液晶顯示裝置及其制造方法

專利名稱：液晶顯示裝置及其制造方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置及其制造方法，特別是涉及通過間隔顆 粒保持透明基板彼此的間隔的液晶顯示裝置及其制造方法。
背景技術：
液晶顯示裝置由在形成有TFT (Thin Film Transistor:薄膜晶體管) 的玻璃制的透明基板與分布有RGB而構成彩色濾光器的玻璃制的透明 基板之間夾持液晶構成。在這種液晶面板中，為了防止液晶面板的顯 示不均勻等，要求液晶層的厚度即所謂的單元間隙的值均等。而且， 作為使該單元間隙均等的方法，例如，如在專利文獻l中記載的內容， 制造在透明基板之間配置球狀的間隔顆粒，跨透明基板的整個面使該 間隔保持為均等的結構的裝置。專利文獻l:日本專利特開2005 — 10412號公報發明內容然而，這種球狀的間隔顆粒如果混入到液晶顯示裝置的顯示區域， 則有可能使顯示區域的液晶分子的排列紊亂，對顯示品質造成障礙。 為此，希望配置成盡可能收容在與圖像顯示無關的遮光區域內，然而 將球狀的間隔顆粒配置在遮光區域等所希望的位置非常困難。本發明是鑒于上述這種情況而完成的，目的在于提供將間隔顆粒 配置在所希望的位置的液晶顯示裝置。作為用于達到上述目的的方法，本發明的液晶顯示裝置包括平行 重疊的一對透明基板、將上述一對透明基板保持為規定間隔的間隔顆粒和在上述一對透明基板彼此之間封入的液晶，其特征在于在上述 一對透明基板中至少一個透明基板的與另一個透明基板的相對面上， 形成有應該配置上述間隔顆粒的配置區域和大致沿著整個周圍包圍上 述配置區域的突起部。
此外，本發明的液晶顯示裝置的制造方法的特征在于在上述一 對透明基板中至少一個透明基板的與另一個透明基板的相對面上，設 置有大致在整個周圍包圍應該配置間隔顆粒的配置區域的突起部，在 上述一個透明基板中的用上述突起部包圍的上述配置區域內，與墨水 一起涂敷上述間隔顆粒，通過使上述墨水蒸發而使上述間隔顆粒固定 在上述配置區域，通過夾住上述間隔顆粒而使上述一對透明基板隔開 規定的間隔重合，在上述重合的一對透明基板的間隙中滴下或者封入 液晶。依據本發明，由于在其大致整個周圍用突起部包圍應該配置間隔 顆粒的配置區域，因此防止配置區域內的間隔顆粒向配置區域外移動。


圖1是實施方式1的TFT基板的局部放大平面圖。圖2是圖1的X—X線放大截面圖。圖3是實施方式2的CF基板的局部放大平面圖。圖4是圖3的Y—Y線截面圖。圖5是圖3的Z—Z線截面圖。圖6是實施方式3的TFT基板的局部放大平面圖。符號的說明10: TFT基板(透明基板) 17:配置區域18:突 起部 19:肋20: CF基板(透基板)21:彩色濾光器22:著色部23:黑色遮光膜25:取向膜31:間隔顆粒32:液晶40:配置區域 41:突起部42a、42b:肋43:隆起部44:斜面45:錐(taper)面50:配置區域5h輔助電容電極線52:突起部具體實施方式
<實施方式1>以下，參照圖1和圖2說明將本發明具體化的實施方式1。本實施 方式1的液晶顯示裝置為以下構造使一對玻璃制的透明基板，即TFT 基板10與CF基板20平行重合，通過將間隔顆粒31介于兩個基板10、 20之間，跨整個面將兩個基板10、 20的間隔(單元間隙)保持為一定， 并且在兩個基板10、 20的間隙中通過滴下或者封入而填充有液晶32。在TFT基板10的與CF基板20的相對面上，如圖1所示，以一 定間隔沿著縱方向配置有多個源極電極線11，并且以一定間隔沿著橫 方向配置有多個柵極電極線12，在由該源極電極線11與柵極電極線 12構成的多個(圖1中僅記載有一處)方形的格子框中，分別配置有 由ITO (Indium Tin Oxide:氧化銦錫)構成的透明的呈薄板狀的大致 方形的顯示電極13。此外，在各格子框的邊角部，分別設置有與源極 電極線11和柵極電極線12連接的由TFT (Thin Film Transistor:薄膜 晶體管)構成的開關元件14。柵極電極線12與該驅動元件14連接。 此外，如圖2所示，在TFT基板10的表面(與CF基板20的相對面) 和柵極電極線12的表面上形成有絕緣膜15，顯示電極13形成在該絕 緣膜15的表面上。而且，在顯示電極13的表面形成有取向膜16。另一方面，在CF基板20的與TFT基板10的相對面上，設置有 通過縱橫排列紅(R)、綠(G)、藍(B)三原色的多個著色部22配設 而成的彩色濾光器21，并且在鄰接的著色部22彼此之間以及著色部 22的配設區域的周圍(CF基板20的外周緣)形成有用于防止漏光的
配置成框狀的黑色遮光膜23 (黑矩陣)。該黑色遮光膜23劃分著色部 22。此外，在彩色濾光器21和黑色遮光膜23的表面(與TFT基板IO 的相對面)上，形成有由ITO (Indium Tin Oxide:氧化銦錫)構成的 透明的呈薄板狀的共用電極24，在共用電極24的表面上形成有取向膜 25。CF基板20中形成有黑色遮光膜23的格子狀的區域與TFT基板 10中的源極電極線11和柵極電極線12的格子狀的配線區域相對應， 該黑色遮光膜23的格子狀的區域成為與液晶顯示裝置的圖像顯示無關 的遮光區域30。源極電極線11和柵極電極線12都配置在遮光區域30 內。在TFT基板10的與CF基板的相對面(表面)上，設置有用于配 置間隔顆粒31的配置區域17。該配置區域17位于帶狀延伸的柵極電 極線12上，配置區域17的平面形狀構成為4條邊中的2條邊與柵極 電極線12的長度方向平行的正方形。此外，在TFT基板的表面上，形成有沿著其外周邊緣且在整個周 圍連續包圍配置區域17的形態的突起部18。突起部的平面形狀構成為 與配置區域相同的正方形。突起部18的4條邊中與柵極電極線12平 行的2條邊以沿著柵極電極線12的兩側邊緣的方式配置。突起部18 構成為包括形成在絕緣膜15的表面的平面形狀呈正方形的肋19 (即， 與柵極電極線12的長度方向平行的一對肋19、與柵極電極線12的寬 度方向平行(與長度方向成直角)的一對肋19)。與肋19的長度方向 成直角的橫截面形狀呈梯形。在本實施方式中，配置區域17配置在柵 極電極線12上，并且著眼于源極電極線11相對于柵極電極線12交叉 成重疊在其表面(絕緣膜15的表面)這一點，用與源極電極線11同 種類的材料形成肋19。 g卩，肋19在形成源極電極線11的工序中通過 光刻法與源極電極線11同時形成。此外，肋19的外面(表面和側面) 由取向膜16覆蓋。在這樣由突起部18周圍的配置區域17中配置有多個間隔顆粒31。 即，在本實施方式中，利用與驅動元件14連接的柵極電極線12，配置 有間隔顆粒31。該間隔顆粒31是合成樹脂制的球體，在其表面用粘著材料(未圖示)涂層。此外，柵極電極線12的寬度尺寸是25 6(Him，在柵極電極線12 的寬度尺寸是25|im的情況下，配置區域17的1條邊的長度能夠設定 為大約20pm。此外，間隔顆粒31的直徑是大約3pm，突起部18的突 出尺寸(從配置區域17的載置間隔顆粒31的面開始的高度尺寸)是 大約0.2pm。此外，突起部18的橫截面形狀與肋19相同，呈向上方寬 度尺寸減小的梯形，突起部18的上邊的寬度尺寸(包括取向膜16的 尺寸)是大約4.0pm。在制造液晶顯示裝置的工序中，間隔顆粒31在含有在墨水(未圖 示)內的狀態下，通過從噴墨裝置(未圖示)噴出，涂敷在配置區域 17的表面。這時，由于在墨水的l個液滴中包含多個間隔顆粒31，因 此在1個配置區域17內涂敷多個間隔顆粒31。因為涂敷的墨水由表面張力保持單一液滴的狀態逐漸蒸發干燥， 因此墨水液滴的直徑逐漸減小。伴隨著墨水的液滴直徑縮小，墨水內 含有的多個間隔顆粒31在配置區域的載置面上移動并且相互接近。這 時由于配置區域17在整個周圍由突起部18像柵欄一樣包圍，因此配 置區域17內的間隔顆粒31不會向配置區域17的外部移動。而且，如 果墨水完全蒸發，則間隔顆粒31由其表面的粘著劑固定在配置區域的 載置面上。此外，即使朝向配置區域17涂敷的墨水液滴的一部分落到突起部 18，間隔顆粒31載置在突起部18的上表面，也由于載置的間隔顆粒 31伴隨著墨水液滴的縮小，靠攏位于配置區域17內的間隔顆粒31(即， 掛在突起部18而被限制向配置區域17外的移動的間隔顆粒31)，因此 最終變成配置在配置區域17內。這樣在TFT基板10的表面配置有(固定)間隔顆粒31以后，以 夾住間隔顆粒31的方式使TFT基板10與CF基板20重合(粘合)。 于是，兩個基板IO、 20的間隙(單位間隙)由固定在多個配置區域17 中的間隔顆粒31跨兩個基板10、 20的整個區域保持為一定，進而以 高精度保持兩個基板10、 20平行。然后，使用液晶滴下裝置(未圖示) 等，通過進行在兩個基板10、 20的間隙中滴下或者封入液晶32等的 工序，進行液晶顯示裝置的制造。如上所述，在本實施方式中，由于將應該配置間隔顆粒31的配置 區域17在其整個周圍用突起部18包圍，因此防止涂敷在配置區域17
內的間隔顆粒31向配置區域17外移動，提高間隔顆粒31的定位精度。此外，由于突起部18在整個周圍連續地包圍配置區域17，因此能 夠可靠地防止間隔顆粒31向配置區域17外移動。此外，在本實施方式中，能夠在與源極電極線11相同的工序中形 成構成突起部18的肋19。<實施方式2〉其次，參照圖3至圖5說明本發明的實施方式2。本實施方式2是代替TFT基板10，將間隔顆粒31僅配置在CF基 板20的方式。關于其它的結構由于與上述實施方式l相同，因此對于 相同的結構標注相同的符號，省略構造、作用和效果的說明。此外，圖4中，CF基板20上側的面成為與TFT基板10的相對面。 在本實施方式2中，配置區域40確保在遮光區域30中與黑色遮光膜 23相對應的區域(詳細地講，與源極電極線ll相對應的區域)內，平 面形狀呈長方形。配置區域40的表面由取向膜25覆蓋，間隔顆粒31 固定在取向膜25的表面上。g卩，間隔顆粒31利用劃分多個著色部22 的黑色遮光膜23而進行配置。配置區域40在其大約整個周圍由突起部41包圍。突起部41由沿 著配置區域41的4條邊的4根肋42a、 42b構成為大致長方形。肋42a、 42b相互非接觸，由突起部41形成的長方形成為在其4個角中斷的形 態。該中斷部分的肋42a、 42b之間的間隔與間隔顆粒31的直徑相比 足夠小。肋42a與黑色遮光膜23的長度方向構成平行，肋42b與黑色 遮光膜23的長度方向構成直角。這些肋42a、 42b的表面由取向膜25復蓋o此外，肋42a、 42b形成在共用電極24的表面上(與TFT基板IO 的相對面)，而在該共用電極24的表面的與著色部22的對應區域(遮 光區域30的外部)，形成有將源極電極線11與其長度方向直角交叉并 且以橫穿著色部22的方式延伸的細長的隆起部43。該隆起部43如圖 5所示，橫截面形狀呈弓形，表面呈彎曲為弧形狀的形狀。該隆起部 43用于局部地提高以與著色部22的表面(正確地講，共用電極24的 表面)重疊的方式形成的取向膜25，并通過該提高形成相對于CF基 板20傾斜的斜面44而形成。配置在取向膜25上的液晶分子32a、 32b
中，配置在與隆起部43不對應區域中的液晶分子32a和配置在斜面44 上的液晶分子32b排列方向不同。在本實施方式中，用與隆起部43同種的合成樹脂材料形成肋42a、 42b。 g卩，肋42a、 42b在形成隆起部43的工序中，通過光刻法與隆起 部43同時形成。而且，與黑色遮光膜23的長度方向成直角的肋42b 兼作隆起部43中橫穿黑色遮光膜23的區域。g卩，肋42b構成隆起部 43的一部分。此外，肋42a、 42b的外面(表面和側面)由取向膜25 覆蓋。此外，肋42b的橫截面形狀是與隆起部43相同的形狀，而肋42a 的橫截面形狀也呈與肋42b和隆起部43相同的形狀。由此，突起部41 的各邊的橫截面形狀呈突起部41的表面彎曲為弧形狀，且具有向著配 置區域40成為向下的斜坡的錐面45的形狀。此外，突起部41的突出 尺寸(配置區域40中的從載置間隔顆粒31的面開始的高度尺寸)是 大約l.O(im,突起部41的寬度尺寸(包括取向膜16的尺寸)是大約 10.0,。在本實施方式2中，由于用與隆起部43同種材料的肋42a、 42b 構成突起部41，因此能夠在與隆起部43相同的工序中形成肋42a、42b。此外，當在包含于墨水中的狀態下使間隔顆粒31涂敷到CF基板 20時，有可能導致一部分的間隔顆粒31如圖5中的假想線所示載置到 突起部41表面(肋42a上)。但是，在本實施方式中，由于突起部41 的截面形狀呈通過使突起部41的表面彎曲為弧形狀而具有向著配置區 域40成為向下的斜坡的錐面45的形狀，因此載置在突起部41上的間 隔顆粒31由錐面45誘導到配置區域40內，不必擔心載置在突起部41 上。<實施方式3〉其次，參照圖6說明將本發明具體化的實施方式3。本實施方式3 將配置區域50設置在與上述實施方式1不同的位置。關于其它的結構 由于與上述實施方式1相同，因此對于相同的結構標注相同的符號， 省略構造、作用和效果的說明。如上所述，在CF基板20上通過由格子狀的黑色遮光膜23 (黑矩 陣)劃分多個著色部22而構成彩色濾光器21，而在TFT基板10上按 照橫穿著色部22的配置方式設置有與輔助電容(存儲電容或者附加電 容)連接的輔助電容電極線51，與該輔助電容電極線51相對應的區域也成為遮光區域30。而且，在該遮光區域30內的輔助電容電極線51 的表面側(與CF基板20相對的一面側)上，設置有配置區域50、在 整個周圍連續包圍該配置區域50的平面形狀為正方形的突起部52。 即，間隔顆粒31利用以橫穿著色部22的方式配置的輔助電容電極線 51進行配置。此外，在本實施方式3中，利用以橫穿著色部22的方式配置的輔 助電容電極線51設置有配置區域50，但是也可以代替這種方法，利用 不橫穿著色部22的形態的輔助電容電極線構成配置區域。<其它實施方式〉本發明并不限于根據上述記述和

的實施方式，例如以下 這種實施方式也包括在本發明的技術范圍內。(1) 在上述實施方式1中，突起部構成為在整個周圍連續包圍配 置區域的框狀，但取而代之，也可以是突起部沿著配置區域的外周邊 緣大致包圍的形態，且局部中斷的不連續的形態。(2) 在上述實施方式1中使突起部為正方形的框狀，但是突起部 也可以是長方形、梯形、平行四邊形、圓形、長圓形、橢圓形等形狀。(3) 在上述實施方式1中，突起部由與柵極電極線的長度方向平 行的一對肋和與電極線的寬度方向平行的一對肋構成，但取而代之， 也可以由相對于電極線的長度方向傾斜延伸的肋構成突起部。(4) 在上述實施方式1、 3中，用與源極電極線同種材料的肋構 成突起部，但也可以采用與源極電極線以外的設置在TFT基板上的層 膜相同種類的材料。(5) 在上述實施方式1、 3中，使突起部的截面形狀為梯形，但是突起部的截面形狀也可以是長方形、正方形、半圓形、三角形等。(6) 在上述實施方式2中，由與隆起部同種材料的肋構成突起部， 但也可以采用與隆起部以外的設置在CF基板上的層膜相同種類的材料。(7) 在上述實施方式2中，使突起部的截面形狀為彎曲成弧形狀 的形狀，但取而代之，突起部的截面形狀也可以是三角形、梯形、長 方形、正方形、半圓形等。
(8) 在上述實施方式2中，使突起部的平面形狀為長方形的框狀，但是突起部也可以是正方形、梯形、平行四邊形、圓形、長圓形、橢圓形等形狀。(9) 在上述實施方式2中，突起部構成為將4根肋配置成在4個 角中斷的大致長方形，但取而代之，突起部也可以構成在整個周圍連 續包圍配置區域的框狀。(10) 在上述實施方式2中，在隆起部中兼用構成突起部的4邊 的肋中構成2條邊的肋，但取而代之，也可以采用使構成突起部的4 根肋全部從隆起部獨立的形態。(11) 在上述實施方式中，通過光刻法形成突起部(肋)，但并不 限于此，例如，也可以通過激光處理形成突起部(肋)。(12) 在上述實施方式中，將配置區域和突起部配置在柵極電極 線、黑色遮光膜上、輔助電容電極線上，但不限于該此，配置區域和 突起部也可以配置在源極電極線上。(13) 在上述實施方式中，僅在TFT基板與CF基板的任意一方 配置有間隔顆粒，但也可以在TFT基板和CF基板的雙方配置間隔顆 粒。在這種情況下，以在TFT基板上配設的間隔顆粒與在CF基板上 配設的間隔顆粒相互重合但不干涉的方式配置。(14) 在上述實施方式中，對驅動元件是TFT的情況進行了說明， 但本發明也能夠適用在驅動元件是MIM (Metal Insulator Metal:金屬 絕緣體金屬)等TFT以外的元件的情況。
權利要求
1. 一種液晶顯示裝置，其包括一對透明基板；將所述一對透明基板保持為規定間隔的間隔顆粒；和在所述一對透明基板彼此之間封入的液晶，其特征在于在所述一對透明基板中至少一個透明基板的與另一個透明基板的相對面上，形成有應該配置所述間隔顆粒的配置區域和大致沿著整個周圍包圍所述配置區域的突起部。
2. 根據權利要求l所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述突起部呈大致方形的框狀。
3. 根據權利要求1或權利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述突起部呈在整個周圍連續包圍所述配置區域的框狀。
4. 根據權利要求1至權利要求3中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述配置區域和所述突起部設置在與驅動元件連接的帶狀的電極 線上。
5. 根據權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于 所述突起部由與所述電極線的長度方向平行的一對肋和與所述電極線的寬度方向平行的一對肋構成。
6. 根據權利要求4或權利要求5的任一項所述的液晶顯示裝置， 其特征在于所述電極線是柵極電極線，所述突起部利用與源極電極線相同種類的材料構成，其中，該源 極電極線相對于所述柵極電極線以與其表面側重疊的方式交叉。
7. 根據權利要求1至權利要求3中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于在一個所述透明基板上形成有彩色濾光器，該彩色濾光器為配設 有由格子狀的黑色遮光膜劃分的多個著色部的形態，所述配置區域和所述突起部設置在所述黑色遮光膜上。
8. 根據權利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于 在所述著色部的所述液晶側形成有局部地提高疊層在所述著色部的所述液晶側的取向膜而形成相對于所述透明基板傾斜的斜面的隆起 部，所述突起部由與所述隆起部同種材料的肋構成。
9. 根據權利要求7或權利要求8所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述突起部的截面形狀呈通過使所述突起部的表面彎曲為弧形狀 而具有向著所述配置區域成為向下的斜坡的錐面的形狀。
10. 根據權利要求1至權利要求3中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于在所述一對透明基板中的一個透明基板上形成有彩色濾光器，該 彩色濾光器為配設有由格子狀的黑色遮光膜劃分的多個著色部的形 態，所述配置區域和所述突起部設置在以橫穿所述著色部的方式配置 在另一個所述透明基板上的電極線上。
11. 根據權利要求1至權利要求3中任一項所述的液晶顯示裝置， 其特征在于在所述一對透明基板中的一個透明基板上，形成有與輔助電容連 接的輔助電容電極線，所述配置區域和所述突起部設置在所述輔助電容電極線上。
12. —種液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于 在所述一對透明基板中至少一個透明基板的與另一個透明基板的相對面上，設置大致在整個周圍包圍應該配置間隔顆粒的配置區域的突起部，在所述一個透明基板中用所述突起部包圍的所述配置區域內，與 墨水一起涂敷所述間隔顆粒，使所述墨水蒸發而使所述間隔顆粒固定在所述配置區域， 通過夾住所述間隔顆粒而使所述一對透明基板隔開規定的間隔重合，在所述重合的一對透明基板的間隙中滴下或者封入液晶。
全文摘要
本發明涉及液晶顯示裝置及其制造方法。液晶顯示裝置包括平行重疊的TFT基板(10)和CF基板(20)、將兩個基板(10、20)保持為規定間隔的間隔顆粒(31)、和在兩個基板(10、20)彼此之間封入的液晶(32)，在TFT基板(10)的與CF基板(20)的相對面上，形成有在整個周圍包圍應該配置間隔顆粒(31)的突起部(18)，因此在含有在墨水中的狀態下被涂敷到配置區域(17)內的間隔顆粒(31)不會向配置區域(17)外移動，間隔顆粒(31)可靠地配置在配置區域(17)內。
文檔編號G02F1/1339GK101401029SQ200780008278
公開日2009年4月1日 申請日期2007年2月21日 優先權日2006年4月28日
發明者佐藤仁 申請人:夏普株式會社