CN103488000A - 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，其具有：TFT基板(2)；彩色滤光片(CF)基板(1)；液晶层(6)；形成在TFT基板(2)上的壁构造体(4)；至少设在壁构造体(4)的侧面的像素电极(8)；和形成在TFT基板(2)上及CF基板(1)上且相对的公共电极(5)及对置电极(9)，并具有包括TFT基板(2)、CF基板(1)和液晶层(6)的多个像素，在所述多个像素的各自的周边具有遮光区域，壁构造体(4)配置在所述遮光区域，在壁构造体(4)的上表面配置有由透明且具有弹性的材料形成的支承体(3)，CF基板(1)被支承体(3)支承，液晶层(6)被通过像素电极(8)、公共电极(5)及对置电极(9)生成的电场驱动。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，尤其涉及以所谓的横电场方式驱动的液晶显示装置。
背景技术
在液晶显示装置中，在形成有像素电极和薄膜晶体管(TFT)的TFT基板、与形成有彩色滤光片等的对置基板之间填充有液晶，通过电场驱动、控制该液晶的分子，由此形成图像。其中，近年来大多使用了通过被称为横电场方式(IPS方式)的方式而驱动的液晶显示装置。
IPS方式是如下的液晶的驱动方式，即：使液晶分子在面板面上水平地取向，施加与面板面平行的电场(横电场)，从而使液晶分子在与面板面水平的面内旋转。该IPS方式的液晶显示装置在形成有视频信号线(漏极线)、扫描信号线(栅极线)、薄膜晶体管和像素电极等的第一基板侧还形成有公共电极，通过由施加于像素电极和公共电极上的电压差所产生的、第一基板的面内方向的电场来驱动液晶层。在由该结构构成的IPS方式的液晶显示装置中，例如成为如下的结构，即：在由透明导电膜形成的面状的公共电极的上层，经由绝缘膜重叠并配置有线状的像素电极。
在该IPS方式中，为了进一步提高液晶显示部的开口率，近年来大多使用了如下的液晶层驱动方式，即：以横跨液晶显示装置的邻接像素的方式形成壁构造体，在该壁构造体的侧壁上形成像素电极，而且，在相对的TFT基板和对置基板上分别形成公共电极和对置电极，生成与基板面平行的电场，从而驱动液晶层。
另外，液晶显示装置的TFT基板和对置基板之间的间隔为非常小的几微米，恰当地设定TFT基板与对置基板之间的间隔对于控制基于液晶实现的光的透过是极其重要的。因此，提出了一种方案，使上述壁构造体兼具有保持TFT基板与对置基板之间的间隔的隔垫物的功能。
但是，在制造液晶显示装置时，需要将液晶填充到基板之间并密封。而且，作为近年来大多使用的液晶的填充方法，具有被称为液晶滴下注入法(ODF方式)的方法，该方法首先在一方的基板上滴下必要量的液晶，然后，将另一方的基板密封而填充液晶。
根据ODF方式，与以往的液晶注入法相比具有如下优点：不需要大型的制造设备，另外，还能够缩短制造所花费的时间，且使液晶的大量生产变得容易，但是，对于液晶的滴下和上述基板间的间隔的保持要求非常高的精度。
当将该ODF方式适用在如上述那样地使壁构造体具有隔片功能的液晶显示装置中时，担心会产生低温冲击气泡。低温冲击气泡是指，在对封入有液晶的液晶面板等基于外力等施加了冲击时，在液晶层中产生负压，在溶入于液晶层中的氮气等气体成分溶出而产生的所谓的真空气泡中，在低温环境下尤其是-20℃左右的低温环境下产生的气泡。
该低温冲击气泡难以再溶解，且难以消灭，由此，成为显示不均发生等的重要原因。通过实验确认了低温冲击气泡容易在基板与隔垫物的接触部中产生，而且，抑制低温冲击气泡发生的性能和隔垫物与基板的接触面积成反比例。
在采用了壁构造体的IPS方式的液晶显示装置中低温冲击气泡的发生成为问题的理由在于，壁构造体的高度是固定的，且形成在像素的全部长边上，因此成为了以高密度仅配置所谓的主隔垫物的状态，而没有空间来配置高度比主隔垫物稍低的副隔垫物。也就是说，理由在于，与配置副隔垫物的情况相比，基板与隔垫物间的接触面积增加。
另外，在将壁构造体兼用作隔垫物的情况下，使用上述ODF工艺来制造液晶显示装置的情况下，壁构造体直接承受使基板粘合时的压力，可能会在作为电极的ITO、层间绝缘膜或者壁构造体自身上产生损害。
在日本国特开2005-157224号公报中，公开了在VA方式的液晶显示装置中，在基板间配置壁构造体和支承体来规定液晶层的厚度的技术。另外，在日本国特开2009-145865号公报以及日本国特开2010-210866号公报中，也公开了使用隔垫物来保持基板间的厚度的技术。但是，不论哪一个技术对于抑制IPS方式的低温冲击气泡、和防止壁构造体等的损伤等都是不充分的。
发明内容
本发明所要解决的课题在于，解决上述问题，在具有壁构造体的IPS方式的液晶显示装置中，提供一种能够抑制低温冲击气泡的发生，且防止基板内部的电极等的损伤的液晶显示装置。
为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置具有以下的技术特征。
(1)一种液晶显示装置，其特征在于，具有：第一基板；以与所述第一基板相对的方式设置的第二基板；设在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；形成在所述第一基板上的壁构造体；至少设在所述壁构造体的侧面的第一电极；和由形成在所述第一基板上以及所述第二基板上的相对的一对电极构成的第二电极，所述液晶显示装置具有包括所述第一基板、所述第二基板和所述液晶层的多个像素，在所述多个像素的各自的周边具有遮光区域，所述壁构造体配置在所述遮光区域，在所述壁构造体的上表面配置有由透明且具有弹性的材料形成的支承体，所述第二基板被所述支承体支承，所述液晶层被通过所述第一电极及所述第二电极生成的电场驱动。
(2)在上述(1)所述的液晶显示装置中，其特征在于，所述支承体的高度为0.2μm以上且0.6μm以下。
(3)在上述(1)或(2)所述的液晶显示装置中，其特征在于，所述支承体的相对于所述第二基板的每单位面积的接触面积率为0.05％以上且0.4％以下。
(4)在上述(1)至(3)中任一项所述的液晶显示装置中，其特征在于，所述支承体通过喷墨法或膜转印而形成。
根据本发明，即使在具有壁构造体的IPS方式的液晶显示装置中，也能够抑制低温冲击气泡的发生。另外，通过使支承体作为缓冲体来发挥作用，使得力不会直接施加到壁构造体上，由此能够防止基板内部的电极等的损伤。
附图说明
图1是示意性地表示构成本发明的液晶显示装置的一个实施方式的像素结构的剖视图。
图2是示意性地表示构成本发明的液晶显示装置的一个实施方式的像素结构的俯视图。
具体实施方式
以下，使用优选例来详细说明本发明。
图1是示意性地表示本发明的液晶显示装置的像素结构的剖视图，图2是示意性地表示本发明的液晶显示装置的像素结构的俯视图。
如图1所示，本发明的液晶显示装置的特征在于，其具有：作为第一基板的TFT基板2；以与TFT基板2相对的方式设置的作为第二基板的彩色滤光片(CF)基板1；设置在TFT基板2与CF基板1之间的液晶层6；形成在TFT基板2上的壁构造体4；至少设在壁构造体4的侧面的作为第一电极的像素电极8；和形成在TFT基板2上以及CF基板1上，且相对的公共电极5及对置电极9，并具有包括TFT基板2、CF基板1和液晶层6的多个像素，在上述多个像素的各自的周边具有遮光区域，壁构造体4配置在上述遮光区域中，在壁构造体4的上表面配置有由透明且具有弹性的材料形成的支承体3，CF基板1被支承体3支承，液晶层6被由像素电极8、公共电极5以及对置电极9产生的电场驱动。
本实施方式的液晶显示装置构成为，在彼此相对的CF基板1和TFT基板2之间设有任意的间隙，在该间隙中充满液晶而形成液晶层6。此时，CF基板1被形成在壁构造体4上的支承体3支承。
CF基板1具有红色用滤光片、绿色用滤光片、蓝色用滤光片，实现对从背光源(未图示)照射并透过液晶层6的光赋予色彩的作用。另外，如后述那样地，在CF基板上的将像素间划分出的位置上形成有黑矩阵BM，而且，包括对置电极9、保护层OC。该保护层OC用于避免对置电极9和其他电路要素发生不必要的短路。
虽未图示，但在TFT基板2上，以矩阵状配置有施加扫描信号的栅极信号线和施加视频信号的漏极信号线，通过一组栅极信号线以及漏极信号线而形成矩阵状的包括TFT基板2、CF基板1和液晶层6的像素10。在TFT基板2上还配置有TFT和开关元件等的电路要素，但将其图示省略。作为CF基板1以及TFT基板2的材质，通常例如是玻璃基板，但也可以为具有绝缘性的透明树脂基板。
而且，在CF基板1上以及TFT基板2上，形成有相对地成为一对的对置电极9及公共电极5。对置电极9及公共电极5例如使用ITO(Indium-Tin-Oxide；氧化铟锡)等透明导电材料，用溅射法(sputtering method)形成电极膜，并通过用光刻法进行选择蚀刻等的方法而形成。另外，除了ITO之外，也能够使用例如IZO(Indium-Zinc-Oxide；氧化铟锌)等材料。
而且，在TFT基板2上，例如使用感光性树脂材料并通过已知的光刻法等而形成有壁构造体4。在本发明中，如图1所示，在壁构造体4的侧面形成有像素电极8，这样地使像素电极8在液晶层6中沿着从TFT基板2朝向CF基板1的方向延伸配置，由此，能够对液晶层6沿水平方向(图1中的横向)施加均等的电场，能够防止显示不均的发生。
壁构造体4形成在将像素10与邻接像素11的边界划分出的遮光区域中，因此，对显示区域中的显示功能没有任何影响。因此，壁构造体4可以形成在显示装置的有效显示区域中，但并不限于此，也可以形成在不是有效显示区域的显示部的周边电路区域等中。
在此，遮光区域是指，形成在CF基板1上且以不影响显示的方式遮光的区域，在本实施例中，形成由感光性树脂等形成的黑矩阵层BM来作为遮光区域，但除此之外，也能够例如使TFT、栅极信号配线、源极信号配线等具有遮光功能来作为遮光区域。
在形成壁构造体4之后，以至少覆盖壁构造体4的侧面的方式形成像素电极8。对于像素电极8，与公共电极5同样地也使用ITO或IZO等透明导电材料，并通过溅射法以及光刻法等而形成。
另外，像素电极8为了如上述那样地对液晶层6施加均等的横电场，而至少形成在壁构造体4的侧面，但优选为，不形成在壁构造体4的上部。这是因为可能会对后述的支承体3的形状和稳定性产生影响。因此，优选为，在壁构造体4的上部预先涂敷电极去除用的膜，使得不会形成ITO等透明导电材料。
而且，以覆盖壁构造体4以及公共电极5的方式，通过SiN等材料并用公知的CVD法等形成绝缘膜7。绝缘膜7用于避免在公共电极5、像素电极8等与上述的栅极信号线等电路要素之间产生不必要的短路。
通过上述结构，在像素电极8与公共电极5、对置电极9之间，产生具有与CF基板1以及TFT基板2平行的成分的电场，通过该电场，使液晶层6中的液晶分子驱动。这种液晶显示装置作为能够进行所谓的广角显示的装置而公知，根据向液晶施加电场的特异性而被称为IPS方式或者横电场方式。另外，在这种结构的液晶显示装置中，以在没有向液晶施加电场的情况下光透过率最小(黑显示)、通过施加电场而使光透过率增加的常黑(normally black)进行显示。
但是，在用ODF方式制造上述结构的液晶显示装置的情况下，在TFT基板2和CF基板1之间填充液晶层6后，当使基板粘合时，粘合时向基板施加的压力直接传递至壁构造体4和像素电极8，可能会导致壁构造体4、像素电极8、绝缘膜7等内部结构破损。
为了防止液晶显示装置的内部结构的破损，在本发明中作为隔垫物，在壁构造体4的上部形成支承体3，通过该支承体3来支承CF基板1，吸收向内部结构的基板施加的冲击。
说明在壁构造体4上形成支承体3的工艺。支承体3为了不遮蔽在液晶层6中输送的光波而需要为光学性透明的，以及为了吸收向CF基板1施加的应力而需要具有弹性。作为满足这些要求的材质，能够列举出聚氨酯等的树脂等，但只要是满足上述要求的材质，并不限于此。
支承体3例如能够通过喷墨法形成在必要的位置上，在本实施例中，形成在壁构造体4的上部。另外，也能够在薄膜上印刷支承体3，并通过膜转印而设置到壁构造体4上。而且，为了将制造工序简化，在形成上述绝缘膜7时，能够同时形成绝缘膜7和支承体3。
如图1及图2所示，在本实施例中，支承体3形成为圆锥台形状，但形状并不限于此，也可以是圆柱、椭圆柱、四角柱、四角锥台等，只要是与壁构造体4以及CF基板1以一定的面积接触而能够固定地保持液晶层6的厚度的形状即可。
图2是示意性地表示构成本实施方式的液晶显示装置的一个像素结构的俯视图。如图2所示，本实施例的像素通过由未图示的栅极线和漏极线包围的区域构成。而且，使一个像素在中央折曲而将像素分为上侧区域和下侧区域，使液晶分子初始取向，使得在向像素施加电压时使上侧区域和下侧区域的液晶分子的旋转方向成为相互反向。
当使液晶分子为上述那样的初始取向时，在使液晶层中的液晶分子组的长轴方向保持在与基板面平行的取向状态(沿面取向；homogeneous alignment)下，仅使其方位旋转，但液晶层在包含取向方向的方位角方向上白显示带有蓝色，在其垂直方向上，白显示带有黄色。因此，在本实施方式中，在一个像素内形成旋转方向相互相反的区域，由此，使在视角方向上的颜色相抵，而能够接近于白色。
而且，在本实施例中，壁构造体4以将像素夹入的方式在像素的左右两端侧连续地形成，支承体3以固定的间隔规则地配置在壁构造体4上。通过这样规则地配置支承体3，能够防止应力局部性地集中于CF基板1的一部分而产生变形等的不良情况，但作为支承体3的配置方法，只要能够恰当地支承CF基板1，就不限于图2那样的规则的配置。
但是，对于支承体3的相对于CF基板1的每单位面积的接触率以及高度，优选为收敛在一定的范围内。在此，支承体3的相对于CF基板1的每单位面积的接触率是指，支承体3的上部与CF基板1接触的部分相对于CF基板1的面积的比例。其值优选为0.05％以上且为0.4％以下。这是因为，若每单位面积的接触率超过0.4％，则在支承体3与CF基板1的接触部处产生的低温冲击气泡的发生会成为问题，若每单位面积的接触率低于0.05％，则可能会无法通过支承体3充分地支承CF基板1，难以固定地保持CF基板1与TFT基板2之间的间隔，而且，使针对向CF基板1施加的应力的耐受性(耐按压性)降低。
而且，支承体3的高度优选为0.2～0.6μm。这是因为，若高度过高，则针对向CF基板1施加的应力的、铅直方向以外的成分的耐受性降低，作为其结果，耐按压性降低。另外，若高度过低，则无法充分地保持壁构造体4与CF基板1之间的间隙，而且，与间隙部分的液晶的体积相比，CF基板1、支承体3和壁构造体4之间的接触面积变大，可能会易于产生低温冲击气泡。
在形成支承体3之后，通过上述的ODF工艺，使CF基板1和在壁构造体4上配置了支承体3的TFT基板2粘合而得到液晶面板。
以上结构是本发明的液晶显示装置的基本结构，通过采用这种结构，能够向液晶层施加横向均等的电场，而且，通过支承体3的间隔功能以及缓冲功能，能够将基板间的间隔保持为固定，并能够可靠地避免壁构造体4和像素电极8等发生损伤的危险性。而且，通过支承体3使相对的基板间的间隙的可动范围扩宽，能够防止低温冲击气泡不良的发生。
根据上述制造方法，改变支承体3的接触面积以及高度而进行了试制(试制例1～10)。在表1中示出了各个试制例的支承体的接触面积率、高度。另外，对于各个液晶面板还同时记载了实施低温冲击气泡试验和反复按压试验的结果。
对于低温冲击气泡试验，在-20℃保持24小时之后，在-20℃环境下使测试球从液晶面板上10cm的距离自由落下，通过目视来确认液晶面板有(NG)无(OK)产生气泡。对于反复按压试验，将负荷荷载150(N)(以Φ＝10mm换算)以200(N/sec)的速度对液晶面板反复按压50次，目视确认卸除荷载1分钟后有(NG)无(OK)压痕。
如表1的结果可知，在支承体的高度差为0.0μm的情况下，或者在支承体的接触面积率为0.5％以上的情况下，低温冲击气泡试验成为NG。另外，在支承体的高度为0.7μm的情况下，或者在支承体的接触面积率不足0.05％的情况下，反复按压试验成为NG。因此能够理解，在支承体的高度为0.2μm～0.6μm、接触面积率为0.05％～0.4％的情况下，能够形成高可靠性的液晶面板。
表1
以上，说明了本发明，但本发明并不限定于本实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内当然能够适当地进行设计变更。
根据本发明，在具有壁构造体的IPS方式的液晶显示装置中，能够提供一种能够抑制低温冲击气泡的产生，且防止基板内部的电极等损伤的液晶显示装置。

Claims (4)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，具有：
第一基板；
以与所述第一基板相对的方式设置的第二基板；
设在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层；
形成在所述第一基板上的壁构造体；
设在所述壁构造体的至少侧面的第一电极；和
由形成在所述第一基板上及所述第二基板上的相对的一对电极构成的第二电极，
所述液晶显示装置具有包括所述第一基板、所述第二基板和所述液晶层的多个像素，
在所述多个像素的各自的周边具有遮光区域，
所述壁构造体配置在所述遮光区域，
在所述壁构造体的上表面配置有支承体，该支承体由透明且具有弹性的材料形成，
所述第二基板被所述支承体支承，
所述液晶层被通过所述第一电极及所述第二电极生成的电场驱动。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述支承体的高度为0.2μm以上且0.6μm以下。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述支承体的相对于所述第二基板的每单位面积的接触面积率为0.05％以上且0.4％以下。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，所述支承体通过喷墨法或膜转印而形成。
CN201310240335.6A 2012-06-12 2013-06-09 液晶显示装置 Pending CN103488000A (zh)

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