液晶顯示器件及其制作方法
【專利摘要】在使用塑料襯底的液晶顯示器件中，隨著屏幕尺寸的不斷加大，人們對實現(xiàn)高清晰度、高孔徑效率、和高可靠性有了更強烈的需求。與此同時，對提高生產率以及降低成本也有了更高的要求。針對這樣的要求，本發(fā)明提出了一個方案，即，在對面襯底(柔性襯底)上提供保護膜123，其中所述保護膜至少具有一層用以硅制成的靶通過高頻率濺射法形成的氮化硅膜，并在對面襯底上涂畫密封材料112，在真空下向對面襯底滴注液晶材料114后，粘貼其上提供有像素電極111以及圓柱狀隔離物115的柔性襯底110。
【專利說明】液晶顯示器件及其制作方法
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?00810142934. 3、申請日為2004年3月5日、發(fā)明名稱為"液 晶顯示器件及其制作方法"的專利申請的分案申請。

【技術領域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種液晶顯示器件及其制作方法。例如，本發(fā)明涉及具有由薄膜晶體 管（在下文中被稱為TFT)構成其電路的以液晶顯示屏板（panel)為典型的電光器件，以及 其上搭載了這樣的電光器件作為其部件的電子器具。

【背景技術】
[0003] 近年來，利用在具有絕緣表面的襯底上形成的半導體薄膜（厚度為幾至幾百nm左 右）來構成薄膜晶體管（TFT)的技術受人關注。薄膜晶體管被廣泛地應用于電子器件諸如 IC(集成電路）、電光器件等，并且特別迫切需要將其開發(fā)作為圖像顯示器件的開關元件。
[0004] 長期以來，液晶顯示器件作為圖像顯示器件是眾所周知的。因有源矩陣型液晶顯 示器件比無源矩陣型液晶顯示器件更能顯示高清晰圖像，所以有源矩陣型液晶顯示器件被 廣泛利用。在有源矩陣型液晶顯示器件中，通過驅動以矩陣形式排列的像素電極，從而在顯 示屏幕上形成顯示圖案。更具體地說，因為在選擇的像素電極和一個相應于這一選擇的像 素電極的對面的電極（opposingelectrode)之間施加電壓，因此在選擇的像素電極和對面 電極之間排列的液晶層被光學調制，而這一光調制作為顯示圖案由觀看者識別。
[0005] 這種有源矩陣型電光器件已廣泛用于各種領域，隨著顯示屏幕尺寸的加大、對實 現(xiàn)高清晰度、高孔徑效率、和高可靠性有強烈需求。與此同時，對提高生產率以及降低成本 的要求也更進一步提高。
[0006] 另外，本發(fā)明的 申請人:在專利文件1中提出了滴注液晶的方案。
[0007] 專利文件1
[0008]USP4,691,995
[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種液晶材料利用率高，并且可靠性高的柔性液晶顯示器 件。
[0010] 隨著屏板尺寸趨向于增大，用于屏板的材料成本也增高。尤其是夾在像素電極和 對面電極之間的液晶材料價格昂貴。
[0011] 本發(fā)明提供一種在大尺寸襯底上高效率制作液晶顯示器件的方法，這樣的大 尺寸襯底具體包括比如：320mmX400mm、370mmX470mm、550mmX650mm、600mmX720mm、 680mmX880mm、IOOOmmX1200mm、IlOOmmX1250mm或 1150mmX1300mm的尺寸。而且，本 發(fā)明還提供使用襯底尺寸甚至為1500mmX1800mm、1800mmX2000mm、2000mmX2100mm、 2200mmX2600mm、2600mmX3100mm這樣的大尺寸襯底制作液晶顯示器件的方法，并且該制 作方法適合批量生產。
[0012] 另外，為了密封液晶，需要執(zhí)行：涂畫密封材料；粘合對面襯底（opposing substrate);分割；注入液晶；密封液晶注入口等復雜工藝。特別是當屏板尺寸增大后，利 用毛細現(xiàn)象注入液晶，并給密封材料圍住的區(qū)域（至少包括像素部分）中填充液晶變得相 當困難。
[0013] 另外，在粘合兩張襯底，執(zhí)行分割，從提供在分割面的液晶注入口處注入液晶材料 時，從液晶注入口延伸到像素區(qū)域的作為液晶材料通道的部分會被液晶堵住。另外，當驅動 電路部分和像素部分提供在同一個襯底時，不僅僅是像素部分，和驅動電路部分重疊的部 分也會被液晶填充。象這樣，顯示部分以外的多余部分也會被填充了液晶材料。
[0014] 另外，從液晶注入口延伸到像素區(qū)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，該處通過的液晶量極大，這樣在注入液晶時就有產生摩擦，從而導致 定向膜（aligningfilm)表面起變化，最終有引起液晶定向混亂的擔憂。
[0015] 此外，人們期待將液晶顯示器件應用到各種場合，且尤其希望將其應用到移動式 器具。目前，多使用玻璃襯底或石英襯底以形成液晶顯示器件。但是，其缺點是它們易于破 碎且笨重。此外，在大規(guī)模生產時，難于使用一大塊的玻璃襯底或石英襯底，所以這些襯底 是不合適大規(guī)模生產。因此，人們企望在柔性襯底上，典型的是在柔性塑料膜片上，形成液 晶顯示器件。
[0016] 然而，塑料膜片跟玻璃襯底相比，其對雜質，如對濕氣或堿性金屬等的封閉性弱， 因此會使液晶顯示器件的可靠性變低。結果是，無法用塑料膜片實現(xiàn)高性能液晶顯示器件。


【發(fā)明內容】

[0017] 針對上述問題，本發(fā)明在完成在對面襯底（第一柔性襯底）上提供保護膜，涂畫密 封材料，并在真空中（減壓下）滴注液晶到對面襯底上的工藝后，通過粘合其上提供有像素 電極以及圓柱狀的隔離物的第二柔性襯底而制成液晶顯示器件。理想的是用圓柱狀的隔離 物保持一對柔性襯底之間的間距，并在減壓的氣氛下執(zhí)行一對襯底的粘合。
[0018] 另外，涂畫密封材料可以使用散布器（dispenser)或噴墨機（inkjet)。涂畫密封 材料可以在減壓的情況下執(zhí)行，也可以在大氣壓下的惰性氣氛中執(zhí)行。密封材料中有可能 需要添加媒介以調節(jié)密封材料的粘度，因此，在減壓的情況下執(zhí)行涂畫時，最好使用含有不 容易揮發(fā)的媒介的密封材料，以避免使密封材料變質，固化。
[0019] 另外，密封材料的圖案要圍住像素部分并且是封閉的，并在封閉的空間中填充液 晶。
[0020] 此外，可以在其上提供有像素部分的襯底上即描畫密封材料又滴注液晶。另外，在 柔性襯底上提供保護膜，并在真空中（減壓下），只在像素電極上，也就是只在像素部分上 滴注液晶，然后，粘貼提供有密封材料的對面襯底。
[0021] 另外，作為本發(fā)明中的保護膜，優(yōu)選的是，用以硅制成的靶通過高頻率濺射法形成 的氮化硅膜的單層膜，或氮化硅膜和氧化硅膜的疊層膜。
[0022] 由硅制成的靶用RF濺射形成的高密集氮化硅膜不但可以有效地防止因諸如納， 鋰，鎂等的堿性金屬或堿土金屬污染TFT(多晶硅TFT、非晶硅TFT、有機TFT等）引起的門檻 值電壓的變動，而且，對氧氣和濕氣有極高的封閉效果。另外，為提高封閉效果，理想的是， 氮化硅膜中氧氣和氫氣的含量在10原子％或更少的范圍，優(yōu)選在1原子％或更少的范圍。
[0023] 具體的濺射條件是：使用氮氣或氮和稀有氣的混合氣；將壓力設定為0. 1至 I. 5Pa;頻率為13MHz至40MHz;電力為5至20W/cm2 ;襯底溫度為室溫至350°C;娃靶（1至 10Ωcm)和襯底的距離為40mm至200mm;背壓力為IXKT3Pa或更少。還可以給襯底背面 噴涂稀有氣體。例如，在流率為Ar:N2 = 20sccm:20sccm;壓力為0. 8Pa;頻率為13. 56MHz; 電力為16. 5W/cm2 ;襯底溫度為200°C;娃靶和襯底的距離為60mm;背壓力為3XKT5Pa的 條件下得到的高密集的氮化硅膜有以下特征：蝕刻速度較慢（指用LAL500,在20°C的條 件下實施蝕刻的蝕刻速度，以下相同）為9nm或更少（優(yōu)選的是0. 5至3. 5nm或更少）； 氫的密度較少為IX1021atoms/cnT3或更少（優(yōu)選的是5X102°atoms/cnT3或更少）。這里的 "LAL500"是指日本橋本化成公司生產的"LAL500SA緩沖氫氟酸"，即NH4HF2(7. 13% )和 NH4F(15. 4% )的水溶液。
[0024] 由以上濺射法制成的氮化硅膜，其電容率是7. 02至9. 3 ;折光率是1. 91至2. 13 ; 內應力是4. 17X108dyn/cm2 ;蝕刻速度是0· 77至I. 31nm/min。內應力數(shù)值的正負號雖根 據(jù)壓應力或拉應力變化，這里只取其絕對值。另外，根據(jù)通過由以上濺射法制成的氮化硅 膜的RBS(RutherfordBackScatteringspectroscopy，盧瑟福反向散射光譜學）得到的 Si密度為37. 3atomic% ;N密度為55. 9atomic%。另外，根據(jù)由以上濺射法制成的氮化 娃膜的SIMS(二次離子質譜，secondaryionmassspectroscopy)得到的氫氣密度為4X 102°atoms/cm3;氧氣密度為 8X102°atoms/cm3;碳密度為IX1019atoms/cm3。另外，由以上 濺射法制成的氮化硅膜在可視光面積內具有80%或更多的透射率。圖5示出了氮化硅膜 (膜厚度為130nm)的SIMS的測定結果。
[0025] 另外，層疊氮化娃膜（膜的厚度為30nm)和氧化娃膜（膜的厚度為20nm)，并將疊 層的SMS測定結果表示在圖6中。該氮化硅膜的氬密度為IX102°至IX1021atomS/cm_3。 應該注意，表1中示出上述氧化硅膜和上述氮化硅膜的一個典型的形成膜條件的例子。一
[0026] [表1]
[0027]

【權利要求】
1. 一種器件，包括： 第一襯底； 在所述第一襯底上的第一氮化硅膜； 在所述第一氮化硅膜上的開關元件； 電連接到所述開關元件的像素電極； 在所述第一襯底上的柱狀的隔離物； 在所述像素電極和所述柱狀的隔離物上的第一定向膜； 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襯底；以及 在所述第一襯底和所述第二襯底之間的密封材料， 其中所述密封材料涂畫為封閉環(huán)狀， 其中所述液晶被所述密封材料圍住， 其中所述液晶與所述密封材料相接觸，以及 其中所述密封材料不溶解于所述液晶。
2. 如權利要求1所述的器件，其中所述密封材料包括丙烯酸光固化樹脂。
3. 如權利要求1所述的器件，其中所述密封材料包括填充物。
4. 如權利要求1所述的器件，其中所述開關元件是反交錯型薄膜晶體管。
5. 如權利要求1所述的器件，其中所述開關元件是溝道蝕刻型薄膜晶體管。
6. 如權利要求1所述的器件，其中所述開關元件的激活層包括微晶半導體膜。
7. 如權利要求1所述的器件，其中所述開關元件的激活層包括非晶硅膜。
8. 如權利要求1所述的器件，其中所述開關元件的激活層包括有機半導體膜。
9. 如權利要求1所述的器件，其中所述柱狀的隔離物包括有機樹脂材料，所述有機樹 脂材料包含以下的至少一個：丙烯酸、聚酰亞胺、聚酰亞胺酰胺和環(huán)氧。
10. 如權利要求1所述的器件，其中所述柱狀的隔離物包括以下的至少一個：氧化硅、 氮化硅和氧化氮化硅。
11. 如權利要求1所述的器件，其中所述第一襯底是玻璃襯底。
12. 如權利要求1所述的器件，還包括在所述開關元件上的保護膜。
13. 如權利要求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. 一種制造液晶顯示器件的方法，包括以下步驟： 在第一襯底上形成第一氮化娃膜； 在所述第一氮化硅膜上形成開關元件； 形成電連接到所述開關元件的像素電極； 在所述第一襯底上形成柱狀的隔離物； 在所述像素電極和所述柱狀的隔離物上形成第一定向膜； 在第二襯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； 在所述第一襯底和所述第二襯底的任一個上將密封材料涂畫為封閉環(huán)狀； 在被所述密封材料圍住的區(qū)域上滴注液晶； 在減壓的情況下，將所述第一襯底和所述第二襯底粘合在一起； 在粘合所述第一襯底和所述第二襯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， 其中所述液晶與所述密封材料相接觸，以及 其中所述密封材料不溶解于所述液晶。
15. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述密封材料的粘度為 40~400Pa · S0
16. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述密封材料包括丙烯酸光 固化樹脂。
17. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述密封材料包括填充物。
18. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，還包括在所述開關元件上形成保 護膜的步驟。
19. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述第一襯底是玻璃襯底。
20. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開關元件是反交錯型薄 膜晶體管。
21. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開關元件是溝道蝕刻型 薄膜晶體管。
22. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開關元件的激活層包括 微晶半導體膜。
23. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開關元件的激活層包括 非晶硅膜。
24. 如權利要求14所述的制造液晶顯示器件的方法，其中通過散布器或者噴墨機來涂 畫所述密封材料。
25. -種制造液晶顯示器件的方法，包括以下步驟： 在第一襯底上形成開關元件； 形成電連接到所述開關元件的像素電極； 在所述第一襯底上形成柱狀的隔離物； 在所述像素電極和所述柱狀的隔離物上形成第一定向膜； 在第二襯底上形成第二定向膜； 在所述第一襯底和所述第二襯底的任一個上將密封材料涂畫為封閉環(huán)狀； 在降低液晶的粘度之后，在減壓的情況下，在被所述密封材料圍住的區(qū)域上滴注所述 液晶； 在減壓的情況下，將所述第一襯底和所述第二襯底粘合在一起； 在粘合所述第一襯底和所述第二襯底之后通過紫外線照射來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， 其中所述液晶與所述密封材料相接觸，以及 其中所述密封材料不溶解于所述液晶。
26. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述密封材料的粘度為 40~400Pa · S0
27. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述密封材料包括丙烯酸光 固化樹脂。
28. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述密封材料包括填充物。
29. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，還包括在所述開關元件上形成保 護膜的步驟。
30. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述第一襯底是玻璃襯底。
31. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開關元件是反交錯型薄 膜晶體管。
32. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開關元件是溝道蝕刻型 薄膜晶體管。
33. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開關元件的激活層包括 微晶半導體膜。
34. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，其中所述開關元件的激活層包括 非晶硅膜。
35. 如權利要求25所述的制造液晶顯示器件的方法，其中通過散布器或者噴墨機來涂 畫所述密封材料。
【文檔編號】G02F1/1341GK104317113SQ201410608730
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2004年3月5日 優(yōu)先權日:2003年3月7日
【發(fā)明者】山崎舜平, 高山徹 申請人:株式會社半導體能源研究所