將非顯示區(qū)20的寬度(即點(diǎn)B與點(diǎn)C間的距離)設(shè)置為L(例如5000μm)。假定觀看者可識別的間隙的非均一性處于其最低級，則位于顯示區(qū)18處的傾斜角等于間隔為1mm的兩個位置間的襯底間間隙的平均值的2％，如前面所述。在圖10的設(shè)備結(jié)構(gòu)中，由點(diǎn)B(即，顯示區(qū)18的外邊界)與點(diǎn)A(即，從所述邊界向內(nèi)相距1mm或1000μm的點(diǎn))間的相對襯底14的傾斜區(qū)域S形成了差值為(0.02×d)μm的間隙。這意味著點(diǎn)B與點(diǎn)F間的間隙差值為(0.02×d)μm。假定襯底14的內(nèi)表面的斜度是線性的，則點(diǎn)C(即，與點(diǎn)A和點(diǎn)B處于同一平面且位于密封件22內(nèi)邊線的點(diǎn))與點(diǎn)D(即，與點(diǎn)F處于同一平面且位于密封件22內(nèi)邊線的點(diǎn))間的間隙差值為[(L×0.02×d)/1000]μm。
因此，可造成間隙差值為[(L×0.02d)/1000]μm的多余液晶在每水平單位長度(即，在與圖紙相垂直方向上的1μm長)上的體積是由三角形的支柱ACE在水平單位長度上的體積V來給定的。這里，點(diǎn)E與斜面AF處于同一平面且位于密封件的22內(nèi)邊線。具體的說，三角形的底邊長(1000+L)μm，其高度為
，因此體積可表示為V＝(1/2)×(1000+L)×
(μm3)(1)為了使緩存空間68可接收具有由等式(1)所給定的體積V的多余液晶，空間68的體積V′必須等于V或更大一些，即V′≥V。
當(dāng)空間68的橫斷面是矩形并且其寬度為L′(L′≤L)時，如圖9所示，空間68的高度H必須滿足關(guān)系式H≥(1/2)×(1000+L)×
/L(μm)(2)圖11顯示了根據(jù)第二實(shí)施例的LCD設(shè)備的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
如果空間68的寬度L′等于非顯示區(qū)20的寬度L(即L′＝L)，則設(shè)備具有如圖9所示的結(jié)構(gòu)。如果空間68的寬度L′小于非顯示區(qū)20的寬度L(即L′＜L)，則設(shè)備具有如圖10所示的結(jié)構(gòu)。如果空間68未形成于LCD設(shè)備的整個水平長度上，則由等式(2)所給的H值必須乘以空間68的面積與非顯示區(qū)20的面積之間的比值。
圖11顯示了根據(jù)第二實(shí)施例的LCD設(shè)備的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
相對襯底14包括一個玻璃板34、一個形成于平板34內(nèi)表面上的黑色矩陣36、以及一個用于覆蓋黑色矩陣36的電介質(zhì)保護(hù)膜層38。黑色矩陣36屏蔽了幾乎所有非顯示區(qū)域20并有選擇地屏蔽了顯示區(qū)18上的各個像素中的一部分區(qū)域(信號線和其他寫入線位于該區(qū)域上)。
TFT襯底12包括一個玻璃板40。在顯示區(qū)18上，掃描線46和公用電極線48形成于平板40的內(nèi)表面。柵極電介質(zhì)層50形成于平板40的內(nèi)表面以覆蓋線46和48。信號線52和像素內(nèi)存儲電容器線54形成于柵極電介質(zhì)層50上。保持層56形成于柵極電介質(zhì)層50上以覆蓋線52和54。有機(jī)電介質(zhì)層42形成于保護(hù)層56上。透明電極(每一個均包括一屏蔽公用電極58、一公用電極60、以及一像素電極62)形成于有機(jī)電介質(zhì)層42上。對準(zhǔn)層44形成于有機(jī)電介質(zhì)層42上以覆蓋電極58、60、以及62。
公用電極48和掃描線46中的每一個均具有層疊結(jié)構(gòu)，鉻(Cr)層覆蓋住下面的鋁(Al)層的頂面和側(cè)面。每一個信號線52均具有由底部Cr子層、Al層、以及頂部Cr層所構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)。
在TFT襯底20的非顯示區(qū)20上形成了導(dǎo)線64和66。導(dǎo)線64具有與公用電極線48和掃描線46相同的電平。導(dǎo)線66具有與信號線52相同的電平。保護(hù)層56和對準(zhǔn)層44還覆蓋非顯示區(qū)20。從圖11可以看出，有選擇地移走了有機(jī)電介質(zhì)層42以在區(qū)域20上形成緩沖空間68。因此，對準(zhǔn)層44直接與保護(hù)層相接觸。
液晶層16形成于襯底12和14之間。柱形隔離物24規(guī)則地排列在層16上。底端固定在保護(hù)膜層38上的隔離物24在其頂端與對準(zhǔn)層44相接觸。
按照下述方法來制造相對襯底14。
首先，在玻璃板34的表面上涂上一層黑色矩陣36的材料。平板34受到預(yù)烘焙處理和構(gòu)圖處理(該處理包括暴光、顯象、以及固化步驟)，由此形成了黑色矩陣36。此后，通過對紅色、綠色、以及藍(lán)色均進(jìn)行涂覆、預(yù)烘焙、暴光、顯象、以及固化步驟來在黑色矩陣36上形成了濾光器(未給出)。對保護(hù)膜層38的材料進(jìn)行涂覆以及固化，由此在平板14上形成了保護(hù)膜層36以覆蓋住矩陣36。將隔離物24的材料涂覆在保護(hù)膜層38上并通過暴光、顯象、以及固化步驟對其進(jìn)行構(gòu)圖，由此在層38上形成了柱形隔離物24。
當(dāng)黑色矩陣36由金屬構(gòu)成時，在平板34的整個內(nèi)表面上形成了金屬層，然后通過涂覆抗蝕劑、暴光、顯象、蝕刻、以及除去抗蝕劑的工序來對其進(jìn)行構(gòu)圖以形成所希望的形狀。
按照下述方法來制造TFT襯底12。
首先，將Al層沉積在玻璃板40的整個表面，然后通過涂覆抗蝕劑、暴光、顯象、蝕刻、以及除去抗蝕劑的工序來對其進(jìn)行構(gòu)圖以形成所希望的形狀。接下來，將Cr層沉積在玻璃板40的整個表面，然后通過相同的方法對其進(jìn)行構(gòu)圖以形成所希望的形狀。因此形成了公用電極48和掃描線46。在整個平板40上形成了無機(jī)電介質(zhì)層，由此在平板40上形成了柵極電介質(zhì)層50。
隨后，在柵極電介質(zhì)層50上相繼形成非晶硅(a-Si)層和n型a-Si層，然后通過涂覆抗蝕劑、暴光、顯象、蝕刻、以及除去抗蝕劑的工序來對其進(jìn)行構(gòu)圖。
在整個柵極電介質(zhì)層50上相繼沉積Cr層和Al層以覆蓋(a-Si)層和n型a-Si層。通過涂覆抗蝕劑、暴光、顯象、蝕刻、以及除去抗蝕劑的工序來有選擇地蝕刻Al層。像素內(nèi)存儲線54僅由Cr層形成。接下來，將Cr層沉積在整個柵極電介質(zhì)層50。此后，通過涂覆抗蝕劑、暴光、顯象、蝕刻、以及除去抗蝕劑的工序來對由此沉積的底層Cr、Al層、以及頂層Cr進(jìn)行構(gòu)圖，由此在層50上形成了具有三層結(jié)構(gòu)的信號線52。
有選擇的蝕刻n型a-Si層和a-Si層以實(shí)現(xiàn)每個TFT結(jié)構(gòu)。此后，在柵極電介質(zhì)層50上形成了作為保護(hù)層56的電介質(zhì)層，以覆蓋TFT和信號線52以及像素內(nèi)存儲線54。通過涂覆和烘焙的工序在層56上形成了有機(jī)電介質(zhì)層42。層42是由感光樹脂材料制成的，因此通過暴光和顯象的工序形成了必要的接觸孔以可同樣的直接穿透。通過蝕刻有選擇地除去層42在非顯示區(qū)20中的部分，從而形成緩沖空間68。隨后，在層42的整個表面上形成了ITO(銦氧化錫)層，然后通過涂覆抗蝕劑、暴光、顯象、蝕刻、以及除去抗蝕劑的工序來對其進(jìn)行構(gòu)圖，從而在層42上形成了透明電極58、60以及62。最終，在層42和保護(hù)層56的已暴光部分上形成對準(zhǔn)層44。
第三實(shí)施例圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的LCD設(shè)備，該設(shè)備具有與圖6所示的第一實(shí)施例的設(shè)備相同的結(jié)構(gòu)，除了在TFT襯底12與相對襯底14間的間隙上形成了另外的緩沖空間68?？臻g68是通過有選擇的移走相對襯底14上的介質(zhì)保護(hù)膜層38而實(shí)現(xiàn)的，這與圖9的第二實(shí)施例的設(shè)備不同。
因此，這里為了簡略起見省去了對相同結(jié)構(gòu)的說明，而對于相同的或相應(yīng)構(gòu)件而言仍使用與第一實(shí)施例所使用的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記。
很顯然，第三實(shí)施例的設(shè)備具有與第二實(shí)施例的設(shè)備相同的優(yōu)點(diǎn)。
第四實(shí)施例圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的LCD設(shè)備，該設(shè)備具有與圖9所示的第二實(shí)施例的設(shè)備相同的結(jié)構(gòu)，除了空間68是通過有選擇的移走有機(jī)電介質(zhì)層42以及位于TFT襯底12上的底部玻璃層40而實(shí)現(xiàn)的。
因此，這里為了簡略起見省去了對相同結(jié)構(gòu)的說明，而對于相同的或相應(yīng)構(gòu)件而言仍使用與第二實(shí)施例所使用的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記。
很顯然，第四實(shí)施例的設(shè)備具有與第二實(shí)施例的設(shè)備相同的優(yōu)點(diǎn)。
空間68 以通過有選擇的移走相對襯底14的玻璃板34而實(shí)現(xiàn)。
其他實(shí)施例當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于上述第一至第四實(shí)施例。任何修改均可適用于這些實(shí)施例。例如，盡管隔離物24是固定在相對襯底14上，但是它們也可固定在TFT襯底12上。此外，也可由除上述實(shí)施例所使用的方法之外的其他方法來實(shí)現(xiàn)形成于非顯示區(qū)20上的緩沖空間68。
盡管已對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說應(yīng)該明白的是在不脫離本發(fā)明的精神的情況下可很顯而易見的作出各種修改。因此本發(fā)明的范圍僅僅是由隨后的權(quán)利要求來確定的。
權(quán)利要求
1.一種LCD設(shè)備，包括第一襯底，像素排列在該第一襯底上；第二襯底，以形成第一襯底和第二襯底間的間隙的方式，利用密封件使該第二襯底與第一襯底相耦合；液晶層，該液晶層形成于該間隙中，并且該液晶層受到密封件的限制；以及隔離物，這些隔離物排列在液晶層中；其中第一襯底具有用于顯示圖像的顯示區(qū)，限定顯示區(qū)以包括像素；并且其中第一襯底具有形成于顯示區(qū)之外的非顯示區(qū)，非顯示區(qū)位于顯示區(qū)與密封件之間；并且其中隔離物位于與顯示區(qū)相應(yīng)的液晶層的第一部分中，同時沒有隔離物位于與非顯示區(qū)相應(yīng)的液晶層的第二部分中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該設(shè)備是由液晶注入方法所制造的類型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該設(shè)備是由液晶滴落及襯底耦合方法所制造的類型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括一個形成于第一或第二襯底內(nèi)表面上的凹陷；其中該凹陷位于液晶層的第二部分，由此在顯示區(qū)與非顯示區(qū)之間形成一階梯；并且其中該凹陷構(gòu)成用于容納多余液晶的緩沖空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中TFT以可與各像素電連接的方式排列在第一襯底上，并且在第一襯底上形成了一電介質(zhì)層以覆蓋TFT和各像素；并且其中該凹陷形成于該電介質(zhì)層中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中電介質(zhì)層形成于第二襯底上；并且其中該凹陷形成于該電介質(zhì)層中。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中第一和第二襯底的其中一個包括一透明板，該透明板的內(nèi)表面上具有一凹陷部分；并且其中利用該平板的下凹部分形成了該凹陷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中當(dāng)非顯示區(qū)的寬度為L(μm)并且顯示區(qū)上的間隙的平均值為d(μm)時，凹陷具有滿足下列關(guān)系的高度HH≥(1/2)×(1000+L)×
/L(μm)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中隔離物是桿形的并且形成于第一和第二襯底的其中一個上。
全文摘要
一種LCD設(shè)備，可利用簡單的方法防止由于顯示區(qū)內(nèi)的間隙非均一性所造成的圖像質(zhì)量降低。利用密封件可使TFT襯底和相對襯底彼此耦合，如此形成了位于其間的間隙。在該間隙上形成了液晶層。隔離物排列在液晶層上。TFT襯底具有一個包括有像素的顯示區(qū)以及一個在顯示區(qū)之外形成的非顯示區(qū)。非顯示區(qū)位于顯示區(qū)與密封件之間。隔離物位于與顯示區(qū)相應(yīng)的液晶層的第一部分上，同時沒有隔離物位于與非顯示區(qū)相應(yīng)的液晶層的第二部分上。另外在該間隙上形成了用于容納多余液晶的一凹陷。
文檔編號G02F1/1368GK1495480SQ0315239
公開日2004年5月12日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者廉谷勉 申請人:Nec液晶技術(shù)株式會社