CN1133897C - 液晶显示元件 - Google Patents

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Abstract

其上形成第一至第四薄膜的玻璃基板与其上形成第五至第七薄膜的玻璃基板，经处于基板周缘部分的密封件彼此粘合，形成薄膜的面彼此相对。经混合到密封件中的密封部间隔物由球形粒子的玻璃珠制成，而间隔物对密封材料的比率为7-20wt%。而且，球形间隔物的粒子直径为(液晶层厚度A)+(有效显示区内各种薄膜总厚度B+B′)-(密封部中各种薄膜总厚度C+C′)+(0.1至0.2μm)，有可能消除有效显示区附近的亮度不均匀。

Description

液晶显示元件
本发明涉及一种液晶显示元件，例如超扭曲向列相(Super-Twisted-Nematic，STN)型液晶显示元件和铁介电(ferro-dielectric)型液晶显示元件，其中对精度有特别要求，以控制基板之间的间隙。
图27表示一种传统的STN型彩色液晶显示元件，在该元件中，一对玻璃基板41和42彼此面对面放置，在玻璃基板之一的基板41对着另一基板的面上，依次形成滤色层43、覆盖层44、显示用电极45a和调整膜46a，在另一玻璃基板42的对着基板的面上，依次形成显示用电极45b、绝缘膜47和调整膜46b。这些玻璃基板41和42由一在基板周缘的密封材料48粘结一起，液晶封闭在玻璃基板41和42的间隙中，由密封材料48围住，形成液晶层51。
为控制玻璃基板41和42之间的间隙，液晶层间隔物50和密封间隔物49分别置于玻璃基板41和42的间隙中及密封材料48中，就这些间隔物而言，液晶层间隔物50是易于产生弹性形变的塑料间隔物，以遵循液晶的热膨胀和收缩，密封部间隔物49由玻璃间隔物构成，不产生弹性形变以固定基板41和42。这里，密封部代表由密封材料48粘合的部分。
用作密封部间隔物49的材料由粒子为杆状的玻璃纤维粉末、或是粒子为球形的玻璃珠、或其它材料制成，这些材料混合到形成密封材料48的某种密封物(例如环氧树脂)中，密封材料48由丝网印刷(screen printing)工艺涂在基板周缘部分。
作为关于形成密封材料48中密封部间隔物49的玻璃纤维粉末或玻璃珠的混合率的已有技术，(1)日本专利公开No.110063/1994已揭示了一种方法，其中混合率为0.3至5.0wt％(重量百分比)，这是基于如下事实：当密封部间隔物49的比例不大0.3wt％时，由于粘合玻璃基板41和42施压而使密封部间隔物49会趋于损坏，结果不能维持预定的间隙；当它不小于5.0wt％时，密封材料48不能被控制到预定厚度，因为密封部间隔物49在密封材料48中互相重叠变得过厚。在已有技术(1)中，由于玻璃纤维用于实施例的密封部间隔物49，在混合率不小于5.0wt％时出现密封部间隔物49的重叠现象，甚至在具有球形粒子形状并可免于这种重叠现象的玻璃珠的情形下，也采用同样混合率。
可是，在混合率设为0.3至5.0wt％范围内时，在粘合玻璃基板41和42时有较高的压力加到每一密封部间隔物49上，由此使密封部间隔物49埋入覆盖层44(保护层)。所以，除了将混合率设在0.3至5.0wt％范围内以外，已有技术(1)还揭示，为考虑埋入，每一密封部间隔物49的粒子直径设定为比基板周缘部分预定间隙大0.3至3.0μm，这样玻璃基板41和42在显示部分(相应于有效显示区)之间的间隙，在基板周边，侧以及在基板内部包围侧上，都得到均匀控制。
如图30所示，(2)日本专利公开No.293633/1991揭示了一种方法，其中密封部间隔物49的直径按照单元内的级差调节，并以相应的级差设置得大于液晶层51的厚度，这样液晶层51中厚度变化可在密封区附近减小，密封材料48置于密封区中。
最近几年中，对STN彩色液晶显示元件提出了高显示质量的要求，特别是，在有效显示区附近的亮度不均匀问题(称为“褪色”(washed out)，需要适当解决。尽管有这一要求，上述已有技术(1)和(2)的安排仍然受到有效显示区附近亮度不规则的影响，不能合适地满足目前对STN彩色液晶显示高显示质量的要求。
换句话说，在已有技术(1)的结构中，密封部分间隔物49对密封材料48的混合率设定在0.3至5.0wt％范围内，并且，为了考虑到密封部间隔物49埋入覆盖层44，每一密封部间隔物49的粒子直径设定为大于基板周缘部分预定间隙0.3至3.0μm。但是，无论密封部间隔物49埋入的数量是多少，都难以精确和均匀地控制密封部间隔物49的埋入量。结果，对于采用这一已有技术制造的STN彩色液晶显示元件的情形，由于埋入量的离散而在有效显示区的周缘部分出现亮度的不规则，如图28所示。尤其是，埋入量的离散造成单元厚度在有效显示区周缘附近不同，当电场加到液晶上时，在液晶中出现局部定时差，导致随后的亮度不规则。
而且，在密封部间隔49的混合率为0.3至5.0wt％的情形下，由于密封部的硬度(当例如环氧树脂等密封材料和玻璃间隔物作为混合体时得到的硬度值)较小，在施加压力以粘合玻璃基板41和42时，有效显示区附近密封部的一部分液晶显示元件成为如图29所示状态，导致在有效显示区周缘部分(对应于图中黑色掩盖部分)单元厚度较簿，结果，由于液晶对于所加电压的上升特性取决于d△n(d：单元厚度，△n：双折射系数)，并且由于单元厚度越薄，上升就越快，由于液晶中上升的差异就在有效显示区附近(对应于图中的黑色掩盖部分)出现亮度的不规则，如图29中所示结构的情形。
另一方面，在已有技术(2)的结构中，通过增加相应于有效显示区内液晶层51的级差厚度的厚度，把所形成的厚度用作密封部间隔物49的粒子直径，以使在有效显示区周缘部分液晶层51的厚度变化一致，但是，近年来，为使液晶组件更紧凑和更薄，一个后照明灯53置于液晶显示元件52边缘附近，如图31所示，所以，STN彩色液晶显示器，在用该已有技术制造时，会因背景灯而在有效显示区后照明灯一侧产生亮度光的不规则，如图32所示。换句话说，有着因漏光引起的亮度不规则，以及由于背景灯发热对液晶层51的滞后产生的变化引起的亮度不规则。
本发明的目的是提出一种液晶显示元件，在其有效显示区没有亮度的不均匀，而具有均匀的显示质量。
为达上述目的，本发明提供一种液晶显示元件，具有一有效显示区以显示图案，和一围绕其周缘的密封部，包括：一对基板，彼此相对，其间有一间隔，每一块基板有一相对面，其上形成薄膜；密封材料，使基板彼此粘合，该密封材料处于间隙中相应于基板密封部的位置，围绕基板上相应于有效显示区的部分；以及液晶层，包括密封在间隙中的液晶，其特征在于，密封材料包括球形间隔物，由玻璃制成，用于保持基板之间的预定间隔，该间隔物按间隔物对密封材料的比率7-20wt％混合到密封材料中，其中，所述间隔物对密封材料的比率X wt％表示为：
X＝(间隔物重量(g)/密封材料重量(g)×100wt％；并且
间隔物的粒子直径R表示为：
A+BT-CT+(0.1μm)≤R≤A+BT-CT+(0.2μm)，其中A代表液晶层厚度，BT代表有效显示区内薄膜的总厚度，CT代表密封部中薄膜的总厚度。
本申请的发明人首先考虑到，尽管有着杆形粒子(如玻璃纤维)的间隔物在间隔物的混合率超过5.0wt％(按本发明的上述定义为5.26％)时会重叠，但球形的间隔物(如玻璃珠)即使在超过上述混合率也不会重叠，而且，发明人已经发现下列事实：在这种玻璃制成的粒状间隔物的情形下，当间隔物对密封材料的比率不小于7wt％时，更好是不小于10wt％时，在基板粘合过程中加到每一间隔物上的压力得以减轻，这样就抑制了间隔物埋入到薄膜中，增大了密封部的硬度，有效显示区附近单元厚度的偏差量也被减小到这样一种程度，即显示质量不因亮度不均匀而受影响，而且，当比率超过20wt％，就难以使间隔物与密封材料混合，当丝网印刷密封材料时会出现“淡化部”等问题。
根据这些发现的事实，在本发明中，用玻璃制成的球形间隔物作为间隔物，间隔物对密封材料的比设为7-20wt％。结果，有可能抑制小间隔物埋入到薄膜中，由此得到所希望的厚度控制，而不产生间隔物的重叠，所以，这一安排有可能消除有效显示区附近亮度的不均匀，这里由于在对液晶施加电压时液晶中局部定时差别而引起的，而后者又是由于埋入量的不同使有效显示区周缘部分单元厚度的分散所引起的，而且，还有可能增加密封部的硬度，这就有可能减小因基板粘合过程中施加压力在显示区附近由于单元厚度较薄所造成的液晶中出现定时差导致有效显示区附近亮度不均匀。
结果，可获得已有技术不能得到的具有均匀显示质量的液晶显示单元。
在上述液晶显示元件的结构中，由于球形间隔物的粒子直径设置为比(液晶层厚度)+(有效显示区内各种薄膜总厚度)-(密封材料所处的密封部中各种薄膜总厚度)大0.1至0.2μm，在有效显示区附近的单元厚度比其它区域厚度略大，所以有可能积极地防止因基板粘合过程中施加压力使显示区附近单元厚度较薄在液晶中产生是时差引起的有效显示区附近亮度的不均匀。此外，在得到的紧凑和较薄的液晶组件中，有可能消除由于漏光及液晶层的滞后的改变引起的亮度不均匀，这是因为有效显示区附近的单元厚度略大于其它区域的厚度，由于当电压加到液晶上时在液晶中出现滞后消除了这一现象。
结果，可得到比第一种结构更均匀的显示质量的液晶显示单元。
为进一步理解本发明的性质和优点，参见结合附图进行的详细描述。
图1是表示本发明一个实施例的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图2是图1的STN彩色液晶显示元件的二维分析模型图；
图3是通过有限元分析得到的、表示在玻璃基板(上基板)粘合过程中施加压力时的形变状态的示意图；
图4是表示用要混入密封材料中的间隔物的比率作为参数时有效显示区附近单元厚度偏移量的图；
图5是表示实施例1的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图6是表示图5的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近的单元厚度的图；
图7是表示实施例2的一种STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图8是表示图7中STN彩色液晶显示元件有效显示区附近单元厚度的图；
图9是表示实施例3的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图10是表示图9的STN彩色液晶显示元件的有效显示区附近单元厚度的图；
图11是表示例4的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图12是表示图11的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近单元厚度的图；
图13是表示例5的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图14是表示图13的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近单元厚度的图；
图15是表示例6的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图16是图15的STN彩色液晶显示元件的有效显示区附近单元厚的图；
图17是表示图15的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近亮度不均匀的示意图；
图18是表示对比例1的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图19是表示图18的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近单元厚度的图；
图20是表示图18的STN彩色液晶显示元件的有效显示区附近亮度不均匀的示意图；
图21是对比例2的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图22是表示图21的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近单元厚度的图；
图23是表示图21的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近亮度不均匀的示意图；
图24是表示对比例3的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图25是表示图24的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近单元厚度的图；
图26是表示图24的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近亮度不均匀的示意图；
图27是表示一种传统的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图28是表示这种传统的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近亮度不均匀的示意图；
图29是表示从密封部至有效显示区附近范围内单元厚度状态的横截面图；
图30是另一种传统的STN彩色液晶显示元件的横截面图；
图31是一种液晶组件的横截面图；
图32是表示图31的STN彩色液晶显示元件有效显示区附近亮度不均匀的示意图。
参见图1至17，下面讨论本发明的一个实施例。
如图1所示，在本实施例的一种STN彩色液晶显示元件中，一对玻璃基板1和2(基板)彼此面对面设置，在玻璃基板之一的基板1朝向基板的面上，依次形成相应的薄膜，包括第一薄膜3，第二薄膜4、第三薄膜5和第四薄膜6，在另一基板2的朝向基板的面上，依次形成相应的薄膜，包括第五薄膜7、第六薄膜8和第七薄膜9，这些成对的玻璃基板1和2，其上形成各种薄膜，经位于基板周缘部分的密封材料10而互相粘合，把液晶密封在玻璃基板1和2之间的间隙中，由密封材料10围绕，形成液晶层12。
液晶层间隔物13置于玻璃基板1和2由密封材料10围住的间隙中，而密封部间隔物11置于密封材料10中，塑料珠被用作液晶层间隔物13，在本例中，具有球形粒子形状的玻璃珠被用作密封部间隔物11，其不会在间隔物之间产生重叠，这里，密封部间隔物11对密封材料10的比率设定为7至20wt％，最好是10至20wt％，密封部间隔物11的粒子直径表示为：
R＝(液晶层12的层厚A)+(有效显示区内各层薄膜的总厚度B+B′)-(密封部中各层薄膜的总厚度C+C′)+(0.1至0.2μm)
密封部间隔物11对密封材料10的比率和密封部间隔物11的粒子直径由进行下列过程和各种相应的实验，并利用扫描电镜检验发生不均匀的有无及分析薄膜部来设定。
换句话说，根据用于制造STN彩色液晶显示元件的本发明的概念，本发明的发明者利用了有限元分析对玻璃基板粘合过程中施加压力时的基板形变进行了模拟。
图2是一种用于有限元分析的STN彩色液晶显示元件的二维分解模型，边界条件如下：在玻璃基板1和2上直至密封部形成各种薄膜，其厚度是均匀的。下侧的玻璃基板1是固定的，仅上侧的玻璃基板2是可形变的，而且，液晶层间隔物13是塑料珠，而密封部的间隔物11是玻璃珠，其粒子直径与有效显示区内的厚度相同。所以，有效显示区(图中的黑色掩盖区)附近的单元厚度略小于有效显示区内单元厚度，即这些厚度的差别尽管几乎为零，但不超过零，这里，有效显示区附近的单元厚不会大于有效显示区内单元厚度，而且，在初始边界条件下，当以不同方法在密封部和有效显示区内之间形成玻璃基板1和2上的薄膜时，可进行同样的模拟过程。
图3是表示在基板粘结过程中一旦施加压力时玻璃基板2形变状态的示意图，它是由有限元分析得到的。该图表明有效显示区附近黑色掩盖部的单元厚度由于形变已小于有效显示区内的单元厚度。
图4是表示当要被混合在密封材料10中间隔物11的比率和要被用作密封部间隔物11的间隔物种类被用作参数时在有效显示区附近单元厚度偏移量的曲线图，这里，要被混合在密封材料中的间隔物的比率(在图4横轴标出)由显微镜下在1mm中内存在的密封部间隔物11的数量来表示。
杨氏模量为7000kgf/mm2的玻璃珠和杨氏模量分别为460kgf/mm2和300kgf/mm2的两种高硬度塑料珠被用作密封部间隔物11，玻璃珠情形下的偏移量由a表示，杨氏模量为360kgf/mm2的塑料珠情形下的偏移量由b表示，杨氏模量为300kgf/mm2塑料珠情形下的偏移量由c表示。
该图表明，在玻璃珠情形下，对密封材料10的比率越大，有效显示区附近单元厚度的偏移量越无限制地接近0μm，偏移量接近0μm的这一事实也意味着密封部间隔物11在玻璃基板1和2上形成的薄膜层中的埋入更接近于0μm。
相反，当玻璃珠与密封材料10的比率超过20wt％(3000/1mmΦ)时，它们变得难以彼此混合，并发现当涂覆密封材料时有例如“淡化部”等问题出现。
为此，通过在4-20wt％范围内按逐级增加的比例混合密封材料，制备了五种类型的STN彩色液晶显示元件，用扫描电子显微镜检验是否存在发光不均匀并分析薄膜部分。应该注意，实施例1-5将描述制备五种显示元件中每一种的制备过程。
结果发现，从7wt％开始，可减小密封部间隔物11对薄膜层的埋入量，同时减小发光的不均匀，从10wt％开始可显著地减小埋入量并且没有发光不均匀。
由此，在本实施例的液晶显示元件中，密封部间隔物11对密封材料10的比率设定在范围7wt％(1050/1mmΦ)至20wt％中，以达到第一个设计目标，即，有效显示区附近单元厚度偏移量为0.012μm，同时在有效显示区附近看到亮度不均匀的改善，而且，密封部间隔物11对密封材料10的比率设定为范围10wt％(1500/1mmΦ)至20wt％以达到第二个设计目标，即，有效显示区附近单元厚度偏移量为0.01μm，同时在有效显示区附近显著减小亮度不均匀。
而且，密封部间隔物11的粒子直径R设定为比以前为补偿密封部与有效显示区内之间各种薄膜总厚度的差别而得到的间隔物的粒子直径大0.1至0.2μm，这一设定被结合进来，从而考虑各种原因引起的亮度不均匀，诸如因显示区附近单元厚度较薄在液晶中引起的差别造成的亮度不均匀，因背面照明灯组装到液晶组件中时的漏光造成的亮度不均匀，以及因背面照明灯的发热使液晶层12滞后改变引起的亮度不均匀，换句话说，这一设定允许有效显示区附近单元厚度变为略厚于其它区域，所以，有可能积极防止玻璃基板1和2的基板粘结过程中因施加压力使显示区附近单元厚度较薄引起的液晶中定时差异造成的有效显示区附近亮度不均匀，而且，在获得紧凑的和较薄的液晶组件的情形下，有可能消除因漏光及液晶层12滞后变化引起的亮度不均匀，通过在将电压加到液晶上时使液晶中滞后的增加来消除，而这是基于下列事实产生的，即有效显示区附近的单元厚度略大于其它区域。
下面的叙述将讨论本发明的STN彩色液晶显示元件的实施例和用于比较的对比例：
(实施例1)
参见图5和6，下面叙述本发明的一个实施例。
如图5所示，本发明的一种STN彩色液晶显示元件具有一对玻璃基板21和22(基板)，彼此面对面设置。在一块玻璃基板21的朝向基板的面上在同表面上形成一滤色层23(薄膜)和一黑色掩盖层34，并在整个表面上形成一覆盖层24(薄膜)以覆盖它们，然后在上面进一步依次形成显示用电极25(薄膜)和调整膜26a(薄膜)，由树脂形成的黑色掩盖层34的膜厚与滤色层23的膜厚相同，在另一玻璃基板22的朝向基板的面上，依次形成显示用电极25b(薄膜)、绝缘膜27(薄膜)和调整膜26b(薄膜)。
其上形成各种薄膜的成对的玻璃基板21和22由一处于基板周缘部分的密封材料28粘结在一起，而玻璃29(间隔物)混合在密封材料28中，而且，液晶密封在玻璃基板21和22由密封材料28围住的玻璃基板21和22之间的间隙中，形成液晶层31，而塑料珠30的粒子直径为6μm，用作液晶层间隔物1置于其中。
这里，在本实施例的液晶显示元件中，根据上述有限元分析的结果，要混入密封材料28的玻璃珠29的粒子直径为6.3μm。该值这样得到：对6.2μm，由下式计算：有效显示区内各种薄膜总厚度(B+B′＝4.25μm)一密封部中各种薄膜总厚度(C+C′＝4.0μm)+液晶层31厚度(A＝5.95μm，设定为小于起始阶段塑料珠的粒子直径，因为考虑到了粘结过程中加压时塑料珠的形变)，并进一步加上0.1μm，以考虑到因背面照明灯装到液晶组件时漏光引起的亮度不均匀，以及因背面照明灯发热引起的液晶层滞后变化造成的亮度不均匀。然后，玻璃珠29以12wt％的比率混合到密封材料28中。
对上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度，结果，发现它比不是有效显示区附近的区域的单元厚度大0.05μm，如图6所示。当这种STN彩色液晶显示元件组装到液晶显示组件中并接通以显示图象时有可能得到均匀的显示质量，同时没有有效显示区附近的亮度不均匀，而且，密封部的覆盖层24的表面用扫描电子显微镜来分析，未发现玻璃珠29的埋入。
(实施例2)
参见图7和图8，下面叙述本发明另一实施例，为便于说明起见，与上例中叙述过的同样功能的元件由同一标号表示，并略去对其叙述。
如图7所示，本例的一种STN彩色液晶显示元件有着与图5所示上述实施例1的STN彩色液晶显示元件的同样结构，特点在于要混入密封材料28的玻璃珠29的粒子直径为6.4μm，比上述实施例1大0.1μm(比模拟过程得到的结果大0.2μm)，然后，玻璃珠29以12wt％的比率混入密封材料28。
对于上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度，结果，发现它比不是有效显示区附近区域的单元厚度大0.08μm，如图8所示，当这种STN彩色液晶显示元件组装到液晶元件中并接通以显示图象时，有可能得到均匀的显示质量，又没有有效显示区附近亮度的任何不均匀。而且，当用扫描电子显微镜分析密封部的覆盖层24表面时，未发现玻璃珠29的埋入。
(实施例3)
参见图9和10，下面讨论本发明的另一实施例，这里，为便于说明起见，与上述实施例中作用相同的元件由相同标号表示，并略去对其叙述。
如图9所示，本实施例的STN彩色液晶显示元件与图5所示实施例1的STN彩色液晶显示元件的区别在于黑色掩盖层34的材料和膜厚。换句话说，实施例1的黑色掩盖层34由树脂制造，与滤色层23同厚，而本实施例的液晶显示元件的黑色掩盖层34由金属薄膜制造，膜厚小于滤色层23，结果密封部中各层薄膜的厚度C也减小了相应数量。
这里，根据上述有限元分析的结果，在本实施例的液晶显示元件中，要混合到密封材料28中的玻璃珠29的粒子直径设定为7.7μm，该值如下得到：对7.6μm，由下列计算得到，有效显示区内各薄膜的总厚度(B+B′＝4.25μm)一密封部中存在的各种薄膜的总厚度(C+C′＝2.6μm)+液晶层31的厚度(A＝5.95μm)，再加0.1μm，以考虑到当背面照明灯装入液晶组件中时漏光引起亮度的不均匀，以及背面照明灯发热使液晶层滞后变化引起的亮度不均匀，然后，玻璃珠29以12wt％的比率混合到密封材料28中。
对于上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度，结果，发现它比不是有效显示区附近的单元厚度厚0.05μm，如图10所示，当STN彩色液晶显示元件装入液晶组件并接通以显示图象时，有可能得到均匀的显示质量，又没有有效显示区附近任何亮度不均匀。而且，当用扫描电子显微镜分析密封部的覆盖层24表面时，未发现玻璃珠29的埋入。
(实施例4)
参见图11和12，下面叙述本发明的另一实施例，这里，为便于说明起见，与上例中作用相同元件用同样标号表示，略去对其叙述。
如图11所示，本实施例的STN彩色液晶显示元件与图9所示上述实施例3的STN彩色液晶显示元件不同之处在于其滤色层23的形成面积，换句话说，实施例3的滤色层23不在密封层中形成，而本实施例的液晶显示元件的滤色层23形成到密封部中黑色掩盖层34上，结果是密封部中薄膜厚度C增大了相应数量。
这里，在本实施例的液晶显示元件中，根据上述有限元分析的结果，经混合到密封材料28中的玻璃珠29的粒子直径设为6.2μm，此值得出如下：对6.1μm，该值通过如下计算得到：有效显示区内各薄膜总厚度(B+B′＝4.25μm)一密封部中各薄膜总厚度(C+C′＝4.1μm)+液晶层31的厚度(A＝5.95μm)，进一步加上0.1μm，以考虑到当背面照明灯装入液晶组件时的漏光引起的亮度不均匀，以及因背面照明灯发热引起的液晶层滞后变化造成的亮度不均匀，然后，玻璃珠29以12wt％的比率混入密封材料28中。
对于上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度，结果，发现它比不是有效显示区附近的区域的单元厚度大0.05μm，如图12所示，当这种STN彩色液晶显示元件装入液晶组件中并接通以显示图象时，有可能得到均匀的显示质量，又没有有效显示区附近的任何亮度不均匀，而且，当用扫描电子显微镜分析密封部的覆盖层24表面时，未发现玻璃珠29的埋入。
(实施例5)
参见图13和14，下面叙述本发明的另一实施例，为便于说明起见，与前面的实施例中叙述过的有着同样作用的元件由同样标号表示，并略去对其叙述。
如图13所示，本实施例的STN彩色液晶显示元件与图5中上述实施例1的STN彩色液晶显示元件不同在于覆盖层24的形成区域，换句话说，实施例1的覆盖层24形成在密封部上，而本实施例的覆盖层24不形成在密封部上，结果密封部中各种薄膜的厚度C减少了相应的覆盖层24的膜厚而变得较薄。
在本实施例的液晶显示元件中，根据上述有限元分析结果，要混合到密封材料28中的玻璃珠29的粒子直径设定为8.3μm，该值这样得到：对8.2μm，由下列计算得到：有效显示区内各种薄膜总厚度(B+B′＝4.25μm)一密封部中各种薄膜总厚度(C+C′＝2.0μm)+液晶层31厚度(A＝5.95μm)，再加上0.1μm，以考虑到因背景灯装入液晶组件时漏光引起的发光不均匀，以及因背景灯发热使液晶层延迟变化造成的发光不均匀。然后，玻璃珠29按12wt％的比例混合到密封材料28中。
对于上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度，结果，发现它比不是有效显示区附近的单元厚度大0.05μm，如图14所示。当这种STN彩色液晶显示元件装到液晶显示组件中并接通以显示图象时，有可能得到均匀的显示质量而没有有效显示区附近的任何亮度不均匀。而且，当用扫描电子显微镜分析密封部的覆盖层24表面时，未发现玻璃珠29的埋入。
(实施例6)
参见图15至17，下面讨论本发明的另一实施例，为便于说明起见，与前面实施例叙述的作用相同元件由同样标号表示，并略去对其叙述。
如图15所示，本实施例的STN彩色液晶显示元件与图5所示实施例1的STN彩色液晶显示元件有着同样结构，特别是要混合到密封部28中的玻璃珠29的粒子直径为6.2μm，与模拟过程得到的结果6.2μm相同，然后，玻璃珠29按12wt％的比例混合到密封材料28中。
对于上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度，结果，发现它与不是有效显示区附近的单元厚度大体相同，但仅仅薄了0.01μm，如图16所示。当这种STN彩色液晶显示元件装入液晶组件中并接通以显示图象时，在有效显示区附近略有一些亮度不均匀，如图17所示。而且，当用扫描电子显微镜分析密封部的覆盖层24表面时，未发现玻璃珠29的埋入。
(对比例1)
一对玻璃基板20和21，其上按与上述实施例1的STN彩色液晶显示元件同样方法形成各种薄膜，基板被用密封材料28粘合在一起，以提供图18所示STN彩色液晶显示元件，这里，密封材料28如下制备：要混合到密封材料28中的玻璃珠29的粒子直径设定为6.9μm，玻璃珠29按4wt％的比率混合到密封材料28中。
对于上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度。结果，发现它比不是有效显示区附近的区域的单元厚度薄0.05μm，如图19所示，当这种STN彩色液晶显示元件装入液晶组件并接通以显示图象时，在有效显示区附近出现亮度不均匀，如图20所示。而且，当分析密封部的覆盖层24的表面时，发现玻璃珠29埋入了0.4μm。
(对比例2)
在上述对比例1的STN彩色液晶显示元件中，有效显示区附近的单元厚度比其它区域的单元厚度薄。在解决这一问题，把要混入到密封材料28中的玻璃珠29的粒子直径增大到7.1μm，制造出如图21所示的STN彩色液晶显示元件。
对于上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度，结果，如图22所示，发现某些部分厚度减小了0.05μm，另一些部分厚度增加了0.1μm，结果产生不均匀状况，当这种STN彩色液晶显示元件装入液晶组件并接通以显示图案时，在有效显示区附近出现亮度不均匀，如图23所示，而且，当分析密封部的覆盖层24表面时，发现玻璃珠29埋入了7.0μm。
(对比例3)
一对玻璃基板20和21，其上按与上述实施例3的STN彩色液晶显示元件同样方法形成各种薄膜，基板被用密封材料28粘合在一起，以提供图24所示STN彩色液晶显示元件，这里，密封材料28如下制备：要混合到密封材料28中的玻璃珠29的粒子直径设定为8.1μm，玻璃珠29按4wt％的比率混合到密封材料28中。
对于上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度。结果，发现它比不是有效显示区附近的区域的单元厚度薄0.03μm，如图25所示，当这种STN彩色液晶显示元件装入液晶组件并接通以显示图象时，在有效显示区附近出现亮度不均匀，如图26所示。而且，当分析密封部的覆盖层24的表面时，发现玻璃珠29埋入了0.4μm。
(对比例4)
一对玻璃基板20和21，其上按与上述实施例1的STN彩色液晶显示元件同样方法形成各种薄膜，基板被用密封材料28粘合在一起，以提供STN彩色液晶显示元件，这里，不用玻璃珠29混合到密封材料28中，而采用杨氏模量为400kg/cm2和粒子直径为6.3μm的塑料间隔物，按10wt％的比率混合到密封材料28中。
对于上述STN彩色液晶显示元件，检查有效显示区附近的单元厚度。结果，发现它比不是有效显示区附近的区域的单元厚度薄了多达0.10μm。这表示采用弹性模量不足的塑料粒子会使间隔物因粘合过程中施加的压力而形变，并且这种过程与本发明所采用的模拟过程不一致。而且，由于塑料粒子的比重小于玻璃粒子，10wt％的塑料粒子等价于20wt％的玻璃粒子，所以，不可能用增加塑料间隔物的比率来减小加到每一塑料间隔物上的压力，因为这种增加会对混合密封材料引起操作上的问题。
对本发明已作了如上叙述，显然可作出各种变化，不能把这些变化看作背离了本发明的实质和范围，对本领域技术人员来说是显然的所有变更都应包括在权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种液晶显示元件，具有一有效显示区以显示图案，和一围绕其周缘的密封部，包括：
一对基板，彼此相对，其间有一间隔，每一块基板有一相对面，其上形成薄膜；
密封材料，使基板彼此粘合，该密封材料处于间隙中相应于基板密封部的位置，围绕基板上相应于有效显示区的部分；以及
液晶层，包括密封在间隙中的液晶，
其特征在于，密封材料包括球形间隔物，由玻璃制成，用于保持基板之间的预定间隔，该间隔物按对密封材料的比率7-20wt％混合到密封材料中，其中，所述间隔物对密封材料的比率Xwt％表示为：
X＝(间隔物重量(g)/密封材料重量(g)×100wt％；并且
间隔物的粒子直径R表示为：
A+BT-CT+(0.1μm)≤R≤A+BT-CT+(0.2μm)，其中A代表液晶层厚度，BT代表有效显示区内薄膜的总厚度，CT代表密封部中薄膜的总厚度。
2.如权利要求1的液晶显示元件，其特征在于，液晶层包括用于液晶层的间隔物，用作维持基板间预定间隙，并与薄膜保持接触。
3.如权利要求1的液晶显示元件，其特征在于，该薄膜包括：
显示用电极E1，置于基板之一S1的整个表面上；
绝缘膜和调整膜D1，位于显示用电极E1的一部分上，该部分与有效显示区一致；
滤色层，置于另一基板S2的一部分上，该部分与有效显示区一致；
黑色掩盖层，置于基板S2的一部分上，该部与密封部一致；
覆盖层，覆盖滤色层和黑色掩盖层，
显示用电极E2，覆盖覆盖层；以及
调整膜D2，置于显示用电极E2一部分上，该部分与有效显示区一致。
4.如权利要求3的液晶显示元件，其特征在于，黑色掩盖层由树脂形成。
5.如权利要求3的液晶显示元件，其特征在于，黑色掩盖层由金属形成，比滤色层薄。
6.如权利要求3的液晶显示元件，其特征在于，滤色层也覆盖黑色掩盖层。
7.如权利要求1的液晶显示元件，其特征在于，薄膜包括：
显示用电极E1，位于基板之一S1的整个表面上；
绝缘膜和调整膜D1，位于显示用电极E1的一部分上，该部分与有效显示区一致；
滤色层，位于另一基板S2的一部分上，该部分与有效显示区一致；
黑色掩盖层，位于基板S2的一部分上，该部分与密封部一致；
覆盖层，覆盖滤色层；
显示用电极E2，覆盖黑色掩盖层和覆盖层；以及
调整膜D2，位于显示用电极E2一部分上，该部分与有效显示区一致。
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