CN106773199B - 显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供显示装置及制造方法。在具有触摸面板的显示装置中，容易地将附着于显示元件的外部的保护层的异物去除。具有触摸面板的显示装置具有：设于显示元件的一方的面的、构成触摸面板的检测电极；覆盖所述检测电极的保护层；粘接于所述保护层的光学膜，与所述光学膜相邻的所述保护层的第一面的水接触角比与所述显示元件相邻的所述保护层的第二面的水接触角小。所述保护层的第一面优选具有所述保护层的第二面的1/2以下的水接触角。

Description

显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及具有触摸面板的显示装置。特别涉及将液晶元件与触摸面板复合而成的液晶显示装置。
背景技术
以往，已知在液晶元件的前表面设有触摸面板的液晶显示装置。这样的液晶显示装置通过在显示于液晶元件的GUI(图形用户界面)画面上重叠设置作为输入传感器的触摸面板，从而能够进行基于手指、笔等的信息输入。
相对于液晶元件外置触摸面板的类型的液晶显示装置会导致厚度、重量增大与触摸面板相应的量。因此，近年来，提出有在显示元件的内部组装入触摸面板的类型的液晶显示装置(专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-70092号公报
发明内容
发明要解决的课题
在显示元件的内部组装入触摸面板的类型的显示装置还存在有如下的类型：将构成触摸面板的一方的电极设于显示元件的内部，将另一方的电极设于显示元件的外部。在该情况下，在形成了另一方的电极之后进行显示元件的切断工序、偏振片的粘贴工序等，因此，优选用保护层(外涂层)来保护另一方的电极。
然而，当在进行显示元件的切断工序时产生的细小的玻璃片(也被称为碎玻璃)附着于保护层时，由于保护层显示疏水性，因此，清洗液难以进入玻璃片与保护层的界面，存在仅凭借清洗无法容易地去除这样的问题。另外，当欲从物理学角度将玻璃片从保护层去除时，存在可能对保护层造成伤害这样的问题。
本发明的课题之一在于：在具有触摸面板的显示装置中，容易地去除附着于显示元件的外部的保护层的异物。
本发明的一技术方案中的显示装置具有：设于显示元件的一方的面的、构成触摸面板的检测电极；覆盖所述检测电极的保护层；粘接于所述保护层的光学膜，与所述光学膜相邻的所述保护层的第一面的水接触角比与所述显示元件相邻的所述保护层的第二面的水接触角小。
本发明的一技术方案中的显示装置具有：设于显示元件的一方的面的、构成触摸面板的检测电极；覆盖所述检测电极的保护层；粘接于所述保护层的光学膜，与所述光学膜相邻的所述保护层的第一面的表面粗糙度比与所述显示元件相邻的所述保护层的第二面的表面粗糙度大。
本发明的一技术方案中的显示装置的制造方法包含：在显示元件的一方的面形成构成触摸面板的检测电极；形成覆盖所述检测电极的保护层；对所述保护层的表面进行等离子处理；在所述等离子处理之后将所述显示元件切断。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式中的显示装置的构成的图。
图2是用于说明本发明的第一实施方式中的显示装置的、从对置基板侧观察到的构成的图。
图3是表示本发明的第一实施方式中的显示装置的示意性剖面的图。
图4是示意性表示本发明的第一实施方式中的保护层的图。
图5A是表示本发明的第一实施方式中的显示装置的制造工序的图。
图5B是表示本发明的第一实施方式中的显示装置的制造工序的图。
图6A是表示本发明的第一实施方式中的显示装置的制造工序的图。
图6B是表示本发明的第一实施方式中的显示装置的制造工序的图。
图7是表示本发明的第一实施方式中的显示装置的制造工序的图。
图8是表示本发明的第二实施方式中的显示装置的示意性剖面的图。
图9A是表示本发明的第二实施方式中的显示装置的制造工序的图。
图9B是表示本发明的第二实施方式中的显示装置的制造工序的图。
附图标记说明
10 显示装置
20 液晶元件
30 显示装置
100 有源矩阵基板
101 扫描电极
102 驱动电路
103 端子部
105 液晶层
200 对置基板
201 检测电极
201a 金属电极
202 端子部
202a 端子电极
203 保护层
203a 第一面
203b 第二面
204 偏振片
205 粘接剂
210 树脂层
215 感光性树脂材料
220 保护层
220a 第一面
220b 第二面
300 盖构件
具体实施方式
以下，参照附图等说明本发明的各实施方式。但是，本发明能在不脱离其要旨的范围内以各种各样的方式实施，并不限定解释为以下所例示的实施方式的记载内容。另外，关于附图，为了更清楚地说明，存在与实际的情况相比示意性地表示各部分的宽度、厚度、形状等的情况，那些示意性的图只是一例，并不限定本发明的解释。而且，在本说明书和各图中，对于具备与关于之前的图说明过的要素相同的功能的要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。
(第一实施方式)
＜显示装置的构成＞
以下，参照附图说明第一实施方式的具有触摸面板的显示装置10。图1是表示第一实施方式的具有触摸面板的显示装置10的概略的构成的图。显示装置10包含有源矩阵基板100、对置基板200及盖构件300。通过在有源矩阵基板100与对置基板200之间保持液晶层而构成液晶元件。另外，在有源矩阵基板100上并联配置多个构成触摸面板的一方的电极的扫描电极101，在对置基板200上并联配置多个构成触摸面板的另一方的电极的检测电极201。并且，多个扫描电极101及多个检测电极201分别彼此交叉而形成多个传感器部，从而构成以矩阵状配置有传感器部的触摸面板。
在此，虽未图示，通过已知的半导体制造工序在有源矩阵基板100上形成有包含以矩阵状配置的多个像素的显示部。例如，在各像素，将使用了半导体薄膜的薄膜晶体管设为开关元件，通过控制该开关元件的接通/断开动作，来进行与各像素对应的液晶层的取向控制。另外，向各像素输入的扫描信号及数据信号从驱动电路102传递来。另外，相对于驱动电路102的信号的输入输出经由端子部103来进行。通过在端子部103电连接已知的FPC(Flexible Print Circuit，柔性印刷电路)，能够将来自外部的信号向驱动电路102传递。
需要说明的是，在本实施方式中，例示了使用外置的IC芯片作为驱动电路102的例子，但在形成显示部时，也可以在有源矩阵基板100上形成由薄膜晶体管构成的驱动电路。在该情况下，也可以形成扫描线驱动电路、数据线驱动电路或者它们两方中的任一方。
另外，在本实施方式中，液晶元件的动作模式也可以为已知的任何的动作模式。例如也可以使用由VA(Vertical Alignment)模式、IPS(In-Plain Switching)模式、FFS(Fringe Field Switching)模式中的任一种模式驱动的液晶元件。
在对置基板200上设有用于从各个检测电极201取出检测信号的端子部202。通过在端子部202电连接已知的FPC(Flexible Print Circuit)，能够相对于外部输出检测信号。需要说明的是，根据需要，也可以在对置基板200的与检测电极201的形成面相反的面上设置滤色片、黑掩模(遮光层)。
图2是第一实施方式中的显示装置10的、从对置基板200侧观察到的构成的图。如图2所示，检测电极201构成为多个金属电极201a的集合体。另外，分别与多个检测电极201电连接的多个端子电极202a构成端子部202。另外，各检测电极201被保护层203及作为光学膜的偏振片204覆盖。在此，保护层203是用于保护检测电极201及端子部202的层，其详细内容见后述。
需要说明的是，通过使用多个金属电极201a来构成检测电极201，与使检测电极201为单一的金属电极的构成相比，能够提高液晶元件的光透过性。也就是说，在检测电极201为单一的金属电极(宽度较宽的矩形状的电极)的情况下，光透过的路径仅能确保检测电极201和相邻的检测电极201之间。但是，在图2所示的构成的情况下，由于在相邻的金属电极201a之间也能确保光的透过路径，因此，整体上能够提高液晶元件的光透过性。
图3是示意性地表示将图2所示的显示装置10沿由A-A表示的单点划线剖切而得到的剖面的图。如图3所示，就第一实施方式中的显示装置10而言，由有源矩阵基板100、液晶层105及对置基板200构成液晶元件20。就本实施方式的显示装置10而言，虽然在有源矩阵基板100上设有构成触摸面板的扫描电极101，但为了便于说明，在图3中省略图示。另外，在液晶元件20的一方的面上设有多个金属电极201a。在本实施方式中，作为金属电极201a，使用由包含钼的薄膜夹着铝合金而成的层叠结构的电极，但不限于此，可以使用任何的金属材料。
在金属电极201a之上，作为外涂层而设有保护层203。在保护层203之上粘接有偏振片204，在该偏振片204之上，借助粘接剂而粘接有盖构件300。在本实施方式中，作为盖构件300的材料，使用玻璃，但作为偏振片204、粘接剂205及盖构件300的材料，可以使用已知的材料。另外，在本实施方式中，例示了在对置基板200与盖构件300之间设置偏振片204来作为光学膜的例子，但除此之外也可以设置相位差板等其他的光学膜。
保护层203由绝缘体构成。例如，作为本实施方式中的保护层203，作为绝缘体，可以使用丙烯酸系树脂或者聚酰亚胺系树脂。并且，作为本实施方式的特征，对保护层203的表面实施等离子处理，有意地实现亲水化及粗面化。具体而言，在形成了作为保护层203使用的树脂层之后，对树脂层的表面实施等离子处理，从而实现减小树脂层表面的水接触角(亲水化)、并且增大表面粗糙度(粗面化)的改质。
图4是着眼于图3的保护层203的示意图。在本实施方式中，将保护层203中的、与光学膜(在本实施方式中为偏振片204)相邻的面称为“第一面”，与液晶元件20的一方的面相邻的面称为“第二面”。也就是说，保护层203具有与光学膜相邻的第一面203a及与液晶元件相邻的第二面203b。并且，如前述那样，保护层203的第一面203a被有意地实施亲水化及粗面化。
就本实施方式的显示装置10而言，由于保护层203的第一面203a被进行亲水化及粗面化，因此，即使由在之后的工序中切断了的液晶元件产生的玻璃片(碎玻璃)附着于保护层203的第一面203a，也能够通过使用了纯水的超声波清洗等容易地去除。
若相对于树脂层的表面实施等离子处理，则树脂层的表面的羟基的量增加，与未进行等离子处理的情况相比，水接触角变小。例如，通过对水接触角为95°的丙烯酸系树脂层进行等离子处理，能够使丙烯酸系树脂层的表面的水接触角为40°以下(代表性地为5°以上20°以下)。若以本实施方式的显示装置10为例，则与未实施等离子处理的第二面203b相比，保护层203的第一面203a的水接触角变小，能够为第二面203b的1/2以下的水接触角。
通过保护层203的第一面203a的水接触角变小，从而即使在之后的显示元件的切断工序中附着有异物(碎玻璃)，也能提高基于纯水的清洗效果，能够容易地去除异物。
另外，若相对于树脂层的表面实施等离子处理，则会在树脂层的表面形成有凹凸，与未进行等离子处理的情况相比，表面粗糙度变大。例如，在使用十点平均粗糙度(Rz)作为表面粗糙度的情况下，通过相对于表面粗糙度为约3nm的丙烯酸系树脂层进行等离子处理，能够使丙烯酸系树脂层的表面的表面粗糙度为5nm以上(代表性地为5nm以上20nm以下)。若以本实施方式的显示装置10为例，则与未实施等离子处理的第二面203b相比，保护层203的第一面203a的表面粗糙度变大，能够为第二面203b的2倍以上(优选为3倍以上)10倍以下(优选为5倍以下)的表面粗糙度。
通过保护层203的第一面203a的表面粗糙度变大，则在之后的显示元件的切断工序中难以附着有异物(碎玻璃)，并且即使附着，也能提高基于纯水的清洗效果，能够容易地去除异物。而且，由于保护层203与异物的接触面积减少，因此，也起到能降低带电量这样的效果。
需要说明的是，上述的例子通过实施了等离子处理的面即第一面203a与未实施等离子处理的面即第二面203b的比较进行了说明，但终究是一例，说明了实施了等离子处理的树脂层的表面与未实施等离子处理的树脂层的表面的差异。因此，对在显示装置的液晶元件外部设置的保护层的表面(光学膜侧的面)的水接触角(或者表面粗糙度)和由与该保护层相同的材料构成、未实施任何等离子处理的树脂层的表面的水接触角(或者表面粗糙度)进行比较，若判明前者的水接触角较小(或者表面粗糙度较大)，则可知，如本实施方式那样，使用对表面实施了等离子处理的保护层。
如以上说明的那样，就第一实施方式中的显示装置10而言，由于相对于作为外涂层的保护层203的表面实施等离子处理，因此，与未实施等离子处理的情况相比，保护层203的表面(第一面203a)的水接触角变小，表面粗糙度变大。由此，即使由在之后的工序中切断了的液晶元件产生的玻璃片(碎玻璃)附着于保护层203的第一面203a，也能通过使用纯水的超声波清洗等容易地去除。
＜显示装置的制造方法＞
接着，使用图5A、图5B、图6A、图6B及图7说明本实施方式中的显示装置10的制造方法。图5A、图5B、图6A、图6B及图7是表示第一实施方式中的显示装置10的制造工序的图。需要说明的是，为了便于说明，着眼于一个液晶元件进行图示，但在实际的制造工序中，使用大型玻璃基板一次形成多个液晶元件20。
首先，如图5A所示，准备液晶元件20。在形成液晶元件20时，可以使用已知的液晶元件的制造工序。在本实施方式中，形成有源矩阵基板100及对置基板200，在两者之间使用已知的密封材料封入液晶层105，从而完成液晶元件20。
接着，如图5B所示，在液晶元件20的一方的面(成为显示装置10的显示面的面)上形成金属电极201a。在本实施方式中，通过溅射法形成由包含钼的薄膜夹着铝合金而成的层叠结构的金属层，实施基于光刻的图案化而形成金属电极201a。
另外，在金属电极201a的表面也可以设置防反射层。例如，通过在金属电极201a的表面形成折射率不同的三层的层叠膜，能够降低金属电极201a的表面的反射，能够提高显示装置10的视认性。
接着，如图6A所示，以覆盖金属电极201a的方式形成树脂层210。在本实施方式中，作为树脂层210，形成由丙烯酸系树脂构成的层。当然，作为树脂层210，也可以使用聚酰亚胺系树脂。
若形成了树脂层210，则如图6B所示，相对于树脂层210的表面实施等离子处理。等离子处理通过一边在真空下或者大气压下流动非活性气体(典型地为氩气或者氮气)一边使放置了处理基板的一对电极之间产生等离子体来进行。因此，实施了等离子处理之后得到的保护层203的第一面203a的附近与保护层203的第二面203b的附近相比，非活性气体的原子浓度变高。
通过相对于树脂层210实施等离子处理，从而树脂层210的表面被改质，形成保护层203。在图6B所示的保护层203中，与液晶元件20相邻的面与图4所示的第二面203b相对应，实施了等离子处理的面与图4所示的第一面203a相对应。
接着，如图7所示，相对于保护层203粘接偏振片204，再借助粘接剂205粘接盖玻璃来作为盖构件300。这样，使用图3说明了的显示装置10完成。
需要说明的是，在本实施方式中，例示了使用液晶元件作为显示元件的显示装置，但作为显示元件，也可以使用利用了有机EL元件或者发光二极管的显示元件。
(变形例1)
在上述的第一实施方式中，例示了通过对树脂层的表面实施等离子处理来对保护层203的第一面203a进行亲水化及粗面化的例子，但不限于此，第一面203a至少被实施亲水化即可。也就是说，只要通过对树脂层的表面实施等离子处理而对保护层203的第一面203a进行亲水化，则即使例如表面粗糙度不太变化，也能起到与第一实施方式相同的效果。即，保护层203的第一面203a的附近与保护层的内部相比，亲水性官能团的浓度较高。
(变形例2)
在上述的第一实施方式中，例示了通过对树脂层的表面实施等离子处理来对保护层203的第一面203a进行亲水化及粗面化的例子，但也可以代替等离子处理或者在等离子处理的基础上进行UV(紫外光)处理。通过对树脂层的表面实施UV处理，则由于保护层203的第一面203a被亲水化，因此，即使例如表面粗糙度不太变化，也能在一定程度上提高异物的清洗效果。
(第二实施方式)
＜显示装置的构成＞
以下，参照附图说明第二实施方式的具有触摸面板的显示装置30。需要说明的是，第二实施方式的显示装置30和前述的第一实施方式的显示装置10的差异在于，第二实施方式的显示装置30使用负型的感光性树脂材料作为保护层的构成材料这一点。因此，在本实施方式中，着眼于不同的点进行说明，存在关于与第一实施方式的显示装置10相同的部分标注相同的附图标记而省略说明的情况。
图8是示意性地表示第二实施方式的显示装置30的一部分的剖面的图。如图8所示，在本实施方式中，以覆盖金属电极201a的方式设置由负型的感光性树脂材料构成的保护层220。负型的感光性树脂材料具有这样的性质：通过紫外光等的光照射而发生聚合反应，能够使被光照射了的部分选择性地固化。利用这样的性质，通常，将通过光照射而固化了的部分以外通过显影液除去，从而用于形成期望的图案的用途。
关于这样的负型的感光性树脂材料，已知会发生这样的现象：在基于光照射的聚合反应时，在与表面附近的氧接触的部分，聚合反应被氧阻碍，表面附近未发生固化。在本实施方式中，利用通常被称为缺点的上述的现象，使保护层220的第一面220a(与偏振片204相邻的面)的表面粗糙度比第二面220b大。也就是说，通过使用负型的感光性树脂材料作为保护层220的构成材料，不使表面附近固化而通过显影液除去，有意地在表面形成凹凸。
例如，在使用十点平均粗糙度(Rz)作为表面粗糙度的情况下，通过使用负型的感光性树脂，能使感光性树脂层的表面粗糙度为10nm以上(代表性地为10nm以上30nm以下)。若以本实施方式的显示装置30为例，则保护层220的第一面220a的表面粗糙度比第二面220b大，能够为第二面220b的2倍以上(优选为3倍以上)的表面粗糙度。
在此，图9A及图9B是表示本实施方式的显示装置30的制造工序的图。具体而言，表示形成保护层220所涉及的部分。首先，如图9A所示，以覆盖金属电极201a的方式利用喷墨法、印刷法、或者旋涂法来涂敷负型的感光性树脂材料215。作为负型的感光性树脂材料，可以使用例如丙烯酸系单体。
若涂敷了感光性树脂材料215，则如图9B所示，对整面照射紫外光而使感光性树脂材料固化，之后通过显影液除去未固化部分。经由这样的过程，以覆盖金属电极201a的方式形成保护层220。此时，如前述那样，保护层220的表面的表面粗糙度成为10nm以上(代表性地为10nm以上30nm以下)。
如以上说明的那样，第二实施方式中的显示装置30使用由负型的感光性树脂材料构成的保护层220，因此，能够增大保护层220的表面(第一面203a)的表面粗糙度。由此，即使由在之后的工序中切断了的显示元件产生的玻璃片(碎玻璃)附着于保护层220的第一面220a，也能通过使用了纯水的超声波清洗等容易地去除。
本领域技术人员基于作为本发明的实施方式说明了的显示装置进行了适当构成要素的追加、削除或设计变更而得到的、或者进行了工序的追加、省略或条件变更而得到的都属于具备本发明的要旨，包含于本发明的范围内。
另外，即使是与由上述的实施方式的方案带来的作用效果不同的其他的作用效果，根据本说明书的记载能够明确的、或者本领域技术人员容易预测得到的当然也解释为了通过本发明带来的效果。

Claims (9)

1.一种显示装置，其具有：
设于显示元件的一方的面的、构成触摸面板的检测电极；
覆盖所述检测电极且与所述检测电极接触的保护层；
粘接于所述保护层的光学膜；和
粘接于所述光学膜的盖构件，
与所述光学膜相接触的所述保护层的第一面的水接触角比与所述显示元件相接触的所述保护层的第二面的水接触角小。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述保护层的第一面的水接触角为所述保护层的第二面的水接触角的1/2以下。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其中，
所述保护层的第一面的水接触角为40°以下。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述保护层的第一面的表面粗糙度为所述保护层的第二面的表面粗糙度的2倍以上且10倍以下。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，
所述保护层的第一面的表面粗糙度为5nm以上20nm以下。
6.一种显示装置，其具有：
设于显示元件的一方的面的、构成触摸面板的检测电极；
覆盖所述检测电极且与所述检测电极接触的保护层；
粘接于所述保护层的光学膜；和
粘接于所述光学膜的盖构件，
与所述光学膜相接触的所述保护层的第一面的表面粗糙度比与所述显示元件相接触的所述保护层的第二面的表面粗糙度大。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其中，
所述保护层的第一面的表面粗糙度为所述保护层的第二面的表面粗糙度的2倍以上且10倍以下。
8.一种显示装置，其具有：
设于显示元件的一方的面的、构成触摸面板的检测电极；
覆盖所述检测电极且与所述检测电极接触的保护层；
粘接于所述保护层的光学膜；和
粘接于所述光学膜的盖构件，
与所述光学膜相接触的所述保护层的第一面的表面粗糙度为5nm以上20nm以下。
9.一种显示装置的制造方法，其包含：
在显示元件的一方的面形成构成触摸面板的检测电极；
形成覆盖所述检测电极且与所述检测电极接触的保护层；
对所述保护层的表面进行等离子处理；
在所述等离子处理之后切断所述显示元件，
所述显示装置还具有：
粘接于所述保护层的光学膜，和
粘接于所述光学膜的盖构件。
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