专利名称：可维持均匀晶胞间距的液晶显示面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可保持更均匀的晶胞间距的显示品质优良的液晶显示面板。
背景技术：
液晶显示面板因具有薄型、轻量、低功耗(power consumption)这种优良的特性，被使用于以电脑用显示器、电视用显示器为首的各种资讯机器用的显示器。
液晶显示面板是阵列基板与彩色滤光片(color filter)基板隔着晶胞间距(cell gap)面对面，在基板间填充有液晶。此液晶的动作模式存在有各种模式，而已知的有在基板间施加纵向的电场而控制液晶的分子排列的扭转向列(Twisted NematicTN)模式、超扭转向列(Super Twisted NematicSTN)模式或在基板以水平方向的电场控制液晶的分子排列以得到广视角的横向电场(In-Plane SwitchingIPS)模式等。任何动作模式的液晶显示面板都是通过阵列基板电性地控制液晶的分子排列，选择性地使背光(backlight)的光透过彩色滤光片基板的量变化以进行显示。
以往，使阵列基板与彩色滤光片基板分隔的晶胞间距大多为使塑胶等物所构成的称为间隔物(spacer)的球状粒子散布且维持于两基板间。在此场合，间隔物的粒径是形成晶胞间距的重要的要素，其散布精度亦被要求。
但是，要在基板面内均匀的控制球状间隔物的散布密度是很困难的，存在于像素中的不均的间隔物会散射/遮断来自背光的光等而具有降低液晶显示面板的显示品质的问题。
因此，近年来如图11所示，使用柱状的柱状间隔物116以取代球状的间隔物。在图11中的液晶显示面板110包含阵列基板112、与阵列基板112隔着晶胞间距而面对面的彩色滤光片基板114、以及用以保持阵列基板112与彩色滤光片基板114间的晶胞间距的多个柱状间隔物116。
在阵列基板112与彩色滤光片基板114间的显示区域注入有液晶120，在两基板112及114施加加压密封荷重，调整晶胞间距，再以密封剂126固定密封两基板112、114的缘部。而且，在彩色滤光片基板114内形成有遮住像素间的边界部的光用的黑矩阵(black matrix)124。而且，在阵列基板112与彩色滤光片基板114以及柱状间隔物116的表面形成有配向膜118，偏光板122配设于未与两基板112与114的液晶120接触之侧。
而且，晶胞间距的调整法如上所述除了在两基板112与114之间，即在球状的间隔物或柱状的间隔物116施加加压密封荷重、调整晶胞间距的液晶注入法外，也有近年来被实用化的滴下注入方式(以下称为ODF(OneDrop Fill滴注式)法)。在ODF法中不施加加压密封荷重至柱状间隔物116，而是以液晶的量来调整两基板112以及114间的晶胞间距。液晶注入法是使用于以球状的间隔物以及柱状的间隔物116构成的液晶显示面板的双方，而ODF法是专门使用于以柱状的间隔物116构成的液晶显示面板。此外，以下在本说明书中把液晶注入法中的通过加压密封以调整晶胞间距的液晶的密封，及ODF法中的通过液晶量的控制以调整晶胞间距的液晶的密封总称为液晶的密封、液晶密封或者仅称为密封。
柱状间隔物116是例如在阵列基板112或彩色滤光片基板114上将环氧或丙烯树脂层叠为均匀的厚度，再通过光刻(photolithography)形成图案(patterning)而形成。因此，柱状间隔物116可高精度地管理其位置分布。例如，若令显示区域为显示器全体之中实际映出图像的区域，今开口部为在该显示区域内实际上光可透过的部分，则柱状间隔物116避开开口部，形成于与黑矩阵124重叠的非开口部较佳。其原因为若柱状间隔物116形成于开口部，则可透过光的区域变小，而且，柱状间隔物116附近的液晶120的配向会紊乱而带来亮度不均匀等的显示品质下降。
另一方面，一定且均匀地保持晶胞间距是在液晶显示面板110的显示品质的提高、维持上极为重要的课题。亦即在液晶显示面板110中会因为起因于晶胞间距的不均匀而发生色不均匀、对比不均匀等的显示不均匀，所以为了提高均匀的显示、高对比、以及高响应性等的显示品质，必须保持一定且均匀的晶胞间距。
但是，因液晶显示面板110所产生的热造成液晶120、柱状间隔物116的膨胀、以及起因于重力等的液晶显示面板110内的液晶120的内部压力分布等因素，使得欲将晶胞间距予以一定地保持成为困难的问题。
图5(a)是在常温时于两基板间，亦即对散布于两基板间的球状间隔物施加加压密封荷重，做成使加压密封液晶的液晶显示面板110竖起的状态时的剖面图。据此，若使液晶显示面板110成为竖起的状态，则液晶显示面板110内会依作用于液晶120的重力而发生如图5(b)的液晶120的内部压力分布。此内部压力分布P(y)可以用如下的数学式1来表示。
P(y)＝P0+ρ·g·y(-h/2≤y≤h/2)P0液晶密封时的液晶的平均内部压力ρ液晶120的比重h液晶显示面板110的显示区域的高度g重力加速度图6是测定如图5(b)的液晶120的内部压力分布发生于液晶显示面板110内的场合时的晶胞间距。在图6的图形中y’轴是表示距离液晶显示面板110的最下部的高度(mm)，x轴是表示距离液晶显示面板110的左端部的距离(mm)，CG轴是表示液晶显示面板110的晶胞间距(μm)。上述y与y’具有y’＝-y+h/2的关系。依图6的图形可知，越往液晶120的内部压力高的液晶显示面板110的下部，晶胞间距越大；而越是往内部压力小的上部则晶胞间距越小。
而且，近年来大型电视显示器的开发盛行，使用于此大型电视显示器的液晶显示面板的大型化正在加速中。因为这种大型电视显示器用的液晶显示面板通常是在垂直竖起于地表的状态下来使用，所以会存在由重力所造成的液晶的压力分布。因此，特别是在大型液晶显示面板中，因为在面板内发生的内压分布，而会在上部与下部发生晶胞间距的差。而且，有时也会因来自背光的热而使液晶显示面板升温到50℃以上70℃左右的高温。在如此实际使用环境下的液晶显示面板中，因为将面板垂直竖起来使用，所以容易发生因晶胞间距的差而造成显示不均匀，显著的例子为特别是在高温化中所发生的重力不均匀。
在此，所谓的重力不均匀是指在竖起液晶显示面板的状态下以高温保持时，在液晶的热膨胀超过柱状间隔物于液晶密封时的弹性变形量范围的情况下，液晶胞内的液晶因重力作用而积存于下部，而被认定为间距不均匀的现象。图9(a)～(c)是表示在进行利用加压密封的液晶密封的情况下发生重力不均匀的机构。
图9(a)是显示在常温施加加压密封荷重至两基板，亦即柱状间隔物116，以密封材黏着两基板的两端而密封液晶120的液晶显示面板110。在此状态下各柱状间隔物116因加压密封荷重而弹性变形。其次，若对加压密封液晶120的液晶显示面板110加热，则液晶120热膨胀，晶胞间距增加，柱状间隔物116的弹性变形减少。若柱状间隔物116的伸长无法随着晶胞间距的增加而进行，则如图9(b)所示会变成因液晶的热膨胀而使阵列基板112或彩色滤光片基板114由柱状间隔物116分离的状态。在此图9(b)的状态下，若液晶显示面板110对地面垂直地保持，则液晶120会如图9(c)所示因重力作用而积存于液晶显示面板110的下部，在显示器下部发生重力不均匀。
图7(a)是施加加压密封荷重至如上所述的大型显示器所使用的液晶显示面板110的两基板间，亦即对两基板间的球状间隔物施加加压密封荷重且使受加压密封的液晶显示面板110竖起的状态时的剖面图。与图5(a)的不同点在于因为图7(a)所示的液晶显示面板110非常大，所以存在如图7(b)所示的内部压力为大气压(P＝Patm＝1atm)的y＝yatm(-h/2≤yatm≤h/2)，此点不同。
在这种液晶显示面板110中，在上述的机构中若液晶120积存于液晶显示面板110的下部，则在yatm≤y≤h/2的区域中，液晶120的内部压力胜过外压(＝大气压)，则会发生如图8的晶胞间距分布。其中在图8中横轴的原点L＝0mm以及右端L＝20mm是分别对应图7(b)的y＝yatm以及由密封剂126所固定的晶胞间距y＝h/2。而且，图8的纵轴是表示距柱状间隔物116的自然长的晶胞间距的变化量，0.6t、0.7t、及1.1t是分别表示0.6mm、0.7mm、1.1mm的彩色滤光片基板114的玻璃厚。由图8很明显可知，玻璃厚度越薄，晶胞间距的变化量越大。
用以解除上述液晶显示面板在竖起使用时特别容易发生的由晶胞间距差所造成显示不均匀的方法是揭示于专利文献1。专利文献1所揭示的液晶显示模块是关于包括互相面对的一对基板、与形成于前述基板的至少一方之上，且构成在前述基板间使间隙产生的多个柱状间隔物、与填满前述基板间的前述间隙的液晶材料的液晶显示面板，以及用以支持前述面板的支持体的液晶显示模块。此专利文献1所揭示的液晶显示模块其特征为前述支持体构成为在前述模块使用时使前述面板竖起，且在使前述面板的温度由25℃变化到50℃的情况下，前述间隔物是依来自前述基板的压力而继续维持弹性变形的状态。
但是，与专利文献1的发明有关的液晶显示面板是以由液晶的热膨胀造成晶胞间距的增加而维持柱状间隔物的弹性状态为主要课题，其并未考虑作用于液晶的重力的影响(参照专利文献1)。日本特开2002-37325号公报([30]～[45])[专利文献2] 日本特开2000-321580号公报([24]～[26])发明内容本发明是把被垂直竖立使用的液晶显示面板、特别是大型液晶显示面板中发生的内部压力分布所引起的晶胞间距差予以补正以提高液晶显示面板的显示品质为目的。而且，特别是以防止在高温下会发生的重力不均匀所造成的显示不良为目的。
本发明的液晶显示面板包括阵列基板；与所述阵列基板保持晶胞间距而面对面的彩色滤光片基板；形成于所述彩色滤光片基板上或阵列基板上，保持该彩色滤光片基板与所述阵列基板之间的晶胞间距，支持该两基板的柱状间隔物；密封于所述阵列基板与所述彩色滤光片基板间的液晶，其中所述柱状间隔物的每单位面积的弹性系数在所述彩色滤光片基板或阵列基板的面内可不同。
本发明的液晶显示面板在使上述液晶显示面板竖起于地表而作显示时，由作用在所述液晶的重力所引起的该液晶的内部压力是未满大气压。
本发明的液晶显示面板其特征为在使上述液晶显示面板竖起于地表而做显示时，该液晶显示面板的上部中的柱状间隔物的每单位面积的弹性系数大于该液晶显示面板的下部中的柱状间隔物的每单位面积的弹性系数。
本发明的液晶显示面板在使上述液晶显示面板垂直竖起于地表而作显示时，所述柱状间隔物的每单位面积的弹性系数对应液晶的压力分布，且可以用数学式4来表示，[数学式4]
k(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·y))/Δd0(-h/2≤y≤h/2)k(y)柱状间隔物的每单位面积的弹性系数(N/m3)Patm大气压(N/m2)P0液晶密封时的液晶的平均内部压力(N/m2)Δd0对地表垂直竖起液晶显示面板时的距对地表水平时的液晶显示面板的晶胞间距的晶胞间距变化量(m)ρ液晶的比重(Kg/m3)h液晶显示面板的显示区域的高度(m)g重力加速度(m/s2)。
本发明的液晶显示面板包括阵列基板；与所述阵列基板保持晶胞间距而面对面的彩色滤光片基板；保持该两基板间的晶胞间距，在该两基板的端部黏着所述阵列基板与彩色滤光片基板的密封剂；形成于所述彩色滤光片基板上或阵列基板上，保持该彩色滤光片基板与阵列基板之间的晶胞间距，支持该两基板的柱状间隔物；被该密封剂包围，密封于所述阵列基板与彩色滤光片基板间的液晶；保持该两基板间的晶胞间距，将黏着所述阵列基板以及彩色滤光片基板的密封剂的一点与其他的一点连结成直线状的隔墙，其中可通过该隔墙分割成多个晶胞。
本发明的液晶显示面板在使上述液晶显示面板对地表竖起显示时，所述隔墙在对重力方向垂直的方向将该液晶显示面板分割成晶胞。
本发明的液晶显示面板在使上述液晶显示面板对地表竖起显示时，起因于作用于所述晶胞内的液晶的重力的该液晶的内部压力为未满大气压。
本发明的液晶显示面板其特征为在使上述液晶显示面板对地表竖起显示时，该液晶显示面板上部中的柱状间隔物的每单位面积的弹性系数比该液晶显示面板下部中的柱状间隔物的每单位面积的弹性系数还大。
本发明的液晶显示面板在使上述液晶显示面板对地表垂直竖起显示时，在所述晶胞内所述柱状间隔物的每单位面积的弹性系数对应液晶的压力分布，可用数学式4表示，[数学式4]k(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·y))/Δd0(-h/2≤y≤h/2)
k(y)柱状间隔物的每单位面积的弹性系数(N/m3)Patm大气压(N/m2)P0液晶密封时的液晶的平均内部压力(N/m2)Δd0液晶显示面板由平行于地表转为垂直竖起于地表之际的晶胞间距的变化量(m)ρ液晶的比重(Kg/m3)h液晶显示面板的显示区域的高度(m)g重力加速度(m/s2)。
本发明的液晶显示面板其特征为在使上述液晶显示面板对地表垂直竖起显示时，形成于该液晶显示面板上部的晶胞的重力方向的长度比形成于比该晶胞下部的晶胞的重力方向的长度短。
本发明的液晶显示面板也可以是所述隔墙配置柱状间隔物成直线状而形成。
本发明的液晶显示面板通过考虑柱状间隔物的硬度的间隔物占有分布，可得到均等的晶胞间距。
而且，本发明的液晶显示面板可形成在纵向分离的晶胞构造，可制作分布宽比在单一的大型面板发生的压力分布小的压力分布。因此，本发明的液晶显示面板可解除大型面板产生的重力造成的晶胞间距的不均匀，在各晶胞内实现上述间隔物占有分布，可得到均等的晶胞间距。
因此，本发明的液晶显示面板可避免特别是在大型面板所发生的晶胞间距的不均匀，可得到高等级的液晶显示面板的显示品质。
图1(a)是显示本发明第二实施例的竖起状态的液晶显示面板的剖面图，(b)是作用于图1(a)的液晶显示面板内的液晶的重力所造成的内部压力的分布图；图2是显示本发明第二实施例的液晶显示面板的前视图；图3(a)是显示本发明第一实施例的竖起状态的液晶显示面板的剖面图，(b)是作用于图3(a)的液晶显示面板内的液晶的重力所造成的内部压力的分布图；图4是表示图3(a)的液晶显示面板的晶胞间距的图形；
图5(a)是竖起状态的液晶显示面板的剖面图，(b)是作用于图5(a)的液晶显示面板内的液晶的重力所造成的内部压力的分布图；图6是表示图5(a)的液晶显示面板的晶胞间距的图形；图7(a)是竖起状态的大型液晶显示面板的剖面图，(b)是作用于图7(a)的液晶显示面板内的液晶的重力所造成的内部压力的分布图；图8是表示图7(a)的液晶显示面板的内部压力超过大气压的区域的晶胞间距的图形；图9(a)是加压密封液晶时的液晶显示器的剖面图，9(b)是由于热膨胀使彩色滤光片基板被柱状间隔物剥离的状态的液晶显示器的剖面图，9(c)是通过重力作用使液晶积存于液晶晶胞的下部，发生重力不均匀的液晶显示器的剖面图；图10是柱状间隔物的剖面图；图11是液晶显示器的剖面图。
具体实施例方式
在本发明的实施例中根据上述液晶显示面板内的液晶的内部压力的分布状况，大体地区分成以下的(1)或(2)的情形，以解决上述课题。在以下的说明中，y为垂直竖起液晶显示面板的情形的重力方向的纵坐标，满足-h/2≤y≤h/2。即液晶显示面板的显示区域的上端的y坐标为y＝-h/2，同时显示区域下端的y坐标为y＝h/2。而且，令作用于液晶显示面板内的液晶的重力所造成的内部压力为P，Patm＝1atm，令P＝Patm的y坐标为y＝yatm。
(1)、内部压力P为大气压(P＝Patm)的y＝yatm(-h/2≤yatm≤h/2)不存在于液晶显示面板内的情形。即内部压力P是经常未满大气压的情形。
(2)、内部压力P为大气压(P＝Patm＝1atm)的y＝yatm(-h/2≤yatm≤h/2)存在于液晶显示面板内的情形。
上述(1)的情形是本发明的液晶显示面板形成有对应液晶的内压分布的柱状间隔物分布，而且上述(2)的情形是本发明的液晶显示面板特别是通过于纵向分割液晶显示面板，可达成宛如组合多片小的面板的举动。
以下针对上述(1)以及(2)的情形，说明本发明的液晶显示面板的实施例。
(1)、针对不存在内部压力P为大气压(P＝Patm)的y＝yatm(-h/2≤yatm≤h/2)的情形。说明本发明的第一实施例。此情形内部压力P是经常未满大气压。在本实施例中液晶显示面板是使用上述图3所示的液晶显示面板110来说明。
图3(a)是密封液晶的液晶显示面板110对地表垂直竖起的状态的剖面图。液晶显示面板110是显示区域的尺寸为纵约170mm，横约230mm的面板。
如图3(a)所示在竖起液晶显示面板110的状态下通过作用于液晶120的重力，在液晶显示面板110内如上所述发生如图3(b)的液晶120的内部压力分布。此内部压力分布P(y)可用上述的数学式1表示。
图4是测定产生如图3(b)所示液晶120的内部压力分布的情形的液晶显示面板110的晶胞间距的图。在图4的图形中，y′轴为距液晶显示面板110的最下部约3mm的高度，CG轴是表示液晶显示面板110的晶胞间距。图4的图形中的多个测定数据是表示液晶显示面板110的宽度方向的多个数据，如果平均所述多个测定数据，则得到CG(y′)＝-0.0013y′+5.2303。在本实施例中晶胞间距是在-50mm≤y≤50mm的范围测定，上述y′由于是以y＝-50mm为原点的高度，故有y′＝-y+50的关系。因此，CG(y)用以下的数学式2表示。
CG(y)＝-0.0013(-y+50)+5.2303＝0.0013y+5.1653(-50mm≤y≤50mm)因此，在晶胞间距的测定范围的上端(y＝-50mm)与下端(y＝50mm)产生0.13μm的晶胞间距差。
另一方面，在大气压Patm中垂直竖起液晶显示面板110时的柱状间隔物116的变形量Δd(y)可表示如下。此外，以下垂直竖起液晶显示面板110时柱状间隔物116的变形量Δd(y)是指对地表垂直竖起液晶显示面板110时的距对地表水平时的液晶显示面板110的晶胞间距的晶胞间距变化量。
Δd(y)＝(Patm-P(y))/k＝(Patm-(P0+ρ·g·y))/k(-h/2≤y≤h/2)
Patm大气压(N/m2)P0液晶密封时的液晶的平均内部压力(N/m2)ρ液晶的比重(Kg/m3)h液晶显示面板的显示区域的高度(m)g重力加速度(m/s2)。
k(y)柱状间隔物的每单位面积的弹性系数(N/m3)由上述(1)的条件，在本实施例中满足Δd(y)≥0。即柱状间隔物116虽然在密封液晶120时弹性变形，但在上述(1)的内部压力P(y)经常未满大气压这种条件下到自然长也伸长不完，仍然保持弹性变形的状态。但是，液晶显示面板110的下部亦即y越大柱状间隔物116的弹性变形Δd(y)越小。换言之，柱状间隔物116越伸长到液晶显示面板110的下部(y大)左右，越接近自然长而变高。因此，由测定数据导出的数学式2，考虑为越靠近液晶显示面板110的下部(y大)，晶胞间距越大。
因此，为了使柱状间隔物116的变形量Δd(y)即晶胞间距的分布均匀，需令Δd(y)为预定的常数Δd0。因此，本发明的液晶显示面板需具有以下的数学式4表示的弹性系数分布k(y)。
k(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·y))/Δd0(-h/2≤y≤h/2)k(y)柱状间隔物的每单位面积的弹性系数(N/m3)Patm大气压(N/m2)P0液晶密封时的液晶的平均内部压力(N/m2)Δd0液晶显示面板由平行于地表转为垂直竖起于地表之际的晶胞间距的变化量(m)ρ液晶的比重(Kg/m3)h液晶显示面板的显示区域的高度(m)g重力加速度(m/s2)。
其中若令kps(y)为一个柱状间隔物116的弹性系数，令a(y)为液晶显示面板110的每单位面积的柱状间隔物116的占有率，则一般弹性系数分布k(y)可用下式表示。
k(y)＝kps(y)·a(y)k(y)柱状间隔物的每单位面积的弹性系数kps(y)一个柱状间隔物的弹性系数a(y)液晶显示面板的每单位面积的柱状间隔物的占有率因此，若控制柱状间隔物116的弹性系数kps(y)或每单位面积的柱状间隔物116的占有率a(y)或这两方，使柱状间隔物116的每单位面积的弹性系数k(y)满足数学式4，则可得到晶胞间距为均匀的本发明的液晶显示面板。在以下的实施例中详细说明。
(2)、针对内部压力P为大气压(P＝Patm＝1atm)的y＝yatm(-h/2≤yatm≤h/2)存在于液晶显示面板内的情形，说明本发明的第二实施例。
如上所述，图7(a)是在如上述的大型显示器所使用的液晶显示面板110的两基板间，亦即两基板间的球状的间隔物施加加压密封荷重，在竖起加压密封液晶的液晶显示面板110的状态时的剖面图。由于图7(a)所示的液晶显示面板110非常大，故如图7(b)所示存在内部压力为大气压(P＝Patm＝1atm)的y＝yatm(-h/2≤yatm≤h/2)，满足上述(2)的条件。
在这种液晶显示面板110中如果通过如上所述的机构使液晶120积存于液晶显示面板110的下部，则在yatm≤y≤h/2的区域中，液晶120的内部压力胜过外压(＝大气压)，产生如图8的晶胞间距分布。此处在图8中横轴的原点L＝0mm以及右端L＝20mm是分别对应图7(b)的y＝yatm以及晶胞间距被密封剂126固定的y＝h/2。而且，图8的纵轴是距-h/2≤y≤yatm的区域的晶胞间距的晶胞间距变化量，换言之表示基板表面的挠度，0.6t、0.7t、1.1t分别表示0.6mm、0.7mm、1.1mm的彩色滤光片基板114的玻璃厚。
在图7(a)中于-h/2≤y≤yatm的区域中与上述第一实施例一样可调整柱状间隔物116的每单位面积的弹性系数k(y)，使晶胞间距均匀。但是在yatm≤y≤h/2的区域中柱状间隔物116由阵列基板112或彩色滤光片基板114脱离，表示柱状间隔物116的变形量Δd(y)的数学式3自身不成立。
因此，本发明的第二实施例如图1(a)以及图2所示，通过延伸于与重力方向垂直的方向的多片隔墙30将竖起状态的液晶显示面板110划分成晶胞，令晶胞的上端与下端的内部压力差ΔP为大气压以下。
图1(a)以及图2是分别显示本发明第二实施例的液晶显示面板10的剖面图以及俯视图。液晶显示面板10的基本构造与上述液晶显示面板110同样，液晶显示面板10包括阵列基板12、与阵列基板12隔着晶胞间距面对面的彩色滤光片基板14、保持阵列基板12与彩色滤光片基板14间的晶胞间距的多个柱状间隔物16。而且，在阵列基板12与彩色滤光片基板14间的显示区域，液晶20是通过液晶注入法或ODF法以密封剂26固定密封两基板12、14的缘部。以下未示出，在彩色滤光片基板14内形成有用于遮住像素间的边界部的黑矩阵24，在阵列基板12与彩色滤光片基板14以及柱状间隔物16的表面形成有配向膜18，偏光板22配设于未接触于两基板12与14的液晶20侧。
在本发明的第二实施例中如图1(a)以及图2所示，液晶显示面板10具有多片隔墙30。在图1(a)中隔墙30a、30b是在竖起液晶显示面板10的状态下延伸于对重力方向(以下称为纵向)垂直的方向(以下称为横向)，形成于分别距纵向的长度为ha、hb、hc的液晶显示面板10的上端ha以及ha+hb的位置。
液晶显示面板10被隔墙30a、30b分离成三个晶胞50a、50b、50c，下方的晶胞内的液晶20通过隔墙不会受到上方的晶胞内的液晶20所造成的重力的影响。即晶胞50b内的液晶20通过隔墙30a而由来自晶胞50a内的液晶20的内部压力释放，晶胞50c内的液晶20通过隔墙30b而由来自晶胞50b内的液晶20的内部压力释放。
因此，各晶胞50a、50b、50c内的内部压力如图1(b)所示，变成各晶胞内的液晶20的内部压力的分布，可像独立的液晶显示面板那样来处理。即在图1(b)中各晶胞内的内部压力与表示单一的液晶显示面板的内部压力的数学式1一样，可用以下数学式6表示。
P(y)＝P0-(1/2)ρgha+ρgy(0≤y≤ha)P(y)＝P0-(1/2)ρghb+ρg(y-ha)(ha≤y≤ha+hb)P(y)＝P0-(1/2)ρghc+ρg(y-ha-hb)(ha+hb≤y≤ha+hb+hc)P0液晶密封时的液晶的平均内部压力ρ液晶的比重
haa晶胞的纵向的长度hbb晶胞的纵向的长度hcc晶胞的纵向的长度g重力加速度上述a、b、c的各晶胞内的内部压力分布宽ΔPa、ΔPb、ΔPc都未满大气压。这是因为如果压力分布宽超过大气压，则会发生如上述的重力不均匀。
再者，使上部的晶胞其纵向的长度比下部的晶胞短，令ha≤hb≤hc。因此，ΔPa≤ΔPb≤ΔPc。这是因为可令a晶胞与b晶胞的隔墙或者位于b晶胞与c晶胞之间的隔墙的压力比平均的内压还小，可容易避免由a晶胞朝b晶胞或由b晶胞朝c晶胞的液晶的移动。
因此，因为令各晶胞的压力分布宽为未满大气压，所以在各晶胞内如第一实施例的显示器所说明的，调整弹性系数分布，使柱状间隔物16的每单位面积的弹性系数k(y)满足数学式4，可得到晶胞间距为均匀的本发明的液晶显示面板。
以下使用实施例更详细地说明本发明的具有均匀的晶胞间距的液晶显示面板。
如在本发明的第一实施例中说明的，为了使液晶显示面板的晶胞间距均匀，若使柱状间隔物116的每单位面积的弹性系数k(y)满足数学式4，则弹性系数k(y)更如以下数学式5所表示。
k(y)＝kps(y)·a(y)k(y)柱状间隔物的每单位面积的弹性系数kps(y)一个柱状间隔物的弹性系数a(y)液晶显示面板的每单位面积的柱状间隔物的占有率在本实施例中令各柱状间隔物的弹性系数kps(y)＝kps为一定，使液晶显示面板的每单位面积的柱状间隔物的占有率a(y)依存于y而变化。其结果是，a(y)应满足的公式是令所希望的晶胞间距的变化量为Δd0，如以下所表示。
a(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·y))/(Δd0·kps)Δd0液晶显示面板由平行于地表转为垂直竖起于地表之际的晶胞间距的变化量(m)再者，每单位面积的柱状间隔物的占有率a(y)是令柱状间隔物116的面积s为一定，使用柱状间隔物的密度b(y)，如以下所表示。
a(y)＝s·b(y)b(y)柱状间隔物的密度s一个柱状间隔物的面积因此，在本实施例中使柱状间隔物的密度b(y)满足下面的数学式9，可得到均匀的晶胞间距的变形量为Δd0的液晶显示面板。
b(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·y))/(Δd0·s·kps)(-h/2≤y≤h/2)此外在本说明书中虽然柱状间隔物116的面积s是以其上底的面积，但柱状间隔物116的侧壁部如图11未被蚀刻(etching)成直线形，如图10所示通常是形成歪斜的形状。因此，柱状间隔物116的上底的尺寸使用图10按以下定义较佳(参照专利文献2)。首先，在柱状间隔物116的上底210画切线212，接着令与切线212同方向的下底214的一边的长度为D。其次，令柱状间隔物116的下底214与上底210的切线212的间隔为H，令此高度H乘以未满1的常数C例如0.9的尺寸为距基板220的上底的高度(C×H)，在其位置画与基板220平行的线X，定义此线X与柱状间隔物116的侧面218的交点间的间隔为上底的尺寸。因此，柱状间隔物116的每一个的面积s定义为上述上底的尺寸所定义的面的面积。
其次，在本实施例二中令上述柱状间隔物116的密度b为一定，设每单位面积的柱状间隔物116的占有率a(y)的位置依存性是起因于柱状间隔物116的面积s(y)。
a(y)＝s(y)·bb柱状间隔物的密度
s(y)一个柱状间隔物的面积因此，在本实施例二中使柱状间隔物116的面积s(y)满足以下数学式11而变化，可得到均匀的晶胞间距的变形量Δd0的液晶显示面板。
s(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·y))/(Δd0·b·kps)(-h/2≤y≤h/2)[实施例三]最后针对上述第二实施例来说明。在第二实施例中，液晶显示面板10是通过例如隔墙30a、30b分割成a晶胞、b晶胞、c晶胞的三个晶胞。因为各晶胞内的压力分布宽Δha、Δhb、Δhc都未满大气压，所以如果使每一个晶胞柱状间隔物16的占有率a(y)满足上述数学式6，则可得到具有均匀的晶胞间距的变形量Δd0的本发明的液晶显示面板。
在本实施例三中与上述实施例一样，令柱状间隔物16的面积s为一定，使其位置依存于柱状间隔物16的密度b(y)，以a(y)＝s·b(y)。其结果得到以下的数学式12。
b(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·(y-ha/2)))/(Δd0·s·kps)(0≤y≤ha)b(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·(y-ha-hb/2)))/(Δd0·s·kps)(ha≤y≤ha+hb)b(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·(y-ha-hb-hc/2)))/(Δd0·s·kps)(ha+hb≤y≤ha+hb+hc)P0液晶密封时的液晶的平均内部压力ρ液晶的比重haa晶胞的纵向的长度hbb晶胞的纵向的长度hcc晶胞的纵向的长度g重力加速度在上述实施例三中与实施例一样，令各柱状间隔物16的面积s为一定，如实施例二令各晶胞内的柱状间隔物16的密度b为一定，即使使每单位面积的柱状间隔物16的占有率a(y)具有位置依存性，也可得到如实施例二所示具有均匀的晶胞间距的变形量Δd0的液晶显示面板。而且，即使令在各晶胞内各柱状间隔物16的面积s或柱状间隔物16的密度b分别为选择性地一定，也能得到本发明的均匀的晶胞间距的变形量Δd0的液晶显示面板。
以上虽然针对本发明的液晶显示面板来说明，但本发明并未限定于上述实施例。在上述实施例中虽然针对对地面垂直竖起液晶显示面板的情形来考察，进行实验，但本发明的液晶显示面板并未限定于对地面垂直竖起面板来使用的情形。在上述实施例中的液晶显示面板如果面板与地表所成的角度θ为0°≤θ≤90°，则可均匀地保持晶胞间距。
而且，在上述实施例中虽然令各柱状间隔物的弹性系数kps(y)＝kps为一定，使液晶显示面板的每单位面积的柱状间隔物的占有率a(y)依存于y而变化，但以a(y)＝a(常数)，kps(y)依存于y来设计本发明的液晶显示面板也可以。或者a(y)以及kps(y)都依存于y来设计本发明的液晶显示面板也可以。在本发明的液晶显示面板包括具有满足数学式4的弹性系数分布k(y)的所有的液晶显示面板。
再者，在上述第二实施例中虽然令将液晶显示面板10分离成晶胞的隔墙为30a、30b两个，但如果各晶胞内的液晶的内部压力为未满大气压，则隔墙的数目亦即被该隔墙分离的晶胞的数目未被限定。
此外，在本发明的实施例中虽然以构成液晶显示面板的间隔物为柱状间隔物，但为现有的球状间隔物也可以。而且，构成本发明的液晶显示面板的柱状间隔物的材料、形状未被特别限定，如上述，优选上底的一边或直径与下底的一边或直径的比为50～100％，更优选为50～100％。
也可以密集地排列间隔物而形成隔墙，而且以其他材料形成也可以。
本发明的液晶显示面板为IPS方式、扭转向列方式或其他方式的液晶显示面板均可。
此外，在实际使用环境中的温度是指在日常的使用中可体验液晶显示面板的温度，至少可包括摄氏0度到70度。
其他，本发明在不脱离其主旨的范围，根据本领域技术人员的知识可在施加种种的改良、修正、变更的样态下实施。
本发明针对要在垂直或倾斜地竖起于地表的状态下使用的液晶电视或个人电脑显示器等中使用的所有的液晶显示面板，特别是大型液晶显示面板更具有效果。
权利要求
1.一种液晶显示面板，包括一第一基板；一第二基板，与该第一基板保持晶胞间距而面对面；多个柱状间隔物，形成于该第一基板上或该第二基板上，保持该第一基板与该第二基板之间的晶胞间距，支持该两基板；以及一液晶，密封于该第一基板与该第二基板间，其中在该第一基板或该第二基板上的该些柱状间隔物具有不同的每单位面积的弹性系数。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板，其中在使该液晶显示面板于地表竖起而作显示时，由作用于该液晶的重力所引起的该液晶的内部压力是未满大气压。
3.如权利要求1或2中任何一项所述的液晶显示面板，其中在使该液晶显示面板于地表竖起而作显示时，该液晶显示面板上部的柱状间隔物的每单位面积的弹性系数大于该液晶显示面板下部的柱状间隔物的每单位面积的弹性系数。
4.如权利要求1或2中任何一项所述的液晶显示面板，其中在使该液晶显示面板于地表垂直竖起而作显示时，该柱状间隔物的每单位面积的弹性系数对应液晶的压力分布，且以如下的数学式表示，k(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·y))/Δd0、(-h/2≤y≤h/2)、k(y)柱状间隔物的每单位面积的弹性系数(N/m3)、Patm大气压(N/m2)、P0液晶密封时的液晶的平均内部压力(N/m2)、Δd0液晶显示面板由平行于地表转为垂直竖起于地表之际的晶胞间距的变化量(m)、ρ液晶的比重(Kg/m3)、h液晶显示面板的显示区域的高度(m)、g重力加速度(m/s2)。
5.一种液晶显示面板，包括一第一基板；一第二基板，与该第一基板保持晶胞间距而面对面；一密封剂，保持该第一基板与该第二基板间的晶胞间距，将该两基板的端部黏着；多个柱状间隔物，形成于该第一基板上或该第二基板上，用以保持该第一基板与该第二基板之间的晶胞间距且支持该两基板；一液晶，被该密封剂所包围且密封于该第一基板与该第二基板间；以及一隔墙，保持该第一基板以及该第二基板间的晶胞间距，并连结该第一基板以及该第二基板的密封剂上的两点，其中通过该隔墙分割成多个晶胞。
6.如权利要求5所述的液晶显示面板，其中在使该液晶显示面板竖起于地表而作显示时，该隔墙是在垂直于重力的方向将该液晶显示面板分割成晶胞。
7.如权利要求5或6中任何一项所述的液晶显示面板，其中在使该液晶显示面板竖起于地表而作显示时，由作用于该晶胞内的液晶的重力所引起的该液晶的内部压力是未满大气压。
8.如权利要求5或6中任何一项所述的液晶显示面板，其中在使该液晶显示面板竖起于地表而作显示时，该液晶显示面板上部中的柱状间隔物的每单位面积的弹性系数大于该液晶显示面板下部中的柱状间隔物的每单位面积的弹性系数。
9.如权利要求5或6中任何一项所述的液晶显示面板，其中在使该液晶显示面板对地表垂直竖起显示时，在该晶胞内该柱状间隔物的每单位面积的弹性系数对应液晶的压力分布，且以如下的数学式表示，k(y)＝(Patm-(P0+ρ·g·y))/Δd0、(-h/2≤y≤h/2)、k(y)柱状间隔物的每单位面积的弹性系数(N/m3)、Patm大气压(N/m2)、P0液晶密封时的液晶的平均内部压力(N/m2)、Δd0液晶显示面板由平行于地表转为垂直竖起于地表之际的晶胞间距的变化量(m)、ρ液晶的比重(Kg/m3)、h晶胞的重力方向的长度(m)、g重力加速度(m/s2)。
10.如权利要求5或6中任何一项所述的液晶显示面板，其中在使该液晶显示面板垂直竖起地表而作显示时，形成于该液晶显示面板上部的晶胞的重力方向的长度比形成在比该晶胞还下部的晶胞的重力方向的长度短。
11.如权利要求5或6中任何一项所述的液晶显示面板，其中该隔墙是将柱状间隔物密集地排列而形成。
全文摘要
本发明的液晶显示面板，其目的为把被垂直竖立使用的液晶显示面板中发生的内部压力分布所引起的晶胞间距差予以补正，以提高显示品质。本发明的液晶显示面板包括有隔墙，该隔墙用以保持一第一基板以及一第二基板之间的晶胞间距，且连结该第一基板以及该第二基板间的一密封剂的两个点，并通过该隔墙分割成多个晶胞。
文档编号G02F1/1339GK1648745SQ20051000611
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月28日 优先权日2004年1月28日
发明者山下英文, 国枝秀昭 申请人:奇美电子股份有限公司