CN1704808A - 液晶显示装置、液晶显示装置用基板、及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置，能够优化柱形间隔件的构造和分布密度，以降低低温气泡、下部鼓胀和压力感应的不均匀性。液晶显示装置包括设置在一对基板之间的多个柱形间隔结构，多个柱形间隔结构中的每一个都包括至少一个树脂层，其中显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt处于不小于0.00008mN/μm³且不大于0.00237mN/μm³的范围内，所述弹簧模数Kpt被定义为k×n/S，其中k为每个柱形间隔结构的弹簧模数且单位为mN/μm；S为显示区域的面积；n为显示区域内柱形间隔结构的数量。

Description

液晶显示装置、液晶显示装置用基板、及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种具有柱形间隔件的液晶显示装置、液晶显示装置用基板、以及制造这种液晶显示装置和这种基板的方法。

背景技术

随着液晶显示装置应用范围的扩展，其本身也获得了更高性能。特别是，具有宽视角特征的显示模式，例如MVA和IPS，已研发出来，而且正在接收进一步的改进。

为了提高液晶显示装置的显示质量，需要精确控制液晶层的厚度(也称之为“单元(cell)间隙”或“单元厚度”)，而不考虑采纳的显示模式。特别是，在近年来投入使用的大尺寸液晶显示装置中，需要横跨大面积均匀地控制单元间隙。

利用设置在一对相对基板上的间隔件控制单元间隙，在这对基板之间夹有液晶层。传统上，将纤维状或者颗粒状间隔件(例如塑料颗粒)用做通过散布在基板上设置的间隔件。但是，这种散布塑料颗粒的技术不能控制间隔件将要设置的位置，而且由此干扰了每个像素中液晶分子的取向。如果每个像素中的液晶分子的取向受到干扰，这种干扰可以从视觉上被识别为显示“粗糙”。而且，由于基板下层的凸起和凹陷，可能产生单元间隙的变化，从而导致显示的不均匀性。

因此，近年来，普遍采用通过利用光敏材料的照相平版印刷而在基板上形成柱形间隔件的技术。采用这种技术形成的间隔件可以称之为“柱形间隔件”、“点式间隔件”、或者“光式间隔件”。

参照图6A至6C，说明用于制造柱形间隔件的常用方法。

首先，如图6A所示，采用旋涂技术将光敏树脂施加在基板61上，从而例如形成光敏树脂层63。可以使用诸如丙烯酸树脂之类的光敏树脂(负性光致抗蚀剂)之类的可光致固化树脂作为光敏树脂。通常使用紫外线作为用于产生固化的光。

之后，如图6B所示，在预定位置将光敏树脂63穿过具有开孔(光透射部分)65a的光掩模进行曝光。

之后，将经过暴光的光敏树脂层63进行显影，并且通过在没有被光辐射的区域清除未固化的光敏树脂，而在预定位置获得如图6C所示的柱形间隔件。如果需要，在大约200℃至250℃的温度下进行后期焙烤。

已知的是不但间隔件的位置而且其分布密度(即间隔件多密地设置)也影响显示的质量。例如，如果柱形间隔件的分布密度太高，柱形间隔件就不能跟随由于液晶材料的热收缩和膨胀而发生的液晶层的厚度变化。这样，特别是在低温时，可能发生“低温气泡”。而且，如图7简要所示的，当液晶显示装置(液晶板)设置位垂直姿势时，液晶材料就会由于重力而聚积到液晶板的下部，这样就会导致间隙的变化。在其它问题中，这样会引起照明的不均匀性(以下将这种现象称之为“下部鼓胀”)。另一方面，如果柱形间隔件的分布密度太小，就不会有足够的机械强度，从而响应于显示表面的按压会发生单元间隙的变化(以下称之为“压力感应的不均匀性”)。因此，必须要把柱形间隔件设置在适当的密度。

因此，例如，日本专利公开公报JP9-73088中描述了通过确保柱形间隔件在每平方米中占0.0001至0.002平方米的横截面积，而防止出现上述问题。另外，日本专利公开公报JP11-2718和JP2001-117103公开了柱形间隔件的面积比设定在0.05％至1.5％的范围之内，以防止出现上述问题。

另外，日本专利公开公报JP2000-321580描述了通过将柱形间隔件的面积比(占据率)设定在0.05％至0.86％并且还把柱形间隔件的硬度值(DH＝K+Pmax/hmax2，其中K为常数，Pmax为最大负荷；而且hmax为最大位移量)设定在预定范围之内，而提供一种良好的液晶显示装置。

但是，本发明的发明人经过研究发现上述公开专利公报都没有说明必要的条件，而且，实际上，即便为满足规定的参数范围而制成液晶显示装置，也不能充分地抑制上述问题(特别是“下部鼓胀”)。例如，在试验结果的表2中(下面将要说明)，示出了第13号样品，该样品的柱面积比P为0.00105而且满足日本公开专利公报JP9-73088(在前的)和JP11-2718(在前的)中规定的条件。对于第23号样品，其是第13号样品的变形，并使用了弹簧模数为2.4mN/μm³的材料作为柱形间隔件的材料，该柱的“下部鼓胀”读数为“×”(即，即使通过用于照相机的中性密度滤色器(透射率：10％)，也能识别不均匀性)。

具体来说，在具有复杂结构的液晶显示装置的情况下，如果柱形间隔件形成在包括树脂层(例如滤色层)的结构上，根据直接或者间接接触柱形间隔件的树脂层的物理性质(弹簧模数)，即便柱形间隔件的分布密度保持在预定参数范围内，也难于获得良好的显示装置。由此，为了确定柱形间隔件的结构和分布密度以获得良好的显示装置，需要重复地进行试凑努力。为了避免试凑努力，例如应当有必要在不是树脂层的区域内设置柱形间隔件，从而导致在有效的结构上的限制。而且，迄今为止，用于在显示区域和远离中心的周边区域内的柱形间隔件的设计方法还不明确。有一种情形是，周边区域中的不适当柱形间隔件的设计引起了显示区域周围的单元厚度的变化，而且进而使照明不均匀。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供了一种方法，用于比现有技术更容易地优化柱形间隔件的构造和分布密度，以获得一种液晶显示装置，其中“低温气泡”、“下部鼓胀”以及“压力感应的不均匀性”都受到抑制，而且提供了良好的显示质量，且在与单元间隙变化有关的照明中具有很小的不均匀性。

根据本发明所述的液晶显示装置，包括设置在一对基板之间的多个柱形间隔结构，多个柱形间隔结构中的每一个都包括至少一个树脂层，其中显示区域的单位面积的弹性模数Kpt在不小于0.00008mN/μm³并且不大于0.00237mN/μm³的范围内，弹性模数Kpt被定义为k×n/S，其中k为每个柱形间隔结构的弹簧模数(mN/μm)；S为显示区域的面积；而n为显示区域中柱形间隔结构的数量。

优选地，显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt等于或者大于0.00018mN/μm³。

优选地，显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt等于或者小于0.0005mN/μm³。

在一个实施例中，多个柱形间隔结构中的每一个都包括多个树脂层。

在一个实施例中，所述多层树脂层包括至少一个有色树脂层。例如，该至少一个有色树脂层包括由三种不同颜色组成的有色树脂层。

在一个实施例中，所述多层树脂层包括形成在所述至少一个有色层上的树脂层。使用透明导电层作为形成于所述至少一个着有层上的树脂层。

在一个实施例中，所述多个柱形间隔结构进一步包括透明导电层，该透明导电层在形成于所述至少一个有色层上的树脂层和所述至少一个有色层之间形成。

在一个实施例中，液晶显示装置进一步包括黑矩阵，其中所述多个柱形间隔结构形成在该黑矩阵上。

在一个实施例中，液晶显示装置在环绕所述显示区域的周边区域中包括多个另外的柱形间隔结构，其中周边区域的单位面积的弹簧模数Kpt’满足关系式0.5×Kpt≤Kpt’＜Kpt，弹性模数Kpt’被定义为k×n’/S’，其中S’为周边区域的面积；而n’为周边区域中另外的柱形间隔结构的数量。

在一个实施例中，液晶显示装置在环绕所述显示区域的周边区域中包括多个另外的柱形间隔结构，其中多个柱形间隔结构中的每一个包括多个树脂层；且多个另外的柱形间隔结构中的每一个缺少包括在多个柱形间隔结构中的每一个中的所述多个树脂层中的至少一个。

在一个实施例中，所述液晶层是垂直取向型；且相对于显示区域内的单元间隙，环绕所述显示区域的周边区域中的单元间隙在-0.3μm到+0.1μm的范围内。

在一个实施例中，液晶显示装置在环绕所述显示区域的周边区域中还包括用于允许所述一对基板彼此粘结在一起的密封，所述密封包括间隔件。

在一个实施例中，液晶显示装置在环绕所述显示区域的周边区域中还包括用于允许所述一对基板彼此粘结在一起的密封，所述密封没有包括间隔件。

在一个实施例中，环绕所述显示区域的周边区域的至少一部分具有6mm或更大的宽度。

一种用在根据本发明所述的液晶显示装置中的基板，所述基板包括多个柱形间隔结构。

一种制造用于根据本发明所述的液晶显示装置的基板的方法，包括如下步骤：提供样品基板；在样品基板上形成柱形间隔结构样品，所述柱形间隔结构具有至少一个树脂层；确定柱形间隔结构样品的弹簧模数k₀(mN/μm)和柱形间隔结构样品的最小部分的横截面积Sps₀，并且计算单位面积的柱形间隔结构样品的弹簧模数Kps(＝k₀/Sps₀)；以及相对于液晶显示装置的显示区域的面积S、将被形成在液晶显示装置用基板上的柱形间隔结构的最小部分的横截面积Sps、以及显示区域中的柱形间隔结构的数量n，规定柱形间隔结构的数量n和最小部分的横截面积Sps，从而显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt处于不小于0.00008mN/μm³且不大于0.00237mN/μm³的范围内，其中弹簧模数Kpt被定义为Kps×(Sps×n/S)。

在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：提供基板；而且在所述基板上形成多个柱形间隔结构，包括通过使用与柱形间隔结构样品的材料相同的材料形成n个柱形间隔结构，n个柱形间隔结构中的每一个的最小部分具有规定的横截面积Sps。

根据本发明，能够比现有技术更容易地优化柱形间隔件的构造和分布密度。这就比现有技术更有效地生产这样的液晶显示装置，其“低温气泡”、“下部鼓胀”以及“压力感应的不均匀性”都受到抑制，而且提供了良好的显示质量，且在照明中具有很小的不均匀性；而且能够提供一种应用于这种液晶显示装置的基板。

特别是，在树脂层被包括为柱形间隔件的下面层、或者与其上具有柱形间隔件的基板相对的基板在其本身上具有树脂层的构造中，可确定柱形间隔件的优选构造和分布密度，而不需要现有技术情况下所需要的重复进行试凑的努力。因此，在其它的优点中，能够缩短用于液晶显示装置的开发时间，而且降低了用于液晶显示装置的产生成本。

通过参照附图在下面详细说明本发明的优选实施例，本发明的其它特征、部件、工艺、步骤、特性和优点将会变得清楚。

附图说明

图1A、1B、1C、1D、1E和1F是示出根据本发明实施例的液晶显示装置的柱形间隔件结构的示例性构造的示意图。

图2A、2B和2C是示出了根据本发明实施例的液晶显示装置的柱形间隔件结构的示例性构造的示意图。

图3是示出了用于优化根据本发明实施例的柱形间隔件结构的分布密度的方法的流程图。

图4是示出了显示区域的单位面积的弹簧模数与下部鼓胀和压力感应的不均匀性的发生情况之间的关系的图表。

图5是示出了根据本发明实施例的液晶显示屏板的柱形间隔件结构的分布密度的示意图。

图6A、6B和6C是示出了用于制造柱形间隔件的常用方法的步骤的示意图。

图7是用于解释“下部鼓胀”的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图说明根据本发明实施例的液晶显示装置及其制造方法。由于制造根据本发明实施例的液晶显示装置的方法的主要特征在于优化柱形间隔件的构造和分布密度，因此将首先说明柱形间隔件的构造和分布密度。

通过使用后面将要说明的各种材料，本发明人已经研究了柱形间隔件的优选构造和分布密度，从而发现，为了抑制“低温气泡”、“下部鼓胀”和“压力感应的不均匀性”，对于液晶显示装置(液晶屏)来说有必要具有优选的变形特征。本发明人还发现，液晶显示屏板的变形特征主要受各个柱形间隔件的变形特征以及柱形间隔件的分布密度的影响。这就意味着仅仅优化如日本公开专利公报JP9-73088、JP11-2718和JP2001-117103中所述的柱形间隔件的分布密度将通常不能确保优选的液晶显示屏板。而且，如日本公开专利公报JP2000-321580(在前的)所述，独立地规定用于柱形间隔件的每个分布密度和硬度的优选范围，将通常不能确保优选的液晶显示装置。

因此，本发明人意识到优选液晶显示屏板的变形特征可以被表述为液晶显示屏板(或者主要为其显示区域)的单位面积的弹簧模数(以下称为“Kpt”，并且液晶显示屏板的单位面积的弹簧模数Kpt可以被表述为每个柱形间隔件的弹簧模数K和柱形间隔件的分布密度(柱面积比P)的函数。要说明的是，如果考虑到每个独立柱形间隔件的弹簧模数，只关注通过使用光敏树脂而形成的柱形间隔件本身的特征不是充分的，而且还有必要关注柱形间隔件的任何下部树脂层的特征、以及可能出现在相对基板上的任何树脂层的特征。因此，把包括柱形间隔件本身的、将被共同地包括在“每个柱形间隔件的弹簧模数k”的考虑中的所有这种部件都称之为“柱形间隔结构”。

换句话说，“柱形间隔结构”是呈现在其间夹有液晶层的、彼此相对的一对基板之间的结构体，该结构体不但包括由光敏树脂形成的柱形间隔件，而且包括所有下面的树脂层和可能出现在相对基板上的所有树脂层。尽管栅极线、栅极绝缘膜(无机氧化膜)以及类似部件通常设置在玻璃基板上，但是这种部件仍然具有非常大的弹簧模数(和基板的弹簧模数一样大)，而且薄。因此，这些部件被认为对显示屏板的变形几乎没有贡献，并因此被忽略。于是，在本说明书中，“柱形间隔结构”将涉及出现在一对相对基板之间的所有结构部件，包括由光敏树脂形成的柱形间隔件和所有树脂层(例如，滤色层、黑矩阵层以及被设置为像素电极的下层的树脂层间绝缘层)、和任何插入无机层(例如，由ITO层组成的像素电极)。

参照图1A至1F，将描述根据本发明实施例的液晶显示装置的柱形间隔件结构的示例性构造。

图1A所示的液晶显示装置包括形成在基板1和2(例如玻璃)之间的柱形间隔件12(图1A至1F中仅示出了一个这种间隔件)。柱形间隔件12由光敏树脂形成。液晶层32设置在由柱形间隔件12限定的空间中。每个柱形间隔件12都形成在基板1上，以便具有例如向前的锥形。在每个柱形间隔件12和基板1之间、以及在每个柱形间隔件12和基板2之间，不存在其弹簧模数小到影响屏板变形的层。换句话说，只有柱形间隔件12有助于屏板变形。因此，在显示装置具有能够近似于图1A所示构造的结构的情况下，每个柱形间隔件12本身就是柱形间隔结构10A。

例如，如图1B所示，即便由金属膜形成的黑矩阵存在于基板1和每个柱形间隔件12之间，或者总线22和覆盖总线22的无机绝缘膜23形成在基板2和每个柱形间隔件12之间，这种附加的部件具有很大的弹簧模数和薄的膜厚度，因此无助于屏板变形。因此，在图1B所示的构造中，每个柱形间隔件12本身就是柱形间隔结构10B。换句话说，图1B所示的构造可被认为等同于图1A所示的构造。

另一方面，在图1C所示的液晶显示装置中，用于组成滤色器的有色层13形成在(由金属膜组成)黑矩阵上，黑矩阵形成在基板1上，这样柱形间隔件12形成在有色层13上。黑矩阵11无助于屏板变形。但是，有色层13通常由包含染料和颜料的光敏树脂组成，并由此有助于屏板变形。因此，在图1C所示的构造中，不但每个柱形间隔件12而且还有存在于柱形间隔件12和黑矩阵11之间的有色层13的一部分13a都是柱形间隔结构10C的一部分。

在光敏树脂用作有色层的情况下，如图1D所示，多个有色层13R、13G和13B(例如红、绿、蓝三层)一个接一个地堆叠，以构造成每个柱形间隔结构10D。采用这种构造，能够简化制造工艺。最好是，将被堆叠的有色层并不限于红、绿、蓝三层，而是还可以采用任何其它颜色层的组合。而且，将被用在图1A至1F中的任何一个所示的柱形间隔结构中的柱形间隔件12可以被加倍成用于控制液晶分子取向的结构体。这种用于控制液晶分子取向的结构体主要应用在MVA技术中，而且通常由树脂层组成。在柱形间隔件12被加倍为用于控制液晶分子取向的结构体的情况下，可获得成本优势，因为这样有可能形成柱形间隔结构而不必增加工艺步骤的数量。可使用透明树脂层作为树脂层。

还有，如图1E所示，每个柱形间隔件12可以(由光敏树脂)形成在有色层13R、13G和13B的堆叠结构上，从而形成包括有色层13R、13G和13B以及柱形间隔件12的柱形间隔结构10E。在这种情况下，如果将要进一步形成将成为反电极的透明导电层(例如ITO层)15，就可在形成有色层13R、13G和13B的堆叠结构之后形成透明导电层(例如反电极)15，而且在透明导电层15上形成每个柱形间隔件12。当采用这种工艺时，每个柱形间隔结构10E将包括夹在柱形间隔件12和有色层13R、13G和13B的堆叠结构之间的透明导电膜15的一部分15a。由于透明导电膜15由于上述原因不影响柱形间隔结构10E的弹簧模数，因此当为了确定后面所述的单位面积的每个柱形间隔结构的弹簧模数而试验性地制造柱形间隔结构样品时，有可能省略透明导电膜15。

而且，如图1F所示，与基板1相对设置的基板2包括树脂层24，基板1具有形成在其上的柱形间隔件12。在此情况下，每个柱形间隔结构10F包括有色层13R、13G和13B的堆叠结构、形成在其上的柱形间隔件12、以及存在于柱形间隔件12和基板2之间的树脂层24的一部分24a。树脂层24例如是层间绝缘膜24，用于使每个像素电极25与下面的导线等绝缘；采用这种构造，有可能增加像素宽高比。这样，图1F所示的柱形间隔结构10F典型地包括有色层13R、13G和13B的堆叠结构、柱形间隔件12、层间绝缘膜24、和透明导电层15的插入部分15a和像素电极25的插入部分25a。在此情况下，也有可能在如上所述试验性地制造柱形间隔结构样品时省略透明导电膜15和/或像素电极25。但是，不能省略层间绝缘膜24。因此，当制造柱形间隔结构样品时，优选从每个柱形间隔结构10F中省略透明导电膜15和像素电极25，并同样地确定结构性柱形间隔结构的弹簧模数。可供选择地，每个都由有色层13R、13G和13B的堆叠结构和柱形间隔件12组成的柱形间隔结构样品的弹簧模数可独立于层间绝缘膜24的弹簧模数而被确定，而且通过计算确定整个柱形间隔结构10F的弹簧模数。

根据本发明实施例的柱形间隔结构并不局限于上述实例，而是还有它们之间的各种组合。而且，组成每个柱形间隔结构的层并不局限于图1A至1F示出的层。例如，黑矩阵可以由黑色光敏树脂层形成。在此情况下，与黑矩阵由金属层形成的上述情况不同，该黑矩阵(黑色光敏树脂层)也有助于屏板变形。进一步地，尽管图1E和1F中的柱形间隔件12被示出为小于例如存在于透明导电膜15之下的有色层13B和13G，也将有可能形成每个柱形间隔件12，使其大得足够覆盖有色层13B和13G，从而由于存在任何导电的外部物质导致的上下电极之间的泄露将被降低。

尽管柱形间隔结构10A至10F从改进宽高比的透视图中来看优选形成在像素的外部，但如果需要，每个柱形间隔结构体也可选择地形成在像素内。而且，优选柱形间隔结构均匀分布在显示区域(即根据像素的矩阵排布将被执行显示的区域)之上，这样显示区域中的柱形间隔结构的数量和像素(点)的数量构成整数比率。

接下来，说明根据本发明实施例的柱形间隔结构的分布密度的优化方法。

根据本发明，液晶显示屏板的变形特征以液晶显示屏板的单位面积的弹性模数(“Kpt”)来表示，而且液晶显示屏板的单位面积的弹簧模数Kpt表示为每个柱形间隔结构的弹性模数K和柱形间隔结构的分布密度的函数。这里，将描述液晶显示屏板的显示区域的分布密度。柱形间隔结构的分布密度表示为所有柱形间隔结构的面积Sps与显示区域的面积S的比率P(柱形间隔结构所占的面积比率，简称“柱面积比率”)。

一般来说，每个柱形间隔结构都呈锥形，如由图2A、2B和2C所示的柱形间隔结构10A至10D’示例出的那样。因此，当在显示屏板的平面内截取时，每个柱形间隔结构的面积将由柱形间隔结构的最小部分，即在平行于显示屏板的平面上具有最小横截面积的部分的面积，来表示。下面，对“横截面积”的纯粹参考将基于相同的定义。因此，假设显示区域中具有总共n个柱形间隔结构，柱形间隔结构的面积比率(柱面积比率)P表示为：P＝Sps×n/s。

单个柱形间隔结构的弹簧模数k可通过使用例如微型位移测量装置设备，基于k＝(压缩负载)/(压缩位移)来测量响应于压缩负载的压缩位移而确定。

从而单个柱形间隔结构的弹簧模数k和每个柱形间隔结构的最小部分的横截面积Sps，获得单位面积的每个柱形间隔结构的弹簧模数Kps(＝k/Sps)。通过使用该值，将显示区域的单位面积的弹簧模数定义为Kpt＝Kps×p。这些参数之间的关系概括在下表1中。

表1

参数	表达式	单位
			每个柱形间隔结构的最小部分的横截面积	Sps	μm2
显示区域的面积	S	μm2
			显示区域中柱形间隔结构的数量	n	-
柱形间隔结构的面积比率	p＝Sps×n/S	-
			每个柱形间隔结构的弹簧模数	k	mN/μm
单位面积的柱形间隔结构的弹簧模数	Kps＝k/Sps	mN/μm3
			显示区域的单位面积的弹簧模数	Kpt＝Kps×p	mN/μm3

现在将单独讨论上述参数，以解释这些参数中的哪一个参数允许和需要依赖于每个液晶显示屏板设计的调整。首先，显示区域的面积S对于每种液晶显示屏板为特定的，而且由此服从将被制造的液晶显示屏板的设计。每个柱形间隔结构(例如可以从图1A至1F所示的结构中选择)都将依赖于液晶显示屏板的设计和所采用的特殊制造工艺。组成滤色器(如果有)和黑矩阵(如果有)的有色层的材料可根据这些各个部件所需的特征进行选择。对于用于组成柱形间隔件的光敏树脂，在每个柱形间隔结构除有色层等之外还包括作为不连续实体的柱形间隔件的情况下，可能存在某些余地来考虑。其余参数为显示区域中柱形间隔结构的数量n和每个柱形间隔结构的最小部分的横截面积Sps。

实践中，柱形间隔件很可能由同样的光敏树脂形成，这些光敏树脂正应用于作为整个制造工艺的一部分的另一工艺中。因此，很有可能，被留下来在设计液晶显示装置的新模型时将被优化的仅有的参数为：显示区域中柱形间隔结构的数量n；以及每个柱形间隔结构的最小部分的横截面积Sps。

现在，单位面积的每个柱形间隔结构的弹簧模数Kps对于每个柱形间隔结构的构造来说是特定的，而且不依赖于最小部分的横截面积Sps。由于给出了Kps，就足以能够规定最小部分的横截面积Sps和数量n，从而显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt落入优选范围之内，以获得最优的液晶显示屏板。本发明人通过各种试验已经证实了这种设计方案的效率。

具体地说，如后面参照试验实例所述的，只要液晶显示屏板(显示区域)的单位面积的弹簧模数Kpt在不小于0.00008mN/μm³且不大于0.00237mN/μm³的范围之内，就避免了前面所述的问题(特别是“下部鼓胀”)。这样，根据使用柱形间隔结构样品确定的单位面积的每个柱形间隔结构的弹簧模数Kps，可通过规定最小部分的横截面积Sps和数量n从而使弹簧模数Kpt落入上述范围之内而制成最优的液晶显示屏板。以这种方式，避免了过多的试凑努力，而且提供了足够的工艺余度来抑制屏板组装期间的(注入时间等的)波动。

下面将参照图3说明优化根据本发明实施例的柱形间隔结构的分布密度的方法。

首先，根据将被制造的液晶显示屏板，确定柱形间隔结构样品的构造、材料和制造工艺(步骤(a))。如此处所用的，“柱形间隔结构样品”是将被用于确定每个柱形间隔结构的弹簧模数的样品，而且不需要是实际液晶显示装置中使用的柱形间隔结构。但是，如上所述，每个柱形间隔结构不但包括柱形间隔件而且包括形成在相对基板上的下面的层和/或树脂层，而且优选的是，柱形间隔结构样品同样地接近实际的柱形间隔结构。从多个柱形间隔结构样品的弹簧模数k₀计算每个柱形间隔结构的弹簧模数k，多个柱形间隔结构样品通过将实际柱形间隔结构划分成多个部分而获得。在下面的说明中，其值被相对于柱形间隔结构样品而确定的任何参数都利用下标“₀”进行区分。

接下来，根据在步骤(a)而进行的确定，在样品基板上制造柱形间隔结构样品(步骤(b))。这种样品基板不需要是将被实际应用于液晶显示装置中的基板，而可以是较小的基板。因此，光掩模和用于制造柱形间隔结构样品的任何其它部件也都可以较小。

单位面积的每个柱形间隔结构的弹簧模数Kps并不依赖于最小部分的横截面积Sps。但是，由于制造工艺等的波动，每个柱形间隔结构的结构可能稍微发生变化。因此，优选把每个柱形间隔结构样品的最小部分的横截面积Sps₀规定为接近每个实际柱形间隔结构的最小部分的横截面积Sps，并且优选制成其最小部分展示出不同横截面积Sps的多个柱形间隔结构样品。在后面所述的试验样品中，柱形间隔结构样品制成为其最小部分的横截面积Sps位于从大约60μm²至大约1000μm²的范围内。在实际的液晶显示装置中，如果每个柱形间隔结构太大，像素的宽高比将会降低，或者像素中液晶分子的取向将会受到干扰，从而降低显示质量。因此，在实际液晶显示装置中，优选的是，最小部分的横截面积Sps尽可能小，即使柱形间隔结构能够形成为具有良好的再现性。尽管柱形间隔结构的尺寸精确度将依赖于光敏树脂材料的分辨率，但仍然优选每个柱形间隔结构的最小部分的横截面积Sps位于大约60μm²至大约200μm²的范围内。

对于这样制成的每个柱形间隔结构样品，测量最小部分的横截面积Sps₀和弹簧模数k₀。可从显微照片中确定最小部分的横截面积Sps₀。根据k₀＝(压缩负载)/(压缩位移)，通过使用例如微型位移测量装置，并测量相对于压缩负载的压缩位移确定弹簧模数k₀。在下面所述的试验样品中，将30mN的压缩负载在垂直方向上施加在每个柱形间隔结构样品上。正如在此处所使用的，“压缩位移”指在负载作用下的位移总量，并且包括弹性变形和塑性变形。在后面所述的试验实例中，每个间隔结构样品的恢复率(弹性变形/总位移)大约为0.7。因此，当“弹性弹簧模数(k^E ₀)”被定义为可归于每个柱形间隔结构样品的弹性变形的弹簧模数时，则遵循k^E ₀＝k₀/0.7。

从这样确定的柱形间隔结构样品的最小部分的横截面积Sps₀和弹簧模数k₀，计算单位面积的每个柱形间隔结构的弹簧模数Kps(步骤(d))。尽管弹簧模数Kps₀(＝k₀/Sps₀)为柱形间隔结构样品的弹簧模数，但是只要柱形间隔结构样品为将被实际制造的柱形间隔结构的良好仿制品，就可以假设Kps₀＝Kps。类似地，取代使用弹簧模数k₀，可使用弹性弹簧模数k^E ₀来确定单位面积的每个柱形间隔结构的弹性弹簧模数k^Eps。

接下来，通过使用这样确定的弹簧模数Kps，根据将被制造的液晶显示屏板的显示区域的面积S和显示区域中柱形间隔结构的数量n，计算显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt(Kpt＝Kps×(Sps×n/s))。通过这种过程，将n和Sps设定为使Kpt满足0.00008mN/μm³≤Kpt≤0.00237mN/μm³(步骤(e))。类似地，取代使用弹簧模数Kps，可使用弹性弹簧模数k^Eps来确定显示区域的单位面积的弹性弹簧模数k^Ept，而且可设定n和Sps，使k^Ept满足0.00011mN/μm³≤k^Ept≤0.00339mN/μm³。

之后，制成液晶显示装置用基板以便满足以上述方式规定的条件。尽管柱形间隔结构将典型地形成在滤色器基板上，但是本发明并不局限于此。

下面，参照试验实例，将更详细地说明根据本发明实施例的液晶显示装置中的柱形间隔结构的构造和分布密度。根据作为在负载作用下的位移总量的压缩位移，获得在下面的说明中讨论的任何弹簧模数k₀。

在此试验中，制成具有图1C所示构造的柱形间隔结构样品。这些层的材料和膜厚度如下：通过使用丙烯酸树脂制成柱形间隔件12，且膜厚度为4微米；通过使用颜料分散型丙烯酸树脂制成有色层13，且膜厚度为2微米。使用五种材料(A、B、C、D、和E)作为用于形成柱形间隔件12的光敏树脂。把包括柱形间隔件12并通过使用光敏树脂A、B、C、D和E形成的得到的柱形间隔结构分别称之为柱形间隔结构A、B、C、D和E。

柱形间隔结构样品A、B、C、D和E的弹簧模数K₀可通过使用微型位移测量装置(Shimadzu公司，DUH-201)、并在30mN的压缩负载下进行测量。而且，从显微照片中确定每个样品的最小部分的横截面积Sps₀。在最小部分处于柱形间隔结构的顶点处的情况下，顶点的任何平坦部分的面积将被认为是“最小部分的横截面积”。在顶点形成为圆形形状的情况下，可能难于利用显微镜确定该横截面积。在这种情况下，通过例如使用3D形状测量设备可以确定对应于柱形间隔结构的90％高度位置处截取的横截面积，而且可以从该值中推导该最小部分的横截面积。从这些测量值确定的单位面积的各个柱形间隔结构样品的弹簧模数Sps为：0.48mN/μm³(样品A)，0.66mN/μm³(样品B)，0.72mN/μm³(样品C)，0.57mN/μm³(样品D)和2.40mN/μm³(样品E)。

根据这些数据，通过使用各个柱形间隔结构制成具有不同的显示区域的单位面积的弹簧模数值的液晶显示屏板，并且评估出现/不出现低温气泡、下部鼓胀、以及压力感应的不均匀性。其结果表示在表2中。图4是表2所示结果的图表。

将每个液晶显示屏板以基本上垂直的姿势留在大约60℃的高温下24小时之后，通过从视觉上检查照明不均匀性的出现/不出现，评估“下部鼓胀”。在通过使用推拉计、相对于屏板表面垂直地保持端部平坦的压头(顶端面积：78平方厘米)一分钟，从而通过缓冲橡胶利用3kgf/cm²的压力施加负载之后，通过从视觉上检查照明不均匀性的出现/不出现，评估“压力感应的不均匀性”。采用下列读数：(○)没观察到不均匀性；(△)用肉眼观察到不均匀性；以及(×)即使通过用于照相机的中性密度滤色器(透射率：10％)也能识别到不均匀性。在将每个液晶显示屏板留置在这种环境中500小时之后，根据气泡的出现/不出现，在保持为30℃的环境中评估“低温气泡”。

表2

样品序号	柱形间隔件材料的类型	每个柱形间隔结构的弹簧模数k(mN/μm)	最小部分的横截面积Sps(μm2)	单位面积的柱形间隔结构的弹簧模数Kps(mN/μm3)	显示区域的面积S(μm2)	显示区域中柱形间隔结构的数量n	柱形间隔结构的面积比率P	显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt(mN/μm3)	屏板特征
												低温气泡	鼓胀下部	压力感应的不均匀性
									1	A	30.7				64	0.48	2.47E+11	491520	0.00013	0.000060	○	○	×
2	↑	30.7	64	0.48	1.20E+11	307200	0.00016	0.000077				○	○	△
									3	↑	30.7				64	0.48	2.47E+11	983040	0.00025	0.000120	○	○	△
4	↑	30.7	64	0.48	5.27E+10	307200	0.00037	0.000178				○	○	○
									5	↑	30.7				64	0.48	3.16E+11	2949120	0.00059	0.000283	○	○	○
6	↑	45.6	95	0.48	1.20E+11	921600	0.00073	0.000350				○	○	○
									7	↑	30.7				64	0.48	6.94E+10	786432	0.00072	0.000346	○	○	○
8	↑	30.7	64	0.48	5.27E+10	614400	0.00074	0.000355				○	○	○
									9	↑	30.7				64	0.48	2.47E+11	2949120	0.00076	0.000365	○	○	○
10	↑	30.7	64	0.48	1.03E+11	1310720	0.00081	0.000389				○	○	○
									11	↑	30.7				64	0.48	1.25E+11	1920000	0.00098	0.000470	○	○	○
12	↑	30.7	64	0.48	8.06E+10	1310720	0.00103	0.000494				○	○	○
									13	↑	30.7				64	0.48	1.16E+11	1920000	0.00105	0.000504	○	○	○
14	↑	64.8	135	0.48	6.94E+10	786432	0.00153	0.000734				○	△	○
									15	↑	129.6				270	0.48	6.94E+10	786432	0.00307	0.00147	○	△	○
16	↑	208.8	435	0.48	6.94E+10	786432	0.00493	0.00237				○	△	○
									17	↑	483.8				1008	0.48	4.99E+10	528000	0.01066	0.00512	×	×	○
18	B	65.3	99	0.66	6.94E+10	786432	0.00112	0.000739				○	△	○
									19	C	46.1				64	0.72	6.39E+10	245760	0.00025	0.000180	○	○	○
20	↑	46.1	64	0.72	6.39E+10	491520	0.00049	0.000353				○	○	○
									21	↑	46.1				64	0.72	6.39E+10	983040	0.00098	0.000706	○	△	○
22	D	36.5	64	0.57	1.16E+11	1920000	0.00105	0.000603				○	○	○
									23	E	153.6				64	2.40	1.16E+11	1920000	0.00105	0.00254	○	×	○

从表2和图4所示的结果可以看出，在压力感应的不均匀性和下部鼓胀问题与显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt之间具有明确的相关性，而与每个柱形间隔结构样品的最小部分的材料和横截面积无关。

将会看出，只要显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt等于或者大于0.000077(0.00008)，就可获得足够的机械强度，并抑制了压力感应的不均匀性，而且只要显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt等于或者小于0.00237mN/μm³，就抑制了下部鼓胀。因此，显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt的优选范围被认为是不小于0.00008mN/μm³并且不大于0.00237mN/μm³。为了进一步降低压力感应的不均匀性，显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt的优选为等于或者大于0.000178(0.00018)mN/μm³。为了进一步降低下部鼓胀，显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt的优选为等于或者小于0.000504(0.0005)mN/μm³。要说明的是，在显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt的上述范围内(即不小于0.00008mN/μm³且不大于0.00237mN/μm³)，观察不到低温气泡。

当比较表2中的第11号样品(柱材料A)和第21号样品(柱材料C)，将会看到，第11号样品没有下部鼓胀，而第21号样品具有一些下部鼓胀，尽管两个样品具有同样为0.00098的柱面积比率p。类似地，在具有同样为0.00025的柱面积比率p的第3号样品和第19号样品之间，第3号样品比第19号样品更容易产生压力感应的不均匀性。

这种结果并不仅仅评估性波动，而是表明事实上柱面积比率p的评估不应当独立于柱形间隔结构的变形特征(弹性特征)的评估，反之亦然。换句话说，尽管基于柱面积比率p被发现最优的条件可能对于使用特殊类型的材料的情况无效，但是这种条件在柱形间隔结构具有不同变形特征的情况下不再是优选的。这种原理不但适用于柱材料的类型而且适用于其它因素。如上所述，柱形间隔结构的弹簧模数(变形特征)不但容易受柱形间隔件材料的影响，而且容易受下层等的影响。因此，即便使用相同材料的柱形间隔件，当使用不同构造的柱形间隔结构时，也可能获得不到优选的条件。

当把液晶材料注入液晶单元的间隙中时，优选的是，液晶材料的保持在稍微低于大气压力的压力下，其中液晶单元是通过将支撑上述柱形间隔结构的基板(例如相对的基板)连接至另一基板而获得的。通过选择这种压力，可以更优选地抑制下部鼓胀问题。特别是，单元间隙趋于由于液晶显示装置中使用的温度范围的较高温度极限附近的液晶材料的热膨胀而增加。如果柱形间隔件不能适应于变化的单元间隙，在相对基板和柱形间隔件上部之间将会出现空隙，这样就引起了下部鼓胀。因此，优选保持柱形间隔结构被压缩，从而使其能够适应于液晶材料的热膨胀。但是，如果柱形间隔结构被过度压缩，与柱形间隔件相关的弹性反弹力就会变得太大，从而降低液晶材料的压力，并且建立负压力。于是，液晶显示装置变得容易低温气泡。显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt的上限值涉及能够允许多少这种压缩余量。

根据由本发明人所做的试验，只要显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt落入不小于0.00008mN/μm³且不大于0.0005mN/μm³的上述范围内，就会获得足够大的余量来抑制由于作用在液晶材料上的重力而引起的下部鼓胀，这种下部鼓胀相对更可能发生在大尺寸的液晶显示屏板(例如20英寸甚至更大)中。

实际的制造工艺将经历各种工艺因素引起的波动。因此，优选显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt被规定在不小于0.00018mN/μm³且不大于0.0005mN/μm³的范围的中间值附近(例如，不小于0.0003mN/μm³且不大于0.0004mN/μm³)。

进一步地，制成具有图1D所示构造的柱形间隔结构，而且采用类似方法评估屏板特征。例如，通过使用丙烯酸树脂层作为有色树脂层13R、13B和13G，制成其每一个最小部分都具有横截面积Sps为135μm²的柱形间隔结构。单位面积的每个这种柱形间隔结构(样品)的弹簧模数Kps为0.48mN/μm³(即等于A型柱的弹簧模数)。而且，具有层间绝缘膜24的液晶显示屏板被制成为显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt为0.000367mN/μm³。对这种屏板也进行评估，其被揭示出不存在上述问题。这样，即便每个独立树脂层的弹簧模数是未知的，只要整个柱形间隔结构的弹簧模数是已知的，就可设计最优化的液晶显示屏板；这就是根据本发明实施例的设计方法的另一种优势特征。

上述实施例的描述涉及被设置在液晶显示屏板的显示区域中的柱形间隔结构的密度。但也不局限于此，用于柱形间隔结构的构造和分布密度的设计方法也可应用于环绕显示区域的周边区域(也称作“框架区域”)。柱形间隔件的下面的层和相对基板的构造在显示区域和周边区域之间可以不同。例如，在TFT型液晶显示装置的情况下，将被连接至端子的更多布线等可以出现在周边区域而不是显示区域(对于面积比率来说)，而且黑矩阵(BM)可以出现在周边区域。在这种情况下，柱形间隔结构的构造可以在显示区域和周边区域之间不同。在这些情况下，正如所希望的那样，优选使用上述方案，以不但相对于显示区域而相对于周边区域优化柱形间隔结构的构造和分布密度。

然而，再次，由于在TFT型液晶显示装置周边区域中出现将被连接至端子和黑矩阵(BM)的布线等，通过使用类似于应用于显示区域的工艺的工艺在周边区域中制成柱形间隔结构一般可能导致周边区域中的柱形间隔结构太高。由此，就没有必要以类似于显示区域中的柱形间隔结构的方式，调整周边区域中柱形间隔结构的构造。反而是，可以控制周边区域的单位面积的弹簧模数Kpt’的值(其定义为k×n’/s’，其中s’为周边区域的面积；而n’为周边区域中柱形间隔结构的数量)，从而使其小于显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt，并等于或者大于1/2×Kpt。

通过采用上述方式规定周边区域的单位面积的弹簧模数，设置在周边区域中的柱形间隔结构比设置在显示区域中的柱形间隔结构将经历稍微更大的变形。这样就导致了在显示区域的单元间隙和周边区域的单元间隙之间具有改进的均匀性。

例如，如图5所示的液晶显示装置50，根据设置在显示区域50A(其中设置了滤色器56)内的柱形间隔结构52a，周边区域50b(其中设置了黑矩阵54和布线58)中的柱形间隔结构可以设置成：周边区域中的柱面积比率为显示区域中柱面积比率的1/2。通过这样规定这种柱面积比率，如果具有相同单位面积的弹簧模数的柱形间隔结构形成为柱形间隔结构52a和柱形间隔结构52b，周边区域中单位面积的弹簧模数Kpt的值将是显示区域中的值的一半。结果，周边区域中的间隙和显示区域中的间隙之间的差别被柱形间隔结构52b的变形所吸收。表2所示的第11号或者22号样品的柱形间隔结构以周边区域中的柱面积比率是显示区域中的柱面积比率的1/2的方式被设置，从而成功吸收大约0.1μm至大约0.15μm间隙差。即便没有允许用于获得均匀单元间隙的球形或者纤维式隔件被包含在将被设置于周边区域中的密封件55C中来影响衬底的粘合，在靠近周边区域的显示区域的任何部分内都观察不到照明的不均匀性。

为了达到均匀单元间隙的目的，最初设置包含在密封件中的隔件(以下称之为“内部密封件隔件”)，而且由此必须相对于给定的单元间隙优化隔件的大小。上述设计的一种优点是，允许使用其尺寸小于最优值的隔件。换句话说，把相同的内部密封件隔件共同的用于多个液晶屏模块变成可能，这样就避免了使密封件施加工艺适用于每个液晶屏模块的需求。

在用于获得均匀单元间隙的隔件不必要包含在密封件中的下述实例中，可以使用其尺寸小于最优值的内部密封件隔件。

欣赏的是，代替改变柱面积比率或者除改变柱面积比率之外，可以形成具有与显示区域中的柱形间隔结构52a的弹簧模数不同的弹簧模数的柱形间隔结构52b。在任一种情况下，通过把周边区域的单位面积的弹簧模数规定成小于显示区域的单位面积的弹簧模数，则将基于显示区域中的单元间隙设定周边区域中的单元间隙。

欣赏的是，在显示区域和周边区域之间单元间隙相同的情况下，就没有必要改变显示区域和周边区域之间的单位面积的弹簧模数。可代替地，可将显示区域和周边区域中的弹簧模数规定为等于Kpt。在这种情况下，就没有必要在将被设置在周边区域中的、用于影响基板的附着力的密封件55C中包括球形或者纤维间隔件(用于获得均匀的单元间隙)。要说明的是，与显示区域相比，周边区域具有高的布线密度，和/或黑矩阵的光屏蔽部分在周边区域中具有很大的面积。为了这些和其它原因，在施加树脂时，周边区域中可能比显示区域中产生较厚的树脂厚度。在这种情况下，如果周边区域中的每个柱形间隔结构具有与显示区域中的每个柱形间隔结构相同的层构造，显示区域中的单元间隙和周边区域中的单元间隙之间的均匀性就可能失去。如上所述，通过规定周边区域中的柱面积比率小于显示区域中的柱面积比率，例如为1/2，就能够吸收数量级为0.1μm至0.15μm的厚度差值。

可供选择地，构成周边区域中的每个柱形间隔结构52b的树脂层的数量可以少于构成显示区域中的每个柱形间隔结构52a的树脂层的数量，从而使柱形间隔结构52b和柱形间隔结构52a在高度上基本相等。例如，在图5所示的显示区域中的每个柱形间隔结构52a具有图1F所示的结构的情况下，周边区域中的每个柱形间隔结构52b可以具有基于图1F所示的结构的结构，除了有色层13G从其省略。可选择地，除了相对衬底上的绝缘膜24a或电极25a从其省略之外，周边区域中的每个柱形间隔结构52b可以具有基于图1F所示的结构的结构。换句话说，参照图5，可以确保〔显示区域中每个柱形间隔结构52a的高度〕+〔在设置了柱形间隔结构52a的位置处衬底上的任何膜的厚度〕+〔相对衬底上的任何膜的厚度〕的总量基本上等于〔周边区域中每个柱形间隔结构52b的高度〕+〔在设置了柱形间隔结构52b的位置处衬底上的任何膜的厚度〕+〔相对衬底上的任何膜的厚度〕的总量。在此情况下，可以使得周边区域中的柱面积比率等于显示区域中的柱面积比率。可供选择地，如上所述，周边区域中的柱面积比率可以小于显示区域中的柱面积比率。

在使用不包含任何隔件的密封件的情况下，在周边区域50B的宽度(即从显示区域的外边界至密封件的外边界之间的距离)为6mm或者更大时，获得特别有益的效果。要说明的是，对于液晶显示屏的四个侧部的所有侧周边区域50B的宽度可以不需要都是恒定的。在周边区域50B的任何部分的宽度为6mm或者更大的情况下，优选使用不包含任何隔件的密封件。在使用不包含任何隔件的密封件的情况下，优选还在设置密封件的区域设置上述柱形间隔结构。

如果在周边区域50B的宽度小于6mm(即在显示区域之外设置相对较少的柱形间隔结构)的情况下使用不包含任何隔件的密封件，由于单元间隙的变化，可能在显示区域中发生照明不均匀性。在液晶显示屏板的显示区域周围，在更外侧还不但设置周边区域(从显示区域的外边界延伸至密封件的外边界)而且设置端子区域。为了允许在其内进行电连接，将这种端子区域进行暴露而且不被相对的衬底重叠。因此，端子区域中不需要间隔结构。而且，一般来说，通过将一对母衬底连接在一起并且随后将母衬底切割成各个的屏板，而制成液晶显示屏。因此，在连接工艺期间，可以预料存在当每个液晶显示屏板被从母板切去时而将被切除的区域(位于周边区域和显示区域更外侧)。尽管这种区域不是液晶显示屏板的一部分，但仍然在母衬底连接工艺期间影响显示区域中的单元间隙。因此，优选在任何这种区域中设置柱形间隔结构，以便保持均匀的单元间隙。可供选择地，有可能将周边区域的单位面积的弹簧模数Kpt’规定为甚至小于上述值0.5×Kpt，而且在设置于周边区域中的、用于影响基板的附着力的密封件55C中包括球形或者纤维间隔件，从而实现均匀的单元间隙。在此情况下，可以省略周边区域中的柱形间隔结构后52b。

必须要说明的是，在周边区域中的柱形间隔件高于显示区域中的柱形空间的情况下，或者在即便是周边区域和显示区域中的柱形间隔件的高度相同而Kpt《Kpt’(Kpt’比Kpt大的多)的情况下，则不能调整以密封件中的间隔件为基础的上述单元间隙，而且导致很高的单元间隙。要说明的是，在使用垂直取向式的液晶层的、称为VA模式的液晶显示装置中，优选环绕显示区域的周边区域中的单元间隙相对于显示区域中的单元间隙位于-0.3μm至+0.1μm的范围内。为什么负侧上的余量较大的原因在于，在周边区域中的单元间隙小于显示区域(其位于周边区域内侧)中的单元间隙的情况下比在周边区域中的单元间隙大于显示区域中的单元间隙的情况下更少有可能察觉到照明的不均匀性。单元间隙的变化将被可视地识别为照明不均匀性的可能性依赖于显示模式(即液晶层中的取向状态)。因此，利用所需的精度控制单元间隙。

根据本发明，可以比现有技术更容易地获得柱形间隔件的优化构造和分布密度，这种柱形间隔件可实现“低温气泡”、“下部鼓胀”和“压力感应把均匀性”都降低的液晶显示装置。进一步地，在使用柱形间隔件的情况下，可确保显示区域的附近单元间隙一致。因此，有可能缩短生产时间，并且降低生产成本(例如掩模的成本)，同时保持了显示质量。

特别是，本发明适合应用于生产许多近来正在发展的显示模式中任何一种模式的液晶显示装置，这些显示模式的原理允许由于单元间隙的不一致而引起的显示不均匀性的感觉，例如采用液晶双折射的VA模式或者IPS模式，或者采用为宽范围视角而设计的相差膜的TN模式。主要用于TV设备的大尺寸液晶屏的生产采用大尺寸掩模，这样就导致非常高的成本。在这些领域中，本发明提供了可降低生产成本和时间的特别显著的效果。而且，大尺寸液晶屏比小尺寸液晶屏需要注入更大量的液晶材料，并因此使大尺寸液晶屏有可能遭受下部鼓胀问题。这就是为什么本发明能够提供特别突出的效果的另一种原因。

虽然针对于其优选实施例已经说明了本发明，但本领域的技术人员将会清楚所公开的本发明可以有许多种改进方式，而且可以假定有许多实施例而不局限于上述具体描述的实施例。因此，试图通过随附的权利要求书覆盖落入本发明的精神实质和保护范围之内的本发明的所有改进。

Claims (18)

1、一种液晶显示装置，包括位于显示区域中的、设置在一对基板之间的多个柱形间隔结构，所述多个柱形间隔结构中的每一个都包括至少一个树脂层，

其中显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt在不小于0.00008mN/μm³且不大于0.00237mN/μm³的范围内，所述弹簧模数Kpt被定义为k×n/S，其中k为每个柱形间隔结构的弹簧模数且单位为mN/μm；S为显示区域的面积；n为显示区域内柱形间隔结构的数量。

2、如权利要求1所述的液晶显示装置，其中显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt等于或者大于0.00018mN/μm³。

3、如权利要求1所述的液晶显示装置，其中显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt等于或者小于0.0005mN/μm³。

4、如权利要求1所述的液晶显示装置，其中多个柱形间隔结构中的每一个都包括多个树脂层。

5、如权利要求4所述的液晶显示装置，其中所述多个树脂层包括至少一个有色树脂层。

6、如权利要求5所述的液晶显示装置，其中所述至少一个有色树脂层包括三种不同颜色的有色树脂层。

7、如权利要求5所述的液晶显示装置，其中所述多个树脂层包括形成在所述至少一个有色层上的树脂层。

8、如权利要求7所述的液晶显示装置，其中所述多个柱形间隔结构进一步包括透明导电层，该透明导电层在所述至少一个有色层和形成于所述至少一个有色层上的树脂层之间形成。

9、如权利要求1所述的液晶显示装置，进一步包括黑矩阵，其中所述多个柱形间隔结构形成在该黑矩阵上。

10、如权利要求1所述的液晶显示装置，包括位于环绕所述显示区域的周边区域内的多个另外的柱形间隔结构，其中周边区域的单位面积的弹簧模数Kpt’满足关系式0.5×Kpt≤Kpt’＜Kpt，弹簧模数Kpt’被定义为k×n’/S’，其中S’为周边区域的面积；n’为周边区域中的另外的柱形间隔结构的数量。

11、如权利要求1所述的液晶显示装置，包括位于环绕显示区域的周边区域内的多个另外的柱形间隔结构，其中，

所述多个柱形间隔结构中的每一个都包括多个树脂层；而且

所述多个另外的柱形间隔结构中的每一个都缺少包括在所述多个柱形间隔结构中的每一个中的多层树脂层中的至少一层。

12、如权利要求1所述的液晶显示装置，其中

所述液晶层是垂直取向型的；而且

环绕显示区域的周边区域中的单元间隙相对于显示区域中的单元间隙在-0.3μm至+0.1μm的范围内。

13、如权利要求1所述的液晶显示装置，进一步包括位于环绕显示区域的周边区域中的密封件，该密封件用于允许所述一对衬底彼此粘合，且该密封件包含隔件。

14、如权利要求1所述的液晶显示装置，进一步包括位于环绕显示区域的周边区域中的密封件，该密封件用于允许所述一对衬底彼此粘合，且该密封件不包含隔件。

15、如权利要求12或14所述的液晶显示装置，其中环绕显示区域的周边区域的至少一部分的厚度为6毫米或者更大。

16、一种用于如权利要求1所述的液晶显示装置中的基板，所述基板包括多个柱形间隔结构。

17、一种制造液晶显示装置用基板的方法，该方法包括如下步骤：

提供样品基板；

在样品基板上形成柱形间隔结构样品，所述柱形间隔结构具有至少一个树脂层；

确定柱形间隔结构样品的弹簧模数k₀和柱形间隔结构样品的最小部分的横截面积Sps₀，并且计算单位面积的柱形间隔结构样品的弹簧模数Kps，其中Kps＝k₀/Sps₀且k₀的单位为mN/μm；以及

对于液晶显示装置的显示区域的面积S、将被形成在液晶显示装置用基板上的柱形间隔结构的最小部分的横截面积Sps、以及显示区域中柱形间隔结构的数量n，

规定柱形间隔结构的数量n和最小部分的横截面积Sps，使显示区域的单位面积的弹簧模数Kpt在不小于0.00008mN/μm³且不大于0.00237mN/μm³的范围内，其中弹簧模数Kpt被定义为Kps×(Sps×n/S)。

18、如权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：

提供基板；和

在所述基板上形成多个柱形间隔结构，包括通过使用与柱形间隔结构样品的材料相同的材料形成n个柱形间隔结构，n个柱形间隔结构中的每一个的最小部分具有规定的横截面积Sps。

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