[发明专利]液晶显示屏制造工艺中硬化封框胶的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示(LCD)装置的制造方法及制造装置。

背景技术

传统的CRT显示器依靠阴极射线管发射电子撞击屏幕上的磷光粉来显示图像，但液晶显示的原理则完全不同。通常，液晶显示(LCD)装置具有上基板和下基板，彼此有一定间隔和互相正对。形成在两个基板上的多个电极相互正对。液晶夹在上基板和下基饭之间。电压通过基板上的电极施加到液晶上，然后根据所作用的电压改变液晶分子的排列从而显示图像、因为如上所述液晶显示屏不发射光，它需要光源来显示图像.因此，液晶显示屏具有位于液晶面板后面的背光源。根据液晶分子的排列控制从背光源入射的光量从而显示图像。如图1所示，在两块偏光片之间夹有玻璃基板、彩色滤光片、电极、液晶层和晶体管薄膜，液晶分子是具有折射率及介电常数各向异性的物质。背光源发出的光线经过下偏光片，成为具有一定偏振方向的偏振光。晶体管控制电极之间所加电压，而该电压作用于液晶来控制偏振光的偏振方向，偏振光透过相应的彩膜色层后形成单色偏振光，如果偏振光能够穿透上层偏光片，则显示出相应的颜色；电场强度不同，液晶分子的偏转角度也不同，透过的光强不一样，显示的亮度也不同。通过红绿蓝三种颜色的不同光强的组合来显示五颜六色的图像。

如图所示液晶装置是在2枚玻璃或者石英基板之间封入一定量的液晶而构成。彩色膜和控制电压写入的有源薄膜晶体管(TFT)矩阵可以同时作在一块极板上(ColorFilter on Array或ColorFilter On TFT技术)，也可以分别做到两张对向贴合的基板上。两块基板分别制造，在成盒工程中，在其中一块玻璃基板上制作环形封框胶框，通过滴下式手段灌注液晶后，在真空状态下利用高精度对准装置进行贴合。另一种方式是吸入式液晶注入方式，即在涂布封框胶之后贴合两块基板，并进行充分硬化，在真空状态下在封框胶框的开口处放置适量液晶，开放大气候通过大气压力使液晶注入，注入完成后将封框胶框的开口封闭，硬化。封框胶是通过描画，丝网印刷等手段在其中一块基板上的显示区周边区域进行制作。但是由于丝网印刷的方式容易带来污染等问题现在的主流手段是采用描画方式，在大型基板上利用多个喷管同时对多块屏进行封框胶描画。封框胶由可通过紫外线及热硬化的材料加上控制盒厚的垫料所组成。为使封框胶内的材料完全反应，防止封框胶分子污染到液晶，使用紫外光(UV)照射使封框胶硬化。

对于封框胶的硬化可以采用从阵列侧照射或从彩膜侧照射的方式来进行。当周边额缘部比较宽裕的情况下一般采用从彩膜侧进行照射，如此能使得光照均匀，硬化完全。但是，当晶体管部分受到紫外光照射时，非晶硅内的自由电子将吸收紫外光能量，形成热电子穿透非晶硅和绝缘膜的势垒并留在绝缘膜中形成固定电荷，使得晶体管附加有一不可控电场，破坏TFT原有的开关特性，影响显示。因此在照射过程中需要在阵列基板上放置掩膜板对显示区域进行遮光，以保护晶体管，图2a和图2b为上述过程的示意图，其中图2a用截面图表示阵列基板上用掩模遮光再以紫外光照射硬化封框胶的过程，图2b用立体图表示此过程(图2b中所示的掩模保持框在图2a中未示出)。

为了防止在对位时掩膜板与基板之间的摩擦，一般掩膜板与阵列基板之间保持1mm左右的间距进行UV照射。而掩膜板的使用在生产中造成了许多的不便，比如安装复杂，耗时较长，挠度难于保证，长时间使用后会呈现弯曲，此时紫外光会照射到表示部内，导致显示不良，或是由于弯曲导致掩膜板与基板接触而无法移动，出现对位(Alignment)异常，与基板摩擦造成划痕。在掩模版遮光区域附近的靠近液晶侧的封框胶由于涂覆误差等原因导致受光照量不足，而产生信赖性问题。另外通过掩模版的这种紫外光照射方式需要很大的空间，需要高能量的紫外灯以及良好的冷却条件，而其中大部分的能量是被浪费的。

因此为避免这种方式的上述弱点，在[日特开2003-57661]中提出使用一种特殊的掩模版。在有封框胶的地方做成特殊的棱镜结构，使内外侧面也能充分硬化。[日特开2002-287156]，[日特开2003-66401]等专利中提出使用石英导光纤维作为紫外光的导光介质，利用光纤头部导出的紫外光直接对封框胶进行硬化。[日特开2004-101660]中提出，将导光纤维排成长条状，并在下部设置一圆柱形透镜对导光纤维出射光进行左右集光。