TWI390289B - 液晶顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

Description

液晶顯示裝置及其製造方法

本發明是有關於一種能夠防止液晶顯示裝置影像殘留的裝置，且特別是有關於一種用於製造液晶顯示裝置的製造方法。

液晶顯示裝置中，扭轉陣列(twist nematic,TN)模式的液晶分子所形成的主動元件陣列液晶顯示裝置具有視角狹窄與易產生影像殘留的缺點。其中，影像殘留是影響畫面品質的一個重要的因素。產生影像殘留的主要原因就是液晶層或者框膠中混雜了帶電離子，致使在液晶顯示裝置的驅動電壓進行極性轉換時，會在液晶層中產生一寄生電場。這樣的寄生電場使液晶分子發生不必要的偏轉，致使之前的圖像會殘留在顯示裝置上。因此，這就大大影響了液晶顯示裝置的畫面品質，使液晶顯示裝置達不到出貨的標準。

圖1與圖2為習知的液晶顯示裝置的示意圖。請參照圖1，液晶顯示裝置10包括一第一基板111、一第二基板112。第一基板111與第二基板112基板之間夾有一液晶層115。一框膠113將第一基板111與第二基板112進行黏合，以達到密封液晶層115的效果。第一基板111為一彩色濾光片基板，而第二基板112為一陣列基板。在框膠113中往往夾雜有一帶電離子100，且帶電離子100會通過框 膠113進入液晶層115，而使液晶層115受到污染。

液晶顯示裝置10進行顯示時第一基板111與第二基板112會被施加電壓，使液晶層115中的液晶產生偏轉，以顯示出所需要的圖像。此時，帶電離子100會因為異性電荷相吸引的電學原理，吸附在第一基板111與第二基板112的表面上(如圖2所示)。但是，所施加的電壓發生極性轉換時，貼附在第一基板111與第二基板112上的帶電離子100會在液晶層115中形成一寄生電場，而影響液晶分子的偏轉。如此一來，之前的圖像將會殘留，亦即發生影像殘留的現象。影像殘留現象的發生將大幅度的降低畫面顯示效果，使液晶顯示裝置10的畫面品質明顯降低。

為了解決這個問題，美國待審查的專利申請公開號為US2006/0055858的發明中，提出在液晶層中摻雜可聚合化合物材料。可聚合化合物材料與液晶分子一起設置在具有電極的一對基板之間，其中可聚合化合物材料可藉由加熱或者射線照射的方式進行聚合。另外，具有電極的兩基板用於將電壓施加於液晶層或用於使液晶分子垂直排列於控制薄膜上。藉由射線照射或者加熱的方式聚合可聚合化合物，同時在兩基板的電極之間施加電壓，可使液晶分子具有預傾斜角度。如此一來，液晶分子的排列不規則的情形可被防止，以提高對影像殘留的顯示缺陷的抵抗能力。

但是，採用這種設置仍不能有效防止影像殘留的產生。因為可聚合化合物的設計，雖使液晶分子產生一預傾斜角度，仍不能有效防止液晶層中的帶電離子所產生的寄 生電場影響液晶分子的傾斜角度。換言之，影像殘留的現象依然得不到很好的防止。

因此，還需要更好的解決方案來完善、解決帶電離子產生電場，而影響液晶分子的偏轉，產生影像殘留的現象，使液晶顯示裝置畫面品質降低。

本發明提供一種提高顯示性能的液晶顯示裝置，其可防止因為框膠中的帶電離子進入液晶層而污染液晶層的技術。

本發明的另提供一種提高液晶顯示裝置的畫面顯示能力的顯示裝置製作方法，以防止因為帶電離子在兩基板之間形成一寄生電場，而使液晶分子發生不必要的偏轉。

本發明提供一種液晶顯示裝置，其包括一第一基板、一第二基板、一液晶層、一框膠以及一感光高分子層。液晶層置於第一基板與第二兩基板兩者之間。框膠設置在第一基板與第二基板的周邊區域上並使第一基板、第二基板以及液晶層組立。感光高分子層至少設置於框膠接近液晶層之內側，以阻隔框膠與液晶層間之直接接觸。

在本發明之一實施例中，上述之第一基板為一彩色濾光片基板，而第二基板為一陣列基板。

在本發明之一實施例中，上述之第一基板上設置有一遮光層，且感光高分子層設置於遮光層與框膠之間。舉例而言，遮光層為一黑色矩陣。

在本發明之一實施例中，上述之液晶層的材質包括一感光高分子與一液晶分子。此外，感光高分子層由感光高分子經紫外光照射硬化而形成。

在本發明之一實施例中，上述之第二基板上設置有一金屬走線，且感光高分子層設置於金屬走線與框膠之間，其中金屬走線為一共通電極走線或一閘極走線。

在本發明之一實施例中，上述之框膠的材質包括一感光高分子與一框膠材料。此外，感光高分子層是由感光高分子經紫外光照射硬化而形成的。

在本發明之一實施例中，上述之感光高分子層與框膠相接觸。

在本發明之一實施例中，上述之感光高分子層的材質包括苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、硫苯蒽酮衍生物、苯並咪唑衍生物或上述之組合。

本發明提供一種液晶顯示裝置的製造方法，包括以下步驟。提供一第一基板、一第二基板。在第一基板與第二基板的周邊區域形成一框膠。框膠將第一基板、第二基板進行組立。在第一基板、第二基板兩者之間形成一液晶層，並在框膠與液晶層之間形成一感光高分子層，以阻隔框膠與液晶層間之直接接觸。感光高分子層是藉著使用紫外光照射感光高分子的方式而形成的。

在本發明之一實施例中，在第一基板上形成有一遮光層，其例如為黑色矩陣。在第二基板上形成有一金屬走線，金屬走線可以為共通電極走線，也可以為閘極走線。

在本發明之一實施例中，紫外光照射的方式可以有以下幾種：1.通過在金屬走線與框膠之間，從第二基板往第一基板照射紫外光，將感光高分子進行硬化，使其在金屬走線與框膠之間形成感光高分子層。2.通過在第一基板的遮光層與框膠之間，從第一基板往第二基板照射紫外光，將感光高分子進行硬化，使其在遮光層與框膠之間形成感光高分子層。3.通過從框膠遠離液晶層的外側向框膠內照射紫外光，將感光高分子進行硬化，使其在框膠與液晶層之間形成一感光高分子層。

在本發明之一實施例中，上述之硬化感光高分子時所使用的紫外光的波長為340um~~370um之間。此外，框膠的硬化也是通過使用紫外光照射的方式進行的，且硬化框膠所使用的紫外光的波長例如小於340um。感光高分子層的材料包括苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、硫苯蒽酮衍生物及苯並咪唑衍生物等。

本發明之感光高分子層可以阻止框膠中的帶電離子進入液晶層而使液晶層遭到污染。由於，帶電離子進入液晶層後會吸附在兩基板之間，產生一寄生電場，而影響液晶分子的偏轉，從而產生影像殘留的現象。影像殘留的現象產生將大大影響液晶顯示裝置的畫質，使液晶顯示裝置的品質降低，從而影響出貨的規格，造成不必要的損失。因此，本發明可以提供一種高品質的液晶顯示裝置及其製造方法。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖3繪示為本發明之一實施例的液晶顯示裝置的製作流程示意圖。請參照圖3，液晶顯示裝置的製造方法，包括如下步驟：步驟S10，提供一第一基板、一第二基板，其中第一基板例如形成有一遮光層，而第二基板上例如形成有一金屬走線。當然，本發明不限於此。步驟S12，在第一基板、第二基板的周邊區域設置一框膠。步驟S14，在第一基板、第二基板之間設置一液晶層，且框膠將液晶層進行密封，並將兩基板進行黏合。步驟S16在液晶層與框膠之間形成一感光高分子層，以阻隔框膠與液晶層間之直接接觸，且感光高分子層是通過照射紫外光的方式硬化形成的。

本發明在液晶層與框膠之間形成感光高分子層以提供一阻擋作用，而可有效避免因為框膠中的導電離子對液晶顯示裝置之顯示品質的不良影響。值得一提的是，上述之步驟10~步驟16中，步驟12與步驟14之框膠與液晶層的形成步驟彼此間有一定的影響，所以並無一定的順序。換言之，液晶顯示裝置的製程中有許多的中間步驟都同時與步驟12、步驟14有關。以下將舉例來進行說明。

第一實施方式

圖4繪示為本發明之第一實施方式的液晶顯示裝置的示意圖。圖5~圖7繪示為本發明之第一實施方式的液晶顯 示裝置的製作方法的剖面示意圖。

請參照圖4，本實施例的液晶顯示裝置20包括一第一基板11、一第二基板12、一液晶層15、一框膠13以及一感光高分子層14。液晶層15置於第一基板11與第二基板12之間。框膠13設置在第一基板11與第二基板12的周邊區域上並使第一基板11、第二基板12以及液晶層15組立。感光高分子層14設置於框膠13接近液晶層15之內側，以阻隔框膠13與液晶層15間之直接接觸。

第一基板11例如為彩色濾光片基板，而第二基板12例如為陣列基板。此外，第一基板11上例如設有一遮光層119，而第二基板12上例如設有一金屬走線120，其中遮光層119例如為黑色矩陣，而金屬走線120為共通電極走線或者閘極走線。實際上，挾持液晶層15的兩基板11與12也可以是所屬技術領域中任何可應用於液晶顯示裝置20的其他基板。

請先參照圖5，首先，提供一第一基板11與一第二基板12，並且任一個基板11或12的周邊區域設置一框膠材料13’。然後，通過滴下式注入法(one drop filling,ODF)的方式將液晶分子混合物滴入兩基板11與12之間以形成液晶層15。

本實施方式的液晶層15中除了液晶分子之外更混有一感光高分子114，感光高分子114是與液晶分子同時滴入第一基板11或第二基板12的。亦即，液晶層15為液晶分子與感光高分子114的混合物。另外，框膠材料13’則 用以將兩基板11與12進行黏合。圖5所繪示的步驟實際上為前述之步驟10~步驟14過程的中間步驟之一。

此外，感光高分子114可由苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、硫苯蒽酮衍生物及苯並咪唑衍生物四種有機材料製作而成。當然，感光高分子114也可以是上述材料的組合。

接著，請同時參照圖5與圖6，從第一基板11往第二基板12照射紫外光UV，將框膠材料13’進行硬化以完成前述的步驟12而形成框膠13。此時，硬化框膠材料13’的紫外光UV的波長小於340nm。

隨之，進行另外一次的紫外光UV照射步驟以使感光高分子114發生光敏反應而形成圖4所示之高分子感光層14，也就是完成前述之步驟16。由於，本實施例可以藉由不同的方式使感光高分子114發生光敏反應，以下將以圖7~圖9分別描述不同的紫外光UV照射步驟。

請先參照圖7，硬化感光高分子114的方法可以是從第一基板11往第二基板12再次照射紫外光UV，並且將紫外光UV所照射的位置對準於遮光層119與框膠13之間。在本實施例中，硬化感光高分子114時所使用的紫外光UV的波長為340nm-370nm之間。

遮光層119與框膠13之間的位置一般為液晶顯示裝置20中的非顯示區位置。在這樣的位置照射紫外光UV可使感光高分子114在框膠13與遮光層119之間硬化以形成感光高分子層14(如圖4所示)。換言之，感光高分子層 14形成在框膠13與液晶層15之間並不會影響顯示區的面積或是顯示畫面。此外，感光高分子114硬化後的感光高分子層14是與框膠13相接觸並緊連於框膠13接近液晶層15的內側。如此一來，框膠13不會直接與液晶層15接觸。

另外，如圖8所示，另一種硬化感光高分子114的方法如下所述。從第二基板12往第一基板12照射紫外光UV，且照射紫外光UV的位置在第二基板12上的金屬走線120與框膠13之間。相似地，金屬走線120與框膠13之間的位置在液晶顯示裝置20的非顯示區中。在這樣的位置照射紫外光UV以將感光高分子114進行硬化，可使感光高分子114在框膠13與金屬走線120之間形成一感光高分子層14(如圖4所示)。因此，感光高分子層14不會影響顯示區的顯示畫面或是面積。另外，感光高分子層14形成在框膠13與液晶層15之間，且感光高分子114硬化後的感光高分子層14是與框膠13相接觸並緊連於框膠13接近液晶層15的內側。所以，感光高分子層14可說是將液晶層15與框膠13兩者進行阻隔之用。另外，如上所述，硬化感光高分子114所使用的紫外光UV的波長為340nm-370nm之間。

此外，如圖9所示，又一種硬化感光高分子114的方法是從框膠13的遠離液晶層15的外側往框膠13內側照射紫外光UV。藉由這樣的照射步驟，感光高分子114可在液晶層15與框膠13之間形成一感光高分子層14(如圖4所示)。當然，硬化後的感光高分子層14是與框膠13接 觸並緊連於框膠13接近液晶層15的內側，且硬化感光高分子114所使用的紫外光UV的波長也可以為340nm-370nm之間。

根據上述的製程步驟，請參照圖4，本實施例的感光高分子層14設置於框膠13接近液晶層15之內側且感光高分子層14緊連框膠13。所以，框膠13不會直接接觸液晶層15。換言之，感光高分子層14可以提供阻擋的作用以避免框膠13的導電離子進入液晶層15。如此一來，液晶顯示裝置20進行顯示時，不容易受到導電離子的影響而發生殘影的現象。

詳細而言，如果帶電離子進入液晶層15之後，根據電子異性相吸引，同性相排斥的原理，帶電離子會吸附在基板11或12上。當基板11與12上的電極進行極性轉換時，帶電離子還來不及往相反的基板11與12進行移動。因此，帶電離子會在兩基板11與12之間形成一寄生電場。這樣的寄生電場的方向與兩基板11與12之間的電場方向相反，因此會殘留下先前所顯示的畫面，即產生了影像殘留的現象。這樣的殘影現象將降低了液晶顯示裝置20的畫面品質。本實施例中，感光高分子層14的產生可有效的阻止影像殘留的產生，提高液晶顯示裝置20的品質，而達到出貨所需的規格。換言之，本實施例的液晶顯示裝置20具有相當不錯的良率。

另外，本實施例的感光高分子114與液晶分子混合後，若未使用紫外光UV照射，則在靜置6小時之後，感 光高分子114的感光活性將被消除。所以，本實施例中，混於液晶層15中且未被紫外光UV照射的感光高分子114不會對液晶顯示裝置20的顯示效果產生不利的影響。

第二實施方式

圖10繪示為本發明之第二實施方式的液晶顯示裝置。請參照圖10，根據本實施方式，液晶顯示裝置30具有第一基板11、第二基板12、液晶層15、框膠13以及感光高分子層14’。本實施方式與上述實施方式最大不同處在於感光高分子層14’設置在框膠13的兩側。

圖11~圖13繪示為本發明之第二實施方式的液晶顯示裝置的製作剖面示意圖。請先參照圖11，提供第一基板11與第二基板12，並且在任一個基板11與12的周邊區域設置一框膠材料13”。然後，採用滴下式注入法(one drop filling,ODF)的方式將液晶分子滴入兩基板11與12之間以形成液晶層15。

在本實施例中，框膠材料13”中摻有感光高分子114。感光高分子114可由苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、硫苯蒽酮衍生物及苯並咪唑衍生物四種有機材料製作而成。另外，液晶層15則可以不摻雜有感光高分子。

接著，本實施方式例如是將感光高分子114以及框膠材料13”先後地硬化。硬化感光高分子114的方法有多種，以下將分別利用圖12與圖13進行說明。如圖12所示，感光高分子114的硬化方法可以是從第一基板11往第二基板12使用紫外光UV照射感光高分子14以對感光高分子 114進行硬化。如此一來，感光高分子114將在框膠材料13”的兩側各形成一感光高分子層14’(如圖10所示)。在本實施方式中，硬化感光高分子114時所使用的紫外光UV的波長在340nm-370nm之間。另外，在硬化感光高分子114之後，本實施方式例如是再次照射紫外光UV以將框膠材料13”進行硬化以形成框膠13。硬化框膠材料13”時所使用的紫外光UV的波長小於340nm。

此外，如圖13所示，另一種硬化感光高分子114的方法是從框膠材料13”的外側往框膠材料13”內側照射紫外光UV以將感光高分子114進行硬化。如此一來，感光高分子114在框膠材料13”與液晶層15之間形成有感光高分子層14，同時在框膠材料13”的外側也形成有感光高分子層14(如圖10所示)。當然，硬化感光高分子時所使用紫外光UV的波長可以為340nm-370nm之間。同樣第，硬化感光高分子114之後，本實施方式會再次照射紫外光UV的方式將框膠材料13”進行硬化以形成框膠13，且硬化框膠材料13”所使用的紫外光UV的波長小於340nm。

感光高分子114被硬化後，在框膠13的兩側形成一感光高分子層14。感光高分子層14可以有效的阻擋框膠13中的雜質(如帶電離子)進入液晶層15，以避免液晶層15遭到污染。詳言之，如果帶電離子進入液晶層15之後，根據電子異性相吸引，同性相排斥的原理，帶電離子會吸附在基板上。極性不同的帶電離子，吸附的基板11或12也就不相同，若基板11與12上的電極進行極性轉換時， 帶電離子還來不及往相反的基板11與12進行移動會在兩基板之間形成一寄生電場。這樣的寄生電場方向與兩基板11與12之間的電場方向相反，因此會在液晶顯示裝置30上殘留下先前所顯示的畫面。影像殘留的現象將降低液晶顯示裝置30的畫面品質。由上所述可知，感光高分子層14的產生會有效的阻止影像殘留的產生，而提高液晶顯示裝置的畫面品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、20、30‧‧‧液晶顯示裝置

11、111‧‧‧第一基板

12、112‧‧‧第二基板

13、113‧‧‧框膠

13’、13”‧‧‧框膠材料

14‧‧‧感光高分子層

15、115‧‧‧液晶層

100‧‧‧導電離子

114‧‧‧感光高分子

119‧‧‧遮光層

120‧‧‧金屬走線

S10、S12、S14、S16‧‧‧步驟

UV‧‧‧紫外光

圖1與圖2為習知的液晶顯示裝置的示意圖。

圖3繪示為本發明之一實施例的液晶顯示裝置的製作流程示意圖。

圖4繪示為本發明之第一實施方式的液晶顯示裝置。

圖5~圖9繪示為本發明之第一實施方式的液晶顯示裝置的製作剖面示意圖。

圖10繪示為本發明之第二實施方式的液晶顯示裝置。

圖11~圖13繪示為本發明之第二實施方式的液晶顯示裝置的製作剖面示意圖。

11‧‧‧第一基板

12‧‧‧第二基板

13‧‧‧框膠

14‧‧‧感光高分子層

15‧‧‧液晶層

20‧‧‧液晶顯示裝置

119‧‧‧遮光層

120‧‧‧金屬走線

Claims (24)

1. 一種液晶顯示裝置，包括：一第一基板；一第二基板一液晶層，其置於該第一基板與該第二基板兩者之間；一框膠，其設置在該第一基板與該第二基板的周邊區域上並使該第一基板與該第二基板進行組立，以使該液晶層密封於該第一基板與該第二基板之間；以及一感光高分子層，其至少設置於該框膠接近該液晶層之內側，以阻隔該框膠與該液晶層間之直接接觸；其中，該第一基板上設置有一遮光層，且該感光高分子層設置於該遮光層與該框膠之間；其中，該第二基板上設置有一金屬走線，且該感光高分子層設置於該金屬走線與該框膠之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該第一基板為一彩色濾光片基板，而該第二基板為一陣列基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該遮光層為一黑色矩陣。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶層的材質包括一感光高分子與一液晶分子。
5. 如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示裝置，其中該感光高分子層由該感光高分子經紫外光照射硬化而形成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該金屬走線為一共通電極走線或一閘極走線。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該感光高分子層與該框膠相接觸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該感光高分子層的材質包括苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、硫苯蒽酮衍生物、苯並咪唑衍生物或上述之組合。
9. 一種液晶顯示裝置的製造方法，包括：提供一第一基板；提供一第二基板；在該第一基板與該第二基板至少其中一者的周邊區域形成一框膠；在該第一基板與該第二基板兩者之間形成一液晶層；以及在該液晶層與該框膠之間形成一感光高分子層，該感光高分子層至少設置於該框膠接近該液晶層之內側，以阻隔該框膠與該液晶層間之直接接觸；其中，該第一基板上設置有一遮光層，且該感光高分子層形成在該遮光層與該框膠之間；其中，該第二基板上形成有一金屬走線，且在該金屬走線與該框膠之間形成有該感光高分子層。
10. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中該第一基板為一彩色濾光片基板，而該第二基板為一陣列基板。
11. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中該液晶層的材質包括一感光高分子與一液晶分子。
12. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中該遮光層為一黑色矩陣。
13. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中該感光高分子層的形成方式包括在該第一基板上的該遮光層與該框膠之間，從該第一基板往該第二基板照射紫外光，將該感光高分子硬化而在該遮光層與該框膠之間形成該感光高分子層。
14. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中該感光高分子層的形成方式包括在該框膠遠離該液晶層的外側向該框膠內側照射紫外光，將該感光高分子硬化而在該液晶層與該框膠之間形成該感光高分子層。
15. 如申請專利範圍第13或14項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中該感光高分子的硬化是在該框膠硬化之後進行的。
16. 如申請專利範圍第15項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中硬化該框膠所使用的紫外光的波長小於340um。
17. 如申請專利範圍第15項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中硬化該感光高分子所使用的紫外光的波長為340um到370um之間。
18. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中該金屬走線為一閘極走線以及一共通電極走線二者之一。
19. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示其裝置的製造方法，其中該感光高分子層的形成方式包括在該金屬走線與 該框膠之間，從該第二基板往該第一基板照射紫外光，將該感光高分子進行硬化以在該金屬走線與該框膠之間形成該感光高分子層。
20. 如申請專利範圍第11項所述之液晶顯示其裝置的製造方法，其中該感光高分子層的形成方式包括從該框膠遠離該液晶層的外側向該框膠的內側照射紫外光，將該感光高分子進行硬化以在該框膠與該液晶層之間形成該感光高分子層。
21. 如申請專利範圍第19或20項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中該感光高分子的硬化是在硬化該框膠之後進行的。
22. 如申請專利範圍第21項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中硬化該框膠所使用的紫外光的波長小於340um。
23. 如申請專利範圍第21項所述之液晶顯示裝置的製造方法，其中硬化該感光高分子所使用的紫外光的波長為340um到370um之間。
24. 如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置，其中該感光高分子層的材質包括苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、硫苯蒽酮衍生物、苯並咪唑衍生物或上述之組合。