专利名称：液晶显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电子装置的显示部分的液晶显示装置及其制造方法。
背景技术：
液晶显示装置一般具有两块基板以及夹在这两块基板中间的液晶层，所述基板每块都设有透明电极。在液晶显示装置中，向透明电极之间施加预定电压以驱动液晶，控制每个象素的透光率，从而获得想要的显示。近年来，液晶显示装置市场日益扩大，存在着对各种液晶显示装置的需要。其中，对提高显示质量的要求尤其强烈。为了获得优良的显示而没有亮度的不均匀性，在基板上制有支柱间隔物以均匀地控制液晶层的厚度(单元间隙cellgap)的技术成为主流。
现有的间隔柱按照预定的布置模式布置在基板表面上。这些间隔柱在薄膜晶体管(TFT)基板和与之相结合的相对基板之间支撑出一间隙。通常，间隔柱的构成材料可以采用诸如丙烯酸树脂和酚醛清漆树脂之类的树脂材料。但是，从这些树脂类材料的物理性能方面考虑，这些树脂材料具有弹性形变区域和塑性形变区域。当从板的外部施加局部力时，间隔柱会塑性形变；即，即使在力消失以后，该间隔柱也不会恢复原始高度。于是，在有局部力施加的承载部分中，产生了单元间隙的不均匀。为了抑制单元间隙不均匀的发生，可增加间隔柱的数量或增大间隔柱的支柱面积，以便使液晶板更硬。但是，当使间隔柱的密度非常高时，相对于液晶在低温下的体积收缩，间隔柱阻止了附随形变(accompanying deformation)，这会产生真空区域，导致里面产生气泡这样的问题。于是，间隔柱的布置密度不能太高；即，在布置密度是有上限的。在布置密度低于该限制的间隔柱中，不足以获得单元间隙的抗外部局部压力的抵抗力。
为了解决该问题，专利文献1公开了一项设置高度不同的两种间隔柱的技术。此外，专利文献2公开了这样一项技术按两种以上的布置模式布置间隔柱，通过在TFT基板一侧采用薄膜厚度的阶梯，在结合基板时，形成高度实际不同的两种间隔柱。专利文献1和2中描述的液晶显示装置包括在常温和低温下保持单元间隙的第一间隔柱和在有外部局部压力施加时保持单元间隙的第二间隔柱，于是就形成了在低温下不会产生气泡以及在有外部局部压力施加时保持均匀的结构体。
现在解释上述液晶显示装置的制造方法。在图22A到22E中，示出了现有的液晶显示装置的制造步骤。在图23A到23D中示意性地示出了高度不同的两种间隔柱在各步骤中的状态。首先，如图22A和23A所示，在形成有高度不同的两种间隔柱140和142的一块基板104的外围周边上，涂覆密封材料120，并使其一部分是开放的，以作为液晶注入口122。
在下一步骤中，如图22B所示，一块基板104与另一块基板102通过密封材料120结合在一起，由此形成中空的单元108。此时，如图23B所示，高度较高的第一间隔柱140与另一基板102形成接触，而高度较低的第二间隔柱142不与基板102形成接触。
接着，将中空的单元108转移到未示出的液晶注入器中，然后将液晶注入器内部排空。此后，让中空的单元108的液晶注入口122与液晶盘124内装着的液晶106接触，接着将液晶注入器的内部释放到空气中。这样，如图22C和23C所示，液晶106就被注入到中空的单元108中。
在将装入了液晶106的中空单元108从液晶注入器内取出之后，如图22D所示，在一定压力(附图中用粗箭头表示)下向两块基板102和104加压，借此将过量的液晶106挤出，并控制单元间隙。此时，如图23D所示，附图中基板102从虚线所示的位置向基板104相对靠近一定距离。由此，第一间隔柱140被压缩一定的位移量。将该位移量控制为小于第一和第二间隔柱140和142之间的高度差；这样，第二间隔柱142不与基板102形成接触。然后，用密封剂126密封液晶注入口122，由此就制得了液晶板110。
于是，依照现有的液晶注入方法(真空注入法)，要在两块基板102和104之间施加一定压力，让过量的液晶106从液晶注入口122中排出。由此将液晶板110的内部压力控制为恒定，第一间隔柱140的压缩位移量也变得恒定。制得的液晶显示装置包括在常温和低温下维持单元间隙的第一间隔柱140和在施加局部压力时维持单元间隙的第二间隔柱142；由此就不会在低温下产生气泡，也能经受住外部局部压力。
近来，作为缩短液晶注入时间的方式，基板结合与液晶注入同时进行的液晶滴注(ODF滴下式注入法)法变得普及。在图24A到24C中示出了采用了ODF法制造液晶显示装置的步骤。在图25A和25B中示意性地示出了高度不同的两种间隔柱140和142在各步骤中的状态。
首先，如图24A和25A所示，在一块基板104的整个外围周边上，以无缝方式涂覆密封材料120。接着，如图24B和25B所示，利用分配器将预定量的液晶106滴注到基板104(或另一基板102)上。再接着，如图24C所示，在真空条件下将基板102和104结合在一起，接着回到大气压下，这样就注入了液晶106。与此同时，通过液晶106的滴注量控制单元间隙，然后将第一间隔柱104压缩预定的位移量。
第一和第二间隔柱140和142的高度之间设有一定程度(基本上是0.1到0.2μm)的差量。于是，在总是滴注一定量的液晶106(取决于第一间隔柱140的高度)时，液晶106的内部压力是变化的。因此，在将基板结合起来后，在第一间隔柱140的压缩位移量方面也会产生差量。
图26A、26B、27A、27B示出了在利用ODF法制造的液晶显示装置的基板在结合起来之前和之后的状态。图26A和27A表示基板结合之前的间隔柱140和142，图26B和27B表示在基板结合之后的间隔柱140和142。如图26A和26B所示，在液晶显示装置中，单元间隙G由液晶106的滴注量决定，第一间隔柱140的高度H1和第二间隔柱142的高度H2满足G＜H1和G＜H2。于是，在基板结合后，第一和第二间隔柱140和142都维持单元间隙G，第一和第二间隔柱140和142的压缩位移量变得较大；于是，内部压力变低。其结果是，第一和第二间隔柱140和142阻碍了低温下液晶体积缩小后引起的形变，从而导致低温下起泡。
另一方面，在图27A和27B所示的液晶显示装置中，由液晶106的滴注量决定的单元间隙G、第一间隔柱140的高度H1和第二间隔柱142的高度H2满足G＞H1和G＞H2。于是，在将基板结合起来后，不与另一块基板102形成接触的第一和第二间隔柱140和142不会被压缩，从而导致较高的内部压力。于是，引起比重不均匀，也得不到对外部局部压力的耐受性。
由此存在这样一个问题依照ODF方法不能制得能够耐受外部局部压力和能展现优良的显示质量的低温下不起泡的液晶显示装置。
JP-A-2001-201750[专利文献2]JP-A-2003-156750[专利文献3]JP-A-2002-202512发明内容鉴于以上情况，本发明的一个目的是提供一种能够获得优良的显示质量的液晶显示装置及其制造方法。
上述目的可依照液晶显示装置的制造方法实现，其特征在于，一对基板，它们具有高度为Hp1的结构体P1和高度为Hp2的结构体P2，高度Hp1和Hp2满足关系0.3(μm)≤Hp1-Hp2≤1.0(μm)；对液晶的滴注量V进行控制，使得由液晶的滴注量V决定的单元间隙G和高度Hp1和Hp2满足关系Hp2＜G1＜Hp1；将控制了滴注量V的液晶滴注到这对基板中的一个基板上；在真空条件下结合基板；以及通过回到大气压状态，将液晶注入到这对基板之间。
依照本发明，能够实现获得良好的显示质量的液晶显示装置。
图1A和1B是示意性地表示依照本发明一个实施方式的液晶显示装置制造方法的截面图；图2是表示依照本发明一个实施方式的液晶显示装置的结构体P1’和P2的布置的视图；图3A到3C是示意性地表示依照本发明一个实施方式的液晶显示装置制造方法的另一例子的截面图；图4是表示依照本发明一个实施方式的实施例1的液晶显示装置的TFT基板构造的视图；图5A和5B是表示依照本发明一个实施方式的实施例1的液晶显示装置的TFT基板的截面构造的视图；图6是依照本发明一个实施方式的实施例1的液晶显示装置的相对基板构造的视图；图7A和7B是表示依照本发明一个实施方式的实施例1的液晶显示装置的相对基板构造的视图；图8A和8B是表示依照本发明一个实施方式的实施例1的液晶显示装置制造方法的视图；图9A和9B是表示依照本发明一个实施方式的实施例1的液晶显示装置的截面构造的视图；图10是表示依照本发明一个实施方式的实施例2的液晶显示装置的相对基板构造的视图；图11A和11B是表示依照本发明一个实施方式的实施例2的液晶显示装置的相对基板构造的视图；图12A和12B是表示依照本发明一个实施方式的实施例2的液晶显示装置制造方法的视图；图13A和13B是表示依照本发明一个实施方式的实施例2的液晶显示装置的截面构造的视图；图14是表示依照本发明一个实施方式的实施例2的液晶显示装置的结构体P1和P2的布置的视图；图15是表示依照本发明一个实施方式的实施例2的改进例子的液晶显示装置的截面构造的视图；图16是表示依照本发明一个实施方式的实施例3的液晶显示装置构造的视图；图17是表示依照本发明一个实施方式的实施例3的液晶显示装置的结构体C3附近的构造的视图；图18是表示依照本发明一个实施方式的实施例3的液晶显示装置的结构体C3附近的截面构造的视图；图19是表示依照本发明一个实施方式的实施例4的液晶显示装置的构造的视图；图20是表示依照本发明一个实施方式的实施例4的液晶显示装置的结构体P1和P2的布置的视图；图21是表示依照本发明一个实施方式的实施例5的液晶显示装置的构造的视图；图22A到22E是采用真空注入方法的现有液晶显示装置制造方法的视图；图23A到23D是示意性地表示间隔柱在各步骤中的状态的视图；图24A到24C是表示采用ODF方法的现有液晶显示装置制造方法的视图；图25A和25B是示意性地表示间隔柱在各步骤中的状态的示意图；图26A和26B是示意性地表示间隔柱在基板结合前后的状态的视图；以及图27A和27B是示意性地表示间隔柱在基板结合前后的状态的视图。
具体实施例方式
下面将参照图1到图21解释依照本发明一个实施方式的液晶显示装置及其制造方法。首先将解释实施方式的原理。
通常，基板上形成的间隔柱的高度差量(dispersion)基本上为0.1到0.2μm。在采用ODF法的液晶显示装置制造方法中滴注一定滴注量的液晶的情况下，并且基板结合后间隔柱压缩一定位移量，基本上会导致0.1到0.2μm的差量。也就是说，即使在一块基板上设置了高度较高的第一间隔柱和高度较低的第二间隔柱时，并且当第一和第二间隔柱之间的差量很小(例如小于0.3μm)时，即便是第二间隔柱，某些情况下也会在基板结合后与另一基板形成接触。当第一和第二间隔柱在常温下与另一基板形成接触时，低温下会产生气泡。为了抑制它的发生，在第一实施模式下，将第一和第二间隔柱的高度差量设定在0.3μm以上、1.0μm以下。在采用真空注入法的液晶显示装置的制造方法中，即使在第一和第二间隔柱的高度差小于0.3μm时，如图22D所示的步骤，也能让第一间隔柱的压缩位移量也保持恒定(例如0.15μm)。于是，第二间隔柱在基板结合后会与另一基板形成接触的问题不会发生。
在利用ODF方法制造液晶显示装置的方法中，在形成有第一和第二间隔柱的情况下，对于第一和第二间隔柱的高度差及其分布密度，设计过程中必需充分考虑由于工艺原因引起的差量。此外，当然要根据第一和第二间隔柱的高度确定液晶的滴注量。
图1A和1B是示意性地表示依照该实施方式的液晶显示装置制造方法的截面图。在图1A中示出了基板结合前的状态，图1B中示出了基板结合后的状态。
首先，制备出设有TFT、象素电极、总线的TFT基板2和设有滤色器(CF)和共用电极的相对基板4。如图1A所示，例如在相对基板4上进一步形成有高度不同的两种支柱结构体(间隔柱)P1和P2。将结构体P1的高度Hp1和结构体P2的高度Hp2(＜Hp1)设计成满足关系0.3μm＜＝Hp1-Hp2≤1.0μm。
下一步骤中，在相对基板4或TFT基板2的整个外围周边以无缝方式涂覆密封材料(附图中未示出)。接着，在相对基板4或TFT基板2上滴注预定滴注量V的液晶6。在此，在ODF方法中，可根据液晶的滴注量V确定单元间隙G1。在该实施方式中，对液晶的滴注量V进行控制，以便使图1A所示的单元间隙G1、结构体P1的高度Hp1和结构体P2的高度P2满足关系Hp2＜G1＜Hp1，利用分配器滴注受控制的滴注量V的液晶6。在图1A中，为了表示结构体P1的高度Hp1、结构体P2的高度Hp2和单元间隙G1之间的关系，一起示出了后面要描述的步骤中的不处在滴注状态而处在充满状态的液晶6。
接着，如图1B所示，在真空条件下将相对基板4和TFT基板2结合起来，然后回到大气压条件下，由此填入液晶6。这样，使得图1A所示的结构体P1与TFT 2形成接触，并受到压缩，从而形成高度为Hp1’(≤Hp1)的结构体P’。结构体P2不与TFT基板2形成接触；于是，高度Hp2不变化。在此，单元间隙G1、结构体P1’的高度Hp1’和结构体P2的高度Hp2满足关系Hp1’≈G1＞Hp2。结构体P1’总是维持单元间隙G1，而结构体P2在有外部压力施加时才维持比单元间隙G1小的单元间隙G2(附图中未示出)。在经过上述步骤以后，依照该实施方式的液晶显示器装置就完成了。
在图2中示出了依照该实施方式的液晶显示装置的结构体P1’和P2的布置。在图2中示出了水平方向上有9个象素，竖直方向上有3个象素，总共27个象素。每个对应的象素中都形成了R(红)、G(绿)和B(兰)中任何一种的CF层。如图2所示，在整个B象素的三分之一中形成结构体P1’。也就是说，9个象素中有一个(图2中有3个)形成结构体P1’。结构体P1’大体位于象素的中心部分，在此布置了存储电容器总线和存储电容器电极(附图中都未示出)，并且该中心部分为正方的平面形状。在将图2中所示所有27个象素的面积看做是S0、将结构体P1’的上部基座面积看做S1时，结构体P1’的表面密度D1为D1＝(3×S1)/S0。
另一方面，结构体P2布置的图形与结构体P1的不同，在所有B象素中都设置有结构体P2。也就是说，在三分之一的象素(图2中为9个)中设置结构体P2。附图中结构体P2布置在位于象素左下端的端部，该结构体是直角等边三角形的平面形状。在将结构体P2的上部基座面积看做S2时，结构体P2的表面密度D2为D2＝(9×S2)/S0。在该实施方式中，将结构体P1’的表面密度D1和结构体P2的表面密度D2设计成满足关系D1≤D2。由此，直到具有较大表面密度D2的结构体P2与TFT基板2形成接触时，表面密度D1较小的结构体P1(P1’)柔软地与单元间隙G1的变化相符；于是，对于结构体P1和P2高度的差量而言，能够实现制造边界较宽的显示板设计。
此外，在图1A和1B所示的结构体中，两结构体P1和P2都设置在相对基板4上；但是，在考虑TFT基板2和相对基板4的构造时，图1所示的结构体以外的各种结构体也是可行的。图3A到图3C是表示依照该实施方式的液晶显示装置的另一例子的截面图及其制造方法。在图3A中示出了基板结合之前的TFT基板2的结构体，图3B中示出了在基板结合之前的相对基板4的结构体。图3C中示出了基板结合后的液晶板的结构体。
首先，制备出TFT基板2和相对基板4。如图3A所示，例如，在TFT基板2上形成高度不同的两种结构体T1和T2。当结构体T1和T2的高度差是通过金属层的存在而形成时，可简化制造工艺，提高高度差的精度。此外，如图3B所示，例如在相对基板4上，设置高度不同的两种结构体C1和C2。当基板2和4结合时，结构体C1位于面向结构体T1的位置，与之类似，结构体C2位于面向结构体T2的位置。结构体T1和C1构成结构体P1，而结构体T2和C2构成结构体P2。结构体P1的高度Hp1是结构体T1的高度Ht1和结构体C1的高度Hc1的和(Hp1＝Ht1+Hc1)，而结构体P2的高度Hp2是结构体T2的高度Ht2和结构体C2的高度Hc2的和(Hp2＝Ht2+Hc2)。将结构体P1的高度Hp1和结构体P2的高度Hp2(＜Hp1)设计成满足关系0.3μm≤Hp1-Hp2≤1.0μm。
在下一步骤中，在相对基板4或TFT基板2的整个外围周边以无缝方式涂覆密封材料(附图中未示出)。接着，在相对基板4或TFT基板2上滴注预定滴注量V的液晶6。在该例子中，对液晶的滴注量V进行控制，以便使单元间隙G1、结构体T1的高度Ht1、结构体C1的高度Hc1、结构体T2的高度Ht2以及结构体C2的高度Hc2满足关系Ht2+Hc2(＝Hp2)＜G1＜Ht1+Hc1(＝Hp1)，由分配器滴注受控制的滴注量V的液晶6。
下一步骤中，如图3C所示，在真空条件下将相对基板4和TFT基板2结合在一起，接着返回大气压状态，由此就填入了液晶6。于是，结构体T1和C1彼此形成接触，并在基板2和4之间被压缩，这样结构体T1成为高度为Ht1’(≤Ht1)的结构体T1’，结构体C1变为高度为Hc1’(≤Hc1)的结构体C1’。即，由结构体T1和C1构成的结构体P1变为由结构体T1’和C1’构成的结构体P1’，其高度为Hp1’(＝Ht1’+Hc1’≤Hp1)。另一方面，结构体T2和C2不会彼此形成接触；于是，由结构体T2和C2构成的结构体P2的实际高度Hp2(＝Ht2+Hc2)不变。在此，单元间隙G1、结构体T1’的高度Ht1’、结构体C1’的高度Hc1’、结构体T2的高度Ht2和结构体C2的高度Hc2满足关系Ht1’+Hc1’(＝Hp1’)≈G1＞Ht2+Hc2(＝Hp2)。结构体P1’总是维持单元间隙G1，在施加了外部压力时，结构体P2维持比单元间隙G1小的单元间隙G2(附图中未示出)。
下文中将参照实施例详细描述依照该实施方式的液晶显示装置及其制造方法。
(实施例1)首先，解释依照该实施方式的实施例1的液晶显示装置及其制造方法。
图4中示出了依照该实施例的液晶显示装置的TFT基板2的一个象素的结构体。图5A中示出了沿图4的A-A线剖开的TFT基板2的截面结构体，图5B示出了沿图4的B-B线剖开的TFT基板2的截面结构体。如图4、图5A和图5B所示，在TFT基板2的玻璃基板10上布置了沿附图的水平方向延伸的栅极总线12和沿附图的竖直方向延伸并通过绝缘薄膜30与栅极总线12交叉的漏极总线14。在栅极总线12与漏极总线14的交叉位置附近设置TFT 20。由栅极总线12和漏极总线14限定出象素区域。在玻璃基板10上，与栅极总线12平行地设置了与象素区域的大体中央部分交叉的存储电容器总线18。在存储电容器总线18上为每个象素区域设置了通过绝缘薄膜30与存储电容器18相对的存储电容器电极(中间电极)19。此外，在每个象素区域上设置象素电极16。在象素电极16上形成相对象素区域的端部斜向延伸的多条缝隙(电极的切口)40。缝隙40用作控制液晶对齐的对齐控制结构体。
TFT基板2具有结构体T1和T2。结构体T1布置在象素区域的大体中央部分，并具有存储电容器总线18、绝缘薄膜30、存储电容器电极19、保护薄膜32和象素电极16组成的层压结构体(图5A)。结构体T2布置在图4中象素区域的左下端部，并具有绝缘薄膜30、保护薄膜32和象素电极16组成的层压结构体(图5B)。与没有存储电容器总线18和存储电容器电极19之类的金属层的结构体T2的高度Ht2相比，结构体T1的高度Ht1高出由存储电容器总线18和存储电容器电极19的薄膜厚度构成的高度t(Ht1＞Ht2)。在该实施例中，为了便于理解，将结构体T1的高度Ht1表示为t，将结构体T2的高度Ht2表示为零。例如，结构体T1的高度Ht1(＝t)是0.78μm。结构体T1由与存储电容器总线18和存储电容器电极19相同的材料制成，并可具有与存储电容器总线18和存储电容器电极19隔开的金属层。
图6中示出了依照该实施例的液晶显示装置的相对基板4的三个象素的结构体。图7A中示出了沿图6的C-C线剖开的相对基板4的截面结构体，图7B中示出了沿图6的D-D线剖开的相对基板4的截面结构体。如图6、7A、7B所示，在相对基板4的玻璃基板11上，由铬(Cr)等形成限定象素区域的光遮蔽薄膜(BM)。此外，BM 50还遮蔽了TFT基板2上与象素区域交叉设置的存储电容器电极19(以及存储电容器总线18)。在每个象素区域中形成有R、G和B中任何一种的CF层44。将R、G、B的CF层44作成基本等厚度的。在每个CF层44的整个基板表面上形成共用电极42。共用电极42上设置线型突起52。突起52与TFT基板2侧的缝隙40一起用作对齐控制结构体。突起52包括相对象素区域的端部斜向延伸的突起52a、形成在BM 50上并沿附图的上下方向延伸的突起52b、以及沿TFT基板2一侧的存储电容器总线18延伸的突起52c。
在所有的B象素中，例如其三分之一象素的结构体C1由光敏树脂构成。结构体C1布置在与TFT基板2一侧的存储电容器总线18相对应的位置上。在形成了结构体C1的B象素中不设置突起52c。此外，在图6中所有R、G、B象素的右下端部形成结构体C2。例如，可按照相同的制造工艺由相同形成材料的形成结构体C1和C2。结构体C1相对共用电极42的高度Hc1和结构体C2相对共用电极42的高度Hc2例如为3.8μm，它们基本上彼此相同(Hc1≈Hc2)。结构体C1的上基座面积S1为300μm2，结构体C2的上基座面积S2为600μm2(S1≤S2)。此外，对应于9个象素布置一个结构体C1，结构体C1的表面密度D1是0.04％。对应于一个象素布置一个结构体C2，结构体C2的表面密度为0.72％(D1≤D2)。
在将两个基板2和4结合起来后，结构体C1面向包括存储器电容器总线18和存储电容器电极19的结构体T1，结构体C2面向象素开口中的结构体T2。由结构体T1和C1构成的结构体P1的高度Hp1是Hp1＝Ht1+Hc1＝4.58(μm)，而由结构体T2和C2构成的结构体P2的高度是Hp2＝Ht2+Hc1＝3.8(μm)。结构体P1和P2的高度Hp1和Hp2分别满足关系0.3(μm)≤Hp1-Hp2(＝0.78(μm))≤1.0(μm)。
图8A和8B是示意性地表示依照该实施例的液晶显示装置的制造方法的截面图。图8A中示出了基板结合之前的状态，图8B中示出了基板结合后的状态。首先，在图4到7所示的TFT基板2或相对基板4的整个外围周边上以无缝方式涂覆密封材料(图中未示出)。接着，向TFT基板2或相对基板4滴注预定滴注量V的液晶6。如图8A所示，在该实施例中，对液晶的滴注量实施控制，以便使单元间隙G1和由结构体T1和C1构成的结构体P1的高度Hp1以及由结构体T2和C2构成的结构体P2的高度Hp2满足关系Hp2＜G1＜Hp1，由分配器滴注受控制的滴注量V的液晶6。Hp1＝G1+0.40(μm)和G1＝Hp2+0.38(μm)。图8A中为了表示结构体P1的高度Hp1、结构体P2的高度Hp2和单元间隙G1之间的关系，一起示出了未处在滴注状态而处在下文所述步骤中的填满状态的液晶6。此外，如上所述，将结构体T1的高度Ht1设定为t(＝0.78(μm))，将结构体T2的高度Ht2设定为零；因此图中未示出结构体T2。
在图8B所示的下一步骤中，在真空条件下将相对基板4和TFT基板2结合在一起，然后回到大气压状态，由此就填入了液晶。于是，由结构体T1和C1构成的结构体P1在基板2和4之间被压缩0.40μm，产生由结构体T1’和C1’构成的结构体P1’。结构体P2(C2)不与TFT基板2形成接触；于是，高度Hp2不变化。通过上述步骤就完成了依照该实施例的液晶显示装置。
图9A和9B中示出了依照该实施例的液晶显示装置的截面结构体。图9A中示出了结构体P1附近的截面结构体；图9B中示出了结构体P2附近的截面结构体。如图9A、9B和上面提到的8B所示，单元间隙G1、结构体P1’的高度Hp1’和结构体P2的高度Hp2满足关系Hp1’＞G1＞Hp2。结构体P1’在基板2和4之间被压缩0.4μm。此外，在结构体P2和TFT基板2之间有0.38μm的间隙；于是，这些基板不会形成接触。结构体P1总是维持单元间隙G1，一旦有外部压力施加，结构体P2就维持小于G1的单元间隙G2(图中未示出)。
在结构体P1的高度Hp1由于制造过程中的偏差原因而使高度降低了0.2μm的情况下，基板结合后结构体P1’被压缩0.2μm。于是，所制得的液晶板的内部压力就不会引起比重不均匀。
另一方面，即使在结构体P2的高度Hp2在高度方面增高了0.2μm的情况下，在基板结合后，结构体P2和TFT基板2之间还有0.18μm的间隙；于是，在常温下它们不会形成接触。因此，也就抑制了低温下气泡的发生。
此外，在向液晶板表面施加局部压力时，结构体P1以及结构体P2维持单元间隙。此时，结构体P1和P2的表面密度总和D1+D2为0.76％。由此，就不会引起单元间隙的不均匀，也能获得较高的对局部压力的耐受性。
于是，依照该实施例，在没有压力从外部施加时，只有低表面密度D1(＝0.04％)的结构体P1维持单元间隙；于是，就能避免低温下泡沫的发生。此外，当有压力从外部施加时，高表面密度D1+D2(＝0.76％)的结构体P1和P2维持单元间隙。于是，就能防止单元间隙变得不均匀。再有，依照该实施例，在采用ODF方法的液晶显示装置的制造过程中，能够同时实现两个互相冲突的效果制造过程中的宽裕度和高耐压性。
下面将解释依照该实施模式的实施例2的液晶显示装置及其制造方法。
图10中示出了依照该实施例的液晶显示装置的相对基板4的三个象素的结构体。图11A中示出了沿图10的E-E线剖开的相对基板4的截面结构体；图11B示出了沿图10的F-F线剖开的相对基板4的截面结构体。如图10、11A和11B所示，相对基板4的CF层44的膜厚在各R、G和B象素中是不同的。由此，利用该相对基板4制得的液晶显示装置就是多间隙的结构体，对于各R、G、B象素而言，单元间隙是不同的。在该实施例中，R和G的CF层的膜厚为1.8μm，而B象素的CF层的膜厚为2.6μm，它比R和G象素的CF层的膜厚厚0.8μm。
在位于可遮蔽来自TFT基板2一侧设置的存储电容器19等的光的区域的BM50上，形成结构体C1和C2。象素R和G上形成的结构体C2的高度h2为2.7μm。B象素上形成的结构体C1因调整而低于结构体C2，其高度h1为2.6μm。在此，由于B象素的CF层44比R和G象素的CF层44厚0.8μm，结构体C1的实际高度变为3.4μm。结构体C2的实际高度Hc2(＝h2)为2.7μm。
TFT基板2的结构体与图5中所示的相同，在此省略了对它的说明；但是，在与结构体P1和P2对应的区域上，分别设置了高度t＝0.78μm(＝Ht1＝Ht2)的结构体T1和T2。由结构体T1和C1构成的结构体P1的高度Hp1＝Ht1+Hc1＝4.18(μm)，而由结构体T2和C2构成的结构体P2的高度Hp2＝Ht2+Hc2＝3.48(μm)。结构体P1和P2的高度Hp1和Hp2分别满足关系0.3(μm)≤Hp1-Hp2(＝0.70(μm))≤1.0(μm)。
图12A和12B示意性地示出了依照该实施例的液晶显示装置的制造方法的截面图。图12A中示出了基板结合之前的状态，图12B是利用P1、P2和CF层44的阶梯表示的图12A中的状态的等效视图。如图12A和12B所示，在该实施例中，对液晶的滴注量进行控制，以便使单元间隙G1、由结构体T1和C1构成的结构体P1的高度Hp1以及由结构体T2和C2构成的结构体P2的高度Hp2满足关系Hp2＜G1＜Hp1，由分配器滴注受控制的液晶滴注量V的液晶6。
图13A和13B示出了依照该实施例的液晶显示装置的截面结构体。图13A中示出了结构体P2附近的截面结构体，图13B示出了结构体P1’附近的截面结构体。如图13A和13B所示，正常时间内，B象素上形成的结构体P1’维持R象素的单元间隙G1。
图14示出了结构体P1’和P2的布置。图14中总共示出了18个象素，水平方向上6个象素，竖直方向上3个象素。如图14所示，六个B象素中的一个设有结构体P1’。即，18个象素中形成了一个结构体P1’。结构体P1’的上基座面积S1为300μm2，表面密度D1为0.05％。另一方面，在所有的R和G象素上都设置了结构体P2。即，18个象素中的12个象素设置了结构体P2。结构体P2的上基座面积S2为300μm2(＝S1)，表面密度D2为0.6％(＞D1)。
在该实施例中，在采用ODF法的液晶显示装置的制造过程中能够获得很宽的制造裕度，并且由于在没有外部压力施加时只有表面密度D(＝0.05％)低的结构体P1’维持单元间隙G1，因此就能抑制低温下气泡的发生。此外，在有外部压力施加时，高表面密度D1+D2(＝0.65％＝13×D1)的结构体P1’和P2维持单元间隙G2；由此，就抑制了单元间隙不均匀的发生。
在该实施例中，将R和G象素的CF层44的膜厚作成相等的；但是，在R象素和G象素之间，CF层44的膜厚可以不同。图15中示出了各象素R、G和B的所有CF层44的厚膜都不同的液晶显示装置的截面结构体。如图15所示，在具有多间隙结构体的液晶显示装置中，B象素的CF层44的膜厚在所有CF层膜厚中是最厚的，按递减顺序其次是G象素的CF层膜厚，再次是R象素的CF层膜厚。于是，液晶显示装置具有设置在B象素上的、总是维持单元间隙的结构体P1；设置在G象素上的、比结构体P1低的结构体P2；以及设置在R象素上的、比结构体P2低的结构体P3。在该结构体中，也能在控制液晶的滴注量时获得与上面相同的效果。
(实施例3)下面对依照该实施方式的实施例3的液晶显示装置进行说明。图16示出了依照该实施例的液晶显示装置的3个象素的结构体。如图16所示，在BM50的R和G象素的每个开口中布置了两个结构体C2，它们使位于遮蔽来自存储电容器电极19等的光的区域中的BM夹在其间。结构体C2具有等边直角三角形的平面形状，两直角侧边基本上与BM的端侧一致。此外，其斜边基本上平行于作为对齐控制装置的突起52a和狭缝40延伸。在B象素中，布置了一个结构体C3，它跨在位于遮蔽来自存储电容器电极19等的光的区域中的BM 50上。结构体C3具有平面直角等边三角形的形状，其两直角边基本上平行于突起52a和狭缝40延伸。位于相对基板4上的结构体C2和C3依照相同的制造过程进行制造，并被制成等高的。此外，结构体C2和C3具有用作可控制液晶对齐的对齐控制结构体的功能。
图17中示出了结构体C3附近的结构体，图18中示出了沿图17的G-G线剖开的液晶显示装置的结构体。如图17和18所示，结构体C3分成与存储电容器电极19重叠的区域A1和不与存储电容器电极19重叠的区域A2。与实施例1类似，将TFT基板2上的存储电容器电极19的区域作成高度比其它区域高t(＝0.78μm)的结构体T1。于是，区域A1中的结构体C3与结构体T1一起构成结构体P1，结构体P1(P1’)维持单元间隙G1。另一方面，区域A2中的结构体C3和结构体C2在对单元间隙的贡献方面是相等的，它们在不与TFT基板2形成接触的情况下分别构成比结构体P1低的结构体P2。结构体P2维持着比单元间隙G1窄的单元间隙G2。
该实施例中，在采用ODF法的液晶显示装置的制造过程中能够获得较宽的制造裕度，并且由于在没有外部压力施加时仅有表面密度低的结构体P1维持单元间隙，因此就能抑制低温下气泡的发生。此外，在有外部压力施加时，结构体P1压缩，使得区域A2内的结构体C3和C2与TFT基板形成接触，这样高表面密度的结构体P1和P2维持单元间隙G2；由此就能抑制单元间隙不均匀的发生。此外，由于构成结构体P1和P2的结构体C2和C3具有用作对齐控制结构体的功能，就能避免液晶发生误对齐的区域的发生；于是，就能获得不会展现显示缺陷、不会引起透光率降低的液晶显示装置。
(实施例4)下文中对依照该实施方式的实施例4的液晶显示装置进行说明。图19示出了依照该实施例的液晶显示装置的三个象素的结构体。如图19所示，在相对基板4上与存储电容器电极19重叠的位置形成布置在B象素中的结构体C1。结构体C1为圆形的平面形状。类似地，在附图中象素区域的右上端部和右下端部布置B象素中的C2。结构体C2具有等边三角形的平面形状，其两直角边基本上与BM 50的端侧一致。此外，其斜边基本上平行于作为对齐控制结构体的突起52a和狭缝40延伸。依照相同制造过程将结构体C1和C2作成等高的。结构体C1和C2还具有用作对齐控制结构体的功能。于是，在结构体C1和C2附近，对齐控制结构体的构成方式与其它区域不同。在例如依照该实施例的结构体中，狭缝40具有基本上垂直于其延伸方向延伸的细狭缝40a；但是，结构体C1附近的狭缝41却没有细狭缝40a。此外，如上面的各个象素所示，与R和G象素不同的是，在B象素的结构体C2附近未形成突起52。再有，如下面的各个象素所示，在未形成结构体C2的R和G象素中，形成了长度比其它区域中的那些长的细狭缝40a。于是，当对应于用作对齐控制结构体的结构体C1和C2的存在而优化突起52和狭缝40的形成图形时，能够获得稳定的液晶对齐。
与实施例1类似，将形成了TFT基板2的存储电容器电极19的区域作成比其它区域高t(＝0.78μm)的结构体T1。于是，结构体C1连同结构体T1一起构成了结构体P1，结构体C2构成了低于结构体P1的结构体P2。结构体P1(P1’)维持单元间隙G1，结构体P2维持比单元间隙G1窄的单元间隙G2。
在图20中示出了结构体P1和P2的布置。图20中示出了水平方向上的12个象素、竖直方向上的4个象素、总共48个象素。如图20所示，结构体P1设置在B象素中的一半象素上。即，6个象素设置一个结构体P1。另一方面，为所有B象素设置两个结构体P2。即，6个象素设置4个结构体P2。结构体P1的上基座面积S1和结构体P2的上基座面积S2满足关系S1≤S2，结构体P1的表面密度和结构体P2的表面密度D2满足关系D1≤D2。
该实施例中，能够在采用ODF方法的液晶显示装置的制造过程中获得较宽的制造裕度，并且由于在没有外部压力施加时仅有表面密度低的结构体P1维持单元间隙，就能抑制低温下气泡的发生。此外，当有外部压力施加时，结构体P1被压缩，区域A2中的结构体C3和C2与TFT基板2形成接触，于是高表面密度的结构体P1和结构体P2维持单元间隙G2；这样就避免了单元间隙不均匀的发生。再有，由于构成结构体P1和P2的结构体C2和C3具有用作对齐控制结构体的功能，就能避免液晶误对齐区域的产生；因此，就能获得不会展现出显示缺陷、并且不会引起透光率降低的液晶显示装置。
(实施例5)下面，对依照该实施方式的实施例5的液晶显示装置进行说明。图21中示出了依照该实施例的液晶显示装置的三个象素的结构体。如图21所示，设置在B象素中的结构体C1形成在相对基板4上与存储电容器电容器电极19重叠的位置。结构体C1具有圆形的平面形状。在每个R、G和B象素端部与栅极总线12(图中未示出)重叠的位置设置结构体C2。结构体C2具有长方形的平面形状。可按照相同的制造过程将结构体C1和C2作成等高的。结构体C1和C2还具有用作对齐控制结构体的作用。因此，在结构体C1和C2附近，对齐控制结构体的形成图形与其它区域的不同。例如，在结构体C1附近未形成突起52b。于是，当对应于用作对齐控制结构体的结构体C1和C2的存在而优化突起52和狭缝40的形成图形时，就能获得稳定的液晶对齐。
在考虑TFT基板2上的阶梯时，可将形成了存储电容器电极19和存储电容器总线18的区域作成比形成了栅极总线12的区域高0.5μm的结构体T1。于是，结构体C1与结构体T1一起构成结构体P1，结构体C2构成低于结构体P1的结构体P2。结构体P1(P1’)维持单元间隙G1，结构体P2维持比单元间隙G1窄的单元间隙G2。结构体P1的上基座面积S1和结构体P2的上基座面积S2满足关系S1≤S2，而结构体P1的表面密度D1和结构体P2的表面密度D2满足关系D1≤D2。
在该实施例中，能够在采用ODF法的液晶显示装置的制造过程中获得较宽的制造裕度，并且由于在没有外部压力施加时仅有表面密度低的结构体P1维持单元间隙，就能抑制低温下气泡的发生。此外，当有外部压力施加时，结构体P1压缩，区域A2中的结构体C3和C2与TFT基板2形成接触，于是结构体P1和表面密度较高的结构体P2维持单元间隙G2；由此就避免了单元间隙不均匀的发生。再有，由于构成结构体P1和P2的结构体C2和C3具有用作对齐控制结构体的作用，就能避免液晶误对齐的区域的产生；因此，就能获得不会展现出显示缺陷、并且不会引起透光率降低的液晶显示装置。
权利要求
1.一种液晶显示装置的制造方法，包括制备一对基板，所述基板具有高度为Hp1的结构体P1和高度为Hp2的结构体P2，高度Hp1和Hp2满足关系0.3(μm)≤Hp1-Hp2≤1.0(μm)；控制液晶的滴注量V，以便使由液晶的滴注量V确定的单元间隙G1、高度Hp1和高度Hp2满足关系Hp2＜G1＜Hp1；向这对基板中的一个基板滴注该受控制的滴注量V的液晶；以及通过将该对基板在真空条件下结合起来，然后回到大气压状态下，而将该液晶填入该对基板之间。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置的制造方法，其中结构体P1具有形成在该对基板中的一个基板上的结构体T1和形成在该对基板中的另一基板上的结构体C1，结构体P2具有形成在该对基板中的一个基板上的结构体T2和形成在该对基板中的另一基板上的结构体C2。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置的制造方法，其中该结构体C1和该结构体C2是按照相同的制造过程形成的。
4.根据权利要求2所述的液晶显示装置的制造方法，其中结构体T1的高度Ht1和结构体T2的高度Ht2满足关系Ht1＞Ht2；以及结构体C1的高度Hc1和结构体C2的高度Hc2满足关系Hc1≈Hc2。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置的制造方法，其中结构体T1具有一金属层，该金属层由与该对基板中的一个基板上设置的总线的材料相同的形成材料制成；以及结构体T2没有该相同的金属层。
6.根据权利要求2所述的液晶显示装置的制造方法，其中结构体T1的高度Ht1和结构体T2的高度Ht2满足关系Ht1≈Ht2；以及结构体C1的高度Hc1和结构体C2的高度Hc2满足关系Hc1＞Hc2。
7.一种液晶显示装置，包括一对基板，其通过在整个外围周边以无缝方式涂覆的密封材料结合起来；密封在该对基板之间的液晶；结构体P1’，其与该对基板都形成接触，并维持预定的单元间隙G1；以及结构体P2，在有外部压力施加时，该结构体P2维持窄于单元间隙G1的单元间隙G2。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中该结构体P1’的高度Hp1’和该结构体P2的高度Hp2满足关系Hp1’≈G1＞Hp2。
9.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中该结构体P1’的表面密度D1和该结构体P2的表面密度D2满足关系D1≤D2。
10.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中该结构体P1’的上基座面积S1和该结构体P2的上基座面积S2满足关系S1≤S2。
11.根据权利要求7所述的液晶显示装置，还包括一对齐控制结构体，其设置在该对基板中的至少一块基板上，用以控制该液晶的对齐。
12.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中该对齐控制结构体以不同的形成图形，形成于该结构体P1的附近的区域和其它区域之间。
13.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中该对齐控制结构体以不同的形成图形，形成于该结构体P2的附近的区域与其它区域之间。
全文摘要
本发明涉及一种用于电子装置的显示部分的液晶显示装置及其制造方法，并想要提供一种能获得良好的显示质量的液晶显示装置及其制造方法。该液晶显示装置的制造方法包括制备一对基板，该对基板具有高度为Hp1的结构体P1和高度为Hp2的结构体P2，高度Hp1和Hp2满足关系0.3(μm)≤Hp1－Hp2≤1.0(μm)；对液晶的滴注量V实施控制，使由液晶的滴注量V确定的单元间隙G1、高度Hp1和高度Hp2满足关系Hp2＜G1＜Hp1；向这对基板中的一个基板滴注受控制的滴注量V的液晶；以及通过将这对基板在真空条件下结合起来、接着回到大气压状态下，从而将液晶填入这对基板之间。
文档编号G02F1/1368GK1637528SQ200410079718
公开日2005年7月13日 申请日期2004年9月17日 优先权日2003年12月26日
发明者泽崎学, 谷口洋二, 高木孝 申请人:富士通显示技术株式会社, 友达光电股份有限公司