專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，并尤其涉及一種共面轉(zhuǎn)換模式(電場)的液晶顯示裝置，其包括陣列基底，公共電極基底和密封在兩基底之間的液晶，公共電極基底具有形成在與陣列基底相對的表面上的大量柱形隔件，隔件的位置散布在相對的表平面上，以便例如保持兩基底之間預(yù)定的間隙。
背景技術(shù)：
在對具體實例進(jìn)行詳細(xì)的描述之前，對本說明書中所用的主要術(shù)語給予簡短的概述。
“陣列基底”指形成的(玻璃)基底(陣列一側(cè)的基底)，在其主表面上形成有開關(guān)元件陣列，如均設(shè)置在大量掃描線(即，柵極線(或行線)Y1，Y2，…Yn)和大量信號線(即，數(shù)據(jù)線(列線)X1，X2，…Xm)之間每個交叉點附近的有源元件TFT，其中每條掃描線從掃描電路接受地址信號，每條信號線從保持電路接受數(shù)據(jù)信號，還形成有分別對應(yīng)地連結(jié)到每個開關(guān)元件的大量象素電極和分別對應(yīng)于每個象素電極設(shè)置以產(chǎn)生共面電場的公共電極。此基底也稱作有源矩陣基底或有源矩陣LCD玻璃基底。
“公共電極基底”指玻璃基底，其基本上相對且平行于陣列基底并與其隔開預(yù)定的距離，在相對面上形成彩色濾光片(CF層)，并將液晶密封在其本身與陣列基底之間。此基底也被稱作相對基底(或?qū)γ婊?或CF基底或彩色濾光片基底。
“隔件”指用于在陣列基底和公共電極基底之間設(shè)置恒定間隙(即，LCD間隙，單元間隙或間隙)的間隙材料。有時，用隔件噴灑器噴灑粒狀(或球狀)材料如“微珠”(商標(biāo)名)。在根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)中，提供了柱形隔件，每個柱形隔件設(shè)置在公共電極基底上的固定位置，這樣形成預(yù)定圖案作為分布狀態(tài)。
“黑顯示不均勻的不規(guī)則性”指顯示器中由偏移摩擦(即，具有一個沿偏移力的方向的分量的應(yīng)力，該偏移力施加到與隔件接觸的表面區(qū)域)(偏移力的產(chǎn)生是陣列基底與公共電極基底在基底平面內(nèi)的彼此相對位置偏移而引起的外部性結(jié)果)造成的基底(即，玻璃)上光學(xué)各向異性的產(chǎn)生而產(chǎn)生的不規(guī)則性的現(xiàn)象。因為此現(xiàn)象根源于基底中的剩余應(yīng)力，所以不能獲得自然恢復(fù)。在共面電場型液晶顯示裝置中，此現(xiàn)象在暗視的顯示器情形中尤其顯著。
“局部間隙不規(guī)則性”指陣列基底和公共電極基底之間的距離(即，間隙)在整個基底表面上不均勻且局部變化的現(xiàn)象。此現(xiàn)象發(fā)生在這樣的情形中，即當(dāng)隔件由于受到超過彈性限度的應(yīng)力而可塑變形時。
“高溫間隙不規(guī)則性(或下部間隙不規(guī)則性)”指基于陣列基地和公共電極基底之間的間隙增大的現(xiàn)象，其為液晶顯示器用在高溫時造成液晶膨脹的結(jié)果。具體地說，當(dāng)間隙超過柱形隔件形變恢復(fù)的限度時(即，當(dāng)液晶容納部分膨脹時)，液晶在重力作用下聚集在液晶顯示裝置膨脹的下部附近，由此產(chǎn)生間隙的不規(guī)則性。
液晶顯示器作為一種薄、輕和低功耗的平板顯示器而具有廣泛的用途。在這些顯示器中有一種共面轉(zhuǎn)換型液晶顯示器。在此顯示器中，在形成于有源矩陣基底(或陣列側(cè)電極)上的象素電極和相對電極之間產(chǎn)生共面電場，由此使密封在有源矩陣基底和相對基底之間的液晶在基底平面中基本上水平的旋轉(zhuǎn)，從而提供顯示。從此工作模式中看，液晶顯示器可以提供很寬的視角，并且因而應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)展。
迄今為止，一直采用間隙減小技術(shù)來滿足不斷加快響應(yīng)速度的需要。因此，越來越多的情況是，在任一基底上形成柱形隔件以均勻和精確地保持顯示器中減小的間隙。
但是，在共面轉(zhuǎn)換模式中利用柱形隔件的情況下，在暗顯示中產(chǎn)生顯示的不規(guī)則性。這種顯示的不規(guī)則性在暗顯示中尤其顯著。顯示的不規(guī)則性指的是當(dāng)一些外力導(dǎo)致相對基底在水平方向(即，基底平面)上關(guān)于有源矩陣基底偏移時出現(xiàn)的現(xiàn)象。在柱形隔件的情況下，兩個基底之間的摩擦力比球狀隔件的情形大。因此在此情況下，不能恢復(fù)到發(fā)生偏移之前的原始狀態(tài)，并且應(yīng)力集聚在玻璃上。此現(xiàn)象是由于玻璃中所產(chǎn)生的光學(xué)各向異性所導(dǎo)致的。從解決暗顯示中非均勻的不規(guī)律性問題的觀點出發(fā)，可以僅減少柱形隔件的數(shù)量，由此減小兩基底之間的摩擦力。但是，這樣做在鉗制液晶板的方向上外部施加壓力時又出現(xiàn)問題。數(shù)量減少的柱形隔件不能經(jīng)受如此施加的外力，因而柱形隔件遭受彈性形變，導(dǎo)致間隙不規(guī)律性的產(chǎn)生(這種不規(guī)律性也稱作局部的間隙不規(guī)律性，因為它們是在局部受到外力時產(chǎn)生的)。
作為解決上述問題的現(xiàn)有技術(shù)，主要提出了兩種方法。第一種方法是增加一些柱形隔件的高度。高度增大的柱形隔件總在兩基底之間保持間隙，并且其余的柱形隔件在兩基底受到壓力時參與保持間隙。因而，因為在所有時間內(nèi)保持兩隔件之間間隙的柱形隔件的數(shù)量減少，所以不出現(xiàn)源自摩擦的問題。另外，當(dāng)施加趨于壓擠基底的壓力時，高度低的柱形隔件參與間隙支撐，由此抑制局部間隙不規(guī)律的產(chǎn)生。第二種方法是在有源矩陣基底的布線臺階部分上設(shè)置柱形隔件。其上設(shè)置有柱形隔件的部分一直在兩基底之間保持間隙，而通常不與有源矩陣基底接觸的部分在并且也只有在施加壓力時才參與保持間隙。
圖10是上述現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器的部分放大前視圖。正方形實線圍起來的每個部分是象素600。在每個象素中形成三基色彩色濾光片R、G和B。例如以每四個象素一個隔件的比例形成柱形隔件304。圖11是表示現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器實例中柱形隔件部分及其相鄰部分的放大截面圖。如圖11的截面圖所示，此實例有一個陣列側(cè)基底201和一個相對基底202。相對基底202有階梯膜306和保護(hù)膜303，并且形成有兩種不同的柱形隔件。在階梯膜306上形成高度較高的柱形隔件304，在階梯膜306以外的其它部分上形成較高度較小的柱形隔件305。圖12是表示不同現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器實例中柱形隔件部分及其附近部分的放大截面圖。圖12所示的現(xiàn)有技術(shù)實例具有一個信號線40形成其上的陣列側(cè)基底201和相對基底202。相對基底202具有形成于對應(yīng)著信號線的位置處的柱形隔件304和形成于與信號線40的位置分開的位置處的其它柱形隔件305。相對于信號線40形成在不同位置處的柱形隔件具有下列效果。柱形隔件304與信號線40接觸并支撐兩基底201和202之間的間隙，而其它的柱形隔件305通常與陣列側(cè)基底隔開，當(dāng)且只有當(dāng)對相對基底202施加外力時與其接觸。
圖16(A)～16(C)是描述在高溫條件下使用液晶顯示器時現(xiàn)有技術(shù)存在的問題的視圖，液晶聚集在液晶顯示器膨脹下部的附近。參見圖16(A)～16(C)，液晶500密封在陣列側(cè)基底(即，有源矩陣基底)201和相對基底202之間，在兩隔件201和202之間形成大量的隔件304以保持其間的間隙b。圖16(A)表示較低溫度T1℃下的狀態(tài)。圖16(B)表示較高溫度T2℃下的狀態(tài)。圖16(C)表示另一更高溫度T3℃下的狀態(tài)。
具體地說，液晶500隨著升高的溫度而膨脹。當(dāng)液晶500膨脹超出柱形隔件304的復(fù)原程度(即，間隙形成時的擠壓程度)時，其以柱形隔件304不再保持于陣列基底201和共用電極基底202之間的方式膨脹(即，處于兩基底之間的間隙h增大的狀態(tài))。最終，如圖16(C)所示，液晶500在重力作用下匯集在液晶顯示器膨脹下部的附近。結(jié)果，產(chǎn)生間隙的不規(guī)則。在此說明書中，此現(xiàn)象被稱作下部間隙不規(guī)則或高溫間隙不規(guī)則。
圖13(A)和13(B)是解釋圖11所示現(xiàn)有實例中的問題的示圖。在圖11所示的實例中，相對基底202的彩色材料柱和黑色矩陣(BM)材料設(shè)置在柱形隔件304下面。在此情況下，如圖13(A)所示，在大小高度的柱形隔件304和305之間產(chǎn)生接近1μm的高度差(或突出程度)。在此情況下，如圖13(B)所示，當(dāng)施加具有趨于減小陣列側(cè)基底201和相對基底202之間間隙的成分的壓力(外力)時，柱形隔件304被擠壓大約略小于1μm，直到柱形隔件305與陣列側(cè)基底201保持接觸。柱形隔件304和305的材料通常經(jīng)受彈性形變。因此，當(dāng)釋放壓力時，柱形隔件304不恢復(fù)到原始高度。因此產(chǎn)生局部的間隙不規(guī)則。圖14(A)～14(C)依次表示局部間隙不規(guī)則的產(chǎn)生方式。如圖所示，階梯膜305的過大厚度造成不能同時實現(xiàn)減小摩擦和防止產(chǎn)生局部間隙不規(guī)則的問題。
在圖12所示的另一實例中，安置柱形隔件304或與陣列側(cè)(或有源矩陣)基底201接觸的地方對應(yīng)于陣列側(cè)基底201的信號線40(或布線端部)，而當(dāng)且僅當(dāng)施加擠壓基底的壓力時柱形隔件305才與陣列側(cè)基底201接觸。圖15(A)和15(B)是描述圖12所示的其它現(xiàn)有技術(shù)中對孔徑比的影響的示圖。在圖15(A)所示的情形中，柱形隔件304與掃描線11上的位置接觸，以致于孔徑比不受影響。在圖15(B)所示的情況下，柱形隔件305位于偏離掃描線11、信號線40或框狀黑色矩陣301的位置(即柱形隔件305必須接近柱形隔件305)，由此引起孔徑比的減小。此外，因為柱形隔件305設(shè)置在接近孔徑的位置，所以出現(xiàn)在每個柱形隔件305附近的液晶層500的取向受到不利影響的問題。
另外，陣列側(cè)基底201和相對基底202通?；ハ嗥x幾微米作為約定偏差。偏差程度的波動導(dǎo)致柱形隔件304和305與陣列側(cè)基底201所接觸的區(qū)域波動的問題。因此，所想要的效果也有波動。還有一個問題，在圖11和12所示的現(xiàn)有技術(shù)實例中，兩種不同類的柱形隔件、即用于保持兩基底201和202之間間隙的柱形隔件304和當(dāng)且僅當(dāng)對基底施加壓力時參與這種保持的柱形隔件305，很難排除孔徑比的減小以及獲得適當(dāng)范圍的膜厚度。
另外，現(xiàn)有技術(shù)還有高溫操作問題，在此情況下，會導(dǎo)致上述下部間隙不規(guī)則(即，高溫間隙不規(guī)則)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中固有的問題提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種可以克服或減輕上述問題的液晶顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種液晶顯示器，包括陣列基底、共用電極基底、以及密封在所述兩個基底之間的液晶，所述共用電極基底具有形成于與該陣列基底相對的表面上的多個柱形隔件，并且這些柱形隔件形成在散布于該相對表面的平面內(nèi)的位置處，以保持所述兩個基底彼此隔開預(yù)定間隙。其中所述多個隔件包括第一組柱形隔件，該第一組柱形隔件中的每一個都具有在所有的時間內(nèi)與所述陣列基底的對應(yīng)部分接觸的自由端；以及第二組柱形隔件，該第二組柱形隔件中的每一個都具有正常情況下不與所述陣列基底的對應(yīng)部分接觸、而在所述兩個基底之間的間隙減小時才與所述部分接觸的自由端；以及所述陣列基底具有階梯膜，該階梯膜包括形成于所述共用電極基底的所述相對表面上的無機(jī)膜，形成無機(jī)膜的每個位置包括使得每個所述第一組柱形隔件的自由端與所述共用電極基底一直接觸的正常接觸位置。
所述階梯膜具有基本上大于2000且小于5000的厚度。所述階梯膜是通過在其上形成有掃描線的所述陣列基底的一部分上層疊無機(jī)材料層而形成的。所述有機(jī)材料層是通過層疊不同的有機(jī)材料構(gòu)成的層而形成的。所述階梯膜是由非晶硅、鉻和鋁構(gòu)成的組中的至少一種制成的。
每個所述第一組柱形隔件形成為具有第一高度，使得在其自由端與所述陣列基底的對應(yīng)部分相接觸的初始狀態(tài)下，位于所述兩個基底之間的在所述接觸狀態(tài)部分的間隙比位于所述兩個基底之間的在所述接觸接觸部分外圍區(qū)域的間隙要大。每個所述柱形隔件是這樣形成的，即將其從所述初始狀態(tài)的第一高度縮短到第二高度，使得位于所述兩個基底之間的在所述接觸狀態(tài)部分的間隙基本上等于位于所述兩個基底之間的在所述接觸接觸部分外圍區(qū)域的間隙。所述多個柱形隔件形成為這樣的密度，使得當(dāng)所述第一和第二組柱形隔件各自與對應(yīng)的陣列基底部分都接觸的時候，該接觸的面積之和在所述陣列基底那側(cè)上對應(yīng)于每單位面積(1mm2)至少1000μm2，所述第一柱形隔件的接觸面積對于所述接觸面積之和的比率為每單位面積(1mm2)至少500μm2。
通過下面參考附圖的描述，本發(fā)明的其它目的和特點將變得更加清晰。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的放大前視圖；圖2(A)和2(B)是圖1中兩個柱形隔件的放大截面圖；圖3(A)和3(B)是表示圖1中象素部分與第一柱形隔件的放大平面圖以及包括圖3(A)中柱形隔件的部分的截面圖；圖4(A)和4(B)是表示圖1中象素部分與第二柱形隔件的放大平面圖以及包括圖4(A)中柱形隔件的部分的截面圖；圖5(A)和5(B)是階梯膜100的截面圖；圖6(A)～6(C)是以簡化的方式表示步驟而表示間隙形成過程的截面圖；圖7(A)～7(B)表示間隙形成時柱形隔件插入程度與暗視非均勻不規(guī)則性和高溫間隙不規(guī)則性的相應(yīng)產(chǎn)生狀態(tài)之間的關(guān)系；圖8是表示圖7(A)和7(B)中所示特性的組合的示圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實施例與圖3(B)對應(yīng)的截面圖；圖10是現(xiàn)有液晶顯示器的部分放大前視圖；圖11是現(xiàn)有液晶顯示器實例中柱形隔件部分及其周圍部分的放大截面圖；圖12是表示不同現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示器實例中柱形隔件部分及其附近部分的放大截面圖；圖13(A)和13(B)是解釋圖11所示現(xiàn)有實例中的問題的示圖；圖14(A)～14(C)是解釋施加外力時存在的問題的示圖；圖15(A)和15(B)是描述圖12所示的現(xiàn)有技術(shù)中對孔徑比的影響的示圖；圖16(A)～16(C)是描述在高溫條件下利用液晶顯示器時現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，液晶聚集在液晶顯示器膨脹下部的附近。
具體實施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的放大前視圖。具體地說，圖1表示保持液晶顯示器的兩基底、即陣列基底和共面電極基底，之間間隙的柱形隔件的設(shè)置狀態(tài)(即，設(shè)置密度)。如后所述，液晶顯示器10具有大量以矩陣方式設(shè)置的象素600，每個象素有三基色(即，R、G和B)濾光片。
在這個液晶顯示器10的實施例中，設(shè)置兩種不同類型的柱形隔件，即第一組柱形隔件A 304和第二組柱形隔件B 305。這些柱形隔件A 304和B 305均勻地分布在液晶顯示器10的整個顯示板表面之上，即均勻地散布在與陣列基底相對的公共電極基底表面的平面內(nèi)，其比例例如以每四個象素一個。
圖2(A)和2(B)表示液晶顯示器10的柱形隔件A 304和B 305以及相關(guān)的構(gòu)件。參見這些附圖，柱形隔件A 304和B 305設(shè)置在成對的玻璃基底201和202之間，并保持這些基底201和202之間的間隙。后面將要說明的液晶組合物層、即液晶層以公知的方法密封在玻璃基底201和202之間。
玻璃表面201是一種有源矩陣基底(以下稱作陣列側(cè)基底)，其內(nèi)表面形成有開關(guān)元件(TFT)陣列，相連的電極等，后面將要描述。另一方面，玻璃基底202是與陣列側(cè)基底201相對并分開預(yù)定距離的相對基底。柱形隔件A 304和B305均沉積(即形成)在與陣列側(cè)基底201相對的相對電極202的內(nèi)表面上。陣列側(cè)基底201的內(nèi)表面上與每個柱形隔件A 304相對的位置上形成有階梯膜100。階梯膜100最好具有0.2～0.5μm(即，2000-5000)的厚度L1。大量第一組柱形隔件A 304中的每個的自由端與每個相應(yīng)的階梯膜100一直接觸，而大量第二組柱形隔件B 305中的每個的自由端通常(即，沒有任何外力的情況下)與陣列側(cè)基底201的相應(yīng)部分隔開一個對應(yīng)于階梯膜100的上述膜厚度L1的間隙。
圖3(A)是根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器10的第一實施例中表示象素部分以及形成于其中的柱形隔件A 304的放大平面圖。如圖所示，象素具有掃描線11、共用線12、無機(jī)絕緣膜21、晶體管(非晶硅a-Si)32、信號線40、象素線44、保護(hù)膜71、公共電極72a、屏蔽公共電極72b、階梯膜100、公共電極接觸孔101a、象素電極接觸孔101b和柱形隔件A 304。
圖3(B)是包括圖3(A)中所示柱形隔件A 304的截面圖。陣列側(cè)基底201的內(nèi)表面(即，上表面)具有掃描線11a，例如鋁掃描線；掃描線11b，例如鉻(Cr)掃描線；共用線12a，例如鋁；公共電極12b，例如鉻電極；無機(jī)絕緣膜21；保護(hù)膜51；有機(jī)膜61和形成對應(yīng)于柱形隔件A 304的位置處的階梯膜100。階梯膜100由最下面(即最內(nèi)面)的非晶硅層、第一鉻層41、鋁層42和第二鉻層43構(gòu)成，這些層以上述順序形成。
相對側(cè)基底202的內(nèi)表面(即，下表面)形成有黑色矩陣(BM)301、彩色層302和保護(hù)層303。在保護(hù)層303上沉積形成具有預(yù)定高度的柱形隔件A 304。液晶層500夾置或注入(即，密封)到兩基底201和202之間的間隙中。
圖4(A)和4(B)是表示對應(yīng)于柱形隔件B 305的象素位置的放大示圖。
具體地說，圖4(A)是平面圖，圖4(B)是顯示包括圖4(A)中柱形隔件B 305的部分的截面圖。圖4(A)基本上與圖3(A)相同，除了不形成圖3(A)中的階梯膜100。圖4(B)類似于圖3(B)。但在此情況下，形成柱形隔件B 305代替柱形隔件B 305，并且在陣列側(cè)基底201的對應(yīng)于柱形隔件B 305的位置處不形成階梯膜100。柱形隔件B 305的自由端由此與保護(hù)膜51隔開。
如上所述，第一組柱形隔件A 304的每個與形成在有源矩陣檢測基底(即，陣列側(cè)基底)201上的每個階梯膜100一直接觸。每個第二組柱形隔件B 305通常不與相對的有源矩陣側(cè)基底201接觸，因為不設(shè)置上述階梯膜100，并且當(dāng)且只有當(dāng)兩基底201和202之間的間隙減小時才與基底201接觸。在圖1中，封閉在每個黑線矩形中的區(qū)域?qū)?yīng)于一個象素。在圖1所示的實施例中為每六個象素設(shè)置一個柱形隔件A 304，而為每十六個象素設(shè)置三個柱形隔件B 305。例如，假設(shè)一個柱形隔件的接觸面積為20μm×20μm，即400μm2，象素的豎向間距為300μm，橫向間距為300μm，柱形隔件的接觸密度為如圖1所示的4個象素一個隔件，單位面積(1mm2)的所有柱形隔件的接觸面積之和(即，柱形隔件A 304和B 305的總數(shù))為400μm2×(1000/300)×(1000/300)×1/4＝1111μm2。該值的1/4是單個柱形隔件A 304的接觸面積之和，為單位面積(1mm2)278μm2。
下面參見圖3(A)和圖3(B)對具有上述分布的液晶顯示器10針對一個象素的制造過程進(jìn)行描述。
首先，在玻璃基底201上形成掃描線11和共用電極12。然后形成無機(jī)絕緣層21。然后形成非晶硅層31以形成晶體管32。在這個實施例中，同時在該步驟中形成階梯膜100。另外，該階梯膜100是通過層疊三層也即第一鉻層41、鋁層42和第二鉻層43而形成的。這時，也形成了晶體管32的漏極、源極和像素電極的內(nèi)層。隨后形成無機(jī)絕緣膜(也即保護(hù)膜)51，然后形成有機(jī)膜61。然后形成接觸孔101b。形成這個接觸孔101b是用來把形成于有機(jī)膜61上的像素電極和共用電極12連接到形成于下面的像素電極和共用電極。這時，將布置了柱形隔件處的有機(jī)膜除去。最后，形成ITO透明電極作為最上(或者最外)層從而完成像素。
如圖3(B)斷面圖所示，在柱形隔件304所接觸的部分，通過形成非晶硅(a-Si)31和由信號線(也即第一鉻層)41、鋁層42和第二鉻層43構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)來形成階梯膜100。每層的厚度隨每個產(chǎn)品改變，因而將不同的有機(jī)材料的實際的這些層如上面實例一樣以適當(dāng)?shù)慕M合而層疊起來，以形成階梯膜100使得所得到的疊層優(yōu)選具有2000到5000的厚度。形成具有厚度約為1.5μm的有機(jī)膜61。
如上所述，階梯膜100與信號線和非晶硅層的形成同時形成。盡管圖3(B)示出了階梯膜100的一個實例，但是根據(jù)本發(fā)明的階梯膜100不限于圖3所示的這個實例，而是可以可改變地選擇每個累積層所用的材料、層疊的數(shù)目及其厚度。圖5(A)所示的階梯膜100由作為信號線的第一鉻層41、以及鋁層42和第二鉻層43構(gòu)成。另一方面，圖5(B)所示的階梯膜100僅由作為信號線的第一鉻層41以及第二鉻層43構(gòu)成。如圖所示，可以通過適當(dāng)層疊必須的有機(jī)膜來獲得所想要的階梯(也即膜厚)。可以適當(dāng)組合這些有機(jī)層，以根據(jù)必需的膜厚來形成階梯層100。
如上所述，圖4(A)和4(B)示出有源矩陣基底201一側(cè)的設(shè)置的平面圖和斷面圖，其中具有放大的像素部分，柱形隔件B 305設(shè)置其上。在與柱形隔件B 305的自由端相對應(yīng)的位置不形成階梯膜100。也即，在柱形隔件B 305和有源矩陣基底201之間形成一個間隙。當(dāng)且僅當(dāng)施加了擠壓該面板的外力時，該柱形隔件B 305才被迫接觸有源矩陣基底201，從而參與到保持兩個基底201和202之間的間隙之中。
通過將有源矩陣基底201和相對基底202如上所述疊置在一起，最終得到了如圖3(B)、5(A)和5(B)這些斷面圖中所示的設(shè)置。現(xiàn)在描述形成上面間隙的過程。圖6(A)到6(C)是示出間隙形成過程的視圖，以一個簡化的方式來顯示所述步驟。在圖6(A)到6(C)中，左側(cè)顯示的是包括柱形隔件304的部分(也即，第一組柱形隔件A)，而右側(cè)顯示的是包括柱形隔件305的部分(也即第二組柱形隔件B)。圖6(A)示出陣列側(cè)基底201和相對側(cè)202各自作為分開的單個元件。圖6(B)示出不受擠壓時柱形隔件A304與陣列側(cè)基底201接觸。圖6(C)示出最終形成該間隙的狀態(tài)。
首先，柱形隔件的高度在陣列側(cè)基底201和相對側(cè)基底202疊置在一起之前應(yīng)該比形成該間隙時的要大，并且在由疊置陣列側(cè)基底201和相對側(cè)基底202而形成該間隙的時候，應(yīng)該將柱狀柱體A304推進(jìn)大約1000到2000。推進(jìn)程度越大，液晶隨溫度升高而膨脹時的隔件的復(fù)原程度越大。然而，對于大的推進(jìn)程度，在兩個基底201和202之間的摩擦力也增加了，從而惡化了暗視不均勻的不規(guī)則性的狀況。為了達(dá)到最佳平衡，形成間隙時的隔件的推進(jìn)可以是0.1μm到0.2μm。
如果該間隙是通過將每個第一組柱形隔件A 304推進(jìn)2000而形成的，那么階梯膜100就具有4000的厚度，那即是，每個第二組柱形隔件B 305與有源矩陣基底201隔開2000。在這種情況下，通常僅僅每個第一組柱形隔件A 304是接觸著的，并且暗視不均勻的不規(guī)則性不是那么明顯。此外，如果施加使面板受到擠壓的負(fù)載，那么在將每個第一組柱形隔件A 304推壓大約2000時，每個第二組柱形隔件B 305參與到負(fù)載支承中，并且不會產(chǎn)生局部間隙不規(guī)則性。
與上述情形相反，現(xiàn)在在假定之下描述有麻煩出現(xiàn)的情形。如果階梯膜100的高度是10000(也即1μm)，則該間隙是8000。在這種情形下，如果施加使面板受到擠壓的負(fù)載，那么每個第二組柱形隔件B 305的自由端不會被迫接觸陣列側(cè)基底201而參與到負(fù)載支承中來，除非每個第一組柱形隔件A 304受到8000的擠壓。如果大力擠壓每個第一組柱形隔件A 304，那么塑性形變的程度增加，這從柱形隔件A 304的彈性/塑性特性中顯然可知。因而，每個第一組柱形隔件A 304不會恢復(fù)到初始高度，這導(dǎo)致局部間隙不規(guī)則性的產(chǎn)生(如上參照圖14(A)到14(C)所述所產(chǎn)生的局部間隙不規(guī)則性)。
如上所述，階梯膜100的厚度(也即在第一和第二組柱形隔件A 304和B 305之間的高度差)是非常重要的。通過設(shè)置階梯膜100的厚度為大約2000到5000，可以獲得暗視不均勻的不規(guī)則性，局部間隙不規(guī)則性和高溫不規(guī)則性(也即下部間隙不規(guī)則性)方面的改善。
圖7(A)和7(B)是示出在形成間隙時柱形隔件的推進(jìn)程度和對應(yīng)產(chǎn)生的暗視不均勻的不規(guī)則性和高溫間隙不規(guī)則性的狀態(tài)的關(guān)系視圖。在這些圖中，橫坐標(biāo)為“形成間隙時的推進(jìn)程度”，也即，相對于零作為最優(yōu)推進(jìn)程度來說，在形成間隙時柱形隔件推進(jìn)的程度，而縱坐標(biāo)取“不規(guī)則級別”，也即，有關(guān)對應(yīng)于所述推進(jìn)程度的上述暗視不均勻的不規(guī)則性和高溫不規(guī)則性的產(chǎn)生程度的判定值(decision value)。上面的趨向因而就在圖形中表示出來。對于橫坐標(biāo)中的“不規(guī)則級別”，將幾乎不產(chǎn)生上面有關(guān)的不規(guī)則性的確定程度用[○]表示，產(chǎn)生輕微的不規(guī)則性的確定程度用[△]表示，產(chǎn)生的不規(guī)則性較大且有缺陷的確定程度用[×]表示。圖7(A)涉及根據(jù)本發(fā)明可得到的特性。圖7(B)涉及在所有柱形隔件在某一時間是接觸著的設(shè)置情形下的參考例。圖8是示出圖7(A)、7(B)所示特性的組合的視圖。從圖7(A)、7(B)和8中容易理解，根據(jù)本發(fā)明，決定了產(chǎn)生上述暗視不均勻的不規(guī)則性和高溫間隙不規(guī)則性的狀態(tài)較少(也即靜止?fàn)顟B(tài))，并且這種狀態(tài)在上述推進(jìn)程度的相對寬的范圍內(nèi)保持著。
通常，掃描線11形成為具有較大的寬度，以提供柱形隔件A 304和B 305在設(shè)置區(qū)域內(nèi)的冗余度。因而甚至可以關(guān)于有源矩陣側(cè)基底201和相對側(cè)基底202之間的結(jié)合偏差進(jìn)行冗余度設(shè)計。由此所得到的結(jié)果是其因結(jié)合偏差引起的波動更少，如果有的話。又，在這一部分內(nèi)設(shè)置柱形隔件對于液晶顯示器的孔徑比基本沒有不利影響。此外，由于這部分遠(yuǎn)離電極部分，有缺陷的取向，如果有的話，在這些這種隔件A 304和B 305的附近對于顯示質(zhì)量沒有不利影響。因而，如圖3(B)、5(A)和5(B)所示，通過專門在掃描線11上提供階梯膜100并且由適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)膜組合獲得想要的膜厚，這樣獲得了對于上述暗視不均勻的不規(guī)則性、局部間隙不規(guī)則性和高溫間隙不規(guī)則性(也即下部間隙不規(guī)則性)的改善。
下面給出圖1到圖5(A)和5(B)中實施例的進(jìn)一步的描述。在該設(shè)置中，有機(jī)膜61形成于有源矩陣基底201上，并且利用了由無機(jī)膜構(gòu)成的階梯膜100。為此將柱形隔件接觸部分附近的有機(jī)膜61除去。因而，每個第一組柱形隔件A 304的高度比像素電極和共用電極之間的間隙更大。如圖所示，由于除去了有機(jī)膜61，柱形隔件A 304的高度就增加了。因而柱形隔件A 304的形變程度(也即所得到的高度相對于初始高度的比)降低了，從而降低了相應(yīng)的塑性形變程度。還有一個優(yōu)點是，柱形隔件A 304稍微高一點的高度使得形成固定膜厚具備更好的再現(xiàn)性。此外，可以為柱形隔件提供一個相對大的彈性形變。這是一個優(yōu)點，即能夠?qū)⒃诟邷貤l件下產(chǎn)生的高溫間隙不規(guī)則性抑制到能夠隨液晶膨脹而變化的程度。
現(xiàn)在將參照圖9描述根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備的第二實施例。在這個實施例中，在有源矩陣基底201上沒有形成有機(jī)膜(例如前一個實施例中的有機(jī)層61)。圖9是對應(yīng)于上面解釋的圖3(b)的斷面圖。為了簡潔，相同的構(gòu)件用相同的參考數(shù)字表示。
第二實施例的液晶顯示設(shè)備具有陣列側(cè)基底201和相對基底202，并且對于每個像素而言，還有掃描線11a和11b、共用線12a和12b、無機(jī)絕緣膜21、階梯膜100、保護(hù)膜51、黑色矩陣301、彩色層302、保護(hù)膜303、柱形隔件A 304和液晶層500。這個實施例在該階梯膜100由非晶硅層31、第一鉻層41、鋁層42和第二鉻層43構(gòu)成這一方面同圖3(B)所示的第一實施例是相同的。然而，該第二實施例的液晶顯示設(shè)備不同的是，在陣列基底201的內(nèi)表面上沒有形成對應(yīng)于圖3(B)所示的有機(jī)膜61的有機(jī)膜。
此外，在該第二實施例的液晶顯示設(shè)備中，與上面圖3(B)所示存在有機(jī)膜61的情形一樣，與信號線的形成同步，階梯膜100由非晶硅層31、第一鉻層41、鋁層42和第二鉻層43形成。關(guān)于這個設(shè)置而言，像素電極形成與信號線相同的層，并且共用電極12形成與掃描線11相同的層。此外，關(guān)于這個設(shè)置的階梯膜100，如上面圖5(A)和5(B)所示，通過適當(dāng)組合多個有機(jī)膜，形成大約2000到5000的階梯。
根據(jù)本發(fā)明，在本發(fā)明的有關(guān)實施例中可以獲得下列顯著的實際的優(yōu)點。也即，孔徑比不會降低。又，制造過程不復(fù)雜。此外，能夠改善上面的暗顯示不均的不規(guī)則性、局部間隙不規(guī)則性和高溫間隙不規(guī)則性(也即下部間隙不規(guī)則性)。還有，能夠消除產(chǎn)生于開口部分附近的有缺陷的液晶取向出現(xiàn)的可能性。此外，可以根據(jù)目的適當(dāng)?shù)剡x擇階梯膜厚度而且即使在相對高的溫度下還能夠保持顯示質(zhì)量。
對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改變，在不脫離本發(fā)明范疇的前提下可以實施各種顯而易見不同的修改和實施方案。前述說明書和附圖中所陳述的內(nèi)容僅僅提供作為解釋性的。因此，本申請意欲使前面的說明書是作為解釋性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示設(shè)備，包括陣列基底、共用電極基底、以及密封在所述兩個基底之間的液晶，所述共用電極基底具有形成于與該陣列基底相對的表面上的多個柱形隔件，并且這些柱形隔件形成在散布于該相對表面的平面內(nèi)的位置處，以保持所述兩個基底彼此隔開預(yù)定間隙，其中所述多個隔件包括第一組柱形隔件，該第一組柱形隔件中的每一個都具有在所有的時間內(nèi)與所述陣列基底的對應(yīng)部分接觸的自由端；以及第二組柱形隔件，該第二組柱形隔件中的每一個都具有正常情況下不與所述陣列基底的對應(yīng)部分接觸、而在所述兩個基底之間的間隙減小時才與所述部分接觸的自由端；以及所述陣列基底具有階梯膜，該階梯膜包括形成于所述共用電極基底的所述相對表面上的無機(jī)膜，形成無機(jī)膜的每個位置包括使得每個所述第一組柱形隔件的自由端與所述共用電極基底一直接觸的正常接觸位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中所述階梯膜具有基本上大于2000且小于5000的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中之一的液晶顯示設(shè)備，其中所述階梯膜是通過在其上形成有掃描線的所述陣列基底的一部分上層疊無機(jī)材料層而形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的液晶顯示設(shè)備，其中所述有機(jī)材料層是通過層疊不同的有機(jī)材料構(gòu)成的層而形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中所述階梯膜是由非晶硅、鉻和鋁構(gòu)成的組中的至少一種制成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中每個所述第一組柱形隔件形成為具有第一高度，使得在其自由端與所述陣列基底的對應(yīng)部分相接觸的初始狀態(tài)下，位于所述兩個基底之間的在所述接觸狀態(tài)部分的間隙比位于所述兩個基底之間的在所述接觸接觸部分外圍區(qū)域的間隙要大。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示設(shè)備，其中每個所述柱形隔件是這樣形成的，即將其從所述初始狀態(tài)的第一高度縮短到第二高度，使得位于所述兩個基底之間的在所述接觸狀態(tài)部分的間隙基本上等于位于所述兩個基底之間的在所述接觸接觸部分外圍區(qū)域的間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示設(shè)備，其中所述多個柱形隔件形成為這樣的密度，使得當(dāng)所述第一和第二組柱形隔件各自與對應(yīng)的陣列基底部分都接觸的時候，該接觸的面積之和在所述陣列基底那側(cè)上對應(yīng)于每單位面積(1mm2)至少1000μm2，所述第一柱形隔件的接觸面積對于所述接觸面積之和的比率為每單位面積(1mm2)至少500μm2。
全文摘要
公開了一種液晶顯示器，其使用柱形隔件，用于消除局部間隙不規(guī)則性的發(fā)生，并能夠改善暗顯示不均的不規(guī)則性和下部間隙不規(guī)則性。對于每個像素，在于第一組柱形隔件相對的陣列側(cè)襯底(201)上，通過利用一層或多層飄浮的無機(jī)膜層(例如鉻層(41)和(43)、鋁層(42)和非晶硅層(31))進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合而形成階梯膜(100)。第一柱形隔件(304)每個都在所有的時間內(nèi)與階梯膜(100)接觸。無機(jī)階梯膜(100)不形成在分別與第二組柱形隔件(304)相對應(yīng)的陣列側(cè)基底(201)的每一部分上，從而形成間隙。階梯膜(100)的厚度優(yōu)選設(shè)定在2000至5000。
文檔編號G02F1/1333GK1690790SQ20051007419
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者廉谷勉 申請人:Nec液晶技術(shù)株式會社