CN100383641C - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示装置及其制造方法，在TFT衬底或对置衬底的至少一方的象素区域的定向膜的至少一边附近配置比象素区域的定向膜高度还高的定向膜，所以在对象素区域的定向膜进行定向处理之前，摩擦用布通过比象素区的定向膜高度还高的定向膜，能用该高的定向膜的台阶擦落附着在摩擦用布上的异物，收藏，异物不飞散到象素区域的定向膜上，能恰当地进行定向处理。根据本发明，通过摩擦法对定向膜进行定向处理，能把象素区域的定向膜的质量和显示质量维持在更高水平。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示装置及其制造方法，具体地说，涉及具有适于进行基于摩擦法的定向处理的构造的液晶显示装置及其制造方法。
背景技术
众所周知，液晶显示装置是在至少一方成为透明衬底的一对衬底间填充液晶材料而构成，通过在该液晶上作用电压，通过发生电的作用，使其排列状态变化，并且用偏振片使该变化显著化，显示所需图象的装置。
而且，作为把液晶向特定方向排列的部件，从以往就使用定向膜。该定向膜一般通过称作摩擦法的用人造丝等摩擦用布进行摩擦的方法，在其表面形成物理的条状的细沟，进行定向处理而形成，与同一定向膜挨着的液晶排列在沟的方向(定向方向)。因此，通过从外部向这样排列的液晶作用电压，并且调整作用的电压，能使排列变化，进而能使透射设置在液晶衬底表面上的偏振片的光的透射光量变化。
可是，如上所述，当通过摩擦法对定向膜进行定向处理时，摩擦用布与定向膜接触，所以有可能引起以下的事态。即是在用摩擦用布摩擦定向膜时，在其表面附着异物，或在附着了该异物的状态下进行摩擦，从而对定向膜表面造成损伤(摩擦伤)的事态。这样，如果在定向膜表面存在附着异物的部分或带损伤的部分，则液晶分子的定向混乱，从而导致亮点或亮度不均匀等显示质量的下降。
为了避免这样的事态，通常充分清理摩擦用布后，进行定向处理，但是即使从摩擦用布完全除去异物时，也无法避免以下描述的问题。即是在摩擦用布摩擦处理定向膜之前，粘上衬底上未形成定向膜的非显示区(非象素区)中存在的异物，或粘上来自之前进行定向处理的衬底的异物的问题。尤其，在形成有定向膜的衬底的端部附近，容易被在蚀刻多层膜的过程中产生的残余污染，或者被在端部附近剥离该多层膜而产生的异物污染。
专利文献JP-A-2001-318380号公报公开了形成于液晶显示装置的衬底上的异物除去部。图5表示摩擦处理的模式立体图。图6是沿着图5的A-A’线的剖视图。如图5所示，在中央区域形成定向膜41的衬底40的前面和后面端部都设置该异物除去部42。所述异物除去部42在与进行摩擦处理过程中的衬底行进方向正交的方向上延伸。如图6所示，通过将在形成于衬底40的带状膜42a上堆积绝缘膜42b形成异物除去部42，所述异物除去部42包括形成于该绝缘膜42b上的线状凹沟42c和一个凸出部42d，所述凸出部42d在绝缘膜42b上设置在所述线状凹沟42c的附近。
所述带状膜42a由为保护TFTs等通常作为黑底的材料而堆积的铬构成，而所述绝缘膜42b由作为TFTs的绝缘膜而堆积的氧化硅构成。所述异物除去部42的长度比定向膜41的宽度长。
在摩擦处理中，如图5所示，在衬底40的移动时，摩擦用布11在与定向膜41接触前，与形成在其前进方向前方的异物除去部42接触。所述异物除去部42，如图6所示，除去附着在摩擦用布11上的异物13，落到线状凹沟42c和凸起42d中。然后，通过除去异物的摩擦用布11对定向膜41进行摩擦处理。
如图5、6所示，以往的技术由于在形成有定向膜41的衬底40上形成异物除去部42，从而使液晶显示装置的制造过程复杂化。另外，通过所述异物除去部42除去异物，可能会在摩擦处理过程中或之后，由于异物的进入定向膜41的区域而污染定向膜41。
在专利文献JP-A-9(1997)-43629公报中公开了显示区域外侧的虚设电极，通过摩擦用布除去摩擦处理中产生的异物。更具体地说，如图7所示，液晶显示装置包括：TFT衬底40、对置衬底(未图示)、保持在两衬底之间的液晶层。TFT衬底40和对置衬底通过密封材料彼此接合。对置衬底具有沿着定向面连续形成的对置电极。TFT衬底40具有沿着定向面形成的透明导电膜，并且划分为中央显示区和周围虚设电极区。如图8所示，中央显示区包括在显示区中集成形成把透明导电膜分割构图的象素电极43和驱动它的开关元件。在周围区的至少一部分，沿着定向面形成对从显示区延伸设置的透明导电膜进行构图形成的虚设电极44，用聚酰亚胺等定向膜41，通过印刷方式薄薄地覆盖象素电极43和虚设电极44，用卷绕了布材料的辊10进行摩擦处理，形成定向面41B。卷绕了布材料的辊10的摩擦处理时，从布材料剥离的纤维屑由于最初接触的周围区的虚设电极44的台阶，大部分被捕获，在进入显示区的时刻，纤维屑的发生量减少。因此，由象素电极43的台阶捕获的纤维屑的量显著减少，能防止象素间的短路缺陷。
这样，在所述前者的以往的液晶显示装置中，由线状的凹沟42c和与它相邻的凸状42d构成的异物除去部42在衬底1的两端各一个，把在衬底40的与行进方向正交的方向上延伸为线状的、通过溅射法对铬膜进行成膜并被蚀刻的凸状构件42a为底层，通过溅射法基于由氧化硅膜构成的绝缘膜42b在其上方堆积形成，所以除了象素区的定向膜的形成步骤，作为异物除去部的形成步骤，依次进行(a)凸状构件的形成步骤、(b)绝缘膜的形成步骤、(c)抗蚀图的形成步骤、(d)基于蚀刻的凹沟和凸状的异物除去部的形成步骤，所以需要多个步骤，费工时。此外，由线状的凹沟42c和与它相邻的凸状42d构成的异物除去部42能提高异物除去功能，但是对于象素区域的定向膜的膜厚(高度)，没暗示与未形成定向膜的区域的象素区域的凸状异物除去部膜厚(高度)的关系，所以在靠近象素区域的定向膜的区域，如果用具有摩擦用布的摩擦辊进行除去异物的动作，则提高了异物除去功能，但是该异物飞散，存在无法避免有可能附着到象素区域的定向膜一侧的问题。
此外，所述后者的以往的液晶显示装置中，在TFT衬底40上，形成通过印刷方式覆盖象素电极43和虚设电极44的聚酰亚胺等的定向膜41，沿着给定摩擦方向摩擦，形成定向面。在辊10的摩擦处理时，从布材料剥离的纤维屑由最初接触的周围区的虚设电极44的台阶捕获，但是虚设电极44以一定的分割间隔分割构图，产生与摩擦方向正交的端部，所以一定的分割间隔的虚设电极之间不产生端部，所以不会由于台阶而捕获纤维屑。因此，存在该异物即纤维屑的一部分附着到显示区的定向膜上的问题。
发明内容
考虑到传统技术的上述问题，本发明的目的是提供一种LCD装置，在对定向膜进行摩擦处理之后，能够提供更高的图像质量。
本发明提供了一种LCD装置，包括液晶层和其中夹有液晶层的第一和第二衬底，在第一和第二衬底中的每一个上安装了位于显示区域中的定向膜和位于周边区域中的虚设定向膜，设置所述虚设定向膜图案与所述定向膜相分离。
本发明还提供了一种用于制造LCD装置的方法，包括以下步骤：在与形成在显示区域中的定向膜相分离的周边区域中，形成虚设定向膜图案；以摩擦用布摩擦定向膜；以摩擦用布摩擦虚设定向膜。
依照本发明的LCD装置和方法，与定向膜分离放置的虚设定向膜图案允许用于摩擦定向膜的摩擦用布清除异物，并由于虚设定向膜图案分离于定向膜的结构，由虚设定向膜图案捕获的异物难以进入显示区域。
优选的是，所述虚设定向膜包括多个彼此平行延伸的带状膜，而且该带状膜具有比定向膜的厚度更大的厚度。这提高了虚设定向膜图案捕获异物的效率，并进一步防止了由虚设定向膜捕获的异物进入定向膜。
通过以下参照附图的描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加清楚。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是表示本实施例的液晶显示装置的一个实施例的衬底构造和定向处理形态的模式立体图。
图2是关于沿着图1的X-X’线的实施例1的模式剖视图。
图3是关于沿着图1的X-X’线的定向膜的实施例的模式剖视图。
图4是形成使用苯胺印刷的定向膜的定向印刷装置的模式图。
图5是表示以往的衬底构造和定向处理形态的模式立体图。
图6是沿着图5的A-A’线的剖视图。
图7是以往的液晶显示装置的俯视图。
图8是以往的液晶显示装置的剖视图。
图中：
1-衬底；2-定向膜A(象素区域)；3-定向膜B(非象素区域)；3a-凹部；4-定向膜B(非象素区域)；4a-凹部；10-摩擦辊；11-摩擦用布；12-台；13-异物；31-复制辊；32-苯胺印刷版；33-印刷台；34-分配器；35-刮板辊；36-扬墨辊(anilox roller)。
具体实施方式
下面，参照附图，说明本发明实施例。
图1是表示本实施例的液晶显示装置的一个实施例的衬底构造和定向处理形态的模式立体图，图2是关于沿着图1的X-X’线的实施例1的模式剖视图，图3是关于沿着图1的X-X’线的定向膜的变形例的实施例的模式剖视图。此外，图4是形成使用苯胺印刷的定向膜的定向印刷装置的模式图。
通过粘贴在摩擦辊10上的摩擦用布11摩擦形成在液晶显示装置的衬底1上的A定向膜2的表面，进行该定向处理。具体而言，如图1所示，摩擦辊10以固定的轴为旋转中心旋转。在摩擦辊10的下方，设置有搭载了衬底1的台12，它能在图1所示的箭头方向移动。而且，当该台向箭头所示方向移动时，A定向膜2的表面与粘贴在摩擦辊10上的摩擦用布11接触。这时，A定向膜2的表面由摩擦用布11摩擦，在A定向膜2的表面形成带状的细沟。
可是，以所述形态进行定向处理时，如果与台12联动，衬底1向摩擦辊10的垂直下方移动，则在摩擦用布11与A定向膜2接触之前，摩擦用布11接触未形成定向膜2的衬底1的非象素区域。而且这时，摩擦用布11粘上存在于同区域中的异物的可能性如上所述。此外，如果这样在异物附着在摩擦用布11上的状态下，对A定向膜2进行定向处理，则异物转移到A定向膜2上，或在A定向膜2表面造成损伤的可能性如上所述。
因此，首先在本实施例的液晶显示装置的一个实施例中，在TFT衬底和对置衬底之间夹着液晶，以覆盖所述液晶侧的两个衬底上的方式而形成定向膜，如图1所示，在衬底1中，在不形成A定向膜2的区域，即至少摩擦用布11开始接触的区域即在TFT衬底或对置衬底的至少一方的象素区域的A定向膜2的至少一边附近配置比象素区域的A定向膜2高度(例如300
～1200)还高的B定向膜3(例如，最多2000
)。而且，在本实施例中，该高的B定向膜3在衬底1的两端至少形成一个，并且形成在衬底1的与行进方向正交的方向。此外，高的B定向膜3的长度比A定向膜2的膜宽度还长。须指出的是，后面，参照图4说明能同时形成比象素区域的A定向膜2还高的B定向膜3的形成步骤。例如，非显示区的所述B定向膜3、4与显示区域的所述A定向膜2分开设置，因此，可以有效抑制被所述B定向膜3、4捕获的异物进入A定向膜2。
在这样的形态中，如图2所示，形成比象素区域的A定向膜2还高的B定向膜3，所以在衬底1的移动时，摩擦用布11在与A定向膜2接触前，与形成在其行进前方的高的B定向膜3接触。通过这样与B定向膜3接触，从摩擦用布11除去异物13。然后，通过除去了异物13的摩擦用布11对A定向膜2进行定向处理。此外，对A定向膜2进行定向处理后，摩擦用布11与从行进方向观察设置在后方的B定向膜3再接触，在该定向处理中新粘上异物时，能在除去该异物13的状态下，准备下一定向处理步骤。
这里，参照图2说明该B定向膜3的异物除去功能。图2是伴随着衬底1的移动，在摩擦辊10的垂直下方配置了B定向膜3时沿着图1所示的X-X’线的模式剖视图。如图2所示，担负着除去附着在摩擦辊10的摩擦用布11上的异物13的任务的高的B定向膜3在与衬底1的行进方向正交的方向延伸为线状或点状，是使用与象素区域的A定向膜2相同材料的有机高分子类的聚酰亚胺，用苯胺印刷同时形成。
因此，当所述摩擦用布11接触该B定向膜3时，附着在同一摩擦用布11上的异物13由基于比象素区域的A定向膜2的高度还高的B定向膜3的台阶擦落，集中收藏到B定向膜3的凹部3a中。在图2中，配置了2个B定向膜3，但是至少是一个，按照非象素区域配置多个时，除去异物的效率升高，是优选的。此外，当为担负异物13的除去任务的点状定向膜时，具有摩擦用布11的摩擦辊10对衬底面倾斜有助于提高异物的除去效率。
下面，参照图3的模式剖视图，说明B定向膜4的变形例的实施例。是一种液晶显示装置，在TFT衬底和对置衬底之间夹着液晶，以覆盖所述液晶侧的两个衬底上的方式而形成定向膜，如图3所示，在衬底1中，在不形成A定向膜2的区域，即至少摩擦用布11开始接触的区域即在TFT衬底或对置衬底的至少一方的象素区域的A定向膜2的至少一边附近配置比象素区域的A定向膜2高度(例如300～1200
)还高(例如，最多2000
)并且高度不同的多个B定向膜4。除了高度不同的多个B定向膜4的结构以外，与所述一个实施例同样。
此外，如图3所示，在衬底1中，在不形成A定向膜2的区域，即至少摩擦用布11开始接触的区域即在TFT衬底或对置衬底的至少一方的象素区域的A定向膜2的至少一边附近，高度不同的多个定向膜配置为随着与象素区域的定向膜邻接而变低。除了随着与象素区域的定向膜邻接而变低的B定向膜4的结构以外，与所述一个实施例同样。
此外，如图3所示，在衬底1中，在不形成A定向膜2的区域，即至少摩擦用布11开始接触的区域即在TFT衬底或对置衬底的至少一方的象素区域的A定向膜2的至少一边附近，比象素区域的A定向膜2高度还高并且高度不同的多个B定向膜4配置为与摩擦辊10的摩擦用布11开始接触的地方或接触结束的地方的定向膜高度比象素区域的A定向膜2高度高，接近象素区域的A定向膜2的地方的B定向膜4高度与象素区域的A定向膜2为相同高度。除了靠近该象素区域的定向膜的地方的定向膜高度与象素区域的定向膜为相同高度的B定向膜4的结构以外，与所述一个实施例同样。
如上所述，高度不同的多个定向膜随着与象素区域的定向膜邻接而变低，或者配置为与象素区域的定向膜相同高度的理由是：如果在象素区域附近配置高梯度的B定向膜3、4，则抑制由于摩擦用布11动作过大，异物飞散到象素区域的定向膜。
此外，使用同一材料的有机高分子类的聚酰亚胺，通过苯胺印刷同时形成B定向膜3、4。
此外，B定向膜3、4沿着象素区域的A定向膜2的至少一边，如图1所示，设置为包含直线、曲线的线状或点状(省略图示)，长度比A定向膜2的膜宽度长。
下面，参照用苯胺印刷法形成定向膜的定向印刷装置的模式图4，说明该象素区域的A定向膜2和担负除去附着在摩擦用布11上的异物13的任务的B定向膜3、4的形成步骤。
如图4所示，在复制辊31上安装称作苯胺印刷版(定向版)的橡胶制的苯胺印刷版32，复制辊31在安放在印刷台33上的玻璃衬底等衬底1上滚动，把附着在苯胺印刷版32上的定向材料(例如聚酰亚胺)复制到衬底1上，同时印刷A定向膜2和B定向膜3、4。定向材料向苯胺印刷版32的供给是从分配器34滴下适量的定向材料，暂时附着在刮板辊35上。附着在刮板辊35的外周面上的定向材料再移动到扬墨辊36上，在复制到苯胺印刷版32上。
在扬墨辊36上，例如虽然未图示，但是以栅格形状，存在沟数400线/英寸、沟深度10～20μm左右的四角锥的沟，成为定向材料暂时停留在沟中的状态。通过该辊36与苯胺印刷版32接触，停留在辊36的沟中的定向材料复制到苯胺印刷版32上。在该苯胺印刷版32的表面形成微小的突起(省略图示)，如果该复制辊31在把苯胺印刷版32按在衬底1上的状态下滚动，则被按压的突起分别弹性变形，把停留在谷部的定向材料压出，从突起的顶端部，在衬底1上形成作为定向膜的图案。复制与苯胺印刷版32的印刷图案对应的部分，形成该定向膜的图案的形状。因此，预先设定苯胺印刷版32的印刷图案，以便能同时形成象素区域的A定向膜2和担负除去附着在摩擦用布11上的异物13的功能的B定向膜3、4。为了同时形成比象素区域的A定向膜2的高度还高B定向膜3、4，通过适当改变设定辊36的沟数或深度和苯胺印刷版32的微小突起即网点(密度或深度)，能同时印刷形成不同的印刷图案和高度(膜厚)的定向膜。
下面，参照图2和图3，说明本实施例的液晶显示装置的制造方法。把如上所述，使用苯胺印刷法在象素区域的A定向膜2的至少一边附近，与象素区域的A定向膜2同时形成比象素区域的A定向膜2高度还高的B定向膜3的衬底1安放在台12上。然后，使衬底1对于配置在如图1所示而旋转的摩擦辊10的周面上的摩擦用布11相对移动，如图2所示，首先使摩擦辊10的摩擦用布11接触通过B定向膜3，除去附着在摩擦用布11上的异物13后，对象素区域的A定向膜2进行定向处理。再使摩擦用布11与从行进方向观察设置在后方的B定向膜3接触，除去在定向处理中附着的新的异物13，以备下一定向处理步骤，结束。
此外，把如上所述，使用苯胺印刷法在象素区域的A定向膜2的至少一边附近，与象素区域的A定向膜2同时形成比象素区域的A定向膜2高度还高并且高度不同的多个B定向膜4的衬底1安放在台12上。然后，使衬底1对于配置在如图1所示而旋转的摩擦辊10的周面上的摩擦用布11相对移动，如图3所示，首先使摩擦辊10的摩擦用布11依次接触通过B定向膜4，除去附着在摩擦用布11上的异物13后，对象素区域的A定向膜2进行定向处理。再使摩擦用布11与从行进方向观察设置在后方的B定向膜4接触，除去在定向处理中附着的新的异物13，以备下一定向处理步骤，结束。
此外，把如上所述，使用苯胺印刷法，在象素区域的A定向膜2的至少一边附近，与象素区域的A定向膜2同时形成高度不同的多个B定向膜4，使其随着与象素区域的A定向膜2邻接而变低的衬底1安放在台12上。然后，使衬底1对于配置在如图1所示而旋转的摩擦辊10的周面上的摩擦用布11相对移动，如图3所示，首先使摩擦辊10的摩擦用布11依次接触通过B定向膜4，除去附着在摩擦用布11上的异物13后，对象素区域的A定向膜2进行定向处理。再使摩擦用布11与从行进方向观察设置在后方的B定向膜4接触，除去在定向处理中附着的新的异物13，以备下一定向处理步骤，结束。
此外，把如上所述，使用苯胺印刷法，在象素区域的A定向膜2的至少一边附近，与象素区域的A定向膜2同时形成比象素区域的A定向膜2高度还高并且高度不同的多个B定向膜4，并且使摩擦辊开始接触的地方或接触结束的地方的B定向膜4高度比象素区域的A定向膜2高度高，接近象素区域的A定向膜2的地方的B定向膜4高度与象素区域的A定向膜2为相同高度的衬底1安放在台12上。然后，使衬底1对于配置在如图1所示而旋转的摩擦辊10的周面上的摩擦用布11相对移动，如图3所示，首先使摩擦辊10的摩擦用布11依次接触通过B定向膜4，除去附着在摩擦用布11上的异物13后，对象素区域的A定向膜2进行定向处理。再使摩擦用布11与从行进方向观察设置在后方的B定向膜4接触，除去在定向处理中附着的新的异物13，以备下一定向处理步骤，结束。
须指出的是，收藏了异物的B定向膜3、4在定向处理结束后，在衬底1的象素区域和非象素区域之间，通过切断等从衬底1分离，废弃，从而与液晶显示面板狭窄化对应。
根据以上说明的本实施例，取得以下的效果。
(1)在衬底的至少一方的象素区域的定向膜的至少一边附近配置比象素区域的定向膜高度还高的定向膜，或配置高度不同的多个定向膜，所以在对象素区域的定向膜进行定向处理之前，摩擦用布通过比象素区的定向膜高度还高的定向膜，能用该高的定向膜的台阶擦落附着在摩擦用布上的异物。因此，能使用除去了异物的摩擦用布，对象素区域的定向膜进行定向处理，从而能把象素区域的定向膜表面质量维持在高水平。由该定向膜的台阶擦落的异物收藏在定向膜的凹部内，不会向象素区域的定向膜飞散，能恰当地进行定向处理。
(2)在衬底的至少一方的象素区域的定向膜的至少一边附近，使用与象素区域的定向膜同一材料的有机高分子类聚酰亚胺，同时用苯胺印刷形成比象素区域的定向膜高度还高的定向膜或高度不同的多个定向膜，使摩擦用布接触通过高的定向膜后，对象素区域的定向膜进行定向处理，不特别增加形成高的定向膜的制造步骤，能够用该定向膜擦落附着在摩擦用布上的异物，所以制造作业高效率，能实现可靠的定向处理作业，能把液晶显示装置的亮点或亮度不均匀等显示质量维持在高水平。
(3)高度不同的多个定向膜配置为随着与象素区域的定向膜邻接而变低，或者变为与象素区域的定向膜相同的高度，所以通过该定向膜抑制摩擦用布11动作过大，防止异物飞散到象素区域的定向膜。
Claims (13)
1.一种LCD装置，包括液晶层和其中夹有所述液晶层的第一和第二衬底，在所述第一和第二衬底中的每一个上安装了位于显示区域中的定向膜和位于周边区域中的虚设定向膜，设置所述虚设定向膜图案与所述定向膜相分离，所述虚设定向膜图案包括多个彼此平行延伸的带状膜。
2.根据权利要求1所述的LCD装置，其特征在于所述带状膜具有比所述定向膜的厚度大的厚度。
3.根据权利要求1所述的LCD装置，其特征在于所述带状膜之一具有比另一所述带状膜更大的厚度，所述另一带状膜比所述带状膜之一更靠近所述定向膜。
4.根据权利要求3所述的LCD装置，其特征在于最靠近所述定向膜的所述带状膜之一具有与所述定向膜的厚度相等的厚度。
5.根据权利要求1所述的LCD装置，其特征在于在所述第一和第二衬底中的每一个上安装一对所述虚设定向膜图案。
6.根据权利要求1所述的LCD装置，其特征在于所述虚设定向膜图案由与所述定向膜的材料相同的材料制成。
7.根据权利要求6所述的LCD装置，其特征在于所述虚设定向膜图案由聚酰亚胺制成。
8.根据权利要求1所述的LCD装置，其特征在于通过单一的苯胺印刷处理形成所述定向膜和所述虚设定向膜图案。
9.一种制造LCD装置的方法，包括以下步骤：
在与形成在显示区域中的定向膜相分离的周边区域中，形成虚设定向膜图案；
以摩擦用布摩擦所述定向膜；以及
以摩擦用布摩擦所述虚设定向膜，
所述虚设定向膜图案包括多个彼此平行延伸的带状膜。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于在所述定向膜的相对边附近，形成一对所述虚设定向膜图案。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述带状膜具有比所述定向膜更大的厚度。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述带状膜之一具有比另一所述带状膜更大的厚度，所述另一带状膜比所述带状膜之一更靠近所述定向膜。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于最靠近所述定向膜的所述带状膜之一具有与所述定向膜的厚度相等的厚度。
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