CN101086575B - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示装置及其制造方法，其一种实施方式的液晶显示装置是具备：具有像素电极和对置电极的电极基板(1)；与电极基板(1)相对配置的对置基板(3)；以包围显示区域(2)的方式呈框状形成、并将电极基板(1)和对置基板(3)粘结起来的密封材料(4)；设置在由电极基板(1)和对置基板(3)、密封材料(4)所形成的空间中的液晶(9)的液晶显示装置，其具有形成在对置基板(3)的液晶一侧的面上、并设置在显示区域(2)中的保护膜(8)，保护膜(8)的端部配置在比密封材料(4)的外表端更靠近内侧。

Description

液晶显示装置及其制造方法 
技术领域
本发明涉及液晶显示装置及其制造方法。 
背景技术
有源矩阵(active matrix)型显示装置是一种公知的具备高品质画质的液晶显示技术。在该有源矩阵型显示装置中，场效应型薄膜晶体管(transistor)(以下称为TFT)被用作像素的开关(switching)元件。这种有源矩阵型显示装置除了体型薄、重量轻以及耗电少之外，还可以获得鲜明的对比度(contrast)并实现高速的显示。因此，有源矩阵型显示装置被广泛用作便携式计算机(computer)、节省空间(space)的台式(desktop)计算机等的监视器(monitor)。 
另外，为了实现高画质，需要提高其视角特性。为了提高该视角特性，已经公开了一种板内切换型(In-plane switching：平面转换)有源矩阵型液晶显示装置(专利文献1)。板内切换型有源矩阵型液晶显示装置中使用了在横向施加电场的横向电场。但是，作为导致现有的板内切换型有源矩阵型液晶显示装置性能低下的主要原因之一，产生称为余像或烧伤的现象。亦即，在长时间显示同一图案(pattern)后再显示另一显示图案的情况下，至此一直被显示的显示图案会同时被显示出来。特别地，如果在制造过程中有过长期保存，余像或烧伤现象会恶化。这样一来，板内切换型有源矩阵型液晶显示装置所存在的问题是会产生所谓余像或烧伤的现象。 
[专利文献1]特开2002-139727号公报 
发明内容
用图5说明现有的有源矩阵型液晶显示装置的结构。图5是有源矩阵型液晶显示装置的剖面图。如图5所示，电极基板1具有像素电极和扫描信号线、影像信号线等多个电极。对置基板3与电极基板1相对配置。电极基板1与对置基板3通过密封材料4粘结起来。此外，液晶9被夹持在上述电极基板1和上述对置基板3之间。对置基板3 在与电极基板1相对的面上形成有保护膜(over coat)8。在现有的液晶显示装置中，从显示区域(area)至比密封部更靠近外侧的面板(panel)外部为止，形成有保护膜8。保护膜8通常由丙烯酸系(acrylic)树脂或环氧系(epoxy)树脂构成。因此，随着时间的增加，保护膜8会从与外部空气接触的部分吸湿而使水分浸透至显示区域部分。 
对置基板3的保护膜8中含有无机离子(ion)性杂质或有机离子性杂质。无机离子性杂质是在制造工序中包含在保护膜8中。有机离子性杂质则是制造工序中伴随着硬化反应而出现的副产物。这些杂质离子13会以因上述吸湿所包含的水分为介质而移动。而且，当从外部施加电场时，如图6所示，在对置基板3一侧电场也作用在垂直分量方向上。此外，如图7所示在保护膜8内产生极化。通过该保护层极化，液晶在相对于基板面的垂直方向上产生响应，引起在视觉上能够看出余像或烧伤的现象。 
本发明是为了解决这种问题而提出，其目的在于提供一种具有优异的显示品质的液晶显示装置及其制造方法。 
本发明的液晶显示装置是一种板内切换型液晶显示装置，其具备：具有施加对基板面平行方向的电场的像素电极和对置电极的第1基板；与上述第1基板相对配置的第2基板；以包围显示区域的方式呈框状形成、并将上述第1基板和上述第2基板粘结起来的密封(sealing)材料；设置在由上述第1基板和上述第2基板、上述密封材料所形成的空间中的液晶；以及形成在上述第2基板的液晶一侧的面上并与使上述液晶配向的配向膜直接接触地设置在上述显示区域中的保护(overcoat)膜，上述保护膜的端部配置在比上述密封材料的外表端更靠近内侧。 
本发明的液晶显示装置的制造方法是一种板内切换型液晶显示装置的制造方法，其包括：在第1基板上形成施加对该基板面平行方向的电场的像素电极和对置电极的工序；在第2基板上形成保护膜的工序；在上述保护膜上直接接触地形成使液晶配向的配向膜的工序；在上述第1基板或上述第2基板上以包围显示区域的形式形成框状密封材料的工序；以及利用上述密封材料将上述第1基板和上述第2基板粘贴起来、并在上述第1基板和上述第2基板之间夹持液晶的工序， 上述保护膜的端部配置在比上述密封材料的外表端更靠近内侧。 
根据本发明，能够提供具有优异的显示品质的液晶显示装置及其制造方法。 
附图说明
图1是本发明的第1实施方式中的液晶显示装置的概略平面图。 
图2是图1的A-A剖面图。 
图3是本发明的第2实施方式中的液晶显示装置的剖面图。 
图4是本发明的第3实施方式中的液晶显示装置的剖面图。 
图5是现有的液晶显示装置的剖面图。 
图6是表示液晶驱动时的板内切换方式液晶显示装置的电场方向的图。 
图7是表示图6中的保护膜中发生的极化的图。 
符号说明 
1 电极基板 
2 显示区域 
3 对置基板 
4 密封材料 
5 驱动电路安装区域 
6 黑色矩阵 
7 色料 
8 保护膜 
9 液晶 
10 配向膜 
11 像素电极 
12 对置电极 
13 杂质离子 
具体实施方式
本发明的第1实施方式 
通过图1、图2说明本发明的第1实施方式。图1表示本发明的第1实施方式中的液晶显示装置的概略平面图，图2表示图1中的A-A 剖面图。本实施方式的液晶显示装置是如图6所示那样在电极基板1上形成有像素电极11和对置电极12的IPS模式(mode)的液晶显示装置。 
在图1中，电极基板1上设置有用于形成显示区域2的像素电极。进而，在电极基板1上形成有扫描信号线和影像信号线。在扫描信号线和影像信号线之间形成有栅极(gate)绝缘膜。在扫描信号线与影像信号线的交叉点附近形成有开关元件即薄膜晶体管(TFT)。TFT在显示区域2内排列成阵列(array)状。TFT具备形成在与影像信号线相同的层上的漏极(drain)电极和源极(source)电极。源极电极和漏极电极通过半导体层相连接。显示信号线与梳齿形状的像素电极11通过该TFT相连接。因此，通过由扫描信号使TFT变为导通(on)状态，从显示信号线向像素电极供给显示信号。进而，像素电极11与梳齿形状的对置电极12相对配置。这样，电极基板1是TFT阵列基板。 
电极基板1与对置基板3相对配置。在电极基板1和对置基板3上，密封材料4以包围显示区域2的方式呈框状形成。电极基板1通过密封材料4与对置基板3粘结起来。此外，液晶9被夹持在电极基板1和对置基板3之间。液晶9被设置在由电极基板1和对置基板3、密封材料4所形成的空间中。作为电极基板1和对置基板3，可以使用玻璃(glass)基板、石英玻璃等透明的绝缘基板。密封材料4可以使用例如具有光硬化性和热硬化性的丙烯酸系树脂或环氧系树脂。另外，对上述像素电极供给信号的驱动电路被安装在驱动电路安装区域5。 
在对置基板3中与电极基板1相对的面上，如图2所示形成有由颜料或铬(chrome)等金属构成的黑色矩阵(black matrix)6。黑色矩阵6用于遮光。此外，形成色料7填埋在黑色矩阵6之间。色料7由颜料或染料构成。色料7例如是R(红)、G(绿)、B(蓝)色的彩色滤光片(color filter)。进而，以覆盖黑色矩阵6和色料7的方式形成保护膜8。另外，在电极基板1和对置基板3的与液晶9接触的整个面上形成有配向膜10。在本实施方式中，由显示区域2内部延伸的保护膜8的端部位于密封材料4的正下方，与***的保护膜8分离开来。亦即，保护膜8的端部配置于比密封材料4的外表端更靠近内侧。 
接着，说明本发明的第1实施方式中的液晶显示装置的制造方法。 在玻璃基板上形成作为扫描信号线的栅极布线、作为影像信号线的源极布线、以及像素电极等多个电极。电极基板1上的各电极通过光刻法(photolithographic method)形成。源极布线由0.2μm的非晶硅(amorphous silicon)、0.1μm的Cr、0.3μm的Al形成。栅极绝缘膜由0.4μm的SiN形成，像素电极由0.1μm的Cr形成。进而，在该电极基板上形成0.07μm厚的配向膜10(日本合成橡胶(Rubber)公司AL1044)。配向膜10通过复制法形成。此外，通过180℃的烘炉(oven)加热，使配向膜10硬化。接着，在硬化的配向膜10上实施刷磨(rubbing)处理。刷磨处理使用安装有尼龙(nylon)系刷磨布的滚轮(roller)来进行。由此形成，在相对于基板面的平行方向上施加电场的板内切换型液晶显示装置的电极基板1。接着，散布隔离物(spacer)(耐涂可涂料(Natoco Paint)公司：KSE、隔离物直径4.0±0.2μm)。隔离物的分布密度为平均300个/cm2(偏差范围200～300个/cm2)。 
接着，在另外的玻璃基板上形成黑色矩阵6和色料7。黑色矩阵6和色料7通过光刻法形成。用于遮光的黑色矩阵6由颜料或者铬等金属构成。色料7由颜料或染料构成。此外，通过由光刻法进行的掩模构图(mask patterning)，形成保护膜8的图案(pattern)。在制作保护膜8时，可以使用例如JSR公司生产的NN701。这里，保护膜8在形成有密封材料4的区域中以框状被去除。由此，密封材料4内侧的保护膜8和密封材料4外侧的保护膜8分离开来。由此，设置在显示区域2中的保护膜8的端部位于密封材料4的正下方。 
在依照此种方式制成的基板上形成0.07μm厚的配向膜10(日本合成橡胶公司AL1044)。此外，通过180℃的烘炉加热，使配向膜10硬化。在硬化处理之后，对配向膜10实施刷磨处理，形成对置基板3。进而，在对置基板3的形成有配向膜10的面的周围涂敷密封材料4。例如利用布撒(dispenser)法涂敷密封材料4。利用该密封材料4可以将两个基板粘贴起来。作为密封材料4，可以使用例如环氧系粘合剂。这里，将密封材料4以使密封材料4跨过配置在显示区域2中的保护膜8的外表端整个周围的方式涂敷成框状。接着，将两个基板对置并重合起来，以使电极基板1上的各像素电极区域与对置基板3的色料7相互面对。然后，在整个基板上施加例如0.5kgf/cm2的压力， 并且以150℃加热同时使密封材料4硬化。由此来实现热压接。然后，通过减压法向基板间隙注入液晶9加以封固。 
依照此种方式，将由显示区域2内部延伸的保护膜8的端部配置在比密封材料4的外表端更靠近内侧。因此，由显示区域2内部延伸的保护膜8的端部形成与外周的保护膜8被分离的结构。由此，液晶驱动部分的保护膜8与外部空气不再接触，能够抑制吸湿。由于离子的移动是以水分为介质而产生的，因此，保护膜8不会产生极化，抑制了烧伤，提高了显示品质。 
本发明的第2实施方式 
根据图3说明本发明的第2实施方式。图3表示第2实施方式中的液晶显示装置的剖面图。在本实施方式中具有与第1实施方式结构不同的保护膜8，除此之外的结构与第1实施方式相同，因此省略其说明。另外，第2实施方式中的液晶显示装置的制造方法与第1实施方式相同，因此省略说明。 
在图3中，针对与图1、图2结构相同的部分赋予相同的符号，并说明其差异。在图3中，与第1实施方式不同，保护膜8仅形成在比密封材料4的外侧侧面更靠近内侧。亦即，由显示区域2内部延伸的保护膜8的端部配置于比密封材料4的外表端更靠近内侧，由***延伸的保护膜8则被去除。因此，在密封材料4的外表端的外侧没有设置保护膜8。在本实施方式中，在保护膜8的图案形成工序中将成为密封材料4的外侧部分的保护膜8全部去除。 
依照此种方式，将由显示区域2内部延伸的保护膜8的端部配置于比密封材料4的外表端更靠近内侧。进而，在本实施方式中采用去除了由***延伸的保护膜8的结构。由此，与第1实施方式相同，液晶驱动部分的保护膜8与外部空气不再接触，能够抑制吸湿。由于离子的移动是以水分为介质而产生的，因此，保护膜8不会产生极化，抑制了烧伤，提高了显示品质。 
本发明的第3实施方式 
根据图4说明本发明的第3实施方式。图4表示第3实施方式中的液晶显示装置的剖面图。在本实施方式中具有与第1、第2实施方式结构不同的保护膜8，除此之外的结构与第1、第2实施方式相同，因此省略其说明。 
在图4中，针对与图1、图2结构相同的部分赋予相同的符号，并说明其差异。在图4中，与第1、第2实施方式不同，保护膜8形成在比密封材料4的内侧侧面更靠近内侧。亦即，保护膜8的端部形成于比密封材料4的内表端更靠近内侧。因此，在密封材料4的正下方没有设置保护膜8。 
接着，说明第3实施方式中的液晶显示装置的制造方法。在本实施方式中具有与第1、第2实施方式结构不同的保护膜8。由此，密封材料4在配置于显示区域2中的保护膜8的外表端的外侧以框状涂敷。因此，密封材料4与由显示区域2内部延伸的保护膜8不重合而分离开来。除了密封材料4的形成位置之外的制造方法与第1、第2实施方式相同，因此省略其说明。 
这样就形成了保护膜8的端部形成于比密封材料4的内表端更靠近内侧的结构。由此，与第1、第2实施方式相同地，液晶驱动部分的保护膜8与外部空气不再接触，能够抑制吸湿。由于离子的移动是以水分为介质而产生的，因此，保护膜8不会产生极化，抑制了烧伤，提高了显示品质。 
在图4中，展示的是保护膜8仅形成在比密封材料4的内表端更靠近内侧的实例，但并不限于这种结构。例如，也可以存在形成于比密封材料4的内表端更靠近外侧的保护膜8。亦即，形成于比密封材料4的内表端更靠近内侧的保护膜8只要与形成于比密封材料4的内表端更靠近外侧的保护膜8分离开来即可。在本实施方式中，在保护膜8的图案形成工序中，将与密封材料4重合的部分以及位于其外侧的保护膜8全部去除。 
下面，说明第1至第3实施方式的液晶显示装置的评价方法。具体地说，在如上述那样制作出液晶面板之后进行烧伤评价。在显示同一图案2小时后，切换为中间色调的图案。继而确认前面一直显示的显示图案的视觉辨认度。在第1至第3实施方式的液晶显示装置中没有发生烧伤。 
但是，受生产过程中的各种情况的影响，经常会出现在制作出对置基板3之后直到制作出液晶面板的期间内对置基板3在空气中被放置一定时间的情形。如果对使用这种对置基板3制作出来的面板进行烧伤评价，就会发生烧伤。即使在第1至第3实施方式的结构中，显 示区域2内的保护膜8在放置期间内也已从大气中吸收了水分。因此，有时候会出现烧伤等现象。为此，在注入液晶之前的使电极基板1与对置基板3粘贴的状态下，实施加热处理或者在减压状态下实施加热处理。 
这样，设置一种在注入液晶之前的使电极基板1与对置基板3粘贴的状态下实施加热处理或者在减压状态下实施加热处理的工序。由此，能够除掉保护膜8中吸收的水分。由于离子的移动是以水分为介质而产生的，因此，保护膜8不会产生极化。由此抑制了烧伤，提高了显示品质。 
接着，使用表1、表2说明保护膜8的电阻率与烧伤的相关性。 
[表1] 
  保护膜   吸湿前   吸湿后
  A   1×1016Ω·cm   7×1014Ω·cm
  B   1×1016Ω·cm   1×1015Ω·cm
  C   2×1016Ω·cm   7×1015Ω·cm
表1表示在85℃、85％的高温高湿度槽中使其吸湿若干天之前与之后的保护膜A、B、C的电阻率的差异。这里，评价在0.1mHz(milli-hertz)频率下的保护膜A、B、C的电阻率。 
[表2] 
  保护膜   吸湿前   吸湿后
  A   ◎   ×
  B   ◎   ○
  C   ◎   ◎
◎：非常好(完全辨认不出来) 
○：好(基本辨认不出来) 
×：差(能够辨认出来) 
表2表示在高温高湿度槽中使其吸湿之前与之后对上述保护膜 A、B、C的烧伤进行目视确认的结果。在显示同一图案2小时之后切换为中间色调的图案，通过确认前面一直显示的显示图案的视觉辨认度，进行烧伤评价。 
由表1、表2的结果可知，为了降低烧伤，在0.1mHz频率下保护膜的电阻率值需要大于等于1.0×1016Ω·cm。 
这样，在注入液晶之前的使电极基板1与对置基板3粘贴的状态下，以大于等于25℃的室温实施加热处理。由此，能够除掉保护膜所吸收的水分。由此就能够使0.1mHz频率下的电阻率值大于等于1.0×1016Ω·cm。因此能够减少烧伤。或者，为了促进水分脱离，也可以在例如小于等于133.3Pa(＝1Torr)的减压状态下实施上述加热处理。由此能够提高显示品质。 

Claims (6)

1.一种板内切换型液晶显示装置，其具备：
具有施加对基板面平行方向的电场的像素电极和对置电极的第1基板；
与上述第1基板相对配置的第2基板；
以包围显示区域的方式呈框状形成、并将上述第1基板和上述第2基板粘结起来的密封材料；
设置在由上述第1基板和上述第2基板、上述密封材料所形成的空间中的液晶；以及
形成在上述第2基板的上述液晶一侧的面上、并与使上述液晶配向的配向膜直接接触地设置在上述显示区域中的保护膜，
上述保护膜的端部配置在比上述密封材料的外表端更靠近内侧。
2.如权利要求1所述的板内切换型液晶显示装置，其特征在于，
上述保护膜在0.1mHz频率下的电阻率大于等于1.0×1016Ω·cm。
3.一种板内切换型液晶显示装置的制造方法，其包括：
在第1基板上形成施加对该基板面平行方向的电场的像素电极和对置电极的工序；
在第2基板上形成保护膜的工序；
在上述保护膜上直接接触地形成使液晶配向的配向膜的工序；
在上述第1基板或上述第2基板上以包围显示区域的形式形成框状密封材料的工序；以及
利用上述密封材料将上述第1基板和上述第2基板粘贴起来、并在上述第1基板和上述第2基板之间夹持液晶的工序，
上述保护膜的端部配置在比上述密封材料的外表端更靠近内侧。
4.如权利要求3所述的板内切换型液晶显示装置的制造方法，其进一步包括在将上述第1基板和上述第2基板粘贴起来之后，在注入上述液晶之前以大于等于25℃的温度加热以降低保护膜的吸湿的工序。
5.如权利要求4所述的板内切换型液晶显示装置的制造方法，其特征在于，上述加热工序在减压状态下进行。
6.如权利要求3、4或5所述的板内切换型液晶显示装置的制造方法，其特征在于，上述保护膜在0.1mHz频率下的电阻率大于等于1.0×1016Ω·cm。
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