CN100557489C - 具有间隔物的液晶显示器 - Google Patents

Abstract

一种应用于液晶显示器的间隔物的构造，间隔物包含一柱状元件及包围柱状元件的围墙元件，柱状元件与围墙元件间保留一空间。在彩色滤光基板的黑色矩阵区形成间隔物，且柱状元件接触薄膜晶体管基板的晶体管金属。当温度变动时，此空间可提供液晶体积变化量的调节，指压时利用围墙元件与金属结构相互箝制避免二基板的横向相对位移。

Description

具有间隔物的液晶显示器

技术领域

本发明有关一种液晶显示器的间隔物，特别是有关使用滴下式注入法的液晶显示器的间隔物。

背景技术

液晶显示器由一彩色滤光基板、薄膜晶体管基板及二基板间充满液晶所构成，在较大尺寸的液晶显示器为维持二基板的间隙，在液晶层内分布复数个间隔物以维持间隙高度保持二基板平行，另在液晶注入法以液晶真空注入法为主，但注入时间耗时，目前逐渐以滴下注入法(One Drop Fill，ODF)取代，对于间隔物的结构需要更新设计。

在现有技术以球型间隔物分布在液晶层间，此种结构在基板受到压力时，因间隔物滚动而破坏基板，或因为任意分布而位于像素区内产生不均匀的分布，更因为间隔物的散射问题而影响产品良率，近年以微影技术形成间隔物(PhotoSpacer，PS)，精确的控制间隔物的位置、大小及高度取代传统球型间隔物的构造。

请参考图1为一间隔物300的构造，揭示于日本专利公开特许公报特开2004-191841中，由一围墙元件310中间且保留一空间320所构成。图2说明现有间隔物300置于一包含彩色滤基板(Color Filter substrate，CF substrate)100及包含薄膜晶体管基板(Thin Film Translator substrate，TFT substrate)200之间的剖面示意图。当利用真空注入法时，吸入的液晶800后破除真空但间隔物300的空间320保留真空而吸附二基板100、200，并保持二基板100、200的间距，此中空结构的支撑力较差，若PS压力较大将产生中间凹陷的现象，且目前由于滴下注入法逐渐取代真空注入法此设计逐渐不再适用。

再者，日本专利公开特许公报特开2003-084289，利用间隔物不同的高度，一旦基板受压或在低温下，可借助PS弹性压缩的功能而增加受压面积能力。

其他现有间隔物的设计应用于滴下注入法，相对液晶空间缩减而导致液晶工艺窗口(window process)不足，且因间隔物及液晶的膨胀系数不同，在组立后的温度下降时易导致液晶发生气泡的现象。

因此，具有调节液晶功能、避免二基板相对的横向位移及减少气泡影响显示效能的设计为提升液晶显示器设计的一重要课题。

发明内容

为解决上述的问题，一种间隔物，其具有一中空部分可容置液晶，具有调节液晶的功能，即于二基板受压力时，间隔物空间与像素区的液晶是相连通知区域可调节液晶。

再者，为了避免二基板的横向相对位移，一种液晶显示面板，利用具有中心与围墙元件设计的间隔物，当液晶显示面板承受外界压力时，利用围墙元件拘束二基板的水平位移。

再者，为了减少气泡发生，一种液晶显示面板，将间隔物设置于黑色矩阵(black matrix，BM)位置上，可在低温度减低气泡发生的机率。

根据上述，本发明的一实施例提供一间隔物，具有一柱状元件、包围柱状元件的围墙元件及柱状元件与围墙元件间保留一间隔物空间的构造。其位置可利用微影技术形成于彩色滤光基板的黑色矩阵区(BM)，柱状元件的一端与薄膜晶体管基板的金属结构邻接，借以调整液晶避免气泡发生与利用柱状元件与围墙元件拘束二基板而避免两基板横向相对位移。

附图说明

图1是现有技术的间隔物立体图；

图2是现有技术的液晶显示器的间隔物剖视图；

图3是本发明一实施例的间隔物立体图；

图4是本发明另一实施例的间隔物立体图；

图5是本发明一实施例的液晶显示器的间隔物剖视图；

图6A、6B及6C是本发明一实施例在不同温度下的液晶显示器的间隔物剖视图；

图7是传统技术的液晶显示器的间隔物剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图方式说明本发明的实施例，详细说明本发明内容及具体实施方式。

图3为本发明的间隔物的一实施例的立体图，间隔物700a包含一柱状元件730a及一围墙元件710a，柱状元件730a与围墙元件710a间保留一间隔物空间720a。间隔物700a用于保持二平行玻璃基板的间隙，柱状元件730a用以支撑二平行基板的距离。要说明的是，柱状元件730a与围墙元件710a的几何形状并无限制，只要便于以现有工艺制作即可。其次，柱状元件730a与围墙元件710a的高度可以相同，或是圆筒围墙元件710a略高于柱状元件730a。再者，柱状元件730a与围墙元件710a可以为相同的材料，亦可以不同的材料形成。图4为间隔物的另一实施例，保留相同的结构但不同的几何形状，如实施例图中的间隔物700b包含一方形柱状元件730b、方筒围墙元件710b与柱状元件730b及围墙元件710b的保留空间720b。

请参考图5，该图说明单一间隔物与彩色滤光基板及薄膜晶体管基板的构造剖面示意图，图中上方基板为彩色滤光基板500，下方基板为薄膜晶体管基板600，夹层为液晶层800中充满液晶。液晶层800内彩色滤光基板500下方形成一间隔物700，间隔物700中间为一柱状元件730、包围柱状元件730的筒型围墙元件710，柱状元件730与围墙元件710间具有一间隔物空间720所构成。柱状元件730下方邻接薄膜晶体管基板600上的一金属结构610，柱状元件730的截面积要小于金属结构610，且围墙元件710内部的截面积比金属结构610大。

柱状元件730因邻接于金属结构610，因金属的导热系数高能将热快速带走，使柱状元件730对温度变化的反应较围墙元件710快速且灵敏。另一方面，围墙元件710则未与薄膜晶体管基板600接触，具调节液晶的功能，围墙元件710内部截面比金属结构610大，一旦受到压力与金属结构610间相互箝制，避免二基板的产生水平方向的相对位移。

现说明在基板受到压力间隔物700结构的变化及其功能，在面板上方施加荷重时，柱状元件730压缩围墙元件710与薄膜晶体管基板600接触使受压面积增大而增加面板耐压的能力，另***墙元件710与薄膜晶体管基板600上的金属结构水平方向被局限，避免异常显示区露在黑色矩阵外，因而减轻指压漏光的发生。

接着说明温度变化时此结构的作用，请参考图6A到图6C，该系列图为一实施例在不同温度下的构造变化的剖面示意图，随着温度变化，说明如下：

参考图6A为室温下的构造示意图，上为彩色滤光基板500，下为薄膜晶体管基板600，中为液晶层800充满液晶，彩色滤光基板500的黑色矩阵(BM)区840下方形成间隔物700，中间为像素区830。柱状元件730的另一端邻接且接触于薄膜晶体管基板600的金属结构610上，间隔物的围墙元件710包围柱状元件730且其另一端未与薄膜晶体管基板600接触，围墙元件710与柱状元件730间保留一间隔物空间720。由图例中，像素区830的液晶高度810与间隔物空间720的区域的液晶高度850等高，皆充满液晶。但温度下降时因体积缩小，不同区域的液晶高度将产生相对变化，即像素区830的液晶高度810及间隔物空间720的液晶高度850并不相同，以下说明温度降低时的现象及本构造的变化及功用。

参考图6B，当温度降低液晶收缩基板受大气压的压力而变形，像素区830因受压力而内凹，BM区840因有间隔物700的支撑而变形减小，如图例中的彩色滤光基板500向下弯曲，而薄膜晶体管基板600向上弯曲，而在BM区因有间隔物的支撑，高度几乎不变。柱状元件730对温度变化较为灵敏且快速，故对温度降低而立即收缩。围墙元件710对温度降低反应较慢，一端固定在彩色滤光基板500，另一端未与薄膜晶体管基板600邻接，但已低于薄膜晶体管基板600的金属结构610的高度，液晶仍能在像素区830及间隔物空间720区域流通。二基板的液晶高度在不同区域因变形而具不同的高度，BM区840液晶收缩因间隔物空间720的液晶高度850降低而在二基板间隙产生一液晶空乏区，像素区830因受到压力变形将液晶推入间隔物空间720的区域内，使液晶仍充满像素区830及间隔物空间720，可以理解，像素区830的液晶高度(图例中的h1)810小于间隔物700的空间720部分的液晶高度(图例中的h2)850。

参考图6C，当温度继续降低，围墙元件710与薄膜晶体管基板600邻接而闭合，使像素区830及间隔物空间720的液晶隔离而不再流通，但液晶仍充满像素区830及间隔物空间720的区域。假设温度继续下降，因为间隔物700的调节功能已停止，在像素区产生一液晶空乏区，意即产生气泡，该空乏区高度(图例中Δh1)820，此空乏区高度(Δh1)820为像素区的二基板间隙高度与液晶高度(h1)810之差。BM区840的液晶的空乏区高度(图例中Δh2)860，为二基板间隙高度与间隔物空间720的液晶高度850的高度差，可以理解，温度降低时，间隔物空间720的液晶的体积较像素区830的液晶变化明显，即BM区840的液晶空乏区高度860较像素区830的液晶空乏区高度820大，说明在BM区840先发生气泡，而像素区830后发生，意即因间隔物空间720的调节，使气泡集中于BM区840。

请参考图7，该图为传统间隔物设计的间隔物构造剖面示意图，图中像素区的液晶高度410，液晶空乏区高度420，两侧为现有间隔物300，现有间隔物因无围墙的设计，当温度下降时所造成的ΔH，会比本设计的Δh1大，因而无调节液晶的功能。

本发明具有以下的功能克服液晶显示器的重要设计课题：

1.设计简单，由一柱状元件、包围该柱状元件的围墙元件及柱状元件与围墙元件间保留一间隔物空间所构成。

2.具液晶调节功能，利用薄膜晶体管基板的金属结构突出部分与间隔物的柱状元件邻接而围墙元件与薄膜晶体管基板未接触，而具液晶调节功能。

3.避免二基板的横向相对位移，利用薄膜晶体管的金属结构突出部分与间隔物的围墙元件于基板受压力时相互拘束。

4.温度降低时将气泡集中于BM区，液晶调节空间集中在间隔物的空间，即皆在BM区下，避免气泡发生在像素区。

但以上所述，仅为本发明的较佳实施例，当不能以其限制本发明的范围。即凡依本发明申请权利要求范围所做的等效的变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神及范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。

Claims (11)

1.一种液晶显示器的间隔物，设置于一滤光基板与一薄膜晶体管基板之间，该间隔物包含：

一柱状元件，该柱状元件的一端与该一滤光基板邻接，该柱状元件的另一端与连接于该薄膜晶体管基板上的金属结构邻接；及

一围墙元件，其包围该柱状元件，该围墙元件与该柱状元件间形成一空间，且该围墙元件与该滤光基板连接。

2.如权利要求1所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该柱状元件与该围墙元件是以一相同材料形成。

3.如权利要求1所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该柱状元件与该围墙元件是以一不同材料形成。

4.如权利要求1所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该柱状元件的长度不等于该围墙元件。

5.如权利要求1所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该柱状元件的长度等于该围墙元件。

6.如权利要求1所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该滤光基板还包含一黑色矩阵。

7.如权利要求6所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该间隔物置于该黑色矩阵之上。

8.如权利要求1所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该柱状元件为圆柱状或方柱状。

9.如权利要求1所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该围墙元件为圆筒状或方筒状。

10.如权利要求1所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该柱状元件不大于该空间的截面积。

11.如权利要求1所述的液晶显示器的间隔物，其特征在于该液晶显示器为一液晶滴下式液晶显示器。

Images