CN102422208A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不产生因曝光头的错位或组装误差而造成的显示不均匀、且显示质量优异的液晶显示装置。液晶显示装置1具备互相相对贴合的彩色滤光片2及TFT基板3、以及被封入形成于它们之间的间隙中的液晶(未图示)。彩色滤光片2包含基板4、设置于基板4上的黑色矩阵5、及在各像素位置上与黑色矩阵5部分重叠的多个着色层6及7。通过着色层6及7与黑色矩阵5重叠而形成隆起物18a及28a，通过分别在Y轴方向上连接隆起物18a及28a的顶点而成的上端边缘19a及29a配置在被TFT基板3的遮光部10a遮光的区域中。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种将液晶封入彩色滤光片与薄膜晶体管(TFT)基板之间而成的液晶显示装置。
背景技术
用于液晶显示装置的彩色滤光片在基板上具备构成像素的红、绿及蓝三种颜色的着色层、以及设置于各像素之间以遮蔽光的黑色矩阵。具有多个薄膜晶体管(包含像素电极、由半导体构成的开关元件及绝缘膜层)、以及源极布线及栅极布线的TFT基板与该彩色滤光片相对配置，并且它们两者之间被封入液晶。
在彩色滤光片的制造工序中，通过光刻法(photolithography)对着色层及黑色矩阵进行图案形成，在此情况下，采用的是使用多个小型光掩膜的曝光方法(以下，称为“小型掩膜连续曝光方式”)。
图6是表示彩色滤光片制造工序中的曝光方法的示意图，是说明小型掩膜连续曝光方式的图。
在使用小型掩膜曝光方式的曝光装置中，并排配置多行具有小于基板94的掩膜的多个曝光头90。在相邻曝光头90之间，无间隙地配置其他行的曝光头90，使形成于各光掩膜的掩膜图案的节距一定。
通过一边使涂布有光阻剂的基板94在Y轴正方向(图中箭头方向)移动，一边对如上所述那样排列的多个曝光头90多次重复进行曝光处理，能够在基板94的整面上进行图案的晒图(print)。
在通过上述小型掩膜连续曝光方式形成彩色滤光片的着色图案的情况下，产生的问题是，在通过曝光头90的连接部分而被曝光的部分(图6中双点划线附近。以下，将该部分也称为“连接部分”)中，因曝光头90的错位而造成着色图案的形成不均匀。
图7是表示现有液晶显示装置的概要结构的一例的截面图。此外，图7中，双点划线对应于图6所示的双点划线中的一个，并表示基板上的连接部分的位置。双点划线的左侧示出的彩色滤光片的一部分与双点划线的右侧示出的彩色滤光片的一部分分别通过不同的曝光头曝光。
现有的液晶显示装置91具备相对而置的彩色滤光片92及TFT基板93。黑色矩阵95a和95b、以及着色层96a、96b、97a和97b形成在彩色滤光片92的基板94上，与黑色矩阵95a及95b相对配置的遮光部100a及100b形成在构成TFT基板93的基板99上。这些遮光部100a及100b是形成有与设置于TFT基板93上的薄膜晶体管连接的金属布线的区域。
首先，在靠连接部分(双点划线)左侧的像素区域中，形成于基板94上的各像素位置的着色层96a及97a都形成为与黑色矩阵95a部分重叠。通过使着色层96a与黑色矩阵95a重叠，来形成以上端边缘119a为顶点的隆起物118a(图中粗线部分)，通过使着色层97a与黑色矩阵95a重叠，来形成以上端边缘129a为顶点的隆起物128a。此外，上端边缘119a及129a在Y轴方向上的线上相连。此外，着色层96a与黑色矩阵95a重叠的部分的重叠宽度为W91，着色层97a与黑色矩阵95a重叠的部分的重叠宽度为W92。
其次，在靠连接部分(双点划线)右侧的像素区域中，也是形成于基板94上的各像素位置的着色层96b及97b都形成为与黑色矩阵95b部分重叠。同样地，通过使着色层96b及97b与黑色矩阵95b重叠，来分别形成以上端边缘119b为顶点的隆起物118b、以及以上端边缘129b为顶点的128b。虽然着色层96b与黑色矩阵95b的重叠部分的重叠宽度与靠连接部分左侧的像素区域同样的都为W91，但由于在使着色层97b曝光时曝光头产生错位，因此着色层97a与黑色矩阵95a的重叠部分的重叠宽度为W93(＜W92)。并且，上端边缘129b位于被遮光部100b遮光的区域的外侧。
在着色层与黑色矩阵的重叠部分的重叠宽度在连接部分的两侧不同的情况下，透过连接部分的左侧的光L91和透过右侧的光L92的射出方向不同。并且，在上端边缘119b位于遮光部的遮光区域外侧的情况下，光L92经过上端边缘119b。其结果，透过连接部分左侧的光L91与透过右侧的光L92的射出方向的差异变得更大。该连接部分两侧的光输出的差异导致液晶显示装置的图像的显示不均匀。
此外，使用图7所示的结构的彩色滤光片的液晶显示装置还有以下问题。
图8是表示现有的液晶显示装置的概要结构的其它一例的截面图。
在组装液晶显示装置时，尽管使TFT基板93的遮光部100c的中心线与黑色矩阵95c的中心线一致，来将基板互相贴合，但如图4所示，会有两者的中心线因组装误差而彼此错开的情况。在此情况下，即使着色层96c与黑色矩阵95c重叠的部分、和着色层97c与黑色矩阵95c重叠的部分的重叠宽度形成为大致相等，从遮光部100c突出的宽度W94与W95也会不同。从而由于光L93及L94在黑色矩阵两侧的射出方向差异大而导致图像显示的不均匀。此外，在组装误差更大的情况下，也会有上端边缘119c或129c突出在遮光部的遮光区域外侧的情况。与其他部分相比，由于光的透过性在突出于遮光区域外侧的上端边缘部分中明显发生变化，从而导致显示不均匀的增大。
【专利文献1】：日本特开2007-121344号公报
【专利文献2】：日本特开2008-216593号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种没有曝光头的错位或组装误差所造成的显示不均匀、且显示质量优异的液晶显示装置。
本发明涉及一种在第1方向、以及与该第一方向正交的第二方向上排列有多个像素的液晶显示装置。液晶显示装置具备：彩色滤光片；TFT基板；以及被封入彩色滤光片与TFT基板之间的液晶，彩色滤光片在基板上形成有遮光层、以及至少在第1方向上与遮光层部分重叠的多个着色层，TFT基板具有位于与该遮光层相对的位置，并在第2方向上延伸的多个遮光部。通过使着色层与遮光层在第1方向上重叠，来形成沿第2方向延伸的隆起物，该隆起物的至少上端边缘被遮光部遮光。
(发明效果)
根据本发明，由于黑色矩阵与着色层的重叠所形成的隆起物的上端边缘配置于布线的背后，并被遮光，所以即使在重叠部分的位置因曝光时的光掩膜的错位、或组装误差而错开的情况下，也不产生隆起物的上端边缘所造成的光的射出不均匀，从而能够实现显示质量优异的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示第一实施方式的液晶显示装置的概要结构的截面图。
图2是说明其它例子的隆起物的上端边缘的位置的截面图。
图3是表示第二实施方式的液晶显示装置的概要结构的截面图。
图4是表示实施例三的液晶显示装置的概要结构的截面图。
图5是表示比较例一的液晶显示装置的概要结构的截面图。
图6是表示彩色滤光片制造工序中的曝光方法的示意图。
图7是表示现有的液晶显示装置的概要结构的一例的截面图。
图8是表示现有的液晶显示装置的概要结构的其他一例的截面图。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式的液晶显示装置的概要结构的截面图，图2是说明其他例子的隆起物的上端边缘的位置的截面图。
第一实施方式的液晶显示装置1a具有排列在X轴及Y轴方向上的多个像素，并具备互相相对贴合的彩色滤光片2a及TFT基板3a、以及被封入形成在它们之间的缝隙的液晶(未图示)。在TFT基板3a的外侧(图1的上方)，配置有未图示的光源。
彩色滤光片2a包含基板4a、设置于基板4a上的黑色矩阵5a、以及形成于各像素位置的多个着色层6a及7a。着色层6a及7a在X轴方向上分别构成与黑色矩阵5a部分重叠的重叠部分11a及12a。此外，通过使着色层6a及7a与黑色矩阵5a重叠，来形成着色层隆起的隆起物18a及28a(图中粗线部分)。隆起物18a及28a的顶点通过分别在Y轴方向上连接而构成线状的上端边缘19a及29a。
此外，着色层6a及7a是通过利用光刻法对涂布于基板4a上的光阻剂进行图案形成而成的。使用通过多个小型光掩膜的小型掩膜连续曝光方式(图6)来制作第一种颜色(例如红色)和第二种颜色(例如绿色)的像素，并通过接近式曝光法制作第三种颜色(例如蓝色)的像素。具体而言，如图6中所述，使用小型掩膜曝光方式，一边使基板4a在Y轴方向上移动，一边用常亮式光源，来连续对安装于各曝光头的光掩膜的开口部分图案进行转印(transfer)。其结果，第一种颜色及第二种颜色的着色层形成为Y轴方向上延伸的条纹状。此外，也可以通过闪亮式光源，间歇地对光掩膜的开口部分图案进行转印，来形成点状的着色层。然后，例如通过使用1片光掩膜的接近式曝光法，一并形成第三种颜色的着色层。此外，除了上述红色、蓝色及绿色之外，也可以形成第四种颜色(例如黄色)的着色层。
其中，如图2所示，会有着色层6与着色层7在与黑色矩阵5重叠的同时在X轴方向上产生部分重叠的情况。各着色层的上端边缘在此情况下也需要被遮光部遮光。因此，在着色层6与着色层7部分重叠的情况下，与图1同样，将从基板4至着色层6表面的距离为最大(H1)的位置作为上端边缘19，从基板4至着色层7表面的距离为最大(H2)的位置作为上端边缘29。
TFT基板3a包含多个薄膜晶体管(未图示)、和在Y轴方向上延伸的多个遮光部10a。遮光部10a是配置有与薄膜晶体管连接的金属布线(源极布线或栅极布线、或两者)的区域。
第一实施方式中，由于TFT基板3a上的遮光部10a的宽度W1a形成为比黑色矩阵的宽度W2a窄，所以彩色滤光片2a上的重叠部分11a及12a上存在没有被遮光部10a遮光的部分。但是上端边缘19a及29a却被遮光部10a遮光。详细而言，上端边缘19a及29a被配置在靠将遮光部10a的X轴方向的边缘投影在基板4a的线的内侧。由于在遮光部10a的宽度W1a和上端边缘19a与29a之间的间隔W3a之间设有差(W1a-W3a)，所以在将遮光部10a的X轴方向的边缘投影于基板4a的线、与上端边缘19a及29a之间形成间隔W4a及W5a。
具有上述结构的液晶显示装置1a中，也会有因各曝光头相对于基板的定位精度等而产生着色层的错位的情况。具体而言，一个曝光头所曝光的第1区域中形成有着色层的位置、和与第1区域相邻的第2区域(其他曝光头所曝光的区域)中形成有着色层的位置发生变动。其结果，第1区域的上端边缘的位置、与第2区域的上端边缘的位置发生变动。此外，还存在因彩色滤光片2a与TFT基板3a的贴合误差而造成遮光部与上端边缘的错位的情况。
然而，在本实施方式的液晶显示装置1a中，在遮光部10a的宽度W1a与上端边缘19a及29a的间隔W3a之间设置差(W1a-W3a)。因此，能够一定程度上允许上述的错位，从而使上端边缘19a及29a保持在被遮光部10a遮光的区域内。由此，能够有效地抑制现有技术中因经过上端边缘的光输出在显示像素上而产生的图像的显示不均匀。
此外，优选的是，上述差(W1a-W3a)的值在8μm以上。这是因为，为了吸收各曝光头相对于基板定位的精度等所造成的错位，而需要设置4μm以上的差(W1a-W3a)，并且，为了吸收彩色滤光片2a与TFT基板3a贴合时的错位，而需要设置4μm以上的差(W1a-W3a)的缘故。
如上所述，根据第一实施方式，在制作彩色滤光片2a时，通过小型掩膜连续曝光方式进行曝光处理的情况下，即使在曝光头的连接部分产生错位，也不会产生该错开造成的画质的显示不均匀，而能够实现显示质量优异的液晶显示装置1a。
(第二实施方式)
图3是表示本发明的第二实施方式的液晶显示装置的概要结构的截面图。
第二实施方式的液晶显示装置1b与第一实施方式的液晶显示装置不同的是，着色层与黑色矩阵的重叠部分被遮光的区域不同。具体而言，整个重叠部分被遮光部遮光。
第二实施方式中，遮光部10b的宽度W1b被设定成大于黑色矩阵5的宽度W2b，重叠部分11b及12b被遮光部10b遮光。详细而言，重叠部分11b及12b配置在靠将遮光部10b在X轴方向上的边缘投影于基板4b的线的内侧。此外，由于在遮光部10b的宽度W1b与黑色矩阵5b的宽度W2b之间设置有差(W1b-W2b)，所以在将遮光部10b在X轴方向上的边缘投影于基板4b的线、与重叠部分11b及12b之间形成间隔W8及W9。
在具有上述结构的液晶显示装置1b中，也会存在因着色层6b及7b曝光时所发生的曝光头的错位而使重叠部分11b及12b的重叠宽度W6b及W7b从规定值变动的情况。然而，在本实施方式的液晶显示装置1b中，整个重叠部分11b及12b都被配置于遮光部10b投影的内侧并被遮光。因此，能够避免因经过重叠部分11b及12b的光的射出方向差异而引起的图像显示不均匀。
此外，在遮光部10b的宽度W1b与黑色矩阵5b的宽度W2b之间设有差(W1b-W2b)。其结果，能够允许彩色滤片2b与TFT基板3b贴合时的一定程度的错位，从而使整个重叠部分11b及12b都保持在遮光部10b的遮光区域内。考虑到组装误差，上述差(W1b-W2b)的值最好为4μm以上，并且，考虑到遮光部的增加所造成的开口率的降低，上述差(W1b-W2b)的值最好为8μm以下。
第二实施方式的液晶显示装置1b中，遮光部10b对重叠部分11b及12b整体进行遮光。从而，不仅能够防止因经过隆起物的上端边缘的光输出而引起的图像显示不均匀，还能够防止因重叠部分的宽度不同而引起的图像显示不均匀。其结果，与第一实施方式的液晶显示装置相比，能够提供显示质量更佳的液晶显示装置。
此外，上述第一及第二实施方式中，使用黑色矩阵来作为遮光层，但是本发明并不局限于此，例如，也可以是形成在基板上的由金属薄膜构成的电极层。
实施例
以下，对具体实施本发明的实施例进行说明。
使用前述的小型掩膜连续曝光方式及邻近曝光方式，制作在基板上设有红色、蓝色及绿色着色层的彩色滤光片。此外，还制作基板上设有由源极或栅极布线构成的遮光部的TFT基板。此时，用以下所示的实施例一至三及比较例中所示的遮光部的宽度、黑色矩阵的宽度、及隆起物的上端边缘和遮光部边缘分别投影于基板的各线之间的距离的值，来分别制作液晶显示装置。然后，对各个液晶显示装置的图像显示不均匀进行目视观察，用“◎：未产生显示不均匀；○：几乎未产生显示不均匀；×：产生了显示不均匀”来评估。表1示出了评估结果。其中，遮光部的宽度、黑色矩阵的宽度、及隆起物的上端边缘与遮光部边缘之间的距离均为X轴方向上的值。此外，实施例一至三中，隆起物的上端边缘配置于遮光部的遮光区域中，比较例1中，隆起物的上端边缘配置于不被遮光部遮光的区域。
(实施例一)
实施例一的液晶显示装置具有图3所示的结构。其中，使遮光部的宽度(W1a)为22μm、黑色矩阵的宽度(W2a)为16μm、隆起物的上端边缘和遮光部10边缘分别投影于基板的各线之间的距离(W4a及W5a)为4μm(上端边缘位于遮光部的内侧)。
(实施例二)
实施例二的液晶显示装置具有图1所示的结构。其中，使遮光部的宽度(W1b)为18μm、黑色矩阵(W2b)的宽度为28μm、隆起物的上端边缘和遮光部10边缘分别投影于基板的各线之间的距离(W4b及W5b)为4μm。
(实施例三)
实施例三的液晶显示装置具有图4所示的结构。其中，使遮光部的宽度(W1c)为22μm、黑色矩阵的宽度(W2c)为22μm、隆起物的上端边缘和遮光部10边缘分别投影于基板的各线之间的距离(W4c及W5c)为4μm。
(比较例)
比较例的液晶显示装置具有图5所示的结构。其中，使遮光部的宽度(W1d)为18μm、黑色矩阵的宽度(W2d)为28μm、隆起物的上端边缘和遮光部10的边缘分别投影于基板的各线之间的距离(W4d及W5d)为-4μm(上端边缘位于遮光部的外侧)。
(表1)
Figure BPA00001449000500081
x：一至四(实施例一至四)
从表1的结果得知，在隆起物的至少上端边缘被遮光部遮光的实施例一至三中，液晶显示装置几乎未产生图像显示不均匀，由此液晶显示装置的显示质量得到了改善。此外，整个重叠部分被遮光的实施例一的显示质量则得到了更进一步的改善。
工业上的可利用性
本发明可应用在具备彩色滤光片的液晶显示装置等。
(附图标记说明)
1a、1b                液晶显示装置
2a、2b                彩色滤光片
3a、3b                TFT基板
4a、4b                基板
5a、5b                黑色矩阵
6a、6b、7a、7b        着色层
9a、9b                基板
10a、10b              遮光部
11a、11b、12a、12b    重叠部分
18a、18b、28a、28b    隆起物
19a、19b、29a、29b    上端边缘

Claims (7)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：
该液晶显示装置在第一方向、以及与该第一方向正交的第二方向上排列有多个像素，并具备：
彩色滤光片，该彩色滤光片在基板上形成有遮光层、以及至少在上述第1方向上与上述遮光层部分重叠的多个着色层；
TFT基板，该TFT基板具有与上述遮光层相对配置，并在上述第2方向上延伸的多个遮光部；以及
液晶，该液晶被封入上述彩色滤光片与上述TFT基板之间，
通过使上述着色层与上述遮光层在上述第1方向上重叠，来形成沿上述第2方向延伸的隆起物，
上述隆起物的至少上端边缘被遮光部遮光。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述着色层与上述遮光层在上述第1方向上的重叠部分的整体被设置在被上述遮光部遮光的区域中。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述第1方向上的上述遮光部的宽度大于上述第1方向上的上述遮光层的宽度。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述第1方向上的上述遮光部的宽度与上述第1方向上的上述遮光层的宽度之间的差是4μm以上8μm以下。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
在包含规定数目的像素列的第1区域中，上述着色层与上述遮光层以第1重叠宽度而在上述第1方向上重叠，
上述第1方向上与上述第1区域相邻、且包含规定数目的像素列的第2区域中，上述着色层与上述遮光层以与上述第1重叠宽度不同的第2重叠宽度而在上述第1方向上重叠。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述第1方向上的上述遮光部的宽度与被上述遮光部遮光的一对上述隆起物的上端边缘的间隔之间的差为8μm以上。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述遮光层的厚度朝向上述第1方向的外侧而逐渐减少。
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