TW528904B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

528904 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 【發明之所屬技術領域】 本發明係關於藉由液晶材料之雙折射效果，以進行被 射出於液晶層之顯示面側之光的開關（〇N，〇F F )或 增減調整之液晶顯示裝置。 【習知之技術】 液晶顯示裝置由於輕、薄、低消耗電力以及對眼睛之 疲勞小之優異特性，被廣泛利用於筆記型個人電腦、可以 攜帶之文字處理專用機等之顯示裝置等，用途以及市場更 形擴大。 近年來，不單是中小型之液晶顯示裝置之市場持續擴 大，顯示畫面在1 3英吋以上之大型液晶顯示裝置之市場 也急速增加。此種之大型液晶顯示裝置之課題在於降低色 調或對比之視野角依存性。特別是，可以使用於C A D等 之大型液晶顯示器或會議、面談用顯示器等，視野角依存 性之降低成爲很大之課題。 解決視野角依存性方法之一爲利用液晶材料之雙折射 效果之液晶顯示裝置，特別是I P S ( In-Plane Switching :平面切換）型液晶顯示裝置之硏究以及開發熱烈被進行 利用圖5之模型圖說明I P S型液晶顯示裝置之液晶 顯示之原理。此處，以常黑底模式（normally black mode )動作之I P S型液晶顯示裝置爲例說明之。 液晶分子對於基板面被排列爲略水平互相略平行。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐) --f u-I— ----,丨|IT------0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -4- 528904 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 在保持此液晶分子之陣列基板2之外面（圖5中爲下 方基板之下面）與顯示面側之相向基板之外面（圖5中爲 上方基板之上面），偏光板1 5、2 8分別被配置爲互相 之偏光方向略咸爲正交。 初期狀態（沒有施加電壓狀態），如圖5之左半部所 示般地，液晶分子被定向爲與下偏光板2 8之偏光方向略 成爲平行，藉由如此，下方之光源不透過上方之顯示面側 〇 另一方面，如圖5之右半部所示般地，於陣列基板2 上之各像素（最小顯示單位）之領域中，在像素電極2 1 與相向電極2 2之間一被施加電壓，液晶分子之排列（導 引方向）5被控制爲沿著電氣力線之方向，藉由如此，藉 .由雙折射效果以透過光。 爲了進行彩色顯示，通常，在相向基板1設置由光之 3原色之紅（R )、藍（B )以及綠（G )之微細著色領 域形成之著色圖案。被稱爲濾色器之此著色圖案係在互相 鄰接之3個像素分別分配3原色之著色膜者，在此種鄰接 之3個像素，藉由調整光強度之相對比，成爲可以做色調 顯示者。顯示彩色顯示之顯示裝置很多場合以R、G以及 B之3個最小顯示單位之組計數爲1像素，本說明書中， 將最小顯示單位稱爲像素。 3原色之著色圖案係如下般地被形成。將分散其中一 種原色之顏料之材料藉由旋轉塗佈機或帷屏塗佈機等在基 板整面塗佈後，藉由利用照相平板印刷之圖案化，只在被 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-5 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528904 A7 B7 五、發明説明（3 ) 分配該原色之像素上形成著色膜。其它之原色也同樣進行 之，總共藉由3次之塗佈以及圖案化工程，獲得3原色之 著色圖案。 另一方面，爲了使液晶層之厚度均勻，·在貼合陣列基 板與相向基板之前，在其中之一之基板上，散步直徑均一 之樹脂球。此樹脂球被稱爲間隔物。 【發明欲解決之課題】 但是，此球狀間隔物部份引起凝集，嚴重之情形時， 在液晶顯示裝置之顯示面形成亮點狀之缺點。又，由於散 佈密度之偏頗，一產生球狀間隔物幾乎不存在之領域，此 領域之液晶層之厚度比其它領域小之故，顯示畫面之對比 變成不均勻，產生顯示圖像之劣化。又，球狀間隔物也分 布於像素中之顯示領域之故，產生此球狀間隔物所導致之 光漏外，也產生由於球狀間隔物之周邊液晶分子之定向不 良所導致之光漏。這些光漏招致對比之降低。 另一方面，構成著色圖案之著色膜一般3原色係藉由 各別之工程形成。因此，要使厚度充分均勻有其困難，通 常，在某原色之著色膜之領域與鄰接於此之別的原色之著 色膜之領域之間，產生段差，即由基板之表面所見之高低 差。 特別是，液晶顯示裝置之顏色再現性爲了改善至接近 自然色顯示爲止，有必要增加著色圖案之色濃度，形成著 色圖案之著色膜之厚度採用厚者。然而，如此3原色之各 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ILT------IP-裝----^---訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 528904 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 別的著色膜之厚度全體一加大，著色膜領域間之厚度差也 變大。通常，有必要使著色膜之厚度爲1 # m之程度，但 是在此情形，厚度之偏差有到達0 . 2 // m之程度。 著色膜之厚度在比1 //m大之情形，厚度之偏差更大 。此係由於在旋轉塗佈機、帷屏塗佈機等之塗佈裝置中， 含多量顏料之高黏度著色膜材料之基板上的分布無法充分 均勻之故。 此種著色膜之厚度之偏差在形成著色圖案之基板尺寸 變得愈大時，更爲顯著。 由於上述說明之球狀間隔物分布之偏頗或著色膜之厚 度偏差，液晶層之厚度成爲不均勻之情形，特別是，於利 用液晶材料之雙折射效果之顯示模式之液晶顯示裝置中， 顯不性㊆之劣化更爲嚴重。 本發明係有鑑於上述問題點而成者，在於提供：藉由 液晶材料之雙折射效果以進行顯示光之控制之液晶顯示裝 置，可以降低液晶層之厚度之偏差，藉由如此，可以防止 導致對比之偏差等之顯示圖像之劣化之部份產生。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 【解決課題用之手段】 申請專利範圍第1項之發明之液晶顯示裝置，係一種 具備：在第1絕緣基板上被配置濾色層之第1基板’以及 與上述第1基板相面對之第2基板，以及在上述第1或上 述第2基板之至少其中一方，一體被配置之維持規定間隙 之突起間隔物，以及被保持於上述間隙之液晶層’藉由此 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS) A4規格（21〇><297公釐） 528904 A7 B7 五、發明説明（5 ) 液晶層之雙折射效果以進行顯示動作之複數的像素領域之 液晶顯示裝置，其特徵爲：上述濾色層係被配置於上述第 1絕緣基板上之樹脂層對應於上述像素領域，被染色爲所 希望之顏色而成者。 在如上述搬地構成下，不會產生如利用球狀間隔物般 之分布之偏頗或因凝集之顯示性能之劣化，又，可以大幅 減少由於液晶層之厚度不均所導致之顯示性能之劣化。 申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置之特徵爲：上述 樹脂層係由染料容納材料形成，在上述每一像素領域吐出 染料以構成者。 依據上述構成，可以低成本的容易製作一體型之濾色 層。 申請專利範圍第3項之液晶顯示裝置之特徵爲：上述 第1基板包含被配置於上述像素領域之周邊之遮光膜，上 述突起間隔物被設置於對應上述遮光膜之領域內。 在如此構成之情形，可以防止起因於間隔物材料本身 所致之光漏或間隔物材料周邊之液晶定向不良領域形成之 對比之降低或開口率之降低。 申請專利範圍第4項之液晶顯示裝置之特徵爲：上述 突起間隔物被直接設置在上述染料容納材料層之上。 在如此構成之情形，突起間隔物被設置在凹凸少之面 上之故，可以更均勻控制基板間之間隔。 申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置之特徵爲：上述 突起間隔物係由透明之光硬化層樹脂形成。 本紙張尺度適用^國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公餐) ΓΙΓΙI-Γ — — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8 - 528904 A7 __B7 ___ 五、發明説明（6 ) 在如此構成之情形，可以容易製作突出尺寸均勻之突 起間隔物。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 【發明之實施形態】. 利用圖1〜4藉I P s型之液晶顯示裝置之例說明本 發明之實施例。 圖1係說明實施例之液晶顯示裝置之重要部位用之模 型的部份剖開斜視圖。 顯示於下方之相向基板1係在透明絕緣基板1 〇上， 依棋盤狀之黑底（black matrix ) 13、覆蓋基板上之幾乎 全面之單一的染料接納層1 2以及柱狀之複數的突起間隔 物1 1之順序所形成。 染料接納層1 2之上面凹凸以及由透明絕緣基板1 0 所見到之高低差顯著地小。又，被形成於其上之突起間隔 物1 1之突出尺寸之偏差也極爲小。因此，被稱爲單元間 隙（cell gap)之相向基板1與陣列基板2之間隔之液晶顯 示裝置內之偏差非常之小。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下，利用圖2〜3說明此相向基板1之製造工程。 圖2係模型地顯示具備3原色之著色圖案之染料接納層 1 2之形成工程。 1 ·黑底樹脂層之形成 在相向基板1之透明絕緣基板1 0上，包含碳等之黑 色顏料之樹脂幾乎被全面塗佈後，藉由照相平板印刷被形 -9 - 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS) M規格（210x297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528904 A7 B7 五、發明説明（7 ) 成圖案爲規定之棋盤形狀。形成黑底1 3之樹脂層之厚度 約爲1 // m。不以金屬而是以樹脂層形成黑底1 3之目的 在於去除I P S型液晶顯示裝置之對於橫方向電場之影響 。以樹脂層形成黑底1 3之故，期望爲比金屬層之情形大 ，約1 // m以上之厚度。 2 .染料接納層之塗佈 利用旋轉塗佈，在基板上塗佈形成染料接納層1 2之 硬化性樹脂。此硬化性樹脂不是包含顏料者，黏度很低之 故，藉由旋轉塗佈等，可以在基板全面塗佈均勻之厚度。 因此，被塗佈之樹脂之表面幾無凹凸極爲平滑。 3·噴墨描繪（與R、G、B同時） 在充分硬化前之染料接納層1 2上，藉由噴墨描繪方 式，描繪出染料之圖案。在形成紅（R )、綠（G )、藍 (B )之著色圖案之領域被吐出規定之顏色之染料。由於 係噴墨描繪方式之故，可以在各規定領域同時塗佈3色之 染料3 — R，3— B，3 — G，不需要圖案化之工程。 噴墨裝置例如可以利用氣泡噴射式者。 藉由此種方法吐出染料之際，可以防止顏色間不希望 之混色，只在黑底1 3上之領域不容納染料地，充分之硬 化處理等有效。 4 .染料之安定以及染料接納層之硬化 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） l jl.--^--裝----^---訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528904 A7 B7_ __ 五、發明説明（8 ) 容納層以熱硬化性樹脂構成之情形，藉由進行規定之 加熱，使被吐出之染料3- R，3 — B，3 — G之層安定 在染料接納層，進行染料接納層1 2之硬化。又’此容納 層也可以光硬化型樹脂等構成之，在此情形，藉由光照射 以進行安定處理。 之後，更充分加熱，完成染料接納層1 2之硬化。獲 得之染料接納層1 2之厚度約爲1 · 5 // m。 以染料染色平的染料接納層1 2之故，形成著色圖案 之層的表面凹凸極爲少。與藉由包含顏料之塗層之圖案化 以製作R，G，B各別之著色領域之情形相比，表面粗度 可以成爲10分之1之程度，或在其之下。 圖3係模型地顯示柱狀之突起間隔物1 1之形成工程 1.光硬化性樹脂之塗佈 接續上述圖2之工程，利用旋轉塗佈，塗佈光硬化性 樹脂4約5 // m之均勻厚度。藉由選擇低黏度者爲光硬化 性樹脂4，可以極爲均勻地塗佈。 2 .利用光罩圖案之曝光 藉由利用光罩圖案之曝光，只在形成突起間隔物1 1 之領域照射紫外線以進行硬化。光硬化性樹脂藉由選擇透 明度高者，使增感劑等之選擇以及配合最適合化，如此地 即使厚度相當大之塗佈層，可以充分地進行選擇性硬化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210Χ297公釐） I—* „--^裝----Ί—--訂----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528904 A 7 _B7_ 五、發明説明（9 ) 又，爲了不招致因突起間隔物1 1本身所致之對比之 降低或開口率之降低，突起間隔物1 1被設置在黑底1 3 被配置之領域內，或藉由下述之陣列基板之補助電容形成 用電極等之配線，光被遮蔽之領域內。 3 .未硬化樹脂之去除 利用適當之溶劑或鈾刻藥劑，去除紫外線照射領域以 外之未硬化部份之光硬化性樹脂4，進行洗淨。 光照射之選擇性以及未硬化樹脂之去除工程並不完美 之故，獲得之柱狀突起間隔物1 1之圓周面向著前端成爲 些許之推拔狀。但是，形成若干之推拔完全不會有問題。 推拔之形成藉由上述之樹脂組成之選擇或曝光條件，以及 使去除工程最適合化，可以充分地抑制之。 如以上說明般地，實施例之突起間隔物1 1之形成工 程，可以極爲均勻地控制突起之突出尺寸。因此，如利用 圖2說明過地，在平、無高低差之染料接納層1 2之上設 置突起間隔物1 1，可以使突起間隔物1 1之前端面之高 度均一。 又，實施例之液晶顯示裝置之陣列基板2之構成，以 下如利用圖4說明般地，係I P S型液晶顯示裝置之一般 者° 圖4係模型地顯示陣列基板2之各像素領域之基本構 在線狀延伸之像素電極2 1之兩側，2根之線狀的相 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） AW· ：IT (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 528904 A7 —_B7_ 五、發明説明（10) 向電極2 2、2 7由像素電極2 1經常保持一定距離地並 行延伸。 像素電極2 1透過以掃描線2 3爲閘極電極之丁 F T (薄膜電晶體）部2 6與信號線2 4連接。如圖示般地， 此丁 F T部2 6係以由像素電極2 1之丁 F T側之前端延 伸之延伸部2 1 a爲源極電極，以信號線之延伸部2 4 a 爲汲極電極。 2根之相向電極2 2、2 7之遠離丁 F T側之前端透 過相向電極側之補助電容電極板2 2 b被連接於共同配線 2 5。又，像素電極2 1之由遠離T F T側之前端起，像 素電極側之補助電容電極板2 1 b被延伸著。 2根之相向電極2 2、2 7之T F T側之前端藉由連 結部2 2 a相互電氣地連接，藉由如此，兩相向電極2 2 、2 7之電位差之偏差被減少。 圖1〜3所示之黑底1 3係遮蔽相向電極2 2或其之 延伸部與掃描線2 3或信號線2 4之間隙，以及T F T部 份1 6者。又，上述之各像素領域之著色膜係覆蓋被夾於 像素電極2 1與相向電極2 2之像素顯示領域者。 如上述說明般地，在本實施例中，使相向電極2與陣 列基板1之間之間隔均一用之間隔物被設置爲相向基板2 上之突起之故，不會產生如利用球狀間隔物之情形之分布 偏頗或凝集之問題。又，形成著色圖案之基板表面由染料 接納層1 2形成之故，凹凸或段差極爲少，在此平的染料 接納層1 2上設置均一之突出尺寸之突起間隔物1 1 ’可 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS)A4規格（210X 297公釐） -13 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528904 A7 B7 五、發明説明（11) 以使基板間之間隔之偏差成爲最小。 如此，可以大幅減少基板間之間隔，即液晶層之厚度 之偏差之故，可以大幅抑制圖像顯示面中之對比之偏差或 顯示性能劣化部份之產生。 又，突起間隔物1 1之製造可以藉由通常之塗佈法以 及圖案化，幾乎不會導致液晶顯示裝置之成本的增加。又 ，藉由染料接納層1 2之染色之著色圖案之形成，可以藉 由噴墨方式等簡便進行之故，與每一顏色進行塗佈與圖案 化丰目比，可以減少製造成本。 上述實施例中，雖在相向基板1上設置柱狀之突起間 隔物1 1，但是在陣列基板2上形成也幾乎可以獲得相同 之效果。又，依陣列基板之構造，也可以將染料接納層 1 2設置在陣列基板2上。 【發明之效果】 可以大幅降低基板間之間隔，及液晶層之厚度之偏差 之故，特別是在藉由液晶材料之雙折射效果以進行顯示光 之控制之液晶顯示裝置，可以大幅控制圖像顯示面中之對 t匕之偏差或顯示性能劣化部份之產生。 【圖面之簡單說明】 圖1係說明實施例之液晶顯示裝置之重要部位用之模 型的部份剖開斜視圖。 圖2係模型地顯示實施例之3原色之著色圖案之形成 i紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）~— -14-

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本IC .蠢衣- -丁 、=t» 528904 A7 ___B7_ 五、發明説明（12) 工程之工程圖。 圖3係模型地顯示實施例之柱狀的突趄間隔物之形成 工程之工程圖。 圖4係模型地顯示I P S型液晶顯示裝置之陣列基板 之各像素之基本構成之平面的斜視圖。 圖5係說明I P S型液晶顯示裝置之液晶顯示原理用 之槪念的剖面斜視圖。 【標號之說明】 1 :相向基板 1 1 :突起間隔物 1 2 :單一之染料接納層 2 :陣列基板 I---·.L------^——1T-----0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15-

Claims (1)

1. 528904 告本 Α8 Β8 C8 D8 中一方 ^、申請專禾J範圍 1 1 · 一種液晶顯示裝置，係一種具備：在第1絕緣基 板上被配置濾色層之第1基板，以及與上述第1基板相面 對之第2基板，以及在上述第1或上述第2基板之至少其 體被配置之維持規定間隙之突起間隔物，以及 被保持於上述間隙之液晶層，藉由此液晶層之雙折射效果 以進行顯示動作之複數的像素領域之液晶顯示裝置，其特 徵爲： 上述濾色層係被配置於上述第1絕緣基板上之樹脂層 對應於上述像素領域，被染色爲所希望之顏色而成者。· 2 ·$□申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中， 前述樹脂層係由染料容納材料所成，於每前述晝素範圍吐 出染料加以構成者。 3 ·如申請專利範圍第1項記載之液晶顯示裝置，其 中上述第1基板包含被配置於上述像素領域之周邊之遮光 膜，上述突起間隔物被設置於對應上述遮光膜之領域內。 4 .$□申請專利範圍第1項記載之液晶顯示裝置，其 中上述突起間隔物被直接設置在上述染料容納材料層之上 5 ·如申請專利範圍第1項記載之液晶顯示裝置，其 中上述第1或第2基板上包含與上述每一像素領域被相向 配置之像素電極與相向電極，在上述液晶層作用跑上述第 2基板之主面略平行之電場。 6 ·如申請專利範圍第1項記載之液晶顯示裝置，其 中上述突起間隔物係由透明之光硬化性樹脂形成。 ： ： ^^裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16 - 528904 A8 B8 C8 D8 2 申請專系】範圍 7 ·如申請專利範圍第1項記載之液晶顯示裝置，其 中形成上述液晶層之液晶分子係被定向爲對於上述第1以 及第2基板面略水平、互相略平行。 8 .如申請專利範圍第5項記載之液晶顯示裝置，其 中各上述像素領域之上述像素電極係電性連接於經由掃描 線與信號線所控制之切換元件。 9 ·如申請專利範圍第8項記載之液晶顯示裝置，其 中上述像素電極與上述對向電極間之電位差是接近蘩之狀 態呈現黑色顯示者。 . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r裝· 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）