CN1989443A - 滤色器基板以及具备该滤色器基板的液晶显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滤色器基板以及具备该滤色器基板的液晶显示面板。本发明的目的在于抑制滴落法中真空气泡的产生、与注入法中流程时间的增大。本发明的滤色器基板，具有：透明基板；设置在透明基板上的至少三种颜色的着色层；设置在显示区域内的像素周边部并规定单元间隙的第一柱状结构体(101)；和设置在显示区域内的像素周边部或者显示区域外的第二柱状结构体(102)。第二柱状结构体(102)比第一柱状结构体(101)高度小，且与第一柱状结构体(101)之间的高度差异超过第一柱状结构体(101)的弹性变形范围。

Description

滤色器基板以及具备该滤色器基板的液晶显示面板
技术领域
本发明涉及滤色器基板以及具备该滤色器基板的液晶显示面板。
背景技术
由于液晶显示装置具有小型、薄型、低消耗电能以及轻便这样的特征，因此如今被广泛应用于各种电子设备中。尤其是具有开关元件的有源矩阵型液晶显示装置，被广泛应用于个人计算机等OA设备、电视机等AV设备与移动电话等中。并且，近年来液晶显示装置的大型化、高精细化、像素有效面积比率的提高(高数值孔径化)、广视角化、或颜色纯度提高等显示品质的提高在急速进步。
液晶显示装置一般具有：液晶显示面板，其具有按照相互对置的方式配置的一对基板(例如有源矩阵基板和滤色器基板)和在这一对基板之间配置的液晶层；以及驱动电路，其向液晶显示面板供给规定的信号或电压。并且，透射型或者半透射型的液晶显示装置，具有背光灯等照明装置。另外，驱动电路的一部分有时也与液晶显示面板一体化形成。最近，具备TV接收器的液晶电视正在急速普及。
在液晶显示面板中，液晶层的厚度(也称作单元间隙)由被称作隔离物的部件而规定。作为隔离物，采用了塑料颗粒(plastics beads)等粒状隔离物、或采用感光性树脂在基板上形成的柱状结构体(有时被称作“柱状隔离物”、“点状隔离物”或“光电隔离物”)。液晶层的厚度虽然因显示模式而不同，但是例如在近年来广泛被利用的垂直取向模式(VA模式)的液晶面板中，由于直接影响延迟(retardation)，因此为了得到较高的显示品质，将其设定/维持在规定值是很重要的。并且，在大画面的液晶面板中，需要遍布显示区域的整体将液晶层的厚度设定/维持在规定的厚度，因此，隔离物的结构以及配置的最佳化成为重要的技术问题。
另一方面，随着液晶显示面板大型化的进步，在液晶显示面板的制造方法中的形成液晶层的流程中采用了“滴落法”(参照例如专利文献1)。
以往广泛采用了“(真空)注入法”。该方法是将通过按照形成规定间隙的方式利用密封剂对一对基板进行贴合而得到的液晶单元(空单元)保持在真空腔内，在除去液晶单元内的空气之后，以使设置于液晶单元的密封部的一部分的注入口与液晶材料接触的状态，使腔室内返回到常压，在利用大气压将液晶材料注入液晶单元之后，用树脂将注入口密封。如果在大型液晶面板的制造中采用了这样的注入法，则液晶材料的注入需要很长时间，导致制造效率显著降低。
因此，采用了可以比注入法缩短流程时间的滴落法。
在滴落法中，如上述专利文献1所记载那样，通过在一对基板中一方的基板表面采用密封剂形成长方形的框状密封部，在被密封部包围的区域内滴落液晶材料，并将其与另一方的基板粘合，使密封剂固化(典型的硬化)，从而得到了具备液晶层的液晶显示面板。该滴落法在大型液晶显示面板的制造中成为非常重要的技术。
滴落法存在的问题之一是，在液晶层中会产生气泡。产生气泡的原因公知有各种情况，例如，在专利文献2中公开了降低因液晶材料的供给量不足而产生的气泡的对策。并且，在专利文献3中公开了因从滤色器等产生的气体(包含吸附在滤色器等表面的水)而引起的气泡的降低方法。进而，在专利文献4中公开了一种对策，用于通过使隔离物不随着因液晶材料的热收缩而引起液晶层的厚度变化而变化，从而降低在低温时产生的“低温气泡”。专利文献4中所记载的液晶显示面板，通过设置高度不同的2种柱状隔离物，且在较高一方的柱状隔离物的弹性变形范围内，按照对较低一方的柱状隔离物也施加外部负载的方式进行设定，从而仅由较高一方的隔离物吸收随着温度变化而产生的单元间隙的收缩，来降低低温气泡的产生。
专利文献1：特公平8-20627号公报
专利文献2：特开2002-107740号公报
专利文献3：特开平11-174477号公报
专利文献4：特开2003-84289号公报
然而，本发明者在进行各种研究之后，得知还存在着因未记载于上述专利文献中的因素而产生气泡。
滴落法中，当在由一方基板上的密封部包围的区域内滴落液晶材料之后，在粘合另一方的基板时，虽然基于液晶材料延展(或者扩展)会使得液晶材料遍布整个液晶单元，但如果液晶材料难以延展(难以扩展)，则会处于局部液晶材料不足的状态，结果会产生气泡。由于该气泡不含气体，因此被特别称作“真空气泡”。由于真空气泡的产生原因在于液晶材料的难延展性，因此如果隔离物密度(配置密度：单位面积的隔离物件数)变高则易于产生真空气泡。
另一方，如果隔离物密度过低，则由于邻接隔离物之间的距离变长，因此注入法以及滴落法中因敞开在大气中时的大气压而对液晶单元产生外压，使得隔离物的变形量以及隔离物之间的玻璃基板的弯曲量增大，导致单元间隙局部变窄，易于产生真空气泡。而且，由于邻接隔离物之间的距离随着液晶显示面板的大型化(即像素尺寸的大型化)而变长，因此该问题变得显著。并且，在液晶显示面板的额缘区域(指显示区域的周边区域，称作密封部的内侧区域)，由于混入密封剂的粒状隔离物与显示区域内的隔离物之间的距离较大，所以，因玻璃基板的弯曲会导致单元间隙局部变窄，易产生真空气泡。
这里，虽然就滴落法的问题作了说明，但在采用注入法的情况下，因液晶材料的注入时间增长会导致生产量降低。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，其主要目在于，提供一种具备可抑制滴落法中真空气泡的产生、和注入法中流程时间的增大的结构的滤色器基板。
本发明的滤色器基板，是一种用于液晶显示面板中的滤色器基板，其特征在于，具有：透明基板；设置在上述透明基板上的至少三种颜色的着色层；设置在显示区域内的像素周边部并规定单元间隙的第一柱状结构体；和设置在上述显示区域内的像素周边部或上述显示区域外的第二柱状结构体，上述第二柱状结构体比上述第一柱状结构体高度小，且与上述第一柱状结构体之间的高度差异超过上述第一柱状结构体的弹性变形范围。
在某一实施方式中，在上述显示区域内的像素周边部以及/或者上述显示区域外的额缘区域具有黑矩阵，上述第一以及第二柱状结构体形成于上述黑矩阵上。
在某个实施方式中，上述第一柱状结构体与上述第二柱状结构体之间的差为0.4μm以上。
在某个实施方式中，上述第一柱状结构体具有多个树脂层，上述第二柱状结构体不具有上述第一柱状结构体的上述多个树脂层内的至少一个树脂层。
在某个实施方式中，上述第一柱状结构体具有多个树脂层，上述第一柱状结构体与上述第二柱状结构体具有公共的树脂层，上述公共的树脂层具有相同的厚度。
在某个实施方式中，上述多个树脂层包含感光性树脂层。上述感光性树脂层可以是负型也可以是正型。并且，多个树脂层的一部分可以是正型，其它部分可以是负型。
在某个实施方式中，上述多个树脂层包含上述至少三种颜色着色层内的至少两层。
在某个实施方式中，在像素区域内还具有取向控制用突起结构体。取向控制用突起结构体例如是MVA型液晶显示面板的加强肋。
在某个实施方式中，上述取向控制用突起结构体具有与上述第二柱状结构体公共的层。
在某个实施方式中，在上述显示区域内，上述第二柱状结构体包含配置于将在行方向或者列方向相互邻接的2个上述第一柱状结构体之间的距离近似二等分的位置的第二柱状结构体。
在某个实施方式中，在上述显示区域外具有密封部，上述第二柱状结构体包含配置于将配置在上述显示区域最外侧的上述第一柱状结构体或者上述第二柱状结构体与上述密封部之间的最短距离近似二等分的位置的第二柱状结构体。
在某个实施方式中，还具备垂直取向膜。
本发明的液晶显示面板，其特征在于，具备上述任一种滤色器基板。上述液晶显示面板可以采用滴落法形成，也可以采用真空注入法形成。
本发明的液晶电视，其特征在于，具备上述液晶显示面板。
本发明的滤色器基板，具有：第一柱状结构体，其设置在显示区域内的像素周边部并规定单元间隙；和第二柱状结构体，其比第一柱状结构体高度小，且与上述第一柱状结构体之间的高度差异超过第一柱状结构体的弹性变形范围，第二柱状结构体设置在显示区域内的像素周边部或者显示区域外。第一柱状结构体作为柱状隔离物而发挥作用，第二柱状结构体按照改善液晶材料的易延展性(易扩展性、易流动性)的方式产生作用。结果，通过本发明，可以抑制滴落法中真空气泡的产生、与注入法中流程时间的增大。
附图说明
图1是本发明实施方式的液晶显示面板100的示意俯视图。
图2是沿着图1中的A-A’线的剖面图，表示液晶显示面板100的显示区域内的剖面结构一例的示意图。
图3是沿着图1中的A-A’线的剖面图，表示液晶显示面板100的显示区域内的剖面结构的其它例的示意图。
图4是沿着图1中的A-A’线的剖面图，表示液晶显示面板100的显示区域内的剖面结构的另一例的示意图。
图5是沿着图1中的A-A’线的剖面图，表示液晶显示面板100的显示区域内的剖面结构的又一例的示意图。
图6是沿着图1中的B-B’线的剖面图，表示液晶显示面板100的显示区域外的剖面结构的一例的示意图。
图7是沿着图1中的B-B’线的剖面图，表示液晶显示面板100的显示区域外的剖面结构的其它例的示意图。
图8是沿着图1中的B-B’线的剖面图，表示液晶显示面板100的显示区域外的剖面结构的另一例的示意图。
图9是沿着图1中的B-B’线的剖面图，表示液晶显示面板100的显示区域外的剖面结构的又一例的示意图。
图10是本发明实施方式的其它液晶显示面板的示意俯视图。
图11是表示用于说明柱状结构体的弹性变形范围的压缩负载与压缩变形量之间的关系的曲线图。
图中：10-透明基板，20-滤色器基板，21-滤色器层，21R、21G、21B-着色层，21’-构成柱状结构体的着色层，22-取向控制突起结构(肋(rib))，30-有源矩阵基板，40-液晶层，90-黑矩阵(黑色树脂层)，100-液晶显示装置，101-第一柱状结构体，103-对置电极(透明电极)，102-第二柱状结构体，102a-设置在显示区域内的第二柱状结构体，102b-设置在显示区域外(额缘区域)的第二柱状结构体，104-取向膜，105-密封剂，106-混入在密封剂中的隔离物(密封隔离物)。
具体实施方式
本发明基于本发明者对液晶材料的延展难易性进行了仔细研究的结果所得到的新见解而形成。
以往认为，在真空注入法或滴落注入法中，当液晶单元敞开在大气中之后，由于液晶材料易延展，因此维持单元间隙是第一重要的。因此，为了防止因隔离物的变形或玻璃基板的弯曲而导致单元间隙变窄，采用了增大隔离物密度、或者提高隔离物的弹性模量等的方法。然而，如果提高隔离物密度，则会如上述那样易于产生真空气泡。
本发明者进行了各种实验，结果发现下述现象，即如果设置比柱状隔离物低(不作为隔离物而发挥功能的高度)的柱状结构体，则在液晶单元敞开在大气中时，无论单元间隙是否变窄，都会引起抑制了真空气泡产生的现象。虽然该理由并不一定明确，但按照下述方法进行了研究。另外，本发明不限定于该研究。
当按照覆盖柱状结构体的方式形成取向膜时，在柱状结构体的上面(以及侧面)形成的取向膜变薄。这是因为提供了液状的取向膜材料。比其它区域薄的该取向膜对液晶材料的取向限制力很弱，结果，在液晶分子的取向不固定的状态下，液晶材料会延展(流动)。尤其在实验所采用的垂直取向膜与垂直取向用液晶材料的组合中，可以认为如果按照液晶分子与液晶材料延展的方向(基板面内方向)正交的方式进行取向，则流动阻力高，相对地在取向限制力弱的柱状结构体的上部(或者附近)，因液晶分子的取向混乱将会导致流动阻力降低。
本发明实施方式的滤色器基板，具有：第一柱状结构体，其设置在显示区域内的像素周边部，并规定单元间隙；第二柱状结构体，其比第一柱状结构体高度小，且与第一柱状结构体之间的高度差异超过第一柱状结构体的弹性变形范围，第二柱状结构体被设置在显示区域内的像素周边部或者显示区域外。第一柱状结构体作为柱状隔离物而发挥作用，第二柱状结构体改善液晶材料的易延展性(易扩展、易流动)。因此，可以抑制滴落法中真空气泡的产生、与注入法中流程时间的增大。
设置在显示区域内的第二柱状结构体，即使在滴落法与真空注入法中敞开在大气中，使得外力施加给液晶单元，导致单元间隙变窄的情况下，也不会接触与设置了第二柱状结构体的基板(例如滤色器基板)对置的基板(例如有源矩阵基板)的表面，在其上形成液晶材料流动的空间。虽然设置在显示区域外(额缘区域)的第二柱状结构体，因其配置密度会与对置的基板接触，但会与显示区域内的第二柱状结构体同样地改善液晶材料的易延展性。在优选的实施方式中，第二柱状结构体被配置在与规定单元间隙的隔离物(第一柱状结构体以及混入密封剂中的粒状隔离物)之间的单元间隙为最窄的位置，对该部分的液晶材料的易延展性进行改善。
以下，虽然举例说明了应用于能够得到显著的本发明效果的垂直取向型液晶显示面板的情况，但本发明并非限于此，还可以应用于采用IPS或TN等水平取向型液晶层的液晶显示面板中。
下面，参照附图对本发明实施方式的滤色器基板以及具备该滤色器基板的液晶显示面板进行说明。
首先，参照图1以及图2～图5，对液晶显示面板的显示区域内的结构进行说明。
图1是本发明实施方式的液晶显示面板100的示意俯视图。图2～图5分别是沿着图1的A-A’线的示意剖面图，表示第一柱状结构体101以及第二柱状结构体102的结构的变化，平面配置都如图1所示。
液晶显示面板100具有：滤色器基板20、有源矩阵基板30、和在滤色器基板20与有源矩阵基板30之间设置的液晶层40。液晶层40被设置在由密封剂105包围的区域内，被垂直取向膜104取向限制，在未施加电压时处于垂直取向状态。另外，在有源矩阵基板30的液晶层40侧的表面形成的垂直取向膜以及其它构成要素由于简单而被省略。有源矩阵基板30例如是公知的各种TFT基板。
滤色器基板20具有：透明基板(例如玻璃基板)10、在透明基板上形成的黑矩阵(也称为BM膜或者遮光膜)90、滤色器层21、第一柱状结构体101、第二柱状结构体102、对置电极(透明电极)103和取向膜104。滤色器层21只要包含至少三种颜色的着色层即可，这里，例示了红色着色层21R、绿色着色层21G以及蓝色着色层21B。滤色器层21典型的由着色树脂层形成。黑矩阵90也可以由着色树脂层(即黑色树脂层)形成，或者也可以由金属层等形成。滤色器基板20在像素区域内具有取向控制用突起结构体22，液晶显示面板100是MVA型液晶显示面板。当然，如果没有必要则也可以省略取向控制用突起控制结构体22。
另外，这里将表示红色、绿色、蓝色各种颜色的最小单位称作像素，由三种颜色像素构成的彩色显示的最小单位被称作彩色显示像素。彩色显示像素也可以包含三种颜色以上的像素。
作为隔离物而发挥作用的第一柱状结构体101，被设置在显示区域内的像素周边部，没有设置在额缘区域。其原因如后所述，从显示品质的观点出发，优选额缘区域的液晶层的厚度比显示区域内的液晶层的厚度小。第一柱状结构体101一般具有从大约2μm到大约4μm范围内的规定高度。
比第一柱状结构体101高度低、且不作为隔离物而发挥功能的第二柱状结构体102，包含：配置在显示区域内的102a以及配置在显示区域外(额缘区域)的102b。另外，仅由任意一方也可以得到改善液晶材料的流动性的效果。第二柱状结构体102的高度比第一柱状结构体101的高度小，其与第一柱状结构体101之间的高度差异超过第一柱状结构体101的弹性变形范围。当第一柱状结构体101的高度大约为2μm时，如果一般采用树脂，则弹性变形范围(边界)大约为不足0.4μm。在后面所示的例子中，第一柱状结构体101的高度的弹性范围大约为0.2μm至大约0.3μm，相对地将与第二柱状结构体102的高度之差设定在0.5μm以上。另外，第一柱状结构体101以及第二柱状结构体102的“高度”，当如例示那样在任何一方都形成于BM膜90上的情况下，是指BM膜90上的高度，在省略BM膜的情况下(利用有源矩阵基板侧的遮光结构时)，是指玻璃基板10上的高度。
显示区域内的第一柱状结构体101以及第二柱状结构体102a的配置，如图1所示，将第一柱状结构体101和第二柱状结构体102交替地配置成交错状。即，第二柱状结构体102配置于将在行方向或列方向(由像素的矩阵排列规定)相互邻接的2个第一柱状结构体101之间的距离大约二等份的位置。其原因在于该位置的单元间隙是最小的。另外，第一柱状结构体101以及第二柱状结构体102的配置并非限于此。
有源矩阵基板30例如可以按照如下方式制造。
为了在透明基板上形成扫描信号用布线(栅极布线)(未图示)和辅助电容布线(未图示)，利用溅射法将Ti/Al/Ti层叠膜等金属成膜，利用光刻法形成抗蚀层图案，并采用氯系气体等的蚀刻气体进行干蚀刻，通过将抗蚀层剥离而同时形成扫描信号用布线和辅助电容布线。之后，通过CVD将由氮化硅(SiNx)等构成的栅极绝缘膜、由非晶硅等构成的活性半导体层、由掺杂了磷等的非晶硅等构成的低电阻半导体层进行成膜，然后，为了形成数据信号用布线(源极布线)(未图示)、漏极引出布线(未图示)、辅助电容形成用电极(未图示)，通过溅射法将Al/Ti等金属成膜，采用光刻法形成抗蚀层图案，采用氯系气体等蚀刻气体进行干蚀刻，通过将抗蚀层剥离从而同时形成上述构件。另外，辅助电容是在辅助电容布线(未图示)与辅助电容形成电极(未图示)之间挟持大约400nm的栅极绝缘膜而形成的。然后，为了源极漏极分离，采用氯系气体等对低电阻半导体层进行干蚀刻，形成了TFT元件(未图示)。接着，通过旋涂法来涂敷由丙烯酸系感光性树脂等构成的层间绝缘膜(未图示)，利用光刻法形成用于将漏极引出布线(未图示)与像素电极电连接的接触孔(未图示)。层间绝缘膜(未图示)大约为3μm。进而，为了形成像素电极(未图示)，通过溅射法成膜ITO，通过光刻法形成抗蚀层图案，通过氯化亚铁等蚀刻液进行蚀刻，得到了像素电极图案。通过以上方法得到了有源矩阵基板30。
滤色器基板20可以按照以下方式制造。
通过旋涂法在透明基板10上涂敷分散了碳微粒子的负型丙烯酸系感光性树脂液之后，进行干燥，形成黑色感光性树脂层。接着，经由光掩模对黑色感光性树脂层曝光之后，进行显影，形成黑矩阵层(BM)90。这时，在形成有第一着色层(例如红色着色层)、第二着色层(例如绿色着色层)以及第三着色层(例如蓝色着色层)的区域，分别形成第一着色层用开口部、第二着色层用开口部、第三着色层用开口部(各个开口部与各像素电极对应)。接着，通过旋涂法对分散了颜料的负型丙烯酸系感光性树脂液进行涂敷之后，实施干燥，采用光掩模进行曝光以及显影，形成了红色着色层。
然后，对于第二着色层用(例如绿色着色层)以及第三着色层用(例如蓝色着色层)也同样形成，由此，完成了滤色器层21。
下面，参照图2～图5的剖面图，对第一柱状结构体101以及第二柱状结构体102的结构以及配置进行说明。
首先，参照图2。
在形成了滤色器层21之后，通过溅射法形成由ITO等构成的对置电极103。
然后，在通过旋涂法涂敷了负型丙烯酸系感光性树脂之后，实施干燥，采用光掩模进行曝光以及显影，形成对于显示区域规定单元间隙的第一柱状结构体101。
之后，以同样的方法使涂敷膜变薄进行涂敷，形成比第一柱状结构体101高度低且不利于形成单元间隙的第二柱状结构体102。
对于第二柱状结构体102的配置而言，可配置在下述位置，即根据注入法、滴落法中脱离真空后敞开在大气中产生的外压而导致第一柱状结构体101的变形和玻璃基板的弯曲，由此使单元间隙变得最窄的位置。
作为具体的配置，在柱的大小(直径)为φ18μm时，第一柱状结构体101的配置如图1所示，以恒定间距(例如787μm)对第一柱状结构体101有规则地执行隔离物的配置。第二柱状结构体102相对第一柱状结构体101，在因第一柱状结构体101的变形与玻璃基板的弯曲而使单元间隙变得最窄的点进行配置。具体而言，如图1所示，配置在以第一柱状结构体101为顶点的四边形的中心。另外，如图10所示，在第一柱状结构体101的配置为不规则的情况下，虽然通过配置在因第一柱状结构体101的变形与玻璃基板的弯曲而使单元间隙变得最窄的位置能够得到最佳效果，但由于预计取向混乱与数值孔径的降低，因此优选配置在单元间隙最窄的区域附近的黑矩阵上(像素周边部)。
然后，在涂布了正型酚型酚醛清漆系感光性树脂液之后，进行干燥，实施采用了光掩模的曝光以及显影，形成垂直取向控制用突起部22。对于第一柱状结构体101、第二柱状结构体102而言，也可以采用正型材料，对于取向控制突起结构体22也可以使用负型材料。并且，可以全部使用相同的材料，而且通过相对第一柱状结构体101改变第二柱状结构体102的高度、取向控制突起结构体22的曝光量，从而可以同时形成上述三个部件。
另外，在本实施方式中，令BM膜厚为1.6μm、第一～第三着色层各自的膜厚为1.8μm、第一柱状结构体101的下层部的着色层21’的膜厚为1.7μm、第一柱状结构体101的高度为2.3μm、第二柱状结构体102的高度为1.8μm、取向控制突起结构体22的高度为1.7μm。这种情况下第一柱状结构体101的高度与第二柱状结构体102的高度之差为0.5μm。
并且，本实施方式中，也可以通过变更曝光量或者根据掩模开口尺寸改变曝光量，从而以一次成膜、曝光、显影流程同时形成第一柱状结构体101、第二柱状结构体102、取向控制突起结构体22。
接着，参照图3。
如图3所示的实施方式的液晶显示面板那样，当形成第一柱状结构体101、第二柱状结构体102时，通过在由负型抗蚀剂或正型抗蚀剂形成的第一柱状结构体101、第二柱状结构体102以及取向控制突起22中，在第一柱状结构体101的下层部配置三色叠层(例如红色着色层、绿色着色层和蓝色着色层)，在第二柱状结构体102的下层部配置两个着色层(例如绿色着色层和蓝色着色层)，可以同时形成高度不同的第一柱状结构体101、第二柱状结构体102和取向控制突起结构体22。
另外，在本实施方式中，令BM膜厚为1.6μm、第一～第三着色层膜厚为1.8μm，并以1.7μm、1.1μm、0.75μm的顺序形成第一柱状结构体101下层部的着色层21’的膜厚，令隔离物形成材料的膜厚为0.45μm。对于第二柱状结构体102而言，令下层部的着色层21’的膜厚为1.7μm、1.1μm，令隔离物形成材料的膜厚为0.7μm、取向控制突起结构体22为1.7μm。这种情况下第一柱状结构体101的高度与第二柱状结构体102的高度之差为0.5μm。
并且，在本实施方式中，也可以采用第一柱状结构体101的下层部为2层、第二柱状结构体102为1层，或者第一柱状结构体101的下层部为1层、且第二柱状结构体102的下层部无叠层的结构，相对第一柱状结构体101形成高度比第一柱状结构体101低的第二柱状结构体102。
这样，通过由多个树脂层构成第一柱状结构体101，并在第二柱状结构体102中省略构成第一柱状结构体101的多个树脂层内的至少一个树脂层，从而能够以简单的流程实现第一柱状结构体101与第二柱状结构体102之间的高度差异。第一柱状结构体101和第二柱状结构体102具有公共的树脂层，如果采用公共的树脂层具有相同厚度的结构，则可以使流程更加简单化。例如，在上述专利文献4所记载的方法中，虽然通过使着色层的厚度改变，从而使两个柱状隔离物的高度差在规定的范围内(较高一方隔离物的弹性变形范围内)，但由于制造流程复杂，因此难以控制高度。进而，如果改变着色层的厚度，则在显示时会产生变色，但如果采用相同厚度的着色层则不会产生这样的问题。
而且，根据本发明者的研究，在采用这种对构成滤色器层的着色层进行层叠的结构时，需要使各个第一柱状结构体101的尺寸(与基板面平行的剖面的面积)比较大，为了确保适当的面板弹性，需要减少隔离物(第一柱状结构体)的件数。并且，在使用负型感光性树脂的情况下，由于一般柱状结构体本身的弹性模量较高，因此需要减少设置件数。这种情况下，虽然玻璃基板的弯曲量变多，但通过根据本发明来配置第二柱状结构体，可以改善液晶材料的易延展性，能够抑制真空气泡的产生。因此，本发明对于重叠着色层来形成第一柱状结构体101的结构特别有利。
接着，参照图4。
如图4所示的实施方式的液晶显示面板那样，还可以按照第一柱状结构体101由着色层的三色叠层(例如红色着色层、绿色着色层和蓝色着色层)形成，第二柱状结构体102仅由两个着色层(例如绿色着色层和蓝色着色层)形成，仅取向控制突起结构体22另外形成。
另外，在本实施方式中，BM膜厚为1.6μm、第一～第三着色层膜厚为1.7μm，并以1.7μm、1.1μm、0.75μm的顺序形成第一柱状结构体101下层部的着色层21’的膜厚。关于第二柱状结构体102，令下层部的着色层21’的膜厚为1.7μm、1.1μm，取向控制突起结构体22为1.7μm。这种情况下的第一柱状结构体101的高度与第二柱状结构体102的高度之差为0.75μm。
并且，在本实施方式中，也可以通过使第一柱状结构体101为两色层叠的着色层，第二柱状结构体102为一色层叠的结构，由此，可以相对第一柱状结构体101形成比第一柱状结构体101高度低的第二柱状结构体102。
接着，参照图5。
如图5所示的实施方式的液晶显示面板那样，第一柱状结构体101由着色层的三色叠层(例如红色着色层、绿色着色层和蓝色着色层)形成，第二柱状结构体102仅由两个着色层(例如绿色着色层和蓝色着色层)21’形成，取向控制突起结构体22也由着色层的三种颜色叠层结构形成。
另外，在本实施方式中，BM膜厚为1.6μm、第一～第三着色层膜厚为1.7μm，并以1.7μm、1.1μm、0.75μm的顺序形成第一柱状结构体1 01下层部的着色层21’的膜厚。关于第二柱状结构体102，令下层部的着色层21，的膜厚为1.7μm、1.1μm、取向控制突起结构体22为1.7μm。这种情况下的第一柱状结构体101的高度与第二柱状结构体102的高度之差为0.75μm。
并且，本实施方式中，也可以通过使第一柱状结构体101为着色层的2色叠层、第二柱状结构体102为1层的结构，从而相对第一柱状结构体101形成高度比第一柱状结构体101高度低的第二柱状结构体102。
在上述实施方式中，虽然表示了由树脂构成的BM的情况，但即使是由金属构成的BM也可以实施。并且，虽然表示了用旋涂法形成着色层的例子，但也可以采用口模式涂敷法(die coat)或干膜层压方式(dry filmlaminate)来实施。
在上述实施方式中，第一柱状结构体101与第二柱状结构体102的高度差分别为0.5μm、0.5μm、0.75μm、0.75μm，是在注入法、滴落法中因大气压而产生外压的第一柱状结构体101的变形量和玻璃基板的弯曲量下，不接触第二柱状结构体102的高度。并且，第一柱状结构体101的弹性变形范围大约为0.2μm至大约0.3μm的范围内。另外，弹性变形范围(边界)可以采用例如微小硬度计(岛津制作所制造、DUH-201)进行测定。在使对柱状结构体施加的压缩负载增大时，求出引起“压曲”的最小压缩变形量。
例如，图11表示对具有由树脂构成的着色层和感光性树脂层的层叠结构的柱状结构体(1根)，采用微小硬度计进行测定的压缩负载和压缩变形量之间的关系的曲线图。在图11中，出现了压缩变形量相对压缩负载的变化率(曲线斜率)不连续变化的两个点(将其称作压曲点)。当进行SEM观察时，在压缩变形量小的一方的点(压曲点1)处，基底层的着色层被破坏，引起上层的感光性树脂层嵌入到着色层的现象，在压缩变形量小的一方的点(压曲点1)处，引起上层的感光性树脂层的破坏。这里例示的柱状结构体的弹性变形范围，是压缩变形量小的一方的点(压曲点1)的压缩变形量。另外，当在由树脂构成的BM膜上形成柱状结构体时，在引起柱状结构体自身的压曲之前，有时会引起BM膜的压曲(破坏)。这样的情况下，作为柱状结构体的弹性变形范围，只要采用BM膜与柱状结构体的层叠结构体的弹性变形范围即可。
接着，参照图6～图9，说明图1所示的液晶显示面板100的额缘区域的结构。图6～图9分别是沿着图1中的B-B’线的示意剖面图，表示第二柱状结构体102b的结构变化，平面配置都如图1所示。而且，图6～图9中对应的显示区域内的结构分别与图2～图5对应，第二柱状结构体102b，分别与对应的第二柱状结构体102a具有相同的剖面结构。不过，优选第二柱状结构体102b比在显示区域内形成的第二柱状结构体102a大(从基板法线方向观察时的大小)。在显示区域内，由于将第二柱状结构体102a设置在像素周边部，因此其大小被限制，使得制造流程变得复杂，但由于在显示区域以外没有这样的限制，因此可以设置足够的大小。例如在显示区域内，即使在将第二柱状结构体102a设为15μmφ的情况下，也可以将显示区域外的第二柱状结构体102b形成为30μmφ以上。
通过在额缘区域也设置第二柱状结构体102b，可以改善液晶材料的易延展性，其理由与上述相同。
第二柱状结构体102b配置于将配置在显示区域最外侧的第一柱状结构体101或第二柱状结构体102a与密封部之间的最短距离近似二等分的位置。其原因在于该位置处单元间隙最窄。当即使在该位置配置第二柱状结构体102b也得不到足够的效果时，进一步在将所设置的第二柱状结构体102b与密封部之间的最短距离近似二等分的位置、和将所设置的第二柱状结构体102b与配置在显示区域最外侧的第一柱状结构体101或者第二柱状结构体102a之间的最短距离近似二等分的位置，配置两根第二柱状结构体102b。当即便这样效果也不足够时，进一步在分别将其近似二等分的位置配置四根第二柱状结构体102b。
例如，当密封部105的宽度为1.6mm、密封隔离物106的直径为5.4μm、额缘部的宽度为3.39mm时，在密封部105和显示区域之间因玻璃基板的弯曲而使单元间隙最窄的点配置第二柱状结构体102b。具体而言，单元间隙最窄的点是玻璃基板的弯曲最大的点，成为由密封隔离物106所支撑的部分与由显示区域的第一柱状结构体101所支撑的部分之间的中心点。接着，在进行了上述配置的第二柱状结构体102与由密封隔离物支撑的部分的中心点以及由显示区域的第一柱状结构体101支撑的部分的中心点，配置第二柱状结构体102。该配置间隔是向与密封剂正交的方向的配置，但也可以在与密封剂平行的方向，以与正交方向的配置间隔相同的间距进行配置(参照图1)。
另外，优选在额缘区域不配置对单元间隙进行规定的第一柱状结构体101。
在额缘区域，由于成为柱状结构体101的基底的黑矩阵90比较宽，因此不会因赋予在其上面的树脂材料(液体、溶液或者熔融的状态)流动而引起薄膜化(平坦化)。因此，如果在额缘区域形成柱状结构体101，则柱状结构体101的高度比因基底膜的影响而引起薄膜化的显示区域内高0.1μm～0.2μm左右。如果额缘区域的单元间隙与显示区域内的单元间隙相比，相对变高，则显示品质降低。尤其在垂直取向(VA)方式的情况下，由于因周边部的单元间隙变高，使得黑显示中的浮白显著化而与品质恶化关联，所以，优选设计成面板周边部的单元间隙相对显示区域稍低。在上述实施方式中，通过在额缘区域不设置第一柱状结构体101，而仅配置不利于单元间隙的第二柱状结构体102，从而防止了因单元间隙变高而导致的显示品质恶化，并且可以防止真空注入法中注入时间的延长以及滴落法中真空气泡的产生。
另外，虽然额缘区域的真空气泡在初始状态下没有显示品质上的问题，但由于通过长时间的使用会在画面内移动导致劣化，因此需要对策。通过额缘区域不涂敷取向膜而减少界面阻力，能够容易地延展液晶材料，但由于需要在显示区域内以稳定的膜厚设置取向膜，而且对于位移偏离也需要考虑，因此，优选在1000μm左右的额缘区域也设置取向膜。
采用上述的滤色器基板和有源矩阵基板，例如按照以下方式制造液晶显示面板。
当对于有源矩阵基板和滤色器基板采用滴落法时，在取向膜涂敷前，作为脱气处理在210℃下执行60分钟的焙烧，之后执行基板洗涤。以膜厚例如为0.06μm的方式进行取向膜涂敷。在取向膜涂敷之后，作为取向膜焙烧，在200℃下进行40分钟的焙烧。接着，在取向膜涂敷后进行洗涤，然后，作为脱气处理，进一步在200℃下执行50分钟的焙烧。根据该工序，通过执行该脱气处理，从而防止了因吸附水分等而引起的气泡产生。
接着，在TN方式的情况下进行抛光处理。条件为毛接触长度(bristlecontact length)是0.6mm、滚筒旋转数600rpm、支架速度60mm/秒。接着，在有源矩阵基板侧的周围涂敷UV硬化型密封树脂，在滤色器基板上涂敷含有导电性微粒的上下导通材料之后，通过滴落法进行液晶的滴落。
作为液晶显示面板，采用22型WVGA(Wide Video Graphic Allay)的面板，通过液晶滴落法滴下借助液晶使单元间隙为3.7μm的最佳液晶量。具体而言，令一滴量的条件为1.65mg，总滴落点数为276点，总液晶滴落量为455mg，在密封的内侧部分规则地进行滴落。并且，如上所述，使进行了密封描绘以及液晶滴落的滤色器基板与有源矩阵基板粘合，进行减压直到装置内的气氛为1Pa为止，在该减压下进行基板的粘合之后，使气氛为大气压并挤压密封部分，得到所希望的密封部的间隙。
接着，对于得到了密封部分所希望的单元间隙的结构体，利用UV硬化装置进行UV照射以执行密封树脂的预硬化。UV的硬化条件为2000mJ/cm2。并且，为了进行密封树脂的最终硬化，在130℃下执行70分钟的烘焙。该时刻，液晶进入密封树脂的内侧，处于液晶填充在单元内的状态。烘焙结束后，通过将结构体分割为液晶显示面板单位，从而完成了液晶显示面板。
在注入法的情况下，对于基于上述方法而形成的有源矩阵基板和滤色器基板进行基板洗涤，并以膜厚0.06μm执行取向膜涂敷。在取向膜涂敷之后，作为取向膜焙烧，在200℃下执行40分钟的焙烧，然后，在取向膜涂敷后进行洗涤。接着，在滤色器基板侧的周围涂布热硬化型密封树脂，在90℃下执行800秒的预烘焙。当在有源矩阵基板上涂敷含有碳膏的导电性料膏，并进行了基板的粘合之后，以120℃-240秒的热压执行密封部的间隙确立(gap establishment)，以160℃-240秒的热压执行密封部的预硬化。压力为0.16N·m。在该时刻得到了所希望的密封部的间隙。然后，为了执行密封树脂的最终硬化，以160℃-60分钟进行烘焙。接着，在烘焙完成之后，将结构体分割成液晶显示面板单位。在执行分割之后，以60℃、1Pa执行两个小时的脱气处理。
接着，在真空腔内对结束脱气处理后的面板执行抽真空处理至1Pa，并放置240分钟，然后，进行向液晶材料的接液。在进行接液之后，慢慢地向真空腔释放N2气，使真空腔内的压力返回至大气压。然后，通过放置10个小时，在面板内填充所希望的液晶量。对于填充了所希望的液晶量的面板，对注入孔进行UV硬化型的端部密封树脂的涂敷，使面板内浸透树脂500μm左右之后，进行5000mJ/cm2的UV照射使之硬化，从而完成了液晶显示面板。
对于该液晶显示面板，通过根据需要而连接驱动电路等，可以得到液晶显示装置。
按照以上方式形成的液晶显示装置，所滴落的液晶材料充分遍布在单元内，不会产生残留气泡，且也不会发生因取向异常而导致的显示品质低下，可以得到良好的显示品质。
通过采用上述滤色器基板，相对规定单元间隙的第一柱状结构体101，在单元间隙最窄的位置配置不利于形成单元间隙的第二柱状结构体102，由此，第二柱状结构体102可以在液晶注入时使取向膜的界面阻力变小，能够抑制注入法中因注入时间的延长而导致的处理能力降低、滴落法中因液晶材料的伸展不足而导致产生真空气泡。
工业上的可利用性
根据本发明，通过抑制由注入法所制造的液晶显示装置的注入时间延长，从而可以防止处理能力的降低，而且抑制因滴落法中液晶的伸展不足而导致的真空气泡产生，可以得到良好显示品质的液晶显示装置。

Claims (14)

1、一种滤色器基板，用于液晶显示面板中，包括：
透明基板；
设置在所述透明基板上的至少三种颜色的着色层；
设置在显示区域内的像素周边部并规定单元间隙的第一柱状结构体；和
设置在所述显示区域内的像素周边部或者所述显示区域外的第二柱状结构体，
所述第二柱状结构体比所述第一柱状结构体高度小，且与所述第一柱状结构体之间的高度差异超过所述第一柱状结构体的弹性变形范围。
2、根据权利要求1所述的滤色器基板，其特征在于，
在所述显示区域内的像素周边部以及/或者所述显示区域外的额缘区域具有黑矩阵，所述第一以及第二柱状结构体形成于所述黑矩阵上。
3、根据权利要求1或2所述的滤色器基板，其特征在于，
所述第一柱状结构体与所述第二柱状结构体之间的差为0.4μm以上。
4、根据权利要求1～3中任意一项所述的滤色器基板，其特征在于，
所述第一柱状结构体具有多个树脂层，所述第二柱状结构体不具有所述第一柱状结构体的所述多个树脂层内的至少一个树脂层。
5、根据权利要求1～4中任意一项所述的滤色器基板，其特征在于，
所述第一柱状结构体具有多个树脂层，所述第一柱状结构体与所述第二柱状结构体具有公共的树脂层，所述公共的树脂层具有相同的厚度。
6、根据权利要求4或5所述的滤色器基板，其特征在于，
所述多个树脂层包含感光性树脂层。
7、根据权利要求4或5所述的滤色器基板，其特征在于，
所述多个树脂层包含所述至少三种颜色的着色层内的至少两层。
8、根据权利要求1～7中任意一项所述的滤色器基板，其特征在于，
在像素区域内还具有取向控制用突起结构体。
9、根据权利要求8所述的滤色器基板，其特征在于，
所述取向控制用突起结构体具有与所述第二柱状结构体公共的层。
10、根据权利要求1～9中任意一项所述的滤色器基板，其特征在于，
在所述显示区域内，所述第二柱状结构体包含配置于将在行方向或者列方向相互邻接的2个所述第一柱状结构体之间的距离近似二等分的位置的第二柱状结构体。
11、根据权利要求1～10中任意一项所述的滤色器基板，其特征在于，
在所述显示区域外具有密封部，所述第二柱状结构体包含配置于将配置在所述显示区域最外侧的所述第一柱状结构体或者所述第二柱状结构体与所述密封部之间的最短距离近似二等分的位置的第二柱状结构体。
12、根据权利要求1～11中任意一项所述的滤色器基板，其特征在于，还具备垂直取向膜。
13、一种液晶显示面板，具备权利要求1～12中任意一项所述的滤色器基板。
14、一种液晶电视，具备权利要求13所述的液晶显示面板。
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