液晶显示器件及其制作方法
【专利摘要】在使用塑料衬底的液晶显示器件中，随着屏幕尺寸的不断加大，人们对实现高清晰度、高孔径效率、和高可靠性有了更强烈的需求。与此同时，对提高生产率以及降低成本也有了更高的要求。针对这样的要求，本发明提出了一个方案，即，在对面衬底(柔性衬底)上提供保护膜123，其中所述保护膜至少具有一层用以硅制成的靶通过高频率溅射法形成的氮化硅膜，并在对面衬底上涂画密封材料112，在真空下向对面衬底滴注液晶材料114后，粘贴其上提供有像素电极111以及圆柱状隔离物115的柔性衬底110。
【专利说明】液晶显示器件及其制作方法
[0001] 本申请是申请号为200810142934. 3、申请日为2004年3月5日、发明名称为"液 晶显示器件及其制作方法"的专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种液晶显示器件及其制作方法。例如，本发明涉及具有由薄膜晶体 管（在下文中被称为TFT)构成其电路的以液晶显示屏板（panel)为典型的电光器件，以及 其上搭载了这样的电光器件作为其部件的电子器具。
【背景技术】
[0003] 近年来，利用在具有绝缘表面的衬底上形成的半导体薄膜（厚度为几至几百nm左 右）来构成薄膜晶体管（TFT)的技术受人关注。薄膜晶体管被广泛地应用于电子器件诸如 IC(集成电路）、电光器件等，并且特别迫切需要将其开发作为图像显示器件的开关元件。
[0004] 长期以来，液晶显示器件作为图像显示器件是众所周知的。因有源矩阵型液晶显 示器件比无源矩阵型液晶显示器件更能显示高清晰图像，所以有源矩阵型液晶显示器件被 广泛利用。在有源矩阵型液晶显示器件中，通过驱动以矩阵形式排列的像素电极，从而在显 示屏幕上形成显示图案。更具体地说，因为在选择的像素电极和一个相应于这一选择的像 素电极的对面的电极（opposingelectrode)之间施加电压，因此在选择的像素电极和对面 电极之间排列的液晶层被光学调制，而这一光调制作为显示图案由观看者识别。
[0005] 这种有源矩阵型电光器件已广泛用于各种领域，随着显示屏幕尺寸的加大、对实 现高清晰度、高孔径效率、和高可靠性有强烈需求。与此同时，对提高生产率以及降低成本 的要求也更进一步提高。
[0006] 另外，本发明的 申请人:在专利文件1中提出了滴注液晶的方案。
[0007] 专利文件1
[0008]USP4,691,995
[0009] 本发明的目的是提供一种液晶材料利用率高，并且可靠性高的柔性液晶显示器 件。
[0010] 随着屏板尺寸趋向于增大，用于屏板的材料成本也增高。尤其是夹在像素电极和 对面电极之间的液晶材料价格昂贵。
[0011] 本发明提供一种在大尺寸衬底上高效率制作液晶显示器件的方法，这样的大 尺寸衬底具体包括比如：320mmX400mm、370mmX470mm、550mmX650mm、600mmX720mm、 680mmX880mm、IOOOmmX1200mm、IlOOmmX1250mm或 1150mmX1300mm的尺寸。而且，本 发明还提供使用衬底尺寸甚至为1500mmX1800mm、1800mmX2000mm、2000mmX2100mm、 2200mmX2600mm、2600mmX3100mm这样的大尺寸衬底制作液晶显示器件的方法，并且该制 作方法适合批量生产。
[0012] 另外，为了密封液晶，需要执行：涂画密封材料；粘合对面衬底（opposing substrate);分割；注入液晶；密封液晶注入口等复杂工艺。特别是当屏板尺寸增大后，利 用毛细现象注入液晶，并给密封材料围住的区域（至少包括像素部分）中填充液晶变得相 当困难。
[0013] 另外，在粘合两张衬底，执行分割，从提供在分割面的液晶注入口处注入液晶材料 时，从液晶注入口延伸到像素区域的作为液晶材料通道的部分会被液晶堵住。另外，当驱动 电路部分和像素部分提供在同一个衬底时，不仅仅是像素部分，和驱动电路部分重叠的部 分也会被液晶填充。象这样，显示部分以外的多余部分也会被填充了液晶材料。
[0014] 另外，从液晶注入口延伸到像素区域的液晶材料的通道，尤其是液晶注入口附近， 跟屏板的其他部分比，该处通过的液晶量极大，这样在注入液晶时就有产生摩擦，从而导致 定向膜（aligningfilm)表面起变化，最终有引起液晶定向混乱的担忧。
[0015] 此外，人们期待将液晶显示器件应用到各种场合，且尤其希望将其应用到移动式 器具。目前，多使用玻璃衬底或石英衬底以形成液晶显示器件。但是，其缺点是它们易于破 碎且笨重。此外，在大规模生产时，难于使用一大块的玻璃衬底或石英衬底，所以这些衬底 是不合适大规模生产。因此，人们企望在柔性衬底上，典型的是在柔性塑料膜片上，形成液 晶显示器件。
[0016] 然而，塑料膜片跟玻璃衬底相比，其对杂质，如对湿气或碱性金属等的封闭性弱， 因此会使液晶显示器件的可靠性变低。结果是，无法用塑料膜片实现高性能液晶显示器件。
【发明内容】
[0017] 针对上述问题，本发明在完成在对面衬底（第一柔性衬底）上提供保护膜，涂画密 封材料，并在真空中（减压下）滴注液晶到对面衬底上的工艺后，通过粘合其上提供有像素 电极以及圆柱状的隔离物的第二柔性衬底而制成液晶显示器件。理想的是用圆柱状的隔离 物保持一对柔性衬底之间的间距，并在减压的气氛下执行一对衬底的粘合。
[0018] 另外，涂画密封材料可以使用散布器（dispenser)或喷墨机（inkjet)。涂画密封 材料可以在减压的情况下执行，也可以在大气压下的惰性气氛中执行。密封材料中有可能 需要添加媒介以调节密封材料的粘度，因此，在减压的情况下执行涂画时，最好使用含有不 容易挥发的媒介的密封材料，以避免使密封材料变质，固化。
[0019] 另外，密封材料的图案要围住像素部分并且是封闭的，并在封闭的空间中填充液 晶。
[0020] 此外，可以在其上提供有像素部分的衬底上即描画密封材料又滴注液晶。另外，在 柔性衬底上提供保护膜，并在真空中（减压下），只在像素电极上，也就是只在像素部分上 滴注液晶，然后，粘贴提供有密封材料的对面衬底。
[0021] 另外，作为本发明中的保护膜，优选的是，用以硅制成的靶通过高频率溅射法形成 的氮化硅膜的单层膜，或氮化硅膜和氧化硅膜的叠层膜。
[0022] 由硅制成的靶用RF溅射形成的高密集氮化硅膜不但可以有效地防止因诸如纳， 锂，镁等的碱性金属或碱土金属污染TFT(多晶硅TFT、非晶硅TFT、有机TFT等）引起的门槛 值电压的变动，而且，对氧气和湿气有极高的封闭效果。另外，为提高封闭效果，理想的是， 氮化硅膜中氧气和氢气的含量在10原子％或更少的范围，优选在1原子％或更少的范围。
[0023] 具体的溅射条件是：使用氮气或氮和稀有气的混合气；将压力设定为0. 1至 I. 5Pa;频率为13MHz至40MHz;电力为5至20W/cm2 ;衬底温度为室温至350°C;娃靶（1至 10Ωcm)和衬底的距离为40mm至200mm;背压力为IXKT3Pa或更少。还可以给衬底背面 喷涂稀有气体。例如，在流率为Ar:N2 = 20sccm:20sccm;压力为0. 8Pa;频率为13. 56MHz; 电力为16. 5W/cm2 ;衬底温度为200°C;娃靶和衬底的距离为60mm;背压力为3XKT5Pa的 条件下得到的高密集的氮化硅膜有以下特征：蚀刻速度较慢（指用LAL500,在20°C的条 件下实施蚀刻的蚀刻速度，以下相同）为9nm或更少（优选的是0. 5至3. 5nm或更少）； 氢的密度较少为IX1021atoms/cnT3或更少（优选的是5X102°atoms/cnT3或更少）。这里的 "LAL500"是指日本桥本化成公司生产的"LAL500SA缓冲氢氟酸"，即NH4HF2(7. 13% )和 NH4F(15. 4% )的水溶液。
[0024] 由以上溅射法制成的氮化硅膜，其电容率是7. 02至9. 3 ;折光率是1. 91至2. 13 ; 内应力是4. 17X108dyn/cm2 ;蚀刻速度是0· 77至I. 31nm/min。内应力数值的正负号虽根 据压应力或拉应力变化，这里只取其绝对值。另外，根据通过由以上溅射法制成的氮化硅 膜的RBS(RutherfordBackScatteringspectroscopy，卢瑟福反向散射光谱学）得到的 Si密度为37. 3atomic% ;N密度为55. 9atomic%。另外，根据由以上溅射法制成的氮化 娃膜的SIMS(二次离子质谱，secondaryionmassspectroscopy)得到的氢气密度为4X 102°atoms/cm3;氧气密度为 8X102°atoms/cm3;碳密度为IX1019atoms/cm3。另外，由以上 溅射法制成的氮化硅膜在可视光面积内具有80%或更多的透射率。图5示出了氮化硅膜 (膜厚度为130nm)的SIMS的测定结果。
[0025] 另外，层叠氮化娃膜（膜的厚度为30nm)和氧化娃膜（膜的厚度为20nm)，并将叠 层的SMS测定结果表示在图6中。该氮化硅膜的氩密度为IX102°至IX1021atomS/cm_3。 应该注意，表1中示出上述氧化硅膜和上述氮化硅膜的一个典型的形成膜条件的例子。一
[0026] [表1]
[0027]
【权利要求】
1. 一种器件，包括： 第一衬底； 在所述第一衬底上的第一氮化硅膜； 在所述第一氮化硅膜上的开关元件； 电连接到所述开关元件的像素电极； 在所述第一衬底上的柱状的隔离物； 在所述像素电极和所述柱状的隔离物上的第一定向膜； 在所述第一定向膜上的液晶； 在所述液晶上的第二定向膜； 在所述第二定向膜上的第二氮化硅膜； 在所述第二氮化硅膜上的第二衬底；以及 在所述第一衬底和所述第二衬底之间的密封材料， 其中所述密封材料涂画为封闭环状， 其中所述液晶被所述密封材料围住， 其中所述液晶与所述密封材料相接触，以及 其中所述密封材料不溶解于所述液晶。
2. 如权利要求1所述的器件，其中所述密封材料包括丙烯酸光固化树脂。
3. 如权利要求1所述的器件，其中所述密封材料包括填充物。
4. 如权利要求1所述的器件，其中所述开关元件是反交错型薄膜晶体管。
5. 如权利要求1所述的器件，其中所述开关元件是沟道蚀刻型薄膜晶体管。
6. 如权利要求1所述的器件，其中所述开关元件的激活层包括微晶半导体膜。
7. 如权利要求1所述的器件，其中所述开关元件的激活层包括非晶硅膜。
8. 如权利要求1所述的器件，其中所述开关元件的激活层包括有机半导体膜。
9. 如权利要求1所述的器件，其中所述柱状的隔离物包括有机树脂材料，所述有机树 脂材料包含以下的至少一个：丙烯酸、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺和环氧。
10. 如权利要求1所述的器件，其中所述柱状的隔离物包括以下的至少一个：氧化硅、 氮化硅和氧化氮化硅。
11. 如权利要求1所述的器件，其中所述第一衬底是玻璃衬底。
12. 如权利要求1所述的器件，还包括在所述开关元件上的保护膜。
13. 如权利要求1所述的器件，其中所述器件是液晶面板，所述液晶面板包括20到80 英寸的屏幕。
14. 一种制造液晶显示器件的方法，包括以下步骤： 在第一衬底上形成第一氮化娃膜； 在所述第一氮化硅膜上形成开关元件； 形成电连接到所述开关元件的像素电极； 在所述第一衬底上形成柱状的隔离物； 在所述像素电极和所述柱状的隔离物上形成第一定向膜； 在第二衬底上形成第二氮化硅膜； 在所述第二氮化硅膜上形成第二定向膜； 在所述第一衬底和所述第二衬底的任一个上将密封材料涂画为封闭环状； 在被所述密封材料围住的区域上滴注液晶； 在减压的情况下，将所述第一衬底和所述第二衬底粘合在一起； 在粘合所述第一衬底和所述第二衬底之后初步固定所述密封材料；以及 在初步固定所述密封材料之后固定所述密封材料， 其中所述液晶与所述密封材料相接触，以及 其中所述密封材料不溶解于所述液晶。
15. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述密封材料的粘度为 40~400Pa · S0
16. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述密封材料包括丙烯酸光 固化树脂。
17. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述密封材料包括填充物。
18. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，还包括在所述开关元件上形成保 护膜的步骤。
19. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述第一衬底是玻璃衬底。
20. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述开关元件是反交错型薄 膜晶体管。
21. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述开关元件是沟道蚀刻型 薄膜晶体管。
22. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述开关元件的激活层包括 微晶半导体膜。
23. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述开关元件的激活层包括 非晶硅膜。
24. 如权利要求14所述的制造液晶显示器件的方法，其中通过散布器或者喷墨机来涂 画所述密封材料。
25. -种制造液晶显示器件的方法，包括以下步骤： 在第一衬底上形成开关元件； 形成电连接到所述开关元件的像素电极； 在所述第一衬底上形成柱状的隔离物； 在所述像素电极和所述柱状的隔离物上形成第一定向膜； 在第二衬底上形成第二定向膜； 在所述第一衬底和所述第二衬底的任一个上将密封材料涂画为封闭环状； 在降低液晶的粘度之后，在减压的情况下，在被所述密封材料围住的区域上滴注所述 液晶； 在减压的情况下，将所述第一衬底和所述第二衬底粘合在一起； 在粘合所述第一衬底和所述第二衬底之后通过紫外线照射来初步固定所述密封材料； 以及 在初步固定所述密封材料之后固定所述密封材料， 其中所述液晶与所述密封材料相接触，以及 其中所述密封材料不溶解于所述液晶。
26. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述密封材料的粘度为 40~400Pa · S0
27. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述密封材料包括丙烯酸光 固化树脂。
28. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述密封材料包括填充物。
29. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，还包括在所述开关元件上形成保 护膜的步骤。
30. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述第一衬底是玻璃衬底。
31. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述开关元件是反交错型薄 膜晶体管。
32. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述开关元件是沟道蚀刻型 薄膜晶体管。
33. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述开关元件的激活层包括 微晶半导体膜。
34. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中所述开关元件的激活层包括 非晶硅膜。
35. 如权利要求25所述的制造液晶显示器件的方法，其中通过散布器或者喷墨机来涂 画所述密封材料。
【文档编号】G02F1/1341GK104317113SQ201410608730
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2004年3月5日 优先权日:2003年3月7日
【发明者】山崎舜平, 高山彻 申请人:株式会社半导体能源研究所