TWI314227B - - Google Patents

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1314227 A7 B7 五、發明説明q ) 發明所屬之技術領域 本發明係有關於液晶顯示元件，特別是有關於在基板 上具有樹脂層之情況，抑制由於顯像不勻或白點或是黑點 所造成之顯像品質惡化，因而得到高畫質畫像之液晶顯示 元件。 習知技術 針對彩色液晶顯示元件，係於具有利用驅動元件所驅 動之多個像素電極之陣列基板或是具有對向電極之對向基 板的任一方上，具有樹脂層，也就是彩色濾光層，且於由 對向配置兩基板而成之間隙中，封入液晶組成物後所構成 。再者，習知以來，爲了使被封入於兩基板間之液晶組成 物之液晶分子能均勻地配向，而於與兩基板表面之液晶組 成物所接觸之面上，各自被形成配向膜。 發明欲解決之課題 然而，針對使上述樹脂層，也就是彩色濾光層等被形 成之液晶顯示元件，係以樹脂材料爲起因，使被包含於彩 色濾光層之不純物溶出於液晶層中，而發生燒結現象，因 此造成顯像不良，顯像品質顯著地下降之問題。一方面， 針對液晶顯示元件，係由於被包含於液晶層中之水分或是 由外部所浸入之水分，以使與液晶層直接接觸之配向膜被 加水分解作爲起因，而發生白點（黑點），因此造成顯像 不良，藉此亦會產生顯像品質下降之問題。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X2S>7公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- A7 B7 1314227 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此，本發明係爲消除上述之課題者，係可防止不論 是朝液晶層中之不純物的溶出或是水分的混入，而以此等 作爲起因之顯像不良的發生，並以提供顯像品質高之液晶 顯示元件爲目的。 爲解決課題之手段 本發明係作爲解決上述課題之手段，設置了具有電極 於至少一方上且被對向配置之一對基板、及被形成於該一 對基板之至少一方上之樹脂層、及於前述一對基板之表面 上，各自被形成表面能爲5 1〜60dyn/cm之配向 膜、及於由對向配置該配向膜而成之前述一對基板之間隙 中，被封入之液晶組成物。 根據上述構造而成本發明，係利用防止由樹脂層所產 生之不純物集中於配向膜之既定的地方，而可防止燒結現 象的發生，另一方面，利用防止朝配向膜之水分的吸附， 而可防止白點（黑點）的發生，因此可以得到顯像品質佳 、信賴性高之液晶顯示元件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之實施形態 首先，針對本發明之原理加以說明。爲了調查由於不 純物或是水分，而於液晶顯示元件上造成顯像不良之原因 ，因此，於被形成彩色濾光層之液晶顯示元件上，顯示出 1 0 0 0小時之1 0毫米平方之黑白細格畫像後，當調查 進行信賴性試驗之聚醯亞胺配向膜的表面能、及發生燒結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 1314227 A7 B7 五、發明説明（3 ) 與發生白點•黑點的關係之時，使如第1圖所示之試驗結 果被得知。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 換言之，當聚醯亞胺配向膜之表面能爲5 〇 d y η/ c m以下之時，顯示時間於到達1 〇 〇 〇小時之前，液晶 顯示元件係由於燒結現象而發生無法顯像之像素，造成顯 像品質顯著地降低。另一方面，當聚醯亞胺配向膜之表面 能超過6 0 d y n / c m之時，顯示時間於到達1 〇 〇 ◦ 小時之前，液晶顯示元件之顯像中發生白點（黑點），造 成顯像品質顯著地降低。 此係爲當於液晶顯示元件上設置彩色濾光層之時，被 包含於彩色濾光層之不純物係會被溶出於液晶層中，而當 被形成於液晶顯示元件之聚醯亞胺配向膜之表面能爲低之 時，電壓施加前係如第2 ( a )圖所示，由彩色濾光層被 溶出之不純物係被分散於液晶層2中而呈現浮游的狀態者 ，而於畫像顯示時，當電壓被施加之時，係如第2 (b) 圖所示，使不純物局部地集中於電壓施加部分的配向膜3 上，因而形成發生燒結的原因。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，當以防止該燒結爲目的而提高配向膜之表面倉g 之時，係如第3圖所示，被溶出於液晶層2中之不純物1 係被均勻地於攫取配向膜3之表面，且於電壓施加之時， 亦不會形成局部地集中，因而不會發生燒結現象。然而， 表面能高之配向膜3，係亦會攫取被包含於液晶層2中或 是由外部浸入之水分。因此，由於被攫取到之水分而發生 了配向膜3表面之加水分解，如第1圖所示，當配向膜之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6- 1314227 at B7 五、發明説明（4 ) 表面能超過6 0 d y n / c m之時，於長時間使用期間， 則會形成產生白點（黑點）。 因此，本發明係利用將配向膜之表面能控制於5 1〜 6 0 d y n / c m之範圍，而可以防止由於燒結及白點（ 黑點）之各自的原因所造成之顯像不良的發生。 又，配向膜之表面能係將水滴滴於配向膜上，利用測 定水滴與配向膜之接觸角度之方法，得到測定値。 其次，根據上述原理，參照如第4圖所示之實施形態 加以說明本發明。第4圖係爲顯示介由間隔物1 3，使陣 列基板1 1及對向基板1 2對向配置，利用以熱硬化型環 氧系接著劑E S — 5 5 0 (三井東壓化學股份有限公司製 )作爲封止劑1 4接合周圍後所形成之間隙中，從注入口 將液晶組成物1 6注入後，將注入口封止後，再者，各自 於陣列基板1 1及對向基板1 2上貼著偏光板1 1 a、 1 2 a後所構成之液晶顯不兀件1 〇的槪略剖面圖。 陣列基板1 1係於玻璃基板1 7上之未圖示之掃瞄線 及is號線的父叉點附近，具有液晶驅動用之薄膜電晶體（ 以下簡稱TFT。）元件1 8。而於TFT元件1 8上， 將R (紅）、G (綠）、B (藍）之著色層20a、 2 0 b、2 0 c被配置爲線條狀所形成之彩色濾光層2 0 被配置著。 在彩色濾光層2 0上，於利用未圖示之掃瞄線及信號 線所包圍之領域內，使多個像素電極21被成像爲矩陣狀 ，而像素電極21係介由被形成於彩色濾光層20之貫穿 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 k9·. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 1314227 五、發明説明（c ) 5 孔2 2而連接於TFT元件18之源極（未圖示），藉由 TFT元件18而被驅動。再者，使表面能爲535 d y n/cm之配向膜2 3被形成於像素電極2 1上。 對向基板1 2係爲由氧化銦錫（I T ◦)所構成之共 通電極26被形成於玻璃基板24上，而使表面能 5 3 . 5 d y n/cm之配向膜2 7被形成於共通電極 2 6上。 其次，針對液晶顯示元件1 0之製造方法加以敘述。 陣列基板1 1通常係利用照相平板印刷工程反覆成像後， 而於玻璃基板1 7上形成T F T元件1 8。其次，作爲著 色層材料，係利用旋轉塗布器，使紅色顏料分散之紫外線 硬化型丙烯樹脂光阻劑CR-2000 (富士杭特技術股 份有限公司製）全面塗布，介由光罩，於欲塗著紅色之部 份，以100mJ/cm2強度照射波長爲356nm之 光線後，利用濃度1 %之氫氧化鉀水溶液，在1 〇秒間顯 像後，而形成R (紅）22a之著色層20a。 利用同樣的作法，形成G (綠）、B (藍）之著色層 20b、20c。作爲G (綠）、B (藍）之著色層 2 0 b、2 0 c之著色層材料，係各自使用富士杭特技術 股份有限公司製之使綠色、藍色顏料分散之紫外線硬化型 丙烯樹脂光阻劑CG— 2000、CB — 2000。彩色 濾光層2 0形成後，利用噴鍍法，使I T ◦膜形成 1 5 0 〇埃厚度後，利用照相平板印刷工程加以成像，以 形成被矩陣配列於彩色濾光層2 0上之像素電極2 1後， 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- A7 B7 1314227 五、發明説明（6 ) 再於其上塗布配向膜2 3。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —方面，對向基板1 2係於玻璃基板2 4上、利用噴 鍍法，使I T 0膜形成1 5 0 0埃厚度後，形成共通電極 2 6後，再於其上塗布配向膜2 7。 其次，針對配向膜2 3、2 7加以敘述。於陣列基板 1 1側之像素電極2 1上及對向基板1 2側之共通電極 2 6上，各自滴下作爲聚醯亞胺配向膜材料之S E - 7492 (日產化學工業股份有限公司製），利用旋轉台 ，成爲500埃厚度地進行全面塗布。再者，各自在 1 8 0 °C下經過1小時之燒成處理後，而得到表面能爲 53 . 5dyn/cm 之配向膜 23、27。 表面能係由於配向膜之材料、製程條件而有所變化， 例如當燒成溫度高、燒成時間長之時，表面能係會變高。 而於本實施形態中，藉由選擇上述材料、及製程條件而可 以控制表面能。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其後，利用磨擦配向膜2 3、2 7進行配向處理，沿 著陣列基板1 1之配向膜2 3之周圍，印刷塗布封止劑 1 4,使爲了從陣列基板1 1施加電壓至共通電極2 6之 轉印材（未圖示）形成於封止劑1 4之周邊，又一方面， 散布間隔物1 3於對向基板1 2後，使配向膜2 3、2 7 之各自磨擦方向爲9 0 °般地對向配置陣列基板1 1及對向 基板1 2，再加熱硬化封止劑1 4後，形成貼合之液晶元 件。 其次，作爲於液晶兀件之間隙中的液晶組成物，係爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） • 9 - 1314227 A7 B7 五、發明説明（7 ) (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 注入在ZL I - 1565 (E .美魯克股份有限公司製） 中添加0 . 1重量百分比之對掌材料者，其後，利用紫外 線硬化樹脂將注入口（未圖示）封止後，於陣列基板1 1 及對向基板1 2上貼著偏光板1 1 a、1 2 a後而完成液 晶顯示元件1 0。 使由這樣製作而成之液晶顯示元件1 0在高溫高濕度 (5 0 t：、8 0 % )之條件下，雖然進行了使用1 0毫米 平方之黑白細格畫像，連續1 〇 〇 0小時之畫像顯示試驗 ，但是都沒有燒結及白點（黑點）之發生，因而可以得到 良好的顯示畫像。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據這樣構造的話，由配向膜2 3、2 7之表面能爲 高至53.5(1711/(：111看來，因爲由彩色濾光層2 2 被溶出於液晶組成物1 6中之不純物係幾乎均勻地被攫取 於配向膜2 3、2 7，因此，不論長時間的畫像顯示，可 以防止燒結現象。又，因爲配向膜2 3、2 7之表面能不 會過高，並不會攫取液晶組成物1 6之水分至配向膜2 3 、2 7加水分解之程度，因此，於高溫高濕度之條件下， 亦可以防止白點（黑點）之發生。因此，液晶顯示元件 1 0，儘管設置了被溶出不純物之彩色濾光層2 2，亦不 會受到由於不純物所造成之不好的影響，而可以防止由於 燒結或是白點（黑點）所造成的顯像不良，因此可以得到 高顯像品質。 一方面，就對於該情況（比較例1 )加以敘述。此（ 比較例1 )係爲更換前述實施形態中之表面能爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（21〇><297公董） -10- A7 B7 1314227 五、發明説明（8 ) 53 . 5dyn/cm之配向膜23 、27後，使表面倉g 爲50.4dyn/cm之低配向膜形成於像素電極及共 通電極之表面上者，其他條件係與前述之實施形態相同。 此（比較例1 )之表面能爲5 0 · 4 dyn/cm之配向 膜，係將聚醯亞胺配向膜材料，也就是S E - 7 4 9 2 ( 曰產化學工業股份有限公司製）塗布於像素電極及共通電 極之表面後，於2 2 0 °C下，經過1小時之燒成處理後所 得到者。 使具有該表面能爲5 0 . 4 d y n/cm之配向膜（ 比較例1 )之液晶顯示元件，採用與前述實施形態的相同 ，在高溫高濕度（5 0 °C、8 0 % )之條件下，進行使用 1 0 0毫米平方之黑白細格畫像，連續1 0 0 〇小時之畫 像顯示試驗，由於配向膜之表面能低，因而約於經過 110小時左右，發生了由於燒結現象所造成之顯像不良 ，使顯像品質明顯地下降。 其次，針對（比較例2 )加以敘述。此（比較例2 ) 爲更換前述實施形態中之表面能爲5 3 . 5 dy n/cm 之配向膜23、27,使表面能爲62dyn/cm之高 配向膜形成於像素電極及共通電極之表面上者，其他條f牛 係與前述之實施形態相同。此（比較例2 )之表面能爲 6 2 d y n / c m之配向膜，係將聚醯亞胺配向膜材料， 也就是SE - 7492 (日產化學工業股份有限公司製） 塗布於像素電極及共通電極之表面後，於1 5 0 t下，經 過1小時之燒成處理後所得到者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 1314227 A7 B7 五、發明説明（9 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 使具有該表面能爲6 2 d y n/cm之配向膜（比較 例1 )之液晶顯示元件，採用與前述實施形態的相同，在 高溫高濕度（5 0 °C、8 0 % )之條件下，進行使用 1 0 0毫米平方之黑白細格畫像，連續1 〇 0 0小時之畫 像顯示試驗，雖然沒有發生燒結現象，但是由於配向膜之 表面能過高，於水分容易浸入之注入口部份，造成水分攫 取過多，由於該水分而使配向膜被加水分解，約經過 7 0 〇小時左右，於液晶組成物之注入口部份，發生了白 點（黑點），由於顯像不良而使顯像品質明顯地下降。 又，本發明係不限於上述之實施形態，可進行於不變 更該宗旨之範圍下之變更，例如，若有使配向膜之表面能 爲5 1〜6 0 d y n/cm者的話，其原材料係不加以限 定，且燒成溫度或燒成時間等之製造過程亦可任意變更。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，液晶顯示元件之構造亦可任意變更，間隔物亦相 同，於陣列基板或是對向基板之任一方設置柱狀之間隔物 亦可。作爲此時之間隔物之材質，亦可以使用與用於著色 層之相同的樹脂層，有別於著色層地使用透明或是黑色之 材料等亦爲任意的。再者，使著色層設置於對向基板側亦 可。又，將彩色濾光層設置於對向基板亦可。但是，比較 於將彩色濾光層設置於對向基板側之情況下，彩色濾光層 係爲被覆蓋於一體成形之共通電極上，朝液晶層側之不純 物溶出係相對性地被減低，而如上述實施形態所示，因爲 當彩色濾光層設置於陣列基板側之時，彩色濾光層之不純 物係從被成像之像素電極間之間隙中朝液晶層側大量地溶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 1314227 A7 B7 五、發明説明（1Q ) 出，進而容易發生燒結現象，藉由本發明之配向膜可以防 止燒結而達到效果。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明效果 根據以上說明而成之本發明的話，由可以將配向膜之 表面能控制於適當的範圍看來，可以防止由於被溶出於液 晶層之不純物所造成之燒結現象，又一方面，可以防止由 於藉由水分而使配向膜加水分解之畫像白點（黑點）的發 生，因此可以防止顯像不良，進而得到具有良好顯像品質 之液晶顯示元件。 圖面簡單說明 第1圖係爲顯示依賴形成本發明原理之配向膜的表面 能之顯像不良發生狀態之圖面。 第2圖係利用本發明之原理加以敘述燒結原因之發生 ，（a)爲顯示其電壓施加前之不純物浮遊狀態，（b) 爲顯示朝電壓施加部份之不純物集中說明圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第3圖係利用本發明之原理加以敘述，藉由表面能高 之配向膜，顯示不純物之攫取狀態說明圖。 第4圖係顯示本發明之實施形態中之液晶顯示元件之 槪略說明圖。 符號說明 10 液晶顯示元件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -13- 1314227 A7 B7 五、發明説明（u ) 11 陣列基板 11a 偏光板 12 對向基板 12a 偏光板 13 間隔板 14 封止劑 16 液晶組成物 17 玻璃基板 18 T F T元件 2 0 彩色濾光層 2 1 像素電極 2 3 配向膜 2 6 共通電極 2 7 配向膜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 嬋· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210·〆297公釐） -14-

Claims (1)

1. I 六、申請專利範圍 i竹年丨〇糾⑽必土本I t. . — i|f ,...............^.ρρ—I »—'J···»·-· I "* 1 . 一種液晶顯示元件，其特徵爲：具備了具有電極 於至少一方上且被對向配置之一對基板；及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 被形成於該一對基板之至少一方上之樹脂層；及 於前述一對基板之表面上，各自被形成表面能爲5 1 〜6 0 d y n/cm之配向膜；及 於由對向配置該配向膜而成之前述一對基板之間隙中 ，被封入之液晶組成物； 前述樹脂層爲彩色瀘光層。 2 . —種液晶顯示元件，其特徵爲：具備了具有電極 於至少一方上且被對向配置之一對基板；及 被形成於該一對基板之至少一方上之樹脂層；及 於前述一對基板之表面上，各自被形成表面能爲51 〜6 0 dy n/cm之配向膜；及 於由對向配置該配向膜而成之前述一對基板之間隙中 ，被封入之液晶組成物； 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 前述一對基板之具有前述樹脂層側之基板係爲於前述 樹脂層之上方，設置了利用多個驅動元件所驅動之多個像 素電極，且形成前述配向膜於前述多個像素電極上方所構 成之陣列基板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） -15-