CN101825811A - 液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液晶显示器及其制造方法。该液晶显示器包括：一对基板，这一对基板分别在彼此面对的位置具有显示区域，并且具有包围该显示区域的周围区域，这一对基板中的一个基板在周围区域中包含由阻挡紫外线的材料制成的布线；夹于这一对基板之间的液晶层；和用于密封液晶层的密封层，被设置为在这一对基板彼此面对的方向上重叠布线的一部分或全部，其中，密封层由光固化树脂或组合型树脂制成，该光固化树脂或组合型树脂包含光聚合引发剂，并且该光聚合引发剂的含量在0.01wt％至1wt％的范围内，并且，该光聚合引发剂具有320nm至420nm的波长峰。

Description

液晶显示器及其制造方法

技术领域

本发明涉及用滴注法(one drop fill method)制造的液晶显示器、以及制造该液晶显示器的方法。

背景技术

典型的液晶显示器包含在驱动基板和相对基板之间的液晶层。TFT(薄膜晶体管)器件层、像素电极层、平坦化层和配向膜(alignmentfilm)被设置在驱动基板(TFT基板)上。另一方面，BM(黑矩阵)层(框架区域)、CF(滤色器)层、共用电极和配向膜被设置在相对基板上。而且，密封层被设置在驱动基板和相对基板之间，以便将这些基板附着在一起并防止液晶泄漏。

作为在具有这种配置的液晶显示器中的像素基板和相对基板之间形成液晶层的方法，使用真空注入法，即：其中，将像素基板和相对基板接合在一起，然后注入液晶。然而，该方法需要很长时间去注入液晶，所以存在这样的问题，即：在增加这些基板的面积时，生产率变差。

为了解决此问题，已经开发了称为ODF(滴注)法的方法。例如，如在日本未审专利申请公开No.10-186384中所述，在该方法中，在将两个基板接合在一起以便密封之前将液晶材料滴入在这两个基板之一上。在ODF法中，作为形成密封层的材料(密封剂)，使用UV(紫外线)固化密封剂或组合型密封剂。而且，日本未审专利申请公开No.10-186384还公开了，滴入液晶，将两个基板接合在一起，然后用压力辊展开液晶，从而在短时间内容易地密封这些基板之间的液晶。因此，允许批量生产液晶显示器，并且，在中小尺寸液晶显示器的情况中，不需要用于密封液晶的注入开口，所以不需要用于密封注入开口的基板厚度，从而允许减小液晶显示器的轮廓(profile)。

发明内容

然而，在现有技术的上述方法中，在被密封剂包围的区域中的液晶与尚未固化的密封剂接触，从而由于该接触而污染了液晶，并且很可能还污染了配向膜。当在这种状态下施加紫外线来固化密封剂时，在密封剂的附近即在面板周围出现配向不良(misalignment)，从而对图像特性产生影响并降低液晶面板的可靠性。

希望提供一种允许防止由于密封剂而导致的图像特性的下降的液晶显示器和制造该液晶显示器的方法。

根据本发明的实施例，提供一种包括下述部件(A1)至(C1)的液晶显示器：

(A1)一对基板，这一对基板分别在彼此面对的位置具有显示区域，并且具有包围该显示区域的周围区域，这一对基板中的一个基板在周围区域中包含由阻挡紫外线的材料制成的布线；

(B1)夹于这一对基板之间的液晶层；和

(C1)用于密封液晶层的密封层，被设置为在这一对基板彼此面对的方向上重叠布线的一部分或全部，

其中，密封层由光固化树脂或组合型树脂制成，该光固化树脂或组合型树脂包含光聚合引发剂(photopolymerization initiator)，该光聚合引发剂的含量在0.01wt％(重量百分比)至1wt％的范围内，并且，该光聚合引发剂具有320nm至420nm的波长峰。

根据本发明的实施例，提供一种制造液晶显示器的方法，该方法包括下述步骤(A2)至(D2)：

(A2)在一对基板中的一个基板的周围区域中形成环形的密封层，该密封层由光固化树脂或组合型树脂制成，这一对基板分别在彼此面对的位置具有显示区域，并且具有包围该显示区域的周围区域，这一对基板中的一个基板在周围区域中包含由阻挡紫外线的材料制成的布线；

(B2)将液晶滴入在由密封层包围的区域中；

(C2)在减少的压力下重合这一对基板，然后将压力恢复到大气压，从而在这一对基板之间形成液晶层；以及

(D2)在形成液晶层后，通过光照射来固化密封层，

其中，光固化树脂或组合型树脂包含光聚合引发剂，该光聚合引发剂的含量在0.01wt％至1wt％的范围内，并且，该光聚合引发剂具有320nm至420nm的波长峰。

在根据本发明实施倒的液晶显示器和制造该液晶显示器的方法中，由包含光聚合引发剂的光固化树脂或组合型树脂制成的密封剂用于密封液晶层的密封层。该树脂中的光聚合引发剂的含量是0.01wt％至1wt％，并且该光聚合引发剂的波长峰是320nm至420nm，从而有效地固化该密封剂。

在根据本发明实施例的液晶显示器和制造该液晶显示器的方法中，作为密封液晶层的密封层，使用由包含光聚合引发剂的光固化树脂或组合型树脂制成的密封剂，该光聚合引发剂的含量是0.01wt％至1wt％，并且该光聚合引发剂的波长峰是320nm至420nm，从而可以有效地固化该密封剂，并且允许提高显示面板的可靠性。

从下面的描述更加全面地呈现本发明的其它的和进一步的目的、特征和优点。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的液晶显示器的配置的截面图。

图2是示出面板的整体配置的平面图。

图3A和3B是示出TFT基板的配置的平面图。

图4是示出相对基板的配置的平面图。

图5是液晶面板的分解透视图。

图6是用于描述滴注法的流程图。

图7示出密封剂描绘(sealant drawing)的步骤。

图8示出液晶滴入的步骤。

图9示出大致的基板对准的步骤。

图10示出基板重合的步骤。

图11示出UV照射的步骤。

图12示出基板切割的步骤。

图13是示出UV灯的相对谱分布的图。

图14是示出根据第二实施例的TFT基板的配置的平面图。

图15示出TFT基板上的布线与开口之间的关系。

图16是示出第二实施例的变形例的截面图。

具体实施方式

下面将参考附图详细地描述优选实施例。按照以下顺序给出描述。

第一实施例

(1)液晶显示面板的整体配置

(2)制造液晶显示面板的方法

第二实施例(其中允许紫外线从其中通过的开口被设置在布线中的实例)

变形例(其中透明层被设置在开口中的实例)

第一实施例

主要参考透射式液晶显示面板描述本发明，但是，本发明也适用于半透射式液晶显示面板和反射式液晶显示面板。

整体配置

图1示出根据本发明实施例的透射式液晶显示面板(液晶显示器)1的截面图，图2示出整个面板1的平面图。液晶显示面板1包括由密封层8密封在TFT基板(驱动基板)2和相对基板3之间的液晶层9。

TFT基板2和相对基板3在彼此面对的位置具有显示区域(像素区域)11A，并且，包围每一个显示区域11A的区域是周围区域11B。密封层8被设置在周围区域11B中，以便密封设置在显示区域11A中的液晶层9。

图3A示出TFT基板2的平面图，图3B示出图3A中的周围布线13的一部分的放大图。TFT基板2包括，例如，以矩阵的形式设置在玻璃基板上的多个像素电极6。用于分别驱动多个像素电极6的TFT器件，以及与TFT器件连接的栅极线、源极线等(都未示出)进一步被设置在TFT基板2上。像素电极6由例如具有透明性的诸如ITO(铟锡氧化物)的导电材料形成，并且分别针对子像素(未示出)而被设置在玻璃基板上。

用于驱动显示区域11A中的像素的周围布线13被设置在TFT基板2的周围区域11B中，并且密封层8被设置在周围布线13上。在这种情况中，如图3B的放大图所示，周围布线13由彼此平行地设置的多个布线13a构成。从TFT基板2进入的紫外线通过布线13a之间的空间13b被施加到密封层8。布线13a由不允许紫外线从其中通过的材料形成，例如，该材料是诸如铝(Al)或钛(Ti)的金属。

图4示出相对基板3的平面图。相对基板3包含滤色器5，并且包含在滤色器5上的基本上整个有效显示区域上的相对电极7，在该滤色器5中，例如，红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的滤波器以条纹的形式被设置在玻璃基板上。相对电极7由例如具有透明性的诸如ITO(铟锡氧化物)的导电材料制成。用于在两个基板之间保持间隙的分隔件10被设置在TFT基板2中的像素电极6和相对电极7之间。分隔件10由例如负性光敏树脂形成。

遮光膜(框架或黑矩阵)12被设置在包围相对基板3的滤色器5的周围区域11B中。密封层8被设置在TFT基板2上的周围布线13和遮光膜12之间。

偏振板4A被设置在TFT基板2的背表面上，并且，偏振板4B被设置在相对基板3的顶表面上。偏振板4A和4B允许在特定方向上振动的偏振光从其中通过。

例如，在液晶层9是垂直配向模式的情况中，液晶层9包含具有负介电各向异性的液晶分子和保持在与配向膜(未示出)的界面附近的液晶分子的聚合物结构。液晶分子具有这样的性质，即：长轴方向上的介电常数大于短轴方向上的介电常数。由于这种性质，当驱动电压被断开(off)时，液晶分子的长轴在与基板垂直的方向上配向(align)，并且，当驱动电压被接通(on)时，液晶分子的长轴在与基板平行的方向上配向。因此，在液晶显示面板上显示图像。

图5示出图1所示的液晶面板1中的TFT基板2和相对基板3的透视图。在这种情况中，示出其中在TFT基板2上分别为各像素形成像素电极6的状态。而且，在相对基板3上分别为各像素设置红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色器5A至5C。

密封层8由例如组合型树脂的密封剂制成。组合型树脂包含光固化树脂和热固性树脂，并且通过UV照射和加热来固化。而且，也可以使用光固化树脂的密封剂。作为光固化树脂，例如，使用紫外线固化丙烯酸树脂。作为热固性树脂，例如，使用环氧树脂。

光固化树脂和组合型树脂包含光聚合引发剂，该光聚合引发剂(在整个树脂中)的含量优选地为0.01wt％至1wt％，并且，该光聚合引发剂优选地具有320nm至420nm的波长峰。因此，可以有效地固化密封剂。下面给出关于密封剂的描述。

当使用以3wt％的含量包含常用的光聚合引发剂(主要具有在短波长侧的波长峰)的密封剂(UV环氧树脂)来制造液晶面板时，将光聚合引发剂洗提(elute)到液晶面板中，从而导致老化(burn-in)和液晶分子的配向不良。下面描述在使用以0.001wt％、0.1wt％、1wt％和3wt％的浓度包含光聚合引发剂的密封剂来制造液晶面板的情况中的结果。下述的固化率(curing rate)是在用UV光充分地照射密封剂的条件下的固化率。

在以0.001wt％的含量包含光聚合引发剂的情况中，密封剂的固化率是大约80％，并且，密封剂的未固化成分(具体地是环氧成分)容易被洗提到液晶面板中。因此，从液晶面板周边附近的一部分逐渐地出现配向不良，由此最终导致对比度下降。在以0.01wt％的含量包含光聚合引发剂的情况中，密封剂的固化率是大约95％以上，并且，不会观察到对液晶面板中的其它材料的任何影响，从而获得具有良好显示特性的液晶面板。此外，在以1wt％的含量包含光聚合引发剂的情况中，密封剂的固化率是大约97％以上，并且，不会观察到对液晶面板中的其它材料的任何影响，从而获得具有良好显示特性的液晶面板。最后，在以3wt％的含量包含光聚合引发剂的情况中，作为密封剂的固化率，获得近似100％。然而，诸如光聚合引发剂的低分子容易被洗提到液晶中，从而在密封层8的周围即面板周边附近产生配向不良。而且，可能会沿着布线出现配向不良。考虑到，被洗提到液晶层中的密封剂成分的影响导致诸如老化的显示故障。因此，由上述结果清楚可知，在光聚合引发剂的含量为0.01wt％至1wt％时，在防止光聚合引发剂被洗提到液晶的同时允许增加密封剂的固化率。换句话说，可以获得具有高显示质量的优良的液晶显示面板。

接下来，将在下面描述光聚合引发剂的波长峰的范围。图13是示出UV灯的相对谱分布的图。基于该图，使用包含光聚合引发剂的密封剂制造液晶面板，该光聚合引发剂具有320nm至420nm的上述波长峰和大约320nm或420nm的波长峰。下面描述结果。

在以3wt％的含量包含具有短于320nm的波长峰的光聚合引发剂的情况中，由于高度反应性而导致有效地固化密封材料。然而，光聚合引发剂容易对液晶面板中的有机材料例如液晶材料、配向膜材料等产生负面影响。因此，在使用该密封剂制造的液晶面板中，容易出现显示故障，并且观察到可靠性下降。另外，在对下述情况执行相同的研究的情形中观察到相同的趋势：其中，除了以3wt％的含量以外，还以0.01wt％至1wt％的上述范围中的含量包含具有短于320nm的波长峰的光聚合引发剂。

在以0.01wt％至1wt％的含量包含具有320nm至420nm的波长峰的光聚合引发剂的情况中，获得无配向不良的液晶面板。

在包含具有长于420nm的波长峰的光聚合引发剂的情况中，需要时间去充分地固化密封剂，所以有可能将密封剂的主要成分洗提到液晶面板中。在这种条件下，在液晶面板的周边附近出现液晶分子的配向不良，由此难以执行正常操作。

由上述结果清楚可知，包含在光固化树脂或组合型树脂中的光聚合引发剂优选地具有320nm至420nm的波长峰，并且，光聚合引发剂的含量优选地在0.01wt％至1wt％的范围内。而且，例如，具有380nm的波长峰的光聚合引发剂是最优选的。

以这种配置，在根据本实施例的液晶显示面板1中，当将预定电压施加到上下地设置的像素电极6和相对电极7时，驱动液晶层9来显示图像。

制造方法

将参考图6的流程图和图7至12来描述制造根据本实施例的液晶显示面板1的方法。

首先，在由玻璃等制成的透明基板上形成用于形成液晶显示面板1的必要构件。换句话说，准备两个透明基板，并且，在这两个透明基板中的一个透明基板上形成TFT、漏极总线、栅极总线(都未示出)、像素电极6等，并且在其上形成配向膜(未示出)，以获得大的TTF基板14(TFT基板2)。在另一个透明基板上的预定位置中形成R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的滤色器5、以及由ITO膜构成的相对电极7，在其上形成配向膜(未示出)，并且，在配向膜周围形成遮光膜12，从而获得大的相对基板15(相对基板3)。

在形成大的TFT基板14和大的相对基板15之后，根据图6所示的滴注法的流程图形成液晶显示面板1。作为将要进行密封剂描绘的大基板，使用大的TFT基板14和大的相对基板15中的一个，并且，为了方便起见，作为一个实例，描述下述情况：其中，大的相对基板15被涂有满足上述条件的组合型密封剂8a。也就是说，在大的相对基板15上执行使用密封剂8a的密封剂描绘，从而用密封剂8a包围显示区域11A(步骤S101)。接下来，在大的相对基板15的框架中滴入所需量的液晶(步骤S102)。接下来，将大的TFT基板14和大的相对基板15引入到接合设备以大致对准(步骤S103)，然后，将大的TFT基板14和大的相对基板15彼此重合在一起(步骤S104)。其后，将固化所需的累积的UV光剂量施加到密封剂8a(步骤S105A)，并且在预定的加热条件下热固化密封剂8a(步骤S105B)。然后，将大的TFT基板14和大的相对基板15切割成具有面板尺寸的基板(步骤S106)。下面详细地描述每一个上述步骤。

1.密封剂描绘

图7示出在大基板上描绘密封剂8a的步骤。将UV固化密封剂8a施加到大基板的表面，使得由UV固化密封剂8a包围密封每一个面板的液晶的显示区域11A。此时，将基于密封线宽度和液晶层9的间隙的一定量的密封剂8a从密封剂分配器(dispenser)16施加到形成在大的相对基板15上的遮光膜12。

2.液晶滴入

图8示出在大的相对基板15上滴入液晶的步骤。在由大的相对基板15即每一个相对基板3(每一个面板)的密封剂8a包围的每一个区域中，从液晶分配器17滴入液晶9a。此时，可以按一滴或几滴的方式滴入液晶9a。

3.大致的基板对准

图9示出大致对准大的TFT基板14和大的相对基板15的步骤。在接合设备(未示出)中的台架(stage)上放置滴有液晶9a的大的相对基板16。另一方面，将大的TFT基板14传送到该设备并由该设备中的支撑体支撑。接下来，打开该设备的排气阀，并且从排气口抽出空气，由此使得该设备中的处理室处于减少了的压力状态。接下来，将大的TFT基板14和大的相对基板15设置为彼此面对，并且，对它们稍微加压以大致对准。

4.基板重合

图10示出精确地重合大的TFT基板14和大的相对基板15的步骤。更具体地说，将大致对准的大的TFT基板14和大的相对基板15带入空气中，然后，使它们精确地对准，使得大的TFT基板14和大的相对基板15的像素区域11A彼此面对。在该步骤中，将滴入的液晶9a基本上展开到由密封剂8a包围的整个区域，以形成液晶层9。

5.密封剂固化

图11示出将UV光施加到重合的基板以固化密封剂的步骤。由密封剂8a在TFT基板2(对于一个面板)和相对基板3(对于一个面板)之间的间隙中密封液晶9a。其后，在充分地固化密封剂8a的条件下，例如，以5000mJ的UV照射剂量，由UV照射设备30将紫外线施加到密封剂8a。此时，紫外线从大的TTF基板14进入，并且从周围布线13的布线13a之间的空间13b到达密封剂8a。

另外，此时必须在没有破坏诸如液晶或配向膜的有机材料的情况下用光固化密封剂8a。例如，作为UV照射设备的UV灯，优选地使用金属卤素灯，并且，也可以使用LED矩阵UV光源或高压汞灯。而且，在密封剂8a是组合型的情况中，在UV照射之后，在充分地热固化密封剂8a的条件下，例如，在130℃的温度持续两个小时，通过热处理来固化密封剂8a。

6.基板切割

图12示出将大基板切割成面板的步骤。换句话说，将接合在一起的大的TFT基板14和大的相对基板15沿着划线(scribe line)18切割成具有面板尺寸的块。

通过上述步骤，完成图1所示的液晶显示器1。因此，在本实施例中，作为密封TFT基板2和相对基板3之间的液晶层9的密封剂，使用具有320nm至420nm的波长峰、且包含0.01至1wt％的光聚合引发剂的光固化树脂或组合型树脂，从而可以有效地固化密封剂。换句话说，可以防止将密封成分洗提到显示区域(有效区域)，并且允许提供具有高可靠性的液晶显示器。

第二实施例

如图14所示，在第二实施例中，在周围布线13中设置允许紫外线从其中通过的开口19。以这种配置，在本实施例中，紫外线通过开口19，从而可以在短时间内有效地固化密封剂8a。另外，其它部件和其它步骤与第一实施例中的部件和步骤相同，并且对此不再进行进一步的描述。

图15描述相对于布线13a的开口19的尺寸的实例。这里，开口19的宽度被定义为w(μm)，并且在设置开口19的情况中布线13a的基本电流路径的宽度被定义为W(μm)。研究W/w的下述三个实例：

W/w＝90/10<设计A>，190/10<设计B>，195/5<设计C>。在设计A和B中，即使在没有充分地施加光的部分中也通过开口19进行光固化反应，从而获得充分的固化率。这同样适用于设计C，但是，在设计C中，希望密封剂8a的一端和开口19相互接触。

由上述结果清楚可知，当在周围布线13中设置开口19时，可以在短时间内有效地固化密封剂8a。因此，进一步提高面板的可靠性。

而且，在本实施例中，如图16所示，可以在开口19中埋入由允许紫外线从其中通过的诸如ITO的导电材料制成的透明层20。导电透明层20优选地被设置在开口19中，因为与图14中的实例相比，减少了布线电阻。

尽管参考各实施例描述了本发明，但是本发明并不限于此，并且，可以对本发明进行各种变形。例如，在上述实施例中，基于中小尺寸的直视型液晶显示面板描述了本发明，但是，本发明还适用于大尺寸的直视型液晶面板。而且，本发明不仅适用于直视型液晶显示器，而且以相同的方式适用于投影型液晶投影仪的液晶面板。此外，本发明不仅适用于透射式液晶面板，而且适用于半透射式液晶面板和反射式液晶面板。

而且，在第二实施例中，开口19为矩形，但是，开口19可以为任意的形状，并且可以根据面板周围的布线设计的状态对开口19的形状进行各种改变，例如，开口19的形状为正方形、圆形或椭圆形。开口的尺寸并不限于上述设计实例A至C，并且，只要允许确保开口率，就可以使用任何设计实例。

本申请包含与在2009年3月4日提交到日本专利局的日本在先专利申请JP 2009-050344中公开的主题相关的主题，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其它因素，可以进行各种变形、组合、子组合和替换，只要它们在本发明的范围内即可。

Claims (5)

1.一种液晶显示器，包括：

一对基板，这一对基板分别在彼此面对的位置具有显示区域，并且具有包围该显示区域的周围区域，这一对基板中的一个基板在周围区域中包含由阻挡紫外线的材料制成的布线；

夹于这一对基板之间的液晶层；和

用于密封液晶层的密封层，被设置为在这一对基板彼此面对的方向上重叠布线的一部分或全部，

其中，密封层由光固化树脂或组合型树脂制成，该光固化树脂或组合型树脂包含光聚合引发剂，以及

该光聚合引发剂的含量在0.01wt％至1wt％的范围内，并且，该光聚合引发剂具有320nm至420nm范围内的波长峰。

2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中

布线具有开口。

3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其中

在布线的开口中埋入允许紫外线从其中通过的透明导电层。

4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中

这一对基板中的一个或两个具有遮光膜，并且，在这一对基板彼此面对的方向上遮光膜和密封层相互重叠。

5.一种制造液晶显示器的方法，包括下述步骤：

在一对基板中的一个基板的周围区域中形成环形的密封层，该密封层由光固化树脂或组合型树脂制成，这一对基板分别在彼此面对的位置具有显示区域，并且具有包围该显示区域的周围区域，这一对基板中的一个基板在周围区域中包含由阻挡紫外线的材料制成的布线；

将液晶滴入在由密封层包围的区域中；

在减少的压力下重合这一对基板，然后将压力恢复到大气压，从而在这一对基板之间形成液晶层；以及

在形成液晶层后，通过光照射来固化密封层，

其中，光固化树脂或组合型树脂包含光聚合引发剂，并且

该光聚合引发剂的含量在0.01wt％至1wt％的范围内，并且，该光聚合引发剂具有320nm至420nm范围内的波长峰。

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