CN100447640C - 液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

通过使用具有至少UV固化特性的密封元件连接对向基板和TFT基板来获得的LCD器件。密封元件包括UV固化树脂和分别形成在分散于UV固化树脂中的间隔器表面上的高折射率层，每个间隔器表面都具有高于UV固化树脂的折射率。

Description

液晶显示器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种液晶显示(LCD)器件和制造LCD器件的方法，尤其涉及具有紫外线固化(UV固化)密封元件的LCD器件。
背景技术
已经有了减小制造作为TV监视器和OA监视器的LCD器件的制造成本的需求。由于制造LCD面板的制造工序中的下列原因，已经提高了LCD面板的生产率：单件产品生产时间的减少、由于引入新的工序导致步骤数的减少、和在制造LCD面板中使用的母玻璃基板尺寸的增加。已经提出了所谓的滴下式填充(ODF)工序作为在组装两个面板的单元制造步骤中缩短液晶注入步骤的特定方式。在ODF工序中，液晶先滴落到薄膜晶体管基板(TFT基板)和对向基板中任意一个的表面上，然后在真空中将两个基板彼此连接。
在ODF工序中，至少使用UV固化密封元件来连接TFT基板和对向基板。因为在ODF工序中密封元件以没有固化的状态与液晶材料接触，所以密封元件必须不具有与液晶材料的兼容性。此外，当在密封元件上执行UV光辐射工序时，必须充分加速密封元件中的光固化反应，因为当密封元件的固化工序不充分时会发生下列情况。在密封元件中具有低分子量的未反应的组分溶解到液晶材料中，从而随着时间的流逝会出现可视缺陷或显示不均匀，因而显著降低了显示质量。
同时，在ODF工序中，还必须保持较低的辐射强度，例如通过缩短UV光辐射的时间周期或进行遮蔽以抑制UV光直接辐射到除被辐射的部分之外的部分及其外围上。具体地说，当通过UV辐射对密封元件执行固化工序时，必须阻止除密封元件之外的有机元件(液晶材料、取向膜和彩色滤色器材料)被光恶化和溶解。该阻止是必须的，因为液晶材料和取向膜的组分变化直接导致了LCD图像质量的恶化，该组分变化是因为液晶材料和取向膜被光恶化和溶解所导致的。即使在对密封元件执行固化工序的过程中遮蔽显示区域，但UV光在基板中部分地反射和散射，因而不能阻止其达到显示区域。由于这些原因，实质的问题是在用UV光固化密封元件的工序中如何将UV光有效地辐射到密封元件上。
为了解决该问题，已经提出了下面的LCD器件。在该LCD器件中，用混合有间隔器的UV固化密封元件将对向基板和TFT基板彼此连接。该LCD器件具有下述结构，即其中靠近基板上的主密封图案设置有用于UV光源的反射层，所述基板面向其上入射有UV光的基板。该设置目的是使用UV光有效地并均匀地对主密封剂执行固化工序。
然而，上述的现有技术包括下面一个问题，即设置用于反射UV光的反射层增加了制造成本。此外，还包括另一个问题，即具有较高反射率的金属膜一般具有较低的电阻值，因此根据驱动液晶的模式而限制了用作反射层的膜的类型。还包括另一个问题，即现有技术的反射层不能保证有效地使用UV光，因为反射层不是重复地反射UV光。
发明内容
因此，本发明的典型特征在考虑了上述的问题的情况下，并提供了一种LCD器件和制造该LCD器件的方法，在两者其中都充分加速了在UV固化密封元件中的固化反应，因而不需要反射层就可固化UV固化密封元件。
本发明的液晶显示器件包括：之间夹持液晶的一对基板；用于将一对基板彼此连接的紫外线固化密封元件，通过在紫外线固化树脂中分散每个都具有比紫外线固化树脂高的折射率的高折射率元件来获得所述密封元件；和混合进密封元件中的间隔器。
优选高折射率元件是分别形成在间隔器表面上的高折射率层。
优选高折射率元件由DLC(菱形碳黑)、氧化锆、氧化钛和氧化铝任意一个形成。
优选每个高折射率元件都具有不小于1.7的折射率。
优选每个高折射率元件都具有不小于2.1的折射率。
优选每个高折射率元件都具有形成在每个间隔器表面上的层的叠层结构，其最外层是折射率高于紫外线固化树脂的高折射率层。
优选每个高折射率元件都具有形成在每个间隔器表面上的高折射率层的叠层结构，其最外层的折射率高于所述高折射率层的叠层结构中的任何其他层。
优选高折射率元件是分散在紫外线固化树脂中的高折射率填充物。
优选高折射率元件是分散在紫外线固化树脂中的高折射率填充物，每个高折射率填充物都具有层的叠层结构，每个填充物的最外层都具有比紫外线固化树脂高的折射率。
优选高折射率元件是分散在紫外线固化树脂中的高折射率填充物，每个高折射率填充物都具有层的叠层结构，最外层的折射率高于所述层的叠层结构中的任何其他层。
另一种液晶显示器件包括：之间夹持液晶的一对基板；用于将一对基板连接的紫外线固化密封元件，通过在紫外线固化树脂中分散每个都具有比紫外线固化树脂高的相对介电常数的高相对介电常数元件来获得所述紫外线固化密封元件；和混合进密封元件中的间隔器。
优选所述高相对介电常数元件是分散在UV固化树脂中的高相对介电常数填充物。
优选所述高相对介电常数元件是分别形成在间隔器表面上的高相对介电常数层。
制造液晶显示器件的方法包括下述步骤：通过将间隔器和高折射率元件混合进紫外线固化树脂中来制备紫外线固化密封元件，每个高折射率元件都具有比紫外线固化树脂高的折射率；使用夹在一对基板之间的所述密封元件将它们彼此连接；和使用紫外线固化所述密封元件。
优选高折射率元件是分别形成在间隔器表面上的高折射率层。
优选高折射率元件由DLC(菱形碳黑)、氧化锆、氧化钛和氧化铝任意一个形成。
优选每个高折射率元件都具有不小于1.7的折射率。
优选每个高折射率元件都具有不小于2.1的折射率。
优选每个高折射率元件都具有形成在每个间隔器表面上的层的叠层结构，其最外层是折射率高于紫外线固化树脂的高折射率层。
优选每个高折射率元件都具有形成在每个间隔器表面上的高折射率层的叠层结构，其最外层的折射率高于所述高折射率层的叠层结构中的任何其他层。
优选高折射率元件是高折射率填充物。
优选高折射率元件是每个都具有层的叠层结构的高折射率填充物，每个填充物的最外层都具有比紫外线固化树脂高的折射率。
优选高折射率元件是每个都具有层的叠层结构的高折射率填充物，最外层的折射率高于所述层的叠层结构中的任何其他层。
在本发明中，当使用紫外线固化用于将一对基板彼此连接的密封元件时，入射到密封元件上的紫外线在UV固化树脂与具有比UV固化树脂高的折射率的元件之间的界面处部分地反射。之后，UV射线变为反射射线并被分散。入射到密封元件上的反射射线和UV射线穿过该密封元件。
因此，依照本发明的液晶显示器件，混合有间隔器的UV固化密封元件包括UV固化树脂和分散在UV固化树脂中的高折射率元件，每个高折射率元件都具有比UV固化树脂高的折射率。因此，本发明制造的液晶显示器件不包括现有技术的反射层，因而制造成本不会增加。此外，不会发生来自外部的光被反射层反射的问题。此外，因为不设置反射层，所以不会由于液晶的驱动模式而限制该器件。由于该原因，本发明适用于面内切换(IPS)模式的液晶显示器件，从而实现了低成本和高质量的液晶显示器件。
此外，在本发明的制造液晶显示器件的方法中执行了下列步骤。首先，通过将UV固化树脂与间隔器和每个都具有比UV固化树脂高的折射率的高折射率元件混合来制备UV固化密封元件。之后，用夹在一对基板之间的密封元件将它们彼此连接，然后用紫外线固化所述密封元件。该方法加速了UV固化密封元件的固化反应，由此实现了无视觉缺陷和显示不均匀而具有较高质量的液晶显示器件。此外，在不设置反射层作为密封元件基础的情况下，可实现没有视觉缺陷和显示不均匀而具有较高质量的液晶显示器件。
附图说明
通过结合附图参照下面的描述，本发明的这些和其他的目的和优点以及进一步的描述对于本领域熟练技术人员来说将更加显而易见，其中：
图1是用于描述本发明第一示例性实施例的LCD器件的部分横截面图；
图2是显示图1的部分A的放大的横截面图；
图3是描述制造本发明LCD器件的方法的流程图；
图4是用于描述本发明第二示例性实施例的LCD器件的部分横截面图；
图5是显示图4的部分B的放大的横截面图；和
图6是用于描述现有技术的LCD器件的部分横截面图。
具体实施方式
在描述本发明的实施例之前，将通过参照附图描述现有技术。如图6中所示，在TFT基板102a上设置有驱动器电路108、用于驱动TFT开关元件的配线106、反射层104和绝缘膜105。用于驱动TFT开关元件的配线106如此形成，即配线106沿着其中分散有间隔器107的UV固化密封元件103(密封图案)从驱动器电路108延伸到像素区域(在由图6中的箭头表示的方向上)。在配线106上沿着UV固化密封元件103的图案形成反射层104。绝缘膜105保护配线106和反射层104。因为现有技术的LCD器件100在TFT基板102a的一侧包括反射UV光的反射层104，所以可从对向基板102b的一侧进行UV光的辐射，从而固化密封图案。如图6中所示，UV射线101选择性地辐射到比反射层104的宽度窄、比UV固化密封元件103的密封图案的宽度宽的区域上，该区域不包括对向基板102b的光遮蔽层109。因此，可抑制对有机物质，如像素区域中的取向膜的材料的损坏，且因为反射层104反射UV光，所以可有效地固化密封元件。需要满足的是用于反射UV光的反射层由具有反射UV光的实际效果的材料，如铝、铬或硅化钨组成，不必形成用于仅反射特定波长带的光学多层薄膜。日本专利第3,381,785号提出了上述的现有技术。
然而，该现有技术具有下面的问题。第一个问题是设置反射UV光的反射层增加了制造成本。在用作OA监视器、TV监视器等并在使用者直接看到的位置中包括反射层的液晶显示器件中出现了下面的情况。由于该反射层，来自外部的光被反射并在正常环境下投射到面板上。为了解决该问题，例如，在反射层由铬形成的情形中采用双层结构。通过首先在基板上设置不反射的氧化铬膜，然后在氧化铬膜上形成用作反射膜的铬膜来获得该双层结构。然而，如所述的，在形成多个膜的工序中不可避免地增加了制造成本。最近，为了减小制造成本的目的，对向基板的黑色矩阵层通常从通过使用氧化铬膜和铬膜实现的双层结构变到通过仅使用氧化铬膜实现的单层结构。可选择地，黑色矩阵特点是由不反射光的材料，如其中分散有碳黑的树脂形成。
第二个问题是根据驱动液晶的模式而限制了反射层的类型。其中图像质量较佳的用作OA监视器、TV监视器等的LCD器件的IPS模式中，控制平行于显示表面的电场。必须保持对向基板较高的电阻值，以在基板的厚度方向上具有最大可能均匀的电场方向。一般地，不能使用具有较高反射率的金属膜，因为这种金属膜具有较低的电阻值。
第三个问题是必然没有完全充分地使用UV光。在反射层上反射的越多，则可有效地利用更多的UV光。然而，在现有技术的LCD器件中，UV光没有重复反射，因而必然没有将UV光有效使用到最大限度。尤其是，当TFT基板和对向基板彼此粘结时它们之间的单元间隙越小，则未固化的膜增加的比率越大。因此，需要注意显示质量恶化。
随后，通过参照附图，将提供本发明的示例性实施例的详细描述。
在提供实施例的具体描述之前，将描述本发明的基本原理。ODF工序采用的密封元件通常由UV光辐射或由UV光辐射和热量来固化。ODF工序中，在密封元件上辐射UV光之前的阶段，其中将基板彼此连接，密封元件至少包括基础树脂、利用UV光或热表现出粘结反应的低聚物、用于调节密封元件的粘性和流散性的填充物、和用于调节单元间隙的间隔器。作为基础树脂的材料，可使用具有大约1.5折射率的环氧材料或丙烯酸材料。作为低聚物的材料，可使用具有大约1.5到1.6折射率的丙烯酸材料、环氧材料或丙烯酸改性的环氧材料。作为填充物的材料，在大多数情形中，使用具有大约1.4折射率的硅石。作为间隔器，使用像硅石这样的无机物质或者树脂，如聚苯乙烯、三聚氰胺、尿素或苯代三聚氰胺，考虑它们具有大约1.5到1.6的折射率。换句话说，常规密封元件的每个组分都具有大致1.4到1.6的相同折射率，因而密封元件不会容易地产生光学反射和折射。
为了使UV射线充分足够地被吸收进密封元件中，需要满足的是密封元件具有在密封元件内部重复地反射UV射线的结构。此外，在界面处需要有效地使组分具有各自不同的反射率。具体地说，采取下面的方法，即其中每个间隔器和填充物都具有比密封元件的基础树脂高的折射率。需要满足的是在间隔器或填充物的部分与基础树脂之间的界面处实现每个都具有较高折射率的间隔器或填充物的部分。还可以以通过使用具有较高折射率和较小厚度的材料(之后称作高折射率材料)涂覆芯材的外围而获得的填充物或间隔器的形式来实现所述部分。例如DLC(具有大约2.3到2.4的折射率)、氧化锆(具有大约2.1的折射率)、氧化钛(具有大约2.4的折射率)或氧化铝(具有大约1.7的折射率)可用作高折射率材料。可以考虑每个间隔器或填充物的外围都使用具有与每个间隔器或填充物不同折射率的多层材料涂覆。
当n1和n2分别表示介质1和2的折射率，且R表示光垂直从介质1入射到介质2的反射率时，它们的关系如下所示。
R＝(n1-n2)2/(n1+n2)2
例如，当n1和n2分别为1.5和2.4时，反射率R大约为5.3％。当n1和n2分别为1.5和2.0时，反射率R大约为2.0％。当n1和n2分别为1.5和1.8时，反射率R大约为0.8％。
此外，关于材料的折射率，从电磁的观点来看，当n、εr和μr分别表示折射率、相对介电常数(permittivity)和相对磁导率(permeability)时，它们的关系如下所示。
n = ( ϵr × μr )
从电磁的观点考虑，在UV光或可见光的光振动的频带较高的情形中，相对磁导率βr大约为1。因而，可以说，用于本发明的高折射率材料等价于具有较高相对介电常数εr的材料。换句话说，用于本发明使用的间隔器和填充物具有下述特性，即通过选择每个都具有较高折射率的材料(之后称作高介电常数材料)作为间隔器和填充物，可以和高折射率材料情形中一样固化密封元件。
(第一实施例)
如图1中所示，在第一实施例的LCD器件1中，使用夹在TFT基板2a和对向基板2b之间的UV固化密封元件3将它们作为一对基板的一个例子彼此连接，UV固化密封元件3混合有间隔器4。UV固化密封元件3包括UV固化树脂和高折射率元件，该高折射率元件每个都具有比UV固化树脂高的折射率，且该高折射率元件分散到UV固化树脂中。在第一示例性实施例中，高折射率元件是分别形成在间隔器4的表面上的高折射率层5。高折射率层5由DLC(菱形碳：无定形碳)、氧化锆、氧化钛和氧化铝任意一个构成。
此外，在LCD器件1中，在TFT基板2a和对向基板2b之间夹有液晶层21。在LCD器件1的TFT基板2a的显示区域20中形成有一个取向膜22。在对向基板2b上形成有彩色滤色器层23和黑色矩阵层6，在显示区域20中的彩色滤色器层23和黑色矩阵层6上形成有另一个取向膜22。
将再次描述LCD器件1，如图1中所示，LCD器件1具有其中使用夹在TFT基板2a和对向基板2b之间的UV固化密封元件将它们彼此连接的结构。TFT基板2a至少在显示区域20中具有驱动像素，其每一个都具有TFT开关元件(图中未示出)。在与密封元件3接触的TFT基板2a的表面上，任意形成用于驱动TFT开关元件的金属配线。除了配线之外，还形成间隙，从而UV射线可充分穿过基板且UV射线不被阻止入射到密封元件上。在对向基板2b上，形成作为密封元件基础的黑色矩阵层6，并在对应于显示区域20的部分中形成彩色滤色器层23。对向基板2b不必具有RGB彩色层，其可以是用于黑白显示的基板。在密封元件3中分散有用于确定单元间隙的间隔器4。每个间隔器4都是球形或像棒一样的形状。每个间隔器4的外围都由高折射率层5构成。高折射率层5至少具有大于组成密封元件3的基础树脂的折射率。在图1中，每个间隔器4都具有其中间隔器4由单层高折射率层5涂覆的结构。然而，每个间隔器4具有高折射率。可选择地，每个间隔器4都具有其中间隔器4由多层高折射率层5涂覆的结构。换句话说，在每个间隔器4的表面上形成有由叠层构成的折射率层5。需要满足的是，每个间隔器4都具有其中UV射线10在间隔器4的外围上充分反射的结构。图1示出了UV射线10入射到TFT基板2a上，并在形成于间隔器4上的高折射率层5上部分反射，从而UV射线10向着密封元件3的侧表面散射的状态。如图2中所示，根据高折射率膜5和密封元件3的折射率，入射到上TFT基板2a上的UV射线10部分向着密封元件3等的侧表面散射，如同在高折射率膜5与密封元件3之间界面中的反射射线10b一样。
在第一示例性实施例中，密封元件3具有1.8mm的宽度，每个间隔器4都具有4.μm的厚度，TFT基板2a具有0.7mm的厚度，对向基板2b具有0.7mm的厚度。在与密封图案接触的对向基板2b的表面上，形成有通过在树脂中分散碳黑而获得的黑色矩阵层6。每个间隔器4的外围都涂覆有具有10nm厚度的高折射率层5。在密封元件3中分散有每个都是球形的间隔器4，从而间隔器4与密封元件3的分散比率为1wt％。在固化密封元件3之前，将分别为丙烯酸材料和丙烯酸改性的环氧材料的基础树脂和低聚物用作密封元件3。密封元件3包含10wt％的用于调节密封元件3粘性的硅石填充物。硅石珠粒用作间隔器4的芯元件，每个间隔器4的外围由DLC涂覆。通过等离子体增强的CVD(化学气相沉积)等可很容易地形成DLC的涂层。
此外，本实施例的制造LCD器件的方法是使用混合有间隔器4的UV固化密封元件3将作为一对基板例子的TFT基板2a和对向基板2b彼此连接。如图3中所示，该方法包括下面三个步骤：通过混合UV固化树脂、间隔器4和每个都具有比UV固化树脂高的折射率的高折射率元件，来制备密封元件3(步骤S1)；使用夹在TFT基板2a和对向基板2b之间的密封元件3将它们彼此连接(步骤S2)；使用UV射线10固化密封元件3(步骤S3)。在该实施例中，高折射率元件是分别形成在间隔器4表面上的高折射率层5。该折射率层5由DLC(菱形碳)、氧化锆、氧化钛和氧化铝任意一个构成。
在ODF工序中通过在所述膜上辐射UV光来固化密封元件的步骤中，液晶已经填充在液晶层21中。由于该原因，确定了图1中所示的其上辐射UV射线的区域(之后称作“UV辐射区域”)，从而尽管该区域比密封元件3的宽度相对要大，但不会损坏液晶层21。除了液晶层21之外，还必须保护显示区域20中的有机材料，如取向膜22和彩色滤色器层23免于UV射线。在该实施例中，UV射线在基板的顶部上被金属掩模(未示出)阻挡，该基板顶部不包括辐射区域，且其上入射有UV射线(图1中的TFT基板)。
在穿过TFT基板之后，UV射线的两个辐射强度：2000mj/cm2和2500mj/cm2(具有315nm峰值波长的金属卤化物灯光源)用作ODF工序中密封元件固化工序的条件。用上述条件固化密封元件，然后在120℃时固化一个小时。使用所述金属掩模，入射到基板顶部上的UV射线在除包括密封元件和具有0.5mm宽度的部分的辐射区域之外的区域中被阻挡。所述部分和显示区域的距离为0.5mm。
制备并观察每个都具有上述结构的LCD器件。当通过使用偏振显微镜在初始状态中观察分别用UV辐射条件制备的每个LCD器件时，靠近密封图案的液晶的取向极佳，液晶没有畴变化(domain change)且没有从密封元件流出未固化的物质。此外，当通过照明LCD器件视觉地检查显示质量时，没有出现由于靠近密封图案的显示区域周围的取向缺陷所造成的视觉缺陷和显示不均匀。此外，进行240小时的高温和高湿偏压测试(High humid Bias Test)(HHBT)(使用温度为60℃湿度为90％的条件)，以检查分别用UV辐射条件制备的LCD器件的可靠性。结果，没有再度出现由于在显示区域周围出现的取向缺陷所造成的视觉缺陷和显示不均匀。
制备其它两种类型的LCD器件，每一个该LCD器件都具有间隔器，每个间隔器都具有由硅石珠粒形成的芯元件，与上述情形中一样。使用氧化锆覆盖一种类型的LCD器件的每个硅石珠粒的外围，使用氧化铝覆盖另一种类型的LCD器件的每个硅石珠粒的外围。以与上述情形中一样的程序评价液晶显示器件。结果是分别包括DLC、氧化锆和氧化铝作为涂层的LCD器件按照这个顺序分别具有较高的可靠性，所述涂层按照这个顺序分别具有较高的折射率。
作为一个对比示例，分别用2000mj/cm2和2500mj/cm2的UV辐射条件分别制备具有与上述结构不同的结构的LCD器件，然后与上述情形中一样进行评价。对比示例的每个LCD器件在每个间隔器的硅石珠粒外围上都不具有涂层元件。当通过使用偏振显微镜观察在最初阶段中用2000mj/cm2的UV辐射条件制备的液晶显示器件时，对于靠近密封图案的液晶的取向状态，观察到了畴变化和未固化的物质从密封图案流出。此外，通过照明LCD器件视觉地检查用2000mj/cm2的UV辐射条件制备的LCD器件的显示质量，出现了由于靠近密封图案的显示区域周围的取向缺陷所造成的视觉缺陷和显示不均匀。此外，进行240小时的HHBT(使用温度为60℃湿度为90％的条件)，以检查LCD器件的可靠性，观察到了由于显示区域周围的取向缺陷所造成的视觉缺陷和显示不均匀的发生，其逐渐扩展到显示区域。之后，通过使用偏振显微镜，在最初阶段中使用对比示例结构的液晶显示器件来确定不会导致密封图案附近的液晶取向的畴变化的UV射线的强度。结果，该强度是2500mj/cm2。然而，当对每个液晶显示器件进行240小时的HHBT(使用温度为60℃湿度为90％的条件)以检查其可靠性时，尽管视觉缺陷和显示不均匀微小，但在显示区域中仍观察到了由于显示区域周围的取向缺陷所导致的视觉缺陷和显示不均匀的发生。表1显示了结果。
表1
Figure C20061013650500181
○没有问题
△微小的取向缺陷、视觉缺陷和显示不均匀
×取向缺陷、视觉缺陷和显示不均匀
可以认为该实施例与对比示例之间结果的差别是由下面的事实导致的。在密封元件的基础树脂和每个间隔器的外围之间每个界面处，实施例和对比示例的折射率彼此不同，特别地，UV射线在该实施例中的界面上充分反射。换句话说，可以认为第一示例实施例的UV固化密封元件3与对比示例的相比有效地被固化。
如所述的，当在第一示例实施例中用UV射线10固化密封元件3时，入射到密封元件3上的UV射线10在密封元件3的UV固化树脂与具有比UV固化树脂高的折射率且形成在每个间隔器4的表面上的高折射率层5之间的界面上部分地反射。之后，UV射线10变为反射射线10b并被散射。入射到密封元件3上的反射射线10b和UV射线10穿过密封元件3。因此，充分加速了UV固化密封元件3的固化反应，因而实现了不具有视觉缺陷和显示不均匀而具有高质量的LCD器件。此外，在不设置作为密封元件基础的反射层的情况下可实现这种不具有视觉缺陷和显示不均匀的LCD器件。
尽管在第一示例实施例中描述了密封元件3的丙烯酸基础树脂，但基础树脂还可以是环氧材料或由不同材料形成。在第一示例实施例中描述了间隔器4由通过用DLC(具有大约2.3到2.4的折射率)涂覆硅石获得的材料形成。然而，代替DLC可以使用氧化钛(具有大约2.4的折射率)或氧化锆(具有大约2.5的折射率)。可选择地，可以使用氧化铝(具有大约1.7的折射率)，尽管由于折射率的差别，其反射率稍微比由DLC，氧化钛或者氧化锆用于涂覆材料的情况差。
(第二实施例)
如图4中所示，在第二示例实施例的LCD器件中，使用夹在作为一对基板的一个例子的TFT基板2a和对向基板2b之间的UV固化密封元件3将它们彼此连接，UV固化密封元件3混合有间隔器4。UV固化密封元件3包括UV固化树脂和分散在UV固化树脂中的高折射率元件，该高折射率元件每个都具有比UV固化树脂高的折射率。在该实施例中，高折射率元件是分散在UV固化树脂中的高折射率填充物8。高折射率填充物8由DLC(菱形碳：无定形碳)、氧化锆、氧化钛和氧化铝任意一个构成。
此外，在LCD器件1中，在TFT基板2a和对向基板2b之间夹有液晶层21，与第一示例实施例的情形中一样。在LCD器件1的TFT基板2a的显示区域20中形成有一个取向膜22。在对向基板2b上形成有彩色滤色器层23和黑色矩阵层6，在显示区域20中的彩色滤色器层23和黑色矩阵层6上形成有另一个取向膜22。
将再次具体地描述LCD器件1。如图4中所示，LCD器件1具有使用夹在TFT基板2a和对向基板2b之间的UV固化密封元件将它们彼此连接的结构。TFT基板2a至少在显示区域20中具有驱动像素，其每一个都具有TFT开关元件(没有示出)。在与密封元件3接触的TFT基板2a的表面上，任意形成用于驱动TFT开关元件的金属配线(没有示出)。除了配线之外，还形成间隙，从而UV射线可充分穿过基板且UV射线不被阻止入射到密封元件上。在对向基板2b上，形成作为密封元件基础的黑色矩阵层6，并在对应于显示区域20的部分中形成彩色滤色器层23。对向基板2b不必具有RGB彩色层，其可以是用于黑白显示的基板。在密封元件3中分散有用于确定单元间隙的间隔器4和高折射率填充物8。每个间隔器4都是球形或像棒一样的形状。每个高折射率填充物8都具有球形形状、薄片状或碎片状的不确定形状。至少在每个高折射率填充物8的外围具有比组成密封元件3的基础树脂大的折射率。在图4中，每个高折射率填充物8都具有其中填充物8的颗粒具有高折射率的结构。然而，至少在每个高折射率填充物8的外围具有高折射率。可选择地，每个高折射率填充物8都具有其中高折射率填充物8包括多层的结构，换句话说，具有叠层结构。需要满足的是高折射率填充物8具有其中入射的UV射线在高折射率填充物8的外围上充分反射的结构。图4显示了其中UV射线10入射到TFT基板2a上并在高折射率填充物8上部分反射，从而UV射线10向着密封元件3的侧表面散射的状态。另一方面，在密封元件3与每个间隔器4之间的折射率差较小的情形中，入射的UV射线10在密封元件3与间隔器4之间的界面上不发生反射，并基本上直线传播。如图5中所示，根据高折射率填充物8和密封元件3的材料的折射率差，入射到上TFT基板2a上的UV射线10作为在高折射率填充物8与密封元件3之间界面处的反射射线10b而部分地向着密封元件3的侧表面散射。
在第二示例实施例中，密封元件3具有1.8mm的宽度，每个间隔器4都具有4.0μm的厚度，每个填充物8都具有不大于1.0μm的直径，TFT基板2a具有0.7mm的厚度，对向基板2b具有0.7mm的厚度。在与密封图案接触的对向基板2b的表面上，形成有通过在树脂中分散碳黑而获得的黑色矩阵层6。高折射率填充物8是由氧化锆形成的球形并分散在密封元件3中，即对密封元件3的分散比率为10wt％。在固化密封元件3之前，将分别为丙烯酸材料和丙烯酸改性的环氧材料的基础树脂和低聚物用作密封元件3。
第二示例实施例的制造LCD器件的方法是用混合有间隔器4的UV固化密封元件3将作为一对基板例子的TFT基板2a和对向基板2b彼此连接。如图3中所示，该方法包括下面三个步骤：通过将间隔器4和每个都具有比UV固化树脂高的折射率的高折射率元件混合到UV固化树脂中来制备密封元件3(步骤S1)、用夹在TFT基板2a和对向基板2b之间的密封元件3将它们彼此连接(步骤S2)、和使用UV射线10固化密封元件3(步骤S3)。在该实施例中，高折射率元件是高折射率填充物8。该高折射率填充物8由DLC(菱形碳)、氧化锆、氧化钛和氧化铝任意一个构成。
在ODF工序中通过在密封元件3上辐射UV射线来固化密封元件的步骤中，液晶已经填充在液晶层21中。由于该原因，确定了图4中所示的其上辐射UV射线的区域(之后称作“辐射区域”)，从而尽管该辐射区域比密封元件3的宽度相对要大，但不会损坏液晶层21。除了液晶层21之外，还必须保护显示区域20中的其它有机材料，如取向膜22和彩色滤色器层23免于UV射线。在该实施例中，UV射线在基板的顶部上被金属掩模(未示出)阻挡，该基板顶部不包括辐射区域，且其上入射有UV射线(图4中的TFT基板)。
将2000mj/cm2的UV射线的辐射强度(具有315nm峰值波长的金属卤化物灯光源)用作ODF工序中密封元件固化工序的条件。使用上述条件的穿过TFT基板的UV射线来固化密封元件，然后在120℃时固化一个小时。使用所述金属掩模，入射到基板顶部上的UV射线在除包括密封元件和具有0.5mm宽度的部分的辐射区域之外的区域中被阻挡。所述部分和显示区域的距离为0.5mm。
观察使用上述结构制备的LCD器件。当通过使用偏振显微镜在初始状态中观察LCD器件时，靠近膜图案的液晶的取向极佳，液晶没有畴变化且没有从密封元件流出未固化的物质。此外，当通过照明LCD器件视觉地检查显示质量时，没有出现由于靠近密封图案的显示区域周围的取向缺陷所造成的视觉缺陷和显示不均匀。此外，进行240小时的HHBT(使用温度为60℃湿度为90％的条件)，以检查LCD器件的可靠性，没有再度出现由于在显示区域周围的取向缺陷所造成的视觉缺陷和显示不均匀。
作该实施例的另一个方面，制备并评价每个都包括高折射率填充物的LCD器件，所述高折射率填充物分别具有碎片状的不确定形状且由氧化铝形成。在每个器件中，高折射率填充物以对于密封元件10wt％的分散比率分散在密封元件中。在固化密封元件3之前，用于密封元件3的基础树脂和低聚物分别为丙烯酸材料和丙烯酸改性的环氧材料。将穿过TFT基板之后的UV射线的两个辐射强度：2000mj/cm2和2500mj/cm2(具有315nm峰值波长的金属卤化物灯光源)用作ODF工序中密封元件固化工序的条件。使用上述条件固化密封元件，然后在120℃时固化一个小时。在每个LCD器件中，使用所述金属掩模，UV射线在其上入射UV射线的基板顶部上除辐射区域之外被阻挡，该顶部包括与显示区域相对应的宽度为0.5mm的部分。施加UV射线的所述部分和显示区域的距离为0.5mm。
观察每个都具有上述结构的所制备的LCD器件。当通过使用偏振显微镜在初始状态中观察每个液晶显示器件时，靠近密封图案的液晶的取向没有液晶的畴变化且没有从密封元件流出未固化的物质。此外，当通过照明LCD器件视觉地检查LCD器件的显示质量时，没有出现由于靠近密封图案的显示区域周围的取向缺陷所造成的视觉缺陷和显示不均匀。此外，在每个LCD器件上进行240小时的HHBT(使用温度为60℃湿度为90％的条件)，以检查其可靠性。在使用2000mj/cm2的条件制备的LCD器件中，尽管视觉缺陷和显示不均匀微小，但还是观察到了由于显示区域中的取向缺陷所造成的可视缺陷和显示不均匀的发生。另一方面，在使用2500mj/cm2的条件制备的LCD器件中，没有出现由于显示区域中的取向缺陷所造成的可视缺陷和显示不均匀。
可靠性的差别是由作为填充物材料的氧化锆与氧化铝之间的差别，以及辐射强度所导致的。可以是认为，因为氧化锆具有比氧化铝大的折射率导致了所述差别，氧化锆稍微更有效地利用了UV射线。
作为上述结构的一个对比示例，使用上述相同的条件分别制备每个都构造成包含硅石填充物而代替高折射率填充物的LCD器件，然后与上述实施例中一样进行评价。当通过使用偏振显微镜观察在最初阶段中用2000mj/cm2的UV辐射条件制备的液晶显示器件时，观察到对于液晶的取向状态，在靠近密封图案发生了畴变化，并观察到未固化的物质从密封图案流出。此外，通过照明LCD器件视觉地检查用2000mj/cm2的条件制备的LCD器件的显示质量，出现了由于靠近膜图案的显示区域周围的取向缺陷所造成的视觉缺陷和显示不均匀。此外，在每个液晶显示器件上进行240小时的HHBT(使用温度为60℃湿度为90％的条件)，以检查其可靠性。然后在两个LCD器件中都观察到了由于显示区域周围的取向缺陷所造成的视觉缺陷和显示不均匀的发生，其逐渐扩展到显示区域。之后，通过使用偏振显微镜，在对比示例的结构中确定了不会导致靠近密封图案的液晶取向畴变化的UV辐射强度。该UV辐射强度是2500mj/cm2。然而，当对用2500mj/cm2的条件制备的LCD器件进行240小时的HHBT(使用温度为60℃湿度为90％的条件)以检查其可靠性时，尽管视觉缺陷和显示不均匀微小，但在显示区域中仍观察到了由于显示区域周围的取向缺陷所导致的视觉缺陷和显示不均匀的发生。表2显示了结果。
表2
○没有问题
△微小的取向缺陷、视觉缺陷和显示不均匀
×取向缺陷、视觉缺陷和显示不均匀
可以认为导致第二示例实施例与对比示例之间结果的差别是因为在第二示例实施例中高折射率填充物和密封元件基础树脂之间的界面具有与对比示例不同的折射率，且特别是因为在第二示例实施例中UV射线在所述界面中充分反射。换句话说，可以认为第二示例实施例的UV固化密封元件3与对比示例的相比有效地被固化。
如所述的，当在第二示例实施例中用UV射线10固化密封元件3时，入射到密封元件3上的UV射线10在密封元件3的UV固化树脂与分散在UV固化树脂中且具有比UV固化树脂高的折射率的每个高折射率填充物8之间的界面上部分地反射。之后，UV射线10变为反射射线10b并被散射。入射到密封元件3上的反射射线10b和UV射线10穿过密封元件3。因此，充分加速了UV固化密封元件3的固化反应，因而实现了不具有视觉缺陷和显示不均匀而具有高质量的LCD器件。此外，在不设置作为密封元件基础的反射层的情况下可实现这种不具有视觉缺陷和显示不均匀的LCD器件。
尽管在该实施例中描述了丙烯酸基础树脂3，但基础树脂还可以是环氧材料或不同的材料。在该实施例中描述了高折射率填充物8由例如氧化锆(具有大约2.1的折射率)或氧化铝(具有大约1.7的折射率)这样的材料形成。然而，对于填充物8还可以使用氧化钛(具有大约2.4的折射率)或DLC(具有大约2.3到2.4的折射率)。
尽管已经描述了优选的实施例，但本发明并不限于这些实施例，可以做各种变化和添加。在上述的实施例中，已经描述了UV固化密封元件。然而，本发明还适用于其中通过UV射线和热的方式固化密封元件的LCD器件及制造该器件的方法。
此外，通过选择在本发明中使用的每个都具有较高相对介电常数的间隔器和填充物的材料，间隔器和填充物可发挥与高折射率材料相等的固化密封元件的性能。换句话说，通过包括UV固化树脂和分散在UV固化树脂中且每个都具有比UV固化树脂高的相对介电常数的元件的密封元件，可实现所述性能。每个都具有高介电常数的所述元件是每个都具有较高相对介电常数的填充物，或是形成在每个都具有高介电常数的间隔器上的层。
在本发明中，尤其是用作OA监视器或TV监视器的LCD器件具有下述结构，即其中分散在密封元件中的填充物或间隔器适当地反射光。该反射用于在使用UV射线固化密封元件的步骤中加速密封元件的固化反应，并用于提高在密封元件中吸收的UV射线的使用能量的效率。同时，可阻止由于UV射线泄漏并进入显示区域所造成的液晶和取向膜恶化或溶解在显示区域中。此外，在组装LCD器件的部件后可阻止发生显示质量恶化，该恶化是由于密封元件中未固化的组分溶解到显示区域导致的。使用上述的结构，可提供一种不具有视觉缺陷和显示不均匀而具有较高质量，且以低成本制造的LCD器件。
此外，因为UV射线在密封元件和密封元件中的每个间隔器或填充物之间的界面处有效反射，所以可有效地并均匀地执行用于固化密封元件的密封元件固化工序，不需要设置用作密封元件基础的反射层。因此，提高了密封元件粘结的可靠性，阻止了导致取向缺陷的未固化的组分和杂质泄漏，并阻止液晶单元被损坏到最大程度。此外，不必给基板设置专门的反射层来提高UV射线的反射，因此可以以低成本制造LCD器件。
本发明尤其适用于由ODF工序制造的LCD器件。
尽管参照附图描述了本发明优选的实施例，但本领域熟练技术人员应当清楚，在不脱离本发明的实际范围的情况下可以做各种变化和修改。

Claims (29)

1.一种液晶显不器件，包括：
之间夹持液晶的一对基板；
用于将一对基板彼此连接的紫外线固化密封元件，通过在紫外线固化树脂中分散每个都具有比紫外线固化树脂高的折射率的高折射率元件来获得所述密封元件；和
混合进密封元件中的间隔器。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中高折射率元件是分别形成在间隔器表面上的高折射率层。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器件，其中高折射率元件由菱形碳黑、氧化锆、氧化钛和氧化铝的任意一个形成。
4.根据权利要求3所述的液晶显示器件，其中每个高折射率元件都具有不小于1.7的折射率。
5.根据权利要求3所述的液晶显示器件，其中每个高折射率元件都具有不小于2.1的折射率。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中每个高折射率元件都具有形成在每个间隔器表面上的层的叠层结构，其最外层是折射率高于紫外线固化树脂的高折射率层。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中每个高折射率元件都具有形成在每个间隔器表面上的高折射率层的叠层结构，其最外层的折射率高于所述高折射率层的叠层结构中的任何其他层。
8.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中高折射率元件是分散在紫外线固化树脂中的高折射率填充物。
9.根据权利要求8所述的液晶显示器件，其中高折射率元件由菱形碳黑、氧化锆、氧化钛和氧化铝的任意一个形成。
10.根据权利要求9所述的液晶显示器件，其中每个高折射率元件都具有不小于1.7的折射率。
11.根据权利要求9所述的液晶显示器件，其中每个高折射率元件都具有不小于2.1的折射率。
12.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中高折射率元件是分散在紫外线固化树脂中的高折射率填充物，每个高折射率填充物都具有层的叠层结构，每个填充物的最外层都具有比紫外线固化树脂高的折射率。
13.根据权利要求1所述的液晶显示器件，其中高折射率元件是分散在紫外线固化树脂中的高折射率填充物，每个高折射率填充物都具有层的叠层结构，最外层的折射率高于所述层的叠层结构中的任何其他层。
14.一种液晶显示器件，包括：
之间夹持液晶的一对基板；
用于将一对基板连接的紫外线固化密封元件，通过在紫外线固化树脂中分散每个都具有比紫外线固化树脂高的相对介电常数的高相对介电常数元件来获得所述紫外线固化密封元件；和
混合进密封元件中的间隔器。
15.根据权利要求14所述的液晶显示器件，其中所述高相对介电常数元件是分散在UV固化树脂中的高相对介电常数填充物。
16.根据权利要求14所述的液晶显示器件，其中所述高相对介电常数元件是分别形成在间隔器表面上的高相对介电常数层。
17.一种制造液晶显示器件的方法，包括下述步骤：
通过将间隔器和高折射率元件混合进紫外线固化树脂中来制备紫外线固化密封元件，每个高折射率元件都具有比紫外线固化树脂高的折射率；
使用夹在一对基板之间的所述密封元件将该对基板彼此连接；和
使用紫外线固化所述密封元件。
18.根据权利要求17所述的制造液晶显示器件的方法，其中高折射率元件是分别形成在间隔器表面上的高折射率层。
19.根据权利要求18所述的制造液晶显示器件的方法，其中高折射率元件由菱形碳黑、氧化锆、氧化钛和氧化铝的任意一个形成。
20.根据权利要求19所述的制造液晶显示器件的方法，其中每个高折射率元件都具有不小于1.7的折射率。
21.根据权利要求19所述的制造液晶显示器件的方法，其中每个高折射率元件都具有不小于2.1的折射率。
22.根据权利要求17所述的制造液晶显示器件的方法，其中每个高折射率元件都具有形成在每个间隔器表面上的层的叠层结构，其最外层是折射率高于紫外线固化树脂的高折射率层。
23.根据权利要求17所述的制造液晶显示器件的方法，其中每个高折射率元件都具有形成在每个间隔器表面上的高折射率层的叠层结构，其最外层的折射率高于所述高折射率层的叠层结构中的任何其他层。
24.根据权利要求17所述的制造液晶显示器件的方法，其中高折射率元件是高折射率填充物。
25.根据权利要求24所述的制造液晶显示器件的方法，其中高折射率元件由菱形碳黑、氧化锆、氧化钛和氧化铝的任意一个形成。
26.根据权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中每个高折射率元件都具有不小于1.7的折射率。
27.根据权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中每个高折射率元件都具有不小于2.1的折射率。
28.根据权利要求17所述的制造液晶显示器件的方法，其中高折射率元件是每个都具有层的叠层结构的高折射率填充物，每个填充物的最外层都具有比紫外线固化树脂高的折射率。
29.根据权利要求17所述的制造液晶显示器件的方法，其中高折射率元件是每个都具有层的叠层结构的高折射率填充物，最外层的折射率高于所述层的叠层结构中的任何其他层。
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