专利名称：具高间隙均匀度的液晶显示面板及其间隙控制方法
技术领域：
本发明是有关于一种具有良好间隙均匀度(cell gap uniformity)的液晶 显示面板，及用于该液晶显示面板的间隙厚度控制方法。
背景技术：
一液晶显示面板的间隙均匀度(cell gap uniformity)控制相当重要，因 若面板的间隙均匀度不佳，会使面板的不同区域具有相异的相位差值△ nd， 如此将容易形成例如底色不均缺陷(咖ra defect)等明显影响面板光学表现的 问题，进而影响液晶显示器的整体画质表现。特别是对于一超扭转向列型液 晶显示器(super-twisted nematic liquid crystal display; STN LCD), 不 均匀的面板间隙容易造成一对比不均的显示画面，对整体画质影响更为显著。
造成面板间隙不均的因素相当多，举例而言，在面板显示区以外的驱动 电极走线，受限于有限的布线空间，会导致其电极走线密度分布不均匀。当 走线密度分布不均时，会导致控制间隙厚度的间隔物(spacer)有不同的支撑 力。亦即，间隔物支撑力大的区域间隙相对较高，支撑力小的区域间隙相对 较低，而形成不均匀的间隙。再者，液晶显示器内各叠层结构的膜厚公差累 积，或其它制程上的各种误差均会造成表面平坦度变化而导致一不佳的均匀 度。因此，为改善显示面板的间隙均匀度，公知技术中亦揭露各种不同的解 决方法。
如图1所示，美国公告专利6712659号揭露一种间隙调整方法，当压合 器102于上、下玻璃基板104、 106热压合时，其同时利用一监测器108量测 由透明孔穴110构成的量测点处的间隙值，再将该值馈入一控制器112借以 调整压合器102的压力，直到间隙均匀度达到要求为止。然而，此一设计不 仅需额外的光学量测仪器而大幅增加成本，且一次只能调整一组上下基板的 间隙而不适于量产。
再者，如图2所示，美国公告专利5629787号揭露一种于基板组合时调 整间隙的方法，其是将一种具弹性的垫片(elastic sheet) 202设置于框胶 204下方，借以调整当上、下基板206、 208压合后的间隙。然而，此一方法 需额外的垫片202,该垫片202的制法繁复且有特定的表面粗糙度及制造精度 要求，明显提高制造成本且不利于量产时的间隙控制。
另外，美国公告专利5757450号揭露一改善透明电极走线分布密度以提 高间隙均匀度的方法。如图3所示，因传统上透明电极302延伸出的端子304 会构成一倾斜走向，使透明电极302边缘处的分布密度较低，如此因走线分 布密度的不均，会影响面板间隙均匀度。因此，该间隙调整方法是以加入虚 拟电极(dummy electrode) 306方式克服此一问题，使液晶胞内部各处的电极 密度保持一致以改善间隙均匀度。然而，此技术只能改善因电极走线密度造 成的间隙不均问题，对于其它因素所造成的间隙不均问题则无改善效果。
发明内容
因此，本发明的目的在提供一种具有良好间隙均匀度的液晶显示面板、 及用于该液晶显示面板的间隙厚度控制方法，其能在不变更原面板结构、制 程且不需额外构件的情况下，大幅改善无论是何种原因造成的面板间隙不均 问题。
依本发明的设计， 一种液晶显示面板包含第一及第二基板、 一液晶层及 一黑矩阵层。两基板是借由一框胶结合，且液晶层介设于两基板间由框胶所
圈围出的空间。框胶与基板间构成一重合区域，且仅部分重合区域分布有黑 矩阵层借以弹性调整间隙厚度，亦即黑矩阵层于该重合区域中的整体分布位 置、面积可视实际间隙厚度调整来维持整个面板区域的间隙均匀度。
再者，本发明提供一种液晶显示面板间隙控制方法，该方法首先将液晶 显示面板画分为多个区域并分别量测其间隙厚度，其中具有高于一标准值的
间隙值区域定义为高厚度区，且具有低于一标准值的间隙值区域定义为低厚 度区。接着，比较该高、低厚度区与液晶显示面板的框胶分布位置，以定义
出邻接高厚度区的第一重合区段及邻接低厚度区的第二重合区段。最后，将 该液晶显示面板的黑矩阵层形成于第一重合区段外且形成于第二重合区段内。
借由本发明的设计，因黑矩阵层本身即为液晶显示面板组成的必要结构， 故本发明仅需调整黑矩阵层相对框胶位置的分布方式，即可在不变更原面板 结构、制程且不需额外构件的情况下，大幅改善无论是何种原因造成的面板 间隙不均匀问题，进而提升显示品质。
图1为显示一公知面板间隙调整方式示意图。
图2为显示另一公知面板间隙调整方式示意图。 图3为显示另一公知面板间隙调整方式示意图。
图4为依本发明的一实施例，显示一液晶显示面板的局部剖面示意图。
图5A为沿俯视方向观察一公知液晶显示面板的示意简图。图5B为沿图 5A的A-A线横切而得的剖面图，图5C为经本发明间隙控制方法调整后的液 晶显示面板示意简图。
图6A为沿俯^1方向，见察另一爿>知液晶显示面才反的示意简图，图6B为沿 图6A的B-B线横切而得的剖面图。图6C为经本发明间隙控制方法调整后的 液晶显示面板示意简图。
图7A为沿俯视方向观察另一公知液晶显示面板的示意简图，图7B为沿 图7A的C-C线横切而得的剖面图。图7C为经本发明间隙控制方法调整后的 液晶显示面板示意简图。
图8A为沿俯视方向观察另一公知液晶显示面板的示意简图，图8B、 8C、 8D、 8E为沿图8A的D-D线、E-E线、F-F线、G-G线横切而得的剖面图。图 8F为经本发明间隙控制方法调整后的液晶显示面板示意简图。
图9A、 9B、 IOA、 IOB显示本发明间隙调整效果实例的实际输出值。
图11为说明本发明液晶显示面板间隙控制方法的流程图。
符号说明
10 液晶显示面板 12 第一基板 14 第二基板 16 框胶
16a、 16b、 16c、 16d 框胶区段
18 液晶层
22 间隔物
24 彩色滤光片
26 黑矩阵层
28 透明电籾_
30、 34 配向层
32 透明电极
36、 38 偏光板
102 压合器
104、 106 玻璃基板
108 监测器
110 透明孔穴
112 控制器
202 垫片
204框胶
206、 208 基板
302 透明电极
304 端子
306 虚拟电极
S0-S10 步骤
具体实施方式
图4为依本发明的一实施例，显示一超扭转向列液晶显示面板(STN LCD) 10的局部剖面示意图。如图4所示，液晶显示面板10包含彼此相向的一 第一基板12及一第二基板14，两基板是以如框胶(adhesive sealant)16之 类的密封材料(sealing material)连接使三者圈围出一封闭的间隙区域，再 将液晶填入其中构成一液晶层18。再者，由玻璃或树脂构成的间隔物 (spacer)22散布于液晶层18中并与两基板黏合，以使整片液晶显示面板10 维持一定的间隙厚度。第一基板12面向液晶层18的一侧上形成有彩色滤光 片24、隔开不同色彩的滤光片的黑矩阵层26、透明电极28及配向层30。第 二基板14上形成有透明电极32及配向层34。第一基板12及第二基板14相 对液晶层的外侧分别设置偏光板36及偏光板38。
如图4的虛线所示，于液晶显示面板10中框胶16与基板12间具有一重 合区域M。于本说明书中，框胶16与基板12间的「重合区域J定义为框胶 16最邻近基板12的端面于投影至基板12表面过程中掠过的区域。当黑矩阵 层26的分布外扩至该重合区域M内时，可获得加大间隙厚度的效果；反之当 黑矩阵层26的分布内缩至该重合区域M外时，可获得降低间隙厚度的效果。 因此，本发明的液晶显示面板IO设计为仅部分该重合区域M分布有黑矩阵层 26,如此即可提供调整间隙厚度的弹性，亦即黑矩阵层26于该重合区域M中 的整体分布位置、面积可视实际间隙厚度调整来维持整个面板区域的间隙均 匀度。如下以不同实例，详细说明依本发明获得良好间隙均匀度的间隙调整 做法。于此须注意， 一般而言，不均匀的面板间隙所造成的相位差值And差 异，对一超扭转向列型液晶显示面板的画质影响极为显著，故图4以超扭转 向列液晶显示面板10为例作说明。然而，当能理解本发明的间隙均匀度控制
方式及如下各个调整实例，并不限定应用于如超扭转向列型液晶显示器io之
类的被动矩阵式液晶显示器，其同样可运用于如薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)之类的主动矩阵式液晶显示器，且于该情况下第一基板12为一滤光片基 板且第二基板14为一薄膜晶体管基板。 (第一调整例)
图5A为沿俯视方向观察一公知液晶显示面板的示意简图，显示包含基板 12、黑矩阵层26及框胶16的公知分布方式。图5B为沿图5A的A-A线横切 而得的剖面图，图5C为经本发明间隙控制方法调整后的液晶显示面板示意简图。
如图5A所示，框胶16包含围绕出一矩形的四道条状区段16a、 16b、 16c 及16d，因此，依前述的重合区域定义，框胶16与基板12间的重合区域亦为 界定出一矩形的四道条状区段。再者，依公知的分布方式，黑矩阵层26布满 框胶16与基板12间的所有重合区域，即各道条状区域均为黑矩阵层26所布 满。再者，由图5B可看出面板左侧(即框胶区段16a侧)间隙厚度D大于右侧 间隙厚度d (即框胶区段16b侧)而产生间隙不均匀现象。
因此，当量测得知依公知黑矩阵层分布方式的面板间隙分布情形后，即 可借由本发明的设计，如图5C所示，将黑矩阵层26的分布设计为使框胶区 段16a与基板12间的重合区域中不具有黑矩阵层26 (黑矩阵层26的分布内缩 至重合区域外)，而框胶区段16b与基板12间的重合区域则仍布满黑矩阵层 26(黑矩阵层26分布外扩至重合区域内)，如此借由黑矩阵层26本身厚度的 补偿效果，即可达到使两侧位置的间隙厚度趋近的效杲，而提供一均匀度较 佳的显示面板。
(第二调整例)
图6A为沿俯视方向观察一公知液晶显示面板的示意简图，图6B为沿图 6A的B-B线横切而得的剖面图。图6C为经本发明间隙控制方法调整后的液 晶显示面板示意简图。
由图6A及图6B可看出面板中央间隙厚度D大于左右两侧(即框胶区段16a 侧及框胶区段16b侧)的间隙厚度d。因此，依本发明的设计，如图6C所示， 可将黑矩阵层26分布设计为使框胶区段16a、 16b与基板12间的重合区域中 布满黑矩阵层26,而框胶区段16c、 16d与基板12间的重合区域则不具有黑 矩阵层26，达到使左右两侧间隙厚度趋近中央间隙厚度的效果。
(第三调整例)
图7A为沿俯视方向观察一公知液晶显示面板的示意简图，图7B为沿图 7A的C-C线横切而得的剖面图。图7C为经本发明间隙控制方法调整后的液 晶显示面板示意简图。
由图7A及图7B可看出面板中央间隙厚度D大于上下两侧(即框胶区段16c 侧及框胶区段16d侧)的间隙厚度d。因此，依本发明的设计，如图7C所示， 可将黑矩阵层26分布设计为使框胶区段16c、 16d与基板12间的重合区域中 布满黑矩阵层26，而框胶区段16a、 16b与基板12间的重合区域则不具有黑 矩阵层26，达到使上下两侧的间隙厚度趋近中央间隙厚度的效果。
(第四调整例)
图8A为沿俯视方向观察一公知液晶显示面板的示意简图，图8B、 8C、 8D、 8E为沿图8A的D-D线、E-E线、F-F线、G-G线横切而得的剖面图。图8F为 经本发明间隙控制方法调整后的液晶显示面板示意简图。
由上述各个剖面图可看出，该液晶显示面板间隙厚度分布为下侧(框胶区 段16d侧)较上侧小(框胶区段16c侧)，而左侧(框胶区段16a倒)的间隙厚度
分布不均匀，即上端的P部分间隙厚度D大于下端的Q部分间隙厚度d，而右 侧(框胶区段16b侧)的间隙厚度分布亦不均匀，即上端的R部分间隙厚度D 大于下端的S部分间隙厚度d。因此，如图8F所示，可将黑矩阵层26分布设 计为使框胶区段16d与基板12间的重合区域中布满黑矩阵层26，而框胶区段 16c与基板12间的重合区域则不具有黑矩阵层26。另外，框胶区段16a中对 应具较小间隙厚度d的Q部分的重合区域亦布满黑矩阵层26而该侧其它部分 的重合区域则不具黑矩阵层分布；框胶区段16b中对应具较小间隙厚度d的S 部分的重合区域亦布满黑矩阵层26，而该侧其它部分的重合区域则不具黑矩 阵层分布。亦即，本发明的间隙调整方式，并不限定为整侧一起调整的方式， 而可视各侧不同部分的间隙厚度分布情形，调整该侧重合区域的黑矩阵分布 面积及位置，来达到维持整体间隙均匀度的效果。
依本发明的设计，黑矩阵层26于框胶16与基板12间的重合区域的分布 方式并不限定。黑矩阵层26可以布满整道条状重合区段的方式形成于重合区 域中，亦可以分布于一道条状重合区段中的部分区域方式，形成于该重合区 域中。再者，于分布于一道条状重合区段中的部分区域情况下，可任意变化 一道重合区段中的黑矩阵层填入量及填入位置，获得利用黑矩阵层填入量及 填入位置^f效调间隙厚度的效果。另一方面，虽然图4中的黑矩阵层26是以形 成于第一基板12上为例，然而，当能理解黑矩阵层26亦可形成于第二基板 14上作为遮蔽薄膜晶体管32或金属端子(图未示)等的遮光部，故本发明的间 隙调整方式同样可运用在框胶16与第二基板14间，或者同时分别调整框胶 16与第一基板12及第二基板14间的黑矩阵层26分布，而获得一更广的间隙 厚度可调整范围。
再者，依本发明的设计，可视面板间隙厚度所需调整幅度决定黑矩阵层
厚度，以达到最佳补偿效果。以前迷的第二调整例为例，如图6B所示的面板 间隙厚度差值(D-d)为0. 3um，若一开始黑矩阵层厚度设定为0.15um，进行如 图6C的调整方式后仅能将间隙厚度差值(D-d)由0. 3咖降低为0. 15ura，所以 可进一步将黑矩阵层膜厚提高为0. 3um达到间隙厚度差值(D-d)为0的最佳补 偿效杲。
借由本发明的设计，因黑矩阵层26本身即为液晶显示面板组成的必要结 构，故本发明仅需调整黑矩阵层相对框胶16位置的分布方式，即可在不变更 原面板结构、制程且不需额外构件的情况下，大幅改善无论何种原因造成的 面板间隙不均匀问题，进而提升显示品质。
图9A、 9B、 IOA、 IOB显示本发明间隙调整效果实例的实际输出值。图9A 显示调整前面板中央间隙厚度大于左右两侧的情况，其调整前的间隙厚度分 布值列于图9B。借由本发明以图6C所示的方式调整后，由图IOA的间隙厚度 分布图、及图10B所列的调整后量测值可看出，左右两侧的间隙厚度明显趋 近中央部分而有效提高面板间隙均匀度。
图11为说明本发明液晶显示面板间隙控制方法的流程图，该方法包含下 述步骤。
步骤SG: 开始
步骤S2:将一液晶显示面板画分为多个区域，并分别量测各个区域的间 隙厚度。此时可以黑矩阵层26完全布满框胶16与基板12间的所有重合区域、 或黑矩阵层26完全形成于框胶16与基fe 12间的所有重合区域外的量测间隙
值作为调整前的参考值。将具有高于一标准值的间隙值区域定义为高厚度区， 且具有低于一标准值的间隙值区域定义为低厚度区。该标准值例如可设为各 个参考值的平均值。
步骤S4:比较该高、低厚度区与该液晶显示面板的框胶分布位置，借以
将框胶与基板的重合区域分为邻接该高厚度区的第 一重合区段及邻接该低厚 度区的第二重合区段。
步骤S6:比较该高厚度区与该低厚度区的间隙厚度值以决定该液晶显示 面板的最佳黑矩阵层厚度。
步骤S8:将该黑矩阵层形成于该第一重合区段外及形成于该第二重合区 段内。
步骤S10:结束。
于此须注意执行比较该高厚度区与该低厚度区的间隙厚度值的步骤S6， 可获得导出最佳黑矩阵层厚度的效杲，但就本发明的设计而言，该步骤并非 完全必要而可视实际需求省略。
再者，虽然框胶与基板间的重合区域例示为界定出 一矩形的四道条状区 段，但其并不限定，而可随框胶形成方式变化成为界定出一任意多边形的多 道条状区段。
以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴， 而对其进行的等效修改或变更，均应包含于申请专利范围中，而非限定于上 述的实施例。
权利要求
1.一种具高间隙均匀度的液晶显示面板，包含一第一基板；一第二基板，借由一密封材料与该第一基板结合；一液晶层，介设于该第一基板与该第二基板间由该密封材料所圈围出的空间；及一黑矩阵层，形成于第一基板或该第二基板面向该液晶层的一侧；其中该密封材料与该第一或该第二基板构成一重合区域，且仅部分该重合区域分布有该黑矩阵层。
2. 如权利要求1所述的液晶显示面板，还包含多个间隔物设置于该第一 及该第二基板间，且其中该密封材料为一框胶。
3. 如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该重合区域包含界定出一多 边形的多道条状区段。
4. 如权利要求3所述的液晶显示面板，其中该黑矩阵层是以完全布满一 道条状区段涵盖区域的方式、或分布于一道条状区段中的部分区域方式形成 于部分该重合区域。
5. 如权利要求3所述的液晶显示面板，其中该多边形为矩形。
6. 如权利要求5所述的液晶显示面板，其中该黑矩阵层仅分布于位于该 矩形一边上的一条状区段、或仅分布于分别位于该矩形两对边的二条状区段。
7. 如权利要求6所述的液晶显示面板，其中分别位于该二条状区段中的 该黑矩阵层具有相异的分布区域。
8. 如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该液晶层是由超扭转向列液 晶所构成。
9. 如权利要求1所述的液晶显示面板，其中该第一基板为一滤光片M 且该第二基板为一薄膜晶体管基板。
10. —种具高间隙均匀度的液晶显示面板，包含 一第一基板；一第二基板，借由一密封材料与该第一基板结合； 一液晶层，介设于该第 一基板与该第二基板间由该密封材料所圈围出的 空间；及一黑矩阵层，形成于该第一基板及该第二基板上面向该液晶层的一侧； 其中该密封材料与该第一基板及该第二基板分别构成一重合区域，且仅 部分该重合区域分布有该黑矩阵层。
11. 一种液晶显示面板间隙控制方法，包含如下步骤 将该液晶显示面板画分为多个区域并分别量测其间隙厚度，其中具有高于一标准值的间隙值区域定义为高厚度区，且具有低于一标准值的间隙值区 域定义为低厚度区；比较该高、低厚度区与该液晶显示面板的框胶分布位置，以定义出邻接 该高厚度区的第一重合区段及邻接该低厚度区的第二重合区段；及将该液晶显示面板的黑矩阵层形成于该第一重合区段外且形成于该第二 重合区l殳内。
12. 如权利要求11所述的液晶显示面板间隙控制方法，还包含比较该高 厚度区与该低厚度区的间隙厚度以决定该黑矩阵层形成厚度的步骤。
13. 如权利要求11所述的液晶显示面板间隙控制方法，其中该标准值为 该多个区域的间隙厚度值的平均值。
全文摘要
一种具高间隙均匀度的液晶显示面板，包含第一及第二基板、一液晶层及一黑矩阵层。两基板是借由一框胶结合，且液晶层介设于两基板间由框胶所圈围出的空间。框胶与基板间构成一重合区域，且仅部分重合区域分布有黑矩阵层。
文档编号G02F1/1339GK101105593SQ200610101759
公开日2008年1月16日 申请日期2006年7月10日 优先权日2006年7月10日
发明者杨洪恩, 简裕峰, 蔡文荣 申请人:胜华科技股份有限公司