CN1239231A - 无应力液晶单元组件 - Google Patents

Abstract

一种组装液晶显示器件的方法，液晶显示器件包括用密封构件结合在一起的一对基片和介于基片之间的液晶，该方法包括以下步骤：在基片之间密封构件的区域内设置多个隔离物；在每个基片的外表面上设置一个边框，边框与密封构件对准；以及向每个边框施加压力使对应于显示区的区域基本上没有压力，并且可以得到均匀的单元间隙。

Description

无应力液晶单元组件

本发明涉及液晶显示器。具体地，本发明涉及在显示区中没有隔离物及在单元中实际上没有应力的组装液晶单元的装置和方法。

通常，液晶显示(“LCD”)单元间隙的尺寸由隔离物或隔离柱控制。单元间隙的均匀性由隔离物的尺寸、密度和分布决定。隔离物可以确保LCD板有正确的单元间隙并支撑基片，由此防止它们相互坍塌。然而，显示区域中与隔离物相邻的液晶分子偏离对应的体材料取向。因此，在隔离物的放置处有光泄漏。当以十倍或百倍放大观察小型显示器的投影显示器中，问题更严重。此时，隔离物表现为缺陷点，降低了对比度和图象质量。

解决该问题的一个措施是将隔离物放置在显示或观察区域外，即在周边区域中和像素间隙之间。直接观看显示器时，隔离物可以隐藏在像素间隙内，像素间隙大于单元间隙，测量为约10μm。因此，可以均匀的支撑整个板。然而，对于投影显示器，像素间隙仅约1μm以下。此时，即使放置在像素的角落也可以看到隔离物。因此，隔离物必须限制在投影显示器件内的周边区域，以消除隔离物可视的问题。

图1示出了常规现有技术LCD单元的组装方法。通常在LCD板的装配期间，借助机械、压缩空气或真空，外力或压力施加到一个或两个基片的整个表面上，按压基片由此使它们都接触隔离物。在图1中，外力施加到分别放置在两个基片120和130的外表面的刚性板100和平台110上。按压的结果使基片120、130都接触隔离物140。压力释放之后，由于内应力，板或者保持非常均匀的单元间隙或者翘曲。当板翘曲时，在注射液晶之后最终的密封工艺期间，将由另一压力矫正单元间隙。

在这种布局中，如果为了提高观看质量，从观看区域去掉隔离物140，将没有支撑物来承受外部压力。对于对角线小于半英寸的显示器，基片120、130的刚性足以保持间隙，不会坍塌。然而，对于大于半英寸的显示器，两个基片将相互坍塌。因此，单元间隙不会均匀，并且观看质量将下降。

解决该问题的一种尝试在1996年3月12日公开的Tsubota等人的美国专利No.5,499,127中。在图2显示的Tsubota等人的发明中，隔离物240位于形成LCD器件密封构件的固化树脂中。两个基片220、230(一个涂敷有密封构件)起初由加压板200、210一起按压，直到隔离物240顶到每个基片，由此形成器件的板(未示出)。接下来，玻璃纤维的弹性片250放置在与加压板200相邻的上基片220上。切掉部分所述弹性片250使剩余的片定位在各密封构件240上和它们之间。再次按压时，上基片220变形，由此使基片220、230之间的间隙在密封构件处和密封构件外变窄，在密封构件内变宽，此后，加热固化密封构件以减小粘合剂的内应力，使用液晶注射装置恢复一些单元间隙的均匀性。

Tsubota等人公开的方法中存在以下问题。第一，使用单个弹性片在LCD器件上产生应力，使LCD单元产生与牛顿环相关的3-5个条纹，牛顿环是当单元间隙不均匀时来自液晶单元腔体的两个内表面的光干涉引起的。换句话说，发生了单元间隙变形，影响了均匀性。第二，即使在退火之后随后的液晶注射和最终的密封之前和之后，公开的方法产生的应力也不会完全消除。要提高单元间隙的均匀性，有必要减少内应力。在这种应力级别下密封剂很有可能断裂。第三，由于基片不是100％坚硬和平坦，使直接接触加压板210的下基片230与该板的表面形状相符，并远离上基片220。这就产生了不均匀的单元间隙。最后，陷在下基片230和相邻放置的板210之间的颗粒使显示变形。

本发明的一个目的是提供一种组装LCD器件的装置和方法，不会出现以上提到的问题。

本发明的组装LCD单元的装置和方法能获得单元间隙的一致性，而基本不产生应力并在显示区域内没有隔离物。使用两个边框仅对密封剂区域施加压力。采用新的两种边框的方法，产生对LCD板有很少或没有应力的均匀的单元间隙。实验显示，使用本发明在70％的组装单元中没有产生条纹。其余的30％至多具有一个条纹。低应力和均匀的单元间隙源于本发明放松了对现有技术中的液晶注入和最终密封工序的要求。此外，使用本发明组装的LCD器件在单元间隙的均匀性和外围密封质量方面有长期的可靠性。本发明的两个边框方法确保基片不会直接与压力施加板接触。因此，即使基片的形状具有一定的弧度，基片为凹面或凸面时也可以互相符合，由此单元间隙均匀。由于在本发明中压力仅仅施加于边框区域，因此在显示区域的其它部分压力基本为零，且避免了由于基片的光洁度、平坦度或硬度以及压力板引起的问题。

在本发明的另一个方面，本发明的装置的两个边框可以根据显示器的类型和尺寸互相相对设置以优化单元间隙的一致性。因为两个基片都没有直接接触压力板，所以不必担心由于捕获的颗粒造成的不均匀性。

最后，由于本发明产生均匀的单元间隙和压力基本为零，因此不必加热，仅通过UV照射就可以完全固化用作密封剂的粘合剂。

本发明的无隔离物的单元组装方法适用于具有一个或两个基片的LCD单元，该基片由以下材料制成：Si-晶片、玻璃、石英和塑料材料。

具体的，本发明提供一种组装液晶显示器件的方法，液晶显示器件包括用密封构件结合在一起的一对基片和介于基片之间的液晶，该方法包括以下步骤：在基片之间密封构件的区域内放置多个隔离物；在每个基片的外表面上设置一个边框，边框与密封构件对准；以及向每个边框施加压力使对应于显示区的区域基本上没有压力，并且可以得到均匀的单元间隙。

边框优选具有液晶显示器件的密封构件的形状，并且由橡胶、塑料、金属和复合材料、或起压力传递媒介作用的任何类型的材料制成。边框优选具有固体结构以满足传递所需压力的要求。

可以借助机械、压缩空气或真空装置施加压力。

多个密封隔离物优选设置在基片之间密封构件的区域内，多个显示隔离物优选设置在显示区域内。密封隔离物优选较高密度的隔离物，显示隔离物优选较低密度的隔离物。隔离物优选形成为球或柱，并通过光刻方式制备。

液晶显示器件的一个基片优选包括如晶体硅、多晶硅或非晶硅制成的薄膜晶体管等的有源矩阵元件。此外，液晶显示器件可以为无源矩阵寻址的LCD。基片优选由硅、玻璃、石英、塑料、介质或金属制成。

液晶显示器件可以为单个单元组件或使用含有多个液晶单元的大基片的多个单元组件。

密封构件包括热、UV或者UV热密封剂。

本发明也提供一种组装液晶显示器件的装置，液晶显示器件包括一对基片和位于基片的内表面上用于粘接基片的密封构件，密封构件具有至少一个隔离物用于确定基片之间的单元间隙，该装置包括两个边框，每个放置在一个基片的外表面上，以及向边框施加压力的机构，由此使对应于显示区的区域内液晶器件上的应力基本上为零并且单元间隙均匀。

边框优选具有密封构件的形状，并且由橡胶、塑料、金属和复合材料、或起压力传递媒质作用的任何类型的材料制成。边框优选具有固体结构以满足传递所需压力的要求。

压力施加机构包括机械、压缩空气或真空装置。

该装置还包括显示区域内的多个显示隔离物。密封构件内的至少一个隔离物优选较高密度的隔离物，显示隔离物优选较低密度的隔离物。隔离物优选形成为球或柱，并通过光刻方式制备。

液晶显示器件的一个基片优选包括如晶体硅、多晶硅或非晶硅制成的薄膜晶体管等的有源矩阵元件。此外，液晶显示器件可以为无源矩阵寻址的LCD。基片优选由硅、玻璃、石英、塑料、介质或金属制成。

液晶显示器件可以为单个单元组件或使用含有多个液晶单元的大基片的多个单元组件。

密封构件包括热、UV或者UV热密封剂。

当结合附图阅读本发明下面详细的说明时，本发明的其它目的、特点和优点将变得很明显：

图1示出了现有技术的LCD单元的组装方法；

图2示出了现有技术的另一种LCD单元的组装方法；以及

图3示出了本发明的LCD单元的组装方法。

图3示出了本发明的无应力、无隔离物的LCD单元的组装方法。使用两个压力板300、310组装单元。如上所述，可以通过机械、压缩空气或真空装置获得压力。压力板300应为UV透明，以允许固化密封剂(如果使用了UV可固化的密封剂)。压力板310可以由不透明的材料制成。隔离物320仅设置在两个基片330、340之间单元的周边区域内(在图3中仅示出了一个单元)。隔离物320可以形成为球或柱。基片330、340可以由硅、玻璃、石英、塑料、介质或金属制成。隔离物320可以借助光刻制备在基片330、340上，或混合在密封剂中并分配在基片330、340上。具有周边密封剂形状的两个边框350放置在板的两面上(每个基片的外侧上)，由此，它们与密封剂图形对准(虽然在图3中仅示出了每个边框的两个面，但如果密封剂为矩形，那么实际存在四个面)。当通过压力板300、310施加压力时，边框350将压力传递到有隔离物320的单元区域。因此，阵列区域没有压力，基片330、340不会相互坍塌。即，由于压力仅施加到单元有支撑的位置处，所以，没有应力进入到不具有分离两个基片的隔离物的显示区域内。因此，即使除去压力后，单元间隙保持均匀并且没有变化。对于硅显示器上的液晶，由于硅和玻璃之间存在不同的机械特性，因此，内应力会产生长期稳定性的问题。本组装方法通过消除内应力消除了该问题。

边框由橡胶、塑料、金属和复合材料、或起满意的压力传递作用的任何类型的材料制成。优选边框的结构为固体。

这种组装方法可以用在0.5”到3.0”对角线的LCD显示器上。所得单元的单元间隙均匀性在一个条纹内或更好。这种单元组装方法可以用于组装用热、UV或UV热粘合剂作为周边密封剂的LC单元。压力施加机构可以是机械、压缩气体或真空。

根据单元使用的材料，选择边框和压力传递机构相应地满足不同的要求。例如，如果在LC单元中使用UV或UV热密封剂，那么UV透明材料必须用作至少一个边框和压力传递板。

此外，可以根据基片的特性相对地定位边框，以优化单元间隙的均匀性。

虽然参考优选实施例介绍了本发明，但本领域的技术人员可以作出大量的修改、变化和改进，而不脱离本发明的精神和范围。例如，可以在某种条件下使用某种材料将一定数量的隔离物提供到阵列或显示区域以有效地优化单元间隙的均匀性。此时，位于密封剂(周边)区域内的隔离物优选比阵列区域内隔离物的密度高。

Claims (28)

1.一种组装液晶显示器件的方法，液晶器件包括用密封构件结合在一起的一对基片和介于基片之间的液晶，该方法包括以下步骤：

在基片之间密封构件的区域内放置多个隔离物；

在每个基片的外表面上设置一个边框，边框与密封构件对准；以及

向每个边框施加压力使对应于显示区的区域基本上没有压力，并且可以得到均匀的单元间隙。

2.根据权利要求1的方法，其中边框具有液晶显示器件的密封构件的形状。

3.根据权利要求1的方法，其中边框由橡胶、塑料、金属和复合材料、或起压力传递媒质作用的任何类型的材料制成。

4.根据权利要求1的方法，其中边框具有固体结构以满足传递所需压力的要求。

5.根据权利要求1的方法，其中压力施加步骤包括借助机械、压缩空气或真空装置施加压力的步骤。

6.根据权利要求1的方法，其中放置步骤包括将多个密封隔离物放置在基片之间密封构件的区域内的步骤，该方法还包括在显示区域内提供多个显示隔离物的步骤。

7.根据权利要求6的方法，其中密封隔离物为较高密度的隔离物，显示隔离物为较低密度的隔离物。

8.根据权利要求1的方法，其中隔离物形成为球或柱。

9.根据权利要求1的方法，其中隔离物通过光刻方式制造。

10.根据权利要求1的方法，其中一对基片中的一个包括如晶体硅、多晶硅或非晶硅制成的薄膜晶体管等的有源矩阵元件。

11.根据权利要求1的方法，其中液晶显示器件为无源矩阵寻址的LCD。

12.根据权利要求1的方法，其中基片优选由硅、玻璃、石英、塑料、介质或金属制成。

13.根据权利要求1的方法，其中液晶显示器件为单个单元组件或使用含有多个液晶单元的大基片的多个单元组件。

14.根据权利要求1的方法，其中密封构件包括热、UV或者UV热密封剂。

15.一种组装液晶显示器件的装置，液晶显示器件包括一对基片和位于基片的内表面上用于粘接基片的密封构件，密封构件具有至少一个隔离物用于确定基片之间的单元间隙，该装置包括：

两个边框，每个放置在一个基片的外表面上；以及

向边框施加压力的机构，由此使对应于显示区的区域内液晶器件上的应力基本上为零并且单元间隙均匀。

16.根据权利要求15的装置，其中边框具有密封构件的形状。

17.根据权利要求15的装置，其中边框由橡胶、塑料、金属和复合材料、或起压力传递媒质作用的任何类型的材料制成。

18.根据权利要求15的装置，其中边框具有固体结构以满足传递所需压力的要求。

19.根据权利要求15的装置，其中压力施加机构包括机械、压缩空气或真空装置。

20.根据权利要求15的装置，还包括显示区域内的多个显示隔离物。

21.根据权利要求20的装置，其中密封构件中的至少一个隔离物为较高密度的隔离物，显示隔离物为较低密度的隔离物。

22.根据权利要求15的装置，其中隔离物形成为球或柱。

23.根据权利要求15的装置，其中隔离物通过光刻方式制备。

24.根据权利要求15的装置，其中一对基片中的一个包括如晶体硅、多晶硅或非晶硅制成的薄膜晶体管等的有源矩阵元件。

25.根据权利要求15的装置，其中液晶显示器件为无源矩阵寻址的LCD。

26.根据权利要求15的装置，其中基片优选由硅、玻璃、石英、塑料、介质或金属制成。

27.根据权利要求15的装置，其中液晶显示器件为单个单元组件或使用含有多个液晶单元的大基片的多个单元组件。

28.根据权利要求15的装置，其中密封构件包括热、UV或者UV热密封剂。

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