CN100445845C - 具有液晶注入孔的液晶显示设备 - Google Patents
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Abstract
一种LCD设备包括通过密封树脂条结合在一起的一对透明衬底，以在其中夹着液晶层。密封树脂条在其中具有用来密封液晶的UV固化树脂所填塞的注入孔。虚拟布线具有在密封树脂条下面的第一部分和在UV固化树脂下面的第二部分，两个部分具有等于栅极线的厚度的厚度，用于实现透明衬底之间的均匀间隙。第二部分为梳状，用于使用来固化UV可固化树脂的UV射线通过其中以很好的获得固化树脂，该固化树脂不会进入液晶层。
Description
技术领域
本发明涉及具有液晶注入孔的液晶显示设备，特别涉及防止在液晶注入孔附近的液晶显示设备的图像质量恶化的技术。
背景技术
液晶显示(LCD)设备具有一对相对的玻璃衬底和夹在其间的液晶层。在LCD设备中，将电压施加到液晶层以控制透射光，由此显示图像。在LCD设备的制造中，玻璃衬底通过布置在其外围的密封树脂条而结合在一起。然后通过穿透密封树脂条的液晶注入孔向玻璃衬底之间的空间注入液晶，使液晶被密封在该空间中。此后，用经过紫外曝光的UV固化树脂制成的孔密封元件将注入孔填塞并密封。
当将玻璃衬底结合在一起，固化UV固化树脂和注入液晶时，应该注意的是在注入孔附近的玻璃衬底的部分受到由于施加到注入孔的压力引起的应变，在注入孔和注入孔附近之间促成了单元间隙不规则性。单元间隙不规则性引起了注入孔附近的亮度和/或色度的变化，这使LCD设备的图像质量恶化。
为了抑制或消除注入孔附近的单元间隙不规则性，专利公开JP-A-2000-206546描述了一种LCD设备，其中在注入孔中提供了其厚度等于密封树脂条的厚度的圆柱缓冲密封或虚拟密封元件。另一个专利公开JP-A-10(1998)-73830描述了一种简单矩阵驱动型STN(超扭曲向列)LCD设备，其中在注入孔中延伸透明电极，并且在延伸的透明电极上布置其厚度等于密封树脂条厚度的缓冲密封元件。
通常，有源矩阵驱动型LCD设备在诸如扫描线或数据线的布线延伸通过的LCD面板的边缘和LCD面板的其它边缘之间具有对应于布线的厚度的单元间隙差。近年来，单元间隙随着LCD设备的工作速度的增加而显著降低。另一方面，随着液晶(LC)层的厚度降低，由于单元间隙差使亮度的不均匀性增加，这增加了保持出色图像质量的难度。为了通过调节LCD面板的边缘的厚度来获得出色的图像质量，本发明人提出了LCD设备在布线未延伸的LCD设备的外围区域中包括虚拟布线。该虚拟布线由与布线相同的材料构成并且在密封树脂条上延伸。
在有源矩阵驱动型LCD设备中，布线由金属膜形成，其与用在简单矩阵驱动型LCD设备中使用的透明布线不同，在简单矩阵驱动型LCD设备中，布线由诸如ITO(氧化铟锡)的透明材料构成。结果，在注入孔中，如果具有与缓冲密封元件的形状相似的形状的虚拟布线与缓冲虚拟元件重叠，那么虚拟布线将阻挡紫外线，由此阻止了紫外线将UV可固化树脂固化。在这种情况下，暴露在注入孔的内侧的紫外线的量变得不足，由此未固化的树脂通过注入孔的内侧进入到LC层中，由此LCD设备的图像质量恶化。
另一方面，如果虚拟布线没有布置在注入孔中，那么解决了未固化树脂的问题，而仍保留了在注入孔和注入孔附近之间相应于虚拟布线的厚度的增加的单元间隙的不规则性。根据本发明人的研究，在具有极薄LC层的特定LCD设备中，单元间隙的不规则性引起了注入孔附近的图像质量和色度的变化，因此LCD设备的图像质量恶化。对于具有薄LC层的LCD设备，该原因在于即使单元间隙的不规则性自身是合理的程度，但合理的单元间隙的不规则性自身相对于液晶层的厚度是不可忽略的。在这种情况下，如果LC层的厚度为4μm或更小，那么注入孔附近的图像质量的恶化会增加，并且如果厚度为3.3μm或更小将引起显著问题。在具有向列LC层的普通LCD设备的情况下，LC层的厚度的下限为1.5μm，其取决于材料的选择和工作电压。
发明内容
因此，本发明的一个目的是通过提供一种LCD设备来解决上述问题，该LCD设备能够抑制液晶注入孔及其附近之间的单元间隙的不均匀性，并且足以固化UV可固化树脂，以由此抑制注入孔附近的图像质量的恶化。
本发明提供一种液晶显示(LCD)设备，包括：一对透明衬底；密封树脂条，用于将所述透明衬底结合在一起以密封所述透明衬底之间的液晶层UV固化树脂，用于密封在所述密封树脂条中形成的液晶注入孔；以及虚拟布线，其布置在所述UV固化树脂和所述透明衬底中的一个之间的所述注入孔中，并且在其中具有开口，用于光从该开口中穿过，其中所述注入孔在其中容纳由与所述密封树脂条的材料相同的材料制成的缓冲密封树脂元件，并且所述缓冲密封树脂元件与所述虚拟布线相接触，其中所述虚拟布线为梳状，其包括平行于所述透明衬底中的所述一个的边缘延伸的线性部分和垂直于所述线性部分延伸的多个梳齿部分。
根据本发明的LCD设备具有布置在注入孔中的虚拟布线，并且能够抑制注入孔和注入孔附近之间的单元间隙的不规则性。虚拟布线部分具有在注入孔中的开口，足够量的UV射线能通过透明衬底和虚拟布线的开口到达注入孔的内侧。因此，单元间隙的不规则性被抑制并且UV可固化树脂能被充分固化，由此在注入孔附近的图像质量的恶化能被抑制。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的LCD设备的顶视图；
图2是沿图1所示的线a-a’的LCD设备的剖面图；
图3是图1所示的注入孔附近的放大的局部顶视图；
图4是沿图3所示的线b-b’的注入孔的剖面图；
图5是沿图3所示的线c-c’的注入孔的附近的剖面图；
图6是从上述实施例修改的第一修改的LCD设备的剖面图，其对应于图4所示的结构；以及
图7A和7B分别示出了从上述实施例修改的第二和第三修改的LCD设备中的第二虚拟布线部分的形状。
具体实施方式
下面将参考附图，基于本发明的实施例进一步描述本发明。图1示出了有源矩阵驱动型LCD设备的顶视图，通常用标号10表示。该举例的LCD设备包括像素阵列，每个在其中包括反向交错的TFT(薄膜晶体管)。在图1中，LCD设备10以从其前表面观察而示出。LCD设备10包括布置在其后侧上的TFT衬底11，以及布置在其显示表面(前)侧上的CF(彩色滤光器)衬底12，该CF衬底与TFT衬底11的尺寸相比具有稍小的尺寸。LCD设备10的前表面包括用于显示图像的显示区域13，以及位于显示区域13的外围的非显示区域14。
在TFT衬底11上，栅极线(扫描线)15从非显示区域14的一个侧边向显示区域13延伸，而漏极线(数据线)16从非显示区域14的底边向显示区域13延伸。公用线30和31邻近栅极线15和漏极线16布置。
栅极线15和漏极线16连接到以矩阵方式布置在TFT衬底11的显示区域13上的像素的TFT(未示出)。栅极线15和相关的公用布线30连接到布置在TFT衬底11的一个侧边的扫描线驱动器(未示出)，而漏极线16和相关的公用布线31连接到在TFT衬底11的底边的数据线驱动器(未示出)。在TFT衬底11上，在非显示区域14的上边和另一个侧边，包括注入孔19的附近，提供虚拟布线(密封元件虚拟布线)17。该虚拟布线17包括一对在注入孔19外面的第一部分(17b)和在注入孔19里面的第二部分(17a)，如后面所述，并且连接到公用布线30，31。
在TFT衬底11和CF衬底12之间的不包括注入孔19的非显示区域14上，布置密封树脂条18，该密封树脂条18包围显示区域13。密封树脂条18由环氧树脂构成，并且大约1mm宽。在栅极线15和漏极线16不延伸的非显示区域14的上边和另一个侧边，密封树脂条18布置为重叠虚拟布线17的第一部分。在密封树脂条18和显示区域13之间的距离大约为10mm。
图2是沿图1所示的线a-a’的LCD设备10的剖面图。TFT衬底11大约为700μm厚。对应于显示区域13和部分非显示区域，TFT衬底11在其上具有约1.3μm厚的TFT阵列单元20。TFT阵列单元20在其上具有像素电极，连接到像素电极以驱动像素电极的TFT元件，以及驱动TFT元件的栅极线和漏极线。这样，在对应于显示区域13的TFT衬底11的部分上，栅极线15和漏极线16布置为形成矩阵，并且TFT元件和像素电极布置在如此形成的矩阵的交叉点。对应于显示区域13的TFT衬底11的结构是指TFT阵列单元20。
虚拟布线17和未示出的栅极线15在普通工艺中形成，并且大约为0.33μm厚。未示出的漏极线16大约为0.21μm厚。栅极线15、漏极线16、以及虚拟布线17由例如铝制成。另一方面，栅极线15和漏极线16的材料并不限于铝，并且可以为其它的金属材料。通常，可以使用诸如铝、铬、钼等的纯金属，或其合金，或其分层的膜。
在TFT衬底11上以及布置在TFT衬底11上的TFT阵列单元20、栅极线15、漏极线16、和虚拟布线17上，形成绝缘膜21。绝缘膜21由诸如氮化硅、氧化硅等的无机材料构成，并且大约为0.3μm厚。
CF衬底12大约为700μm厚。对应于显示区域13的CF衬底12在其上具有彩色层22，每个具有大约2μm的厚度。彩色层22包括红色的R层、绿色的G层以及蓝色的B层。由树脂材料构成的光遮挡层(黑色矩阵层)23布置在没有布置彩色层22的区域上。光遮挡层23大约为1.3μm厚。
密封树脂条18布置在TFT衬底11上的绝缘膜21和CF衬底12之间。密封树脂条18在其中具有圆柱密封元件间隔物24，其由直径5μm的玻璃构成。密封元件间隔物24具有与绝缘膜21接触的其侧部，同时具有与CF衬底12相接触的其相对侧部，这保持了绝缘膜21和CF衬底12之间的距离为常数。密封树脂条18可以通过丝网印刷形成在其上具有绝缘膜21的TFT衬底11上。
液晶27被密封在形成于TFT衬底11和CF衬底12之间的液晶密封空间25中，并且被密封树脂条18所封闭。液晶27在其中具有球形液晶间隔物26，其由直径3μm的聚酰亚胺(有机交叉链接聚酰亚胺颗粒)制成。在液晶间隔物26和密封元件间隔物24之间的2μm的直径差等于彩色层22的厚度。液晶间隔物26被密封在液晶密封空间25中，其在通过密封树脂条18将TFT衬底11和CF衬底12结合在一起时事先分布在液晶密封空间25中。液晶间隔物26具有与绝缘膜21相接触的后部，同时具有与彩色层22相接触的前部，由此液晶间隔物26使绝缘膜21和彩色层22之间的距离保持为常数。除了聚酰亚胺，液晶间隔物26还可以由无机颗粒或有机-无机复合颗粒制成。
图3示出了图1所示的注入孔19附近的放大的视图。图4和图5示出了沿图3所示的线b-b’和c-c’的注入孔19的剖面图。密封树脂条18的宽度CW为0.7mm，并且沿纵向的注入孔19的宽度CL为16mm。在注入孔19以及注入孔19的附近，虚拟布线17的第二部分17a夹在虚拟布线17的第一部分17b之间。第二虚拟布线部分17a为梳状，并且由平行于衬底边缘延伸的线性条32和从线性条32向衬底边缘延伸的多个梳齿部分33组成。在图3中，虚拟布线17(17a和17b)的宽度W1大约为700μm，而线性条32的宽度W2为10μm，梳齿部分33的宽度L1为50μm，以及梳齿部分33的间隔S1为50μm。另一方面，在图3中，从注入孔19的第二部分17a突出的尺寸L2为大约4mm。注入孔19的宽度CL可以设计为15mm到20mm。
在注入孔19中，尽管图3中仅示出了了一个缓冲密封元件18a，但是沿平行于衬底边缘的方向布置了三个圆柱缓冲密封元件18a。当从LCD设备的前表面看时，三个缓冲密封元件18a是椭圆形，其在沿平行于LCD面板边缘的方向的直径为0.6mm，在垂直于LCD面板边缘的方向的直径为1.4mm。缓冲密封元件18a构成了密封树脂条18的一部分，并且在其中具有直径为5μm的圆柱密封元件间隔物24，如图4和图5所示。缓冲密封元件18a布置为与第二虚拟布线部分17a重叠，并且略微从密封树脂条18向显示区域13突出。在形成密封树脂条18的工艺中，缓冲密封元件18a可以通过丝网印刷技术来形成。缓冲密封元件18a的个数并不限于三个，而是可以布置一个或几个缓冲密封元件18a。大尺寸LCD设备具有较大的注入孔19的宽度CL，并且因此可以使用较多个数的缓冲密封树脂元件18a。
如果梳齿部分33的宽度L1太小，或者梳齿部分33之间的间隔S1太大，那么圆柱密封元件间隔物24不能支撑在布置在梳齿部分33上的绝缘膜21和CF衬底12之间。在这种情况下，缓冲密封元件18a的厚度制得小，这不能抑制注入孔19和注入孔19的附近之间的单元间隙的不规则性。根据本实施例，通过设置梳齿部分33的宽度L1为50μm并且设置间隔S1为50μm，可以将密封元件间隔物24牢固地支撑在布置在梳齿部分33上的绝缘膜21和CF衬底12之间，这能使缓冲密封元件18a的厚度保持为预定值。
此外，由于梳齿部分33垂直于衬底边缘形成，所以沿着注入液晶27的方向在绝缘膜21的表面上形成沟槽35，如图5所示。由于这些沟槽，能平滑和流畅地注入液晶27。由于线性条32具有从虚拟布线17的第一部分17b的端部延伸的其两个端部，所以第二虚拟布线部分17a保持在公用电势。
注入孔19用UV可固化树脂28密封，并且UV可固化树脂28作为用于将液晶27密封在液晶密封空间25中的孔密封元件。为了确保在其中密封液晶27，UV可固化树脂28应该被注入以通过显示区域13附近的密封树脂条18和缓冲密封元件18a的边缘。
在图4中，当紫外线29在平行于衬底表面且垂直于衬底边缘的方向中入射到注入孔19时，UV可固化树脂28从UV可固化树脂28的外部向内部固化。由于紫外线被UV可固化树脂28吸收，穿过注入孔19的紫外线37可能难于到达位于注入孔19的内侧的UV可固化树脂28的内部。尤其是，在本实施例的LCD设备10的情况下，其中缓冲密封元件18a的厚度仅约为5μm，由此该现象可以被认为很关键。
但是，根据本实施例的LCD设备10，第二虚拟布线部分17a具有在梳齿部分33之间的间隙或间隔(S1)的结构中允许部分紫外线38向透明TFT衬底11的内部渗透。该原因如下。在图4中，入射到UV可固化树脂28上的UV射线29还在基本上平行于衬底表面的方向中从其边缘进入到TFT衬底11和CF衬底12。入射到衬底11和12上的UV射线29在衬底11和12中传播并且其中一些通过衬底11和12的内表面之后在衬底的外表面上反射而进入UV可固化树脂28。通过TFT衬底11的内表面的UV射线29通过梳齿部分33的间隔而进入UV可固化树脂28以对其固化。此外，由于CF衬底12没有光遮挡特性，一些紫外线39以其偏转的传播方向，向透明CF衬底12的内部前进，并且进入到注入孔19中以固化UV可固化树脂28。因此，足够量的紫外线29可以照射到位于注入孔19的内侧的UV可固化树脂28，这确保了注入孔19内的UV可固化树脂28的固化。
根据本实施例的LCD设备10，由于如此提供了虚拟布线17，能够通过调节LCD设备10的边缘的厚度保持出色的图像质量。此外，由于第二虚拟布线部分17a布置在注入孔19中，注入孔19和注入孔19的附近之间的单元间隙的不规则性可以被抑制。此外，由于第二虚拟布线部分17a为具有间隔的梳状，能够允许足够量的紫外线通过TFT衬底11到达注入孔19的内侧。因此，单元间隙的不规则性被抑制并且UV可固化树脂28能被充分固化，由此，在注入孔19附近的图像质量的恶化能够降低。
根据本实施例的LCD设备10的实验测试，当梳齿部分33的间距，或L1+S1，被设置在10μm到1000μm之间，并且梳齿部分33的宽度L1和间隔S1之间的比设置在8∶2到3∶7之间，足够且均匀的紫外线能够入射到位于注入孔19的内侧的部分UV可固化树脂28上，并且缓冲密封元件18a的厚度能够被保持在预定值。
彩色层22的较大的厚度提供了较深的色度。在R层的情况下，例如，红色假设为较深的红色。因此，当彩色层22制得厚时，彩色可重复能力或可复制彩色范围能够制得宽。本实施例的彩色层22，具有2μm的厚度，在当前可用LCD设备中是最厚的层，并且能实现EBU(欧洲广播联盟)标准的彩色可重复能力。另一方面，如果彩色层22的厚度较大，LC层的厚度相应减少。这样，认为LCD设备的图像质量易于被注入孔19附近的单元间隙的不规则性所影响。因此，本发明的优点在具有较小厚度LCD设备的情况中被认为较大。这里注意的是通常用于笔记本尺寸的PC、PC监视器等的LCD设备的彩色层的厚度大约为1.2μ到1.7μm。
根据本实施例，由于包括第二虚拟布线部分17a的整个虚拟布线17保持在公用电势，所以抑制了由于制造工艺中引起的放电对绝缘膜的损害，这改善了其成品率。在工作中，如果向第二虚拟布线部分17a施加高的DC电压，可以产生图像显示中的显著不均匀，这降低了LCD设备的可靠性。但是，由于本实施例的第二虚拟布线部分17a所保持在的公用电势接近LCD设备10中的空间的和时间的平均电势，所以可以抑制LCD设备上图像显示中的不均匀，这能够改善LCD设备10的可靠性。尽管第二虚拟布线部分17a优选地保持在公用电势，但第二虚拟布线部分17a可以被连接到漏极线16或栅极线15。即使在这种情况下，同传统情况相比也能够适当地抑制放电。
根据本实施例，注入孔19形成在非显示区域14的一个侧边。另一方面，注入孔19可以形成在没有布置栅极线15和漏极线16的非显示区域14的另一个侧边上。此外，在该实施例中，绝缘膜21布置在TFT阵列单元20上。另一方面，本发明可以与TFT衬底11上的层结构无关地被采用。例如，本发明可以被应用到TFT阵列单元布置在绝缘膜上的LCD设备，或具有厚度大约为0.8μm到2.0μm的有机绝缘膜和TFT阵列单元被布置在绝缘膜上的LCD设备中。此外，具有厚度大约为1μm的有机绝缘膜可以被布置在整个CF衬底12上，覆盖彩色层22和光遮挡层23。
根据本实施例，线性条32与梳齿部分33的内侧相接触。另一方面，布置线性条32的位置并不限于该结构，并且第二虚拟布线部分17a的线性条32可以布置在注入孔19的中部或外部。在该实施例中，虚拟布线17布置为完全重叠密封树脂条18。但是，虚拟布线17不必要求这样布置。虚拟布线17可以以其它方式布置，只要使密封元件间隔物24支撑在布置在虚拟布线17上的绝缘膜21和CF衬底12之间。
根据本实施例，光遮挡层23由树脂材料制成。另一方面，光遮挡层23可以由下面第一修改中所示的金属材料制成。图6示出了第一修改的LCD设备的部分剖面图，对应于图4所示的结构。根据第一修改的LCD设备34，光遮挡层23由具有0.14μm厚度的铬制成，并且布置在密封树脂条18上，且延伸到缓冲密封元件的外面。密封树脂条18和缓冲密封元件布置在绝缘膜21和光遮挡层23之间。
根据第一修改，从CF衬底12入射的紫外线可以被光遮挡层23所阻挡。但是，由于第二虚拟布线部分17a具有间隔，所以可以确保从TFT衬底11的边缘入射紫外线，这能够充分地固化UV可固化树脂28。在第一修改中，由于来自CF衬底12的边的紫外线被阻挡，所以希望第二虚拟布线部分17a的间隔S1与该实施例的情况相比被设置得较宽，从而增加从TFT衬底11入射的紫外线。不仅是铬，光遮挡层23还可以由氧化铬、金属复合层等制成。
在该实施例中，采用梳状的第二虚拟布线部分17a。但是，也可以采用在第二和第三修改中所示的其它形状的第二虚拟布线部分。图7A示出了根据第二修改的LCD设备中的第二虚拟布线部分17c的结构。在第二修改中的LCD设备中，第二虚拟布线部分17c以格子结构形成，其中均匀布置的纵向条和均匀布置的横向条相互交叉。在图7A中，格子的每个条的宽度L3为30μm并且条之间的间隔S3为70μm，而间距(L3+S3)能够被设置在10μm到1000μm之间，并且宽度L3和间隔S3之间的比能够被设置在8∶2到3∶7之间。
图7B示出了根据第三修改的LCD设备中的第二虚拟布线部分17d的结构。在第三修改的LCD设备中，第二虚拟布线部分17d设置为方格结构，其中正方形36设置为形成方格图案，如图7B所示。相邻正方形36在其角彼此相布线接，并且保持在公用电势。在图7B中，正方形36的一侧的尺寸L4为60μm并且间隔S4为40μm，而间距(L4+S4)可以被设置在10μm到1000μm内，并且尺寸L4和间隔S4之间的比可以设置在8∶2到5∶5之内。
第二虚拟布线部分的形状并不限于在实施例和修改中所描述的那些，并且可以为网眼形状或平行于衬底的边缘延伸的多个条。
虽然根据附图中所示的和上述说明所描述的其优选实施例对本发明进行了详细说明，但本领域普通技术人员应该理解的是本发明并不限于实施例或修改，并且可以不偏离本发明的范围和精神进行各种修改、可替换结构或等效物。
根据本发明的LCD设备能够被应用到使用向列液晶的IPS(平面内切换)模式、TN(扭曲向列)模式、VA(垂直对准)模式的LCD设备中的任何一个。
Claims (7)
1.一种液晶显示(LCD)设备，包括：
一对透明衬底；
密封树脂条，用于将所述透明衬底结合在一起以密封所述透明衬底之间的液晶层；
UV固化树脂，用于密封在所述密封树脂条中形成的液晶注入孔；以及
虚拟布线，其布置在所述UV固化树脂和所述透明衬底中的一个之间的所述注入孔中，并且在其中具有开口，用于光从该开口中穿过，
其中所述注入孔在其中容纳由与所述密封树脂条的材料相同的材料制成的缓冲密封树脂元件，并且所述缓冲密封树脂元件与所述虚拟布线相接触，
其中所述虚拟布线为梳状，其包括平行于所述透明衬底中的所述一个的边缘延伸的线性部分和垂直于所述线性部分延伸的多个梳齿部分。
2.根据权利要求1的LCD设备，其中所述密封树脂条在其中容纳用于限定所述透明衬底之间的间隙的多个间隔物。
3.根据权利要求1的LCD设备，其中所述虚拟布线具有除了布置在所述注入孔中的部分之外的其它部分，并且所述其它部分布置在所述密封树脂条和所述透明衬底中的所述一个之间。
4.根据权利要求1的LCD设备，其中所述虚拟布线由导电材料制成。
5.根据权利要求1的LCD设备，其中所述虚拟布线连接到形成在所述透明衬底中的所述一个上的公用线。
6.根据权利要求1的LCD设备，其中所述虚拟布线形成为具有形成在所述透明衬底中的所述一个上的栅极线的公用层。
7.根据权利要求1的LCD设备，其中所述液晶层具有1.5到4.0μm的厚度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081224 Termination date: 20120228 |