CN102890368B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，其隔开预定间隙地配置呈矩阵状形成有像素电极和TFT等的TFT基板、在与上述像素电极相对应的位置处形成有滤色片等的对置基板，在上述间隙保持液晶，在上述TFT基板上包括形成于钝化膜上、用于连接上述TFT和上述像素电极的接触孔，并且在上述对置基板上包括用于确保单元间隔的柱状间隔物、在与上述接触孔对应的位置形成的、用于防止错位的柱状突起。利用本发明的液晶显示装置，能够抑制上下基板的错位，防止像素区域错位导致的亮度不均、由取向膜削减引起的亮点的产生，从而得到良好的图像。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，尤其涉及抑制了上下基板的错位的液晶显示装置。
背景技术
在液晶显示装置中，构成为隔开预定间隙地配置呈矩阵状地形成有像素电极和薄膜晶体管(TFT)等的TFT基板、以及在与TFT基板的像素电极对应的位置形成有滤色片等的对置基板，并在TFT基板与对置基板之间的间隙中保持液晶。而且，为了将TFT基板和对置基板的间隙限制为固定距离，使柱状间隔物介于这两个基板之间。
在液晶显示装置中，由于使用环境条件或背光源的点亮而导致上下基板间的温度发生了变化时，上下基板的热膨胀的比例不同，相对于一块基板，另一块基板在其平面方向产生错位，由于上侧基板的像素区域和下侧基板的像素区域的错位造成亮度不均、或伴随着平面方向的错位的取向膜削减导致亮点产生，从而使显示不良产生。特别是在画面尺寸较大、或贴合于上下基板上的偏振片的厚度不同的情况下，上下基板的平面方向的错位将会变大。
对于基板间隔的限制或上下基板错位的防止，专利文献1公开了如下的技术内容，即：在一块基板上形成高度不同的柱状间隔物，谋求以较高的间隔物降低与对置基板的摩擦阻力，并以较低的间隔物最终确保与对置基板间的单元间隔(cellgap)。
专利文献2公开了如下的技术内容，即：在液晶显示装置中通过将保持基板间隙的柱状间隔物配置在位于像素电极内且对像素电极提供电信号的接触部上，从而实现稳定的板间隙的控制而不降低显示品质和像素的开口率。
此外，对比文件3公开了如下的技术内容，即：为抑制施加外力引起的柱状间隔物的位置变动所导致的基板间位置、单元间隔的变动，而使固定地形成在一对基板中的一块基板内面上的柱状间隔物的顶部位于另一块基板所具有的多层构造膜的凹部。
专利文献1日本特开2003-131238号公报
专利文献2日本特开2003-84290号公报
专利文献3日本特开2003-5190号公报
发明内容
对于专利文献1所记载的技术内容而言，仅使高度不同的柱状间隔物内的较高柱状间隔物与对置基板接触，从而降低基板间的摩擦阻力，并且即使产生了基板错位也容易恢复，但是无法抑制基板错位本身的发生。
对于专利文献2所记载的技术内容而言，为了将柱状间隔物形成为与接触部相匹配而考虑间隔物形成的位置精度(对准余量)时，需要使孔底部的面积比间隔物的顶部大，接触部的面积的增大将导致像素的开口率和透射率降低。
对于专利文献3所记载的技术内容而言，对置基板的凹部与形成在各种布线之间的间隔物相比形成为相当大的范围内的凹陷区域，由于没有接触部那样的台阶或位置精度，因此无法抑制基板错位本身。
本发明的目的在于，在液晶显示装置中，抑制上下基板的错位，防止因像素区域错位导致的亮度不均、因取向膜削减引起的亮点的产生，得到良好的图像。
为了解决上述问题，本发明的液晶显示装置的特征在于，隔开预定间隙地配置呈矩阵状形成有像素电极和TFT等的TFT基板、与上述像素电极相对应的位置形成有滤色片等的对置基板，在上述间隙保持液晶，上述TFT基板上包括形成于钝化膜、用于连接上述TFT和上述像素电极的接触孔，并且在上述对置基板上包括用于确保单元间隔的柱状间隔物、以及在与上述接触孔对应的位置形成的用于防止错位的柱状突起。
也可以是，在本发明的液晶显示装置中，上述钝化膜包含有机钝化膜。
此外，也可以是，在本发明的液晶显示装置中，上述钝化膜仅由无机钝化膜组成。
此外，也可以是，在本发明的液晶显示装置中，上述以对置基板为基准的柱状突起的高度h1与上述柱状间隔物的高度h2之差Δh为上述接触孔的深度z以下。
Δh＝h1-h2≤z
其中，也可以是，在从上述TFT基板到上述接触孔的上面的距离与从上述TFT基板到上述柱状间隔物接触的面的距离之间存在v的差异时，满足h1-(h2+v)≤z。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以是，上述柱状突起的高度h1大于单元间隔d、且小于单元间隔d与接触孔的深度z之和。
d＜h1≤d+z
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以是，在施加了过大的力时，上述柱状突起与上述接触孔的底部抵接。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以是，上述接触孔包括随着趋向上部而直径变大的倾斜部。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以是，上述柱状突起的顶部的直径比上述接触孔的上部的直径小。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以是，上述柱状突起的截面积比上述柱状间隔物的截面积小。
在本发明的液晶显示装置中，也可以是，上述柱状突起在液晶板的周边区域的密度比在液晶板的中央区域的密度高。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以是，上述柱状间隔物在液晶板的画面整体中大致均匀配置。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以是，上述柱状突起之间的间隔比上述柱状间隔物的间隔大。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以是，上述柱状突起的个数比上述柱状间隔物的个数少。
此外，在本发明的液晶显示装置中，也可以是，上述柱状突起的个数比上述柱状间隔物的个数少一位以上。
在本发明的液晶显示装置中，液晶显示装置为IPS方式、TN方式或者VA方式。
根据本发明，能够利用柱状间隔物可靠地确保单元间隔，并且使错位防止用的柱状突起进入接触孔并对其固定，从而能够抑制上下基板的错位，防止像素区域的错位引起的亮度不均、取向膜削减引起的亮点的发生，获得良好的图像。
附图说明
图1表示本发明实施例1的IPS方式的液晶显示装置。
图2表示液晶板整体的柱状间隔物的配置。
图3表示本发明实施例2的IPS方式的液晶显示装置。
图4表示本发明实施例3的TN方式或VA方式的液晶显示装置。
标号说明
100TFT基板
101栅极布线
102栅极绝缘膜
104源电极
105漏电极
106无机钝化膜
107有机钝化膜
108像素电极
109无机钝化膜
110对置电极
111接触孔
112狭缝
113取向膜
120扫描线
121信号线
200对置基板
201滤色片
202黑矩阵
203保护膜
204公共电极
210柱状突起
220柱状间隔物
300液晶层
301液晶分子
具体实施方式
参照附图说明本发明的实施方式。在各附图中，相同的构成元件采用相同的附图标记并省略重复的说明。
实施例1
图1示出本发明实施例1的液晶显示装置。实施例1为IPS(InPlaneSwitching：平面转换)方式的液晶显示装置中应用了包括有机钝化膜(有机PAS膜)的接触孔的实施例。
图1的(a)为表示IPS方式的液晶显示板的一部分的平面图。图1的(b)为图1的(a)的A-B线所示位置的剖视图。
简单而言，在IPS方式的液晶显示装置中，在像素电极108之上隔着绝缘膜109形成有梳齿状的对置电极110，通过对置电极110与像素电极108之间的电压使液晶分子301转动，从而按每个像素控制液晶层300的光透射率，由此形成图像。
在图1的(a)中，在TFT基板100上，扫描线120和信号线121呈矩阵状布线。在扫描线120和信号线121所围成的区域中配置有像素电极108，在扫描线120和信号线121的交叉部处形成有薄膜晶体管(TFT)。扫描线120与TFT的栅电极连接，信号线121与TFT的漏电极连接。
以下，详细说明图1的(b)的构造。在用玻璃形成的TFT基板100上形成有扫描线和栅电极101。
覆盖扫描线和栅电极101形成栅极绝缘膜102。在栅极绝缘膜102之上，在与栅电极101对置的位置处形成有未图示的半导体层。半导体层形成TFT的沟道部，隔着沟道部在半导体层上形成源电极104和漏电极105。漏电极105兼用作图像信号线，源电极104与像素电极108连接。源电极104也与漏电极105同时形成在同一层上。
由半导体层、栅电极101、源电极104以及漏电极105构成TFT。
覆盖TFT形成无机钝化膜106。无机钝化膜106保护TFT的特别是其沟道部不受杂质影响。在无机钝化膜106之上形成有机钝化膜107。有机钝化膜107在保护TFT的同时也具有使表面平坦的作用，因此形成得较厚。有机钝化膜107使用丙烯酸树脂、硅树脂或者聚酰亚胺树脂等感光性树脂。在有机钝化膜107上连接像素电极108和源电极104的部分形成接触孔111。
有机钝化膜107之上形成有像素电极108。像素电极108通过将透明导电膜即ITO(IndiumTinOxide：铟锡氧化物)在整个显示区域采用溅射形成，通过按像素区域进行图案化而形成。像素电极108利用接触孔111而与源电极104相连接。在接触孔111处，从TFT延伸来的源电极104和像素电极108导通，图像信号将被提供给像素电极108。
覆盖像素电极108形成无机钝化膜109。接着，在无机钝化膜109之上通过溅射形成作为对置电极110的ITO。将溅射而成的ITO图案化来形成对置电极110。
如图1的(a)所示，对置电极110为两端闭合的梳齿状电极。梳齿和梳齿之间形成有狭缝112。对置电极110的下方形成有平面状的像素电极108。当在像素电极108处施加图像信号时，利用狭缝112在对置电极110之间产生的电力线，液晶分子301进行旋转。由此，控制通过液晶层300的光来形成图像。
对对置电极110施加恒定电压，对像素电极108施加基于图像信号的电压。当像素电极108被施加电压后，产生电力线，使液晶分子301沿电力线方向旋转，控制来自背光源的光的透射。由于按每个像素控制来自背光源的光透射，从而形成图像。
在图1的例子中，配置有在有机钝化膜107之上形成为平面状的像素电极108，并且在无机钝化膜109之上配置有梳齿电极110。但是，与此相反，也存在如下情况：在有机钝化膜107之上配置形成为平面状的对置电极110，并且在无机钝化膜109之上配置梳齿状的像素电极108。
在对置电极110之上形成有用于使液晶分子301取向的取向膜113。
在图1中，夹持液晶层300而设置有对置基板200。在对置基板200的内侧形成有滤色片201。滤色片201按每个像素形成有红色、绿色、蓝色的滤色片，形成彩色图像。在滤色片201和滤色片201之间形成遮光黑矩阵202，以提高图像的对比度。另外，遮光黑矩阵202还具有作为TFT的遮光膜的作用，防止光电流流经TFT。
覆盖滤色片201和遮光黑矩阵202而形成有保护膜203。由于滤色片201和遮光黑矩阵202的表面形成为凹凸状，所以利用保护膜203使表面平坦。
在保护膜203之上，形成有用于确定液晶的初始取向的取向膜113。
在本实施例中，作为特征结构，对置基板200的保护膜203上设置有错位防止用的柱状突起210、以及用于确保单元间隔的柱状间隔物220。
柱状突起210设在与TFT基板100的接触孔111对应的位置上，在组装TFT基板100和对置基板200时，柱状突起210进入接触孔111之中。如图1的(b)所示，接触孔111包括使上部的直径比底部大的倾斜部，柱状突起被该倾斜部引导而进入接触孔111内。由此，柱状突起210以接触孔111固定，从而能大致完全地抑制TFT基板100和对置基板200的错位。
柱状突起210顶部的直径比接触孔111的直径小，板组装(ODF)的情况下在施加负载时容易滑入到接触孔111中，并且碰到接触孔的倾斜部也容易变形，柱状突起210向接触孔111的对位裕度增大。
柱状间隔物220设置在与对置基板200的遮光黑矩阵202重合且与TFT基板100的接触孔以外相对应的位置，例如与栅极布线120重合的位置。在组装了TFT基板100和对置基板200的情况下，通过与取向膜106抵接来确保单元间隔。为了实现间隔物的作用，柱状间隔物220的截面积比柱状突起210的截面积大。
柱状突起210优选的是在通常状态下不与接触孔111的底部接触。
因此，柱状突起(h1)大于单元间隔(d)，且小于单元间隔(d)与接触孔111深度(z)之和。
d＜h1≤d+z
此外，柱状突起210的高度(h1)和柱状间隔物220的高度(h2)的差(Δh)为接触孔的深度(z)以下。
Δh＝h1-h2≤z
但是，存在与柱状间隔物对应的TFT基板上设有称为基座的台阶部的情况。在该情况下存在如下状况，即：在从上述TFT基板到上述接触孔的上面的距离、与从上述TFT基板到上述柱状间隔物对应的面即与柱状间隔物相接触的面的距离之间，存在v的差异。该情况下，满足h1-(h2+v)≤z即可。
另外，当在基板上施加了过大的载荷时，柱状突起210的顶部与接触孔111的底部抵接，作为间隔物发挥作用。
图2示出液晶板整体的柱状突起210和柱状间隔物220的配置。
如图2所示，作为防止错位的阻挡部件发挥作用的柱状突起210，其周边区域的密度比其中央区域高。原因在于由温度变化引起的平面内错位在画面的周边部的翘曲比在中央附近大，通过提高柱状突起的周边部分的密度，能有效地抑制错位。与此相对，用于确保单元间隔的柱状间隔物220在液晶板整体上大致均匀分布。由此，能在液晶板的整个平面有效地确保单元间隔。
柱状突起的个数比柱状间隔物的个数例如少一位(一个数量级)以上。而且，柱状突起210之间的间隔比柱状间隔物220的间隔更大。
实施例2
图3示出本发明实施例2的液晶显示装置。实施例2为IPS方式的液晶显示装置中应用了包括只有无机钝化膜(无机PAS膜)的接触孔的实施例。
在实施例1中，TFT与像素电极或对置电极之间设有无机钝化膜106、有机钝化膜107以及无机钝化膜109，但是在本实施例中不设置有机钝化膜，而仅设置无机钝化膜106、109。并且，接触孔111的深度变浅，其变浅量相当于有机钝化膜的厚度。
在对置基板200的保护膜203上设有高度较高的柱状突起210和高度较低的柱状间隔物220。在组装了TFT基板100和对置基板200的情况下，柱状突起210进入接触孔111中。另外，在组装了TFT基板100和对置基板200的情况下，通过与取向膜113抵接来确保单元间隔。
在本实施例中，在柱状突起的顶部的直径与对应的接触孔的孔径相比没有足够小的情况下，相对于板组装(ODF)时的负载而变形并被固定化。
在本实施例中，接触孔111起到了与柱状突起210对应的具有凹状的基座的作用，由此，上下基板间的摩擦阻力变得非常大，提高了抑制上下基板的错位的效果。
实施例3
图4示出本发明实施例3的液晶显示装置。实施例3为纵向电场的TN(TwistedNematic)方式或VA(VerticalAlignment)方式的液晶显示装置中应用了包括高透射率像素(使用有机PAS膜)的接触孔的实施例。
图4的(a)为表示VA(TN)方式的液晶显示板的一部分的平面图。图4的(b)为图4的(a)的A-B线所示位置的剖视图。
在纵向电场方式的液晶显示装置中，在TFT基板100上配置像素电极108，在对置基板200上配置公共电极204。通过对像素电极108施加或不施加电压，使液晶层300的液晶分子301的排列状态发生变化，控制光的透射。
在TN方式中，在未对像素电极108施加电压的无电场状态时，液晶分子301相对于两基板在水平方向排列而使光透过，当对像素电极108施加电压后，液晶分子301垂直地立起来遮蔽光。
在VA方式中，配置介电各向异性为负的液晶层300，当未对像素电极108施加电压的无电场状态时，液晶分子301在垂直方向排列来遮蔽光，在对像素电极108施加了电压的有电场状态时，在像素电极和公共电极之间产生电场，液晶分子301在水平方向倾斜来使光通过。
在本实施例中，TFT基板100上的有机钝化膜107也包括具有倾斜部的接触孔111。此外，在对置基板200的保护膜203上设有高度较高的柱状突起210和高度较低的柱状间隔物220。柱状突起210设置于与TFT基板100的接触孔111对应的位置上，在组装了TFT基板100和对置基板200时，柱状突起210进入接触孔111之中。柱状间隔物220设置在与对置基板200的遮光黑矩阵202重合且与TFT基板100的接触孔以外相对应的位置，例如与栅极布线120重合的位置。在组装了TFT基板100和对置基板200时，通过与取向膜113抵接确保单元间隔。柱状突起和柱状间隔物的动作与实施例1相同。
当然，除了上述的液晶显示装置以外，也可以将基于图1中公开的平面电极和梳齿状电极的结构作成梳齿状电极对的结构。此外，并不限于利用通过形成在TFT基板上的电极对所生成的与基板平行的电场来驱动与基板平行的方向上取向的液晶分子的方法，也可以采用驱动在与基板垂直的方向上取向的液晶分子的方法。
根据本发明，能防止液晶显示装置的上下基板的错位、对于按压负载的亮度不均的产生。本发明能利用于IPS方式、VA方式、TN方式等方式的液晶显示装置上。特别是在大画面尺寸的液晶显示装置或使用了视角补偿的相位差偏振片的液晶显示装置上效果良好。

Claims (14)

1.一种液晶显示装置，隔开预定间隙地配置呈矩阵状地形成有像素电极和TFT的TFT基板、与上述像素电极相对应的位置处形成有滤色片的对置基板，在上述间隙保持液晶，上述液晶显示装置的特征在于，
在上述TFT基板上包括形成于钝化膜上、用于连接上述TFT和上述像素电极的接触孔，并且
在上述TFT基板和上述对置基板的上述液晶侧形成有取向膜，
在上述对置基板上包括用于确保单元间隔的柱状间隔物、以及在与上述接触孔对应的位置上形成的、用于防止错位的柱状突起，
在将上述单元间隔设为d的情况下，上述柱状突起的高度h1大于上述单元间隔d、且小于上述单元间隔d与上述接触孔的深度z之和，
上述柱状突起被配置成在液晶板的周边区域的密度比液晶板的中央区域的密度高。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述钝化膜包含有机钝化膜。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述钝化膜仅由无机钝化膜组成。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述柱状突起的高度h1与上述柱状间隔物的高度h2之差Δh为上述接触孔的深度z以下。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述柱状突起被施加了过大的力时，该柱状突起与上述接触孔的底部抵接。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述接触孔包括随着趋向上部而直径变大的倾斜部。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述柱状突起的顶部的直径比上述接触孔的上部的直径小。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述柱状突起的截面积比上述柱状间隔物的截面积小。
9.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述柱状间隔物在液晶板的画面整体中大致均匀配置。
10.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述柱状突起之间的间隔比上述柱状间隔物的间隔大。
11.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述柱状突起的个数比上述柱状间隔物的个数少。
12.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述柱状突起的个数比上述柱状间隔物的个数少一位以上。
13.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述液晶显示装置为IPS方式。
14.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述液晶显示装置为TN方式或VA方式。
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