专利名称：显示元件及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种显示元件及其生产方法。更具体地说，本发明涉及一种能将一对衬底和夹持在此对衬底之间的液晶层或有机场致发光(EL)层精确地相结合的密封件的结构，以及一种采用密封件来结合一对衬底的方法。
这种平板显示装置包括一对以预定间距的相对的关系相结合并其中插入有环形密封件的玻璃衬底，以及填充在由位于衬底之间的环形密封件所形成的空间内的液晶。密封件通常由热固性树脂如环氧树脂制成。
近年来，在移动电话和PDA的厚度减小、重量减轻和强度增加方面存在着不断增长的需求。
为此，已经尝试采用薄、轻且坚固的塑料衬底来代替平板显示装置的玻璃衬底。塑料衬底已经可实际应用于扭曲向列(TN)型和超扭曲向列(STN)型液晶显示元件中。
近年来，需要平板显示装置具有更快的速度响应和更高的对比度。
为了满足此需求，在衬底上设置了开关元件如薄膜晶体管(TFT)和金属-绝缘体-金属(MIM)元件，以便通过有源矩阵驱动方法来驱动平板显示装置。
通常来说，为了在衬底上设置开关元件(例如TFT)，需要进行不低于300℃的高温工艺。因此，很难在耐热性较低的塑料衬底上设置TFT。当在塑料衬底上设置开关元件(例如TFT)时，应当采用耐热性较高的塑料衬底。
为此，衬底中在其上需设置开关元件的一个衬底由耐热性较高的塑料材料制成，而在其上不设置开关元件的另一衬底(相对衬底或滤色衬底)由普通塑料材料制成。或者，衬底中在其上需设置开关元件的一个衬底由玻璃制成，而在其上不设置开关元件的另一衬底由塑料材料制成。
对于平板显示装置来说，通过采用将上述类型的衬底结合成一对衬底，可以实现更快的速度响应、更高的对比度，并减小厚度、减轻重量和增加强度。
然而，在采用耐热性较高的塑料衬底和普通塑料衬底的组合或者玻璃衬底和塑料衬底的组合作为一对衬底时，衬底具有明显不同的线性膨胀系数。
由于在新近的平板显示装置中显示元件高度地微型化并以较高的密度设置，因此在将衬底相结合时，设置在一个衬底上的电极图案和设置在另一衬底上的滤色图案应当以预定的位置关系精确地相互面对。因此，在将衬底相结合时，需要对这对衬底进行非常精确的定位。
在将耐热性较高的塑料衬底和普通塑料衬底相结合并在其中插入热固性树脂的密封件且进行加热以固化密封件的情况中，普通塑料衬底的膨胀程度比耐热性较高的塑料衬底的膨胀程度更大。
在将玻璃衬底和塑料衬底相结合并在其中插入热固性树脂的密封件且进行加热以固化密封件的情况中，塑料衬底的膨胀程度比玻璃衬底的膨胀程度更大。
如果所述另一衬底的膨胀程度比所述那个衬底的膨胀程度更大，并且相对于所述那个衬底以偏移的关系进行固定，那么位于所述那个衬底上的电极图案和位于所述另一衬底上的滤色图案无法以预定的位置关系相互面对。
此问题的一个已知的解决方法是采用由可用紫外线固化的树脂制成的密封件。另一种已知的解决方法是用由可用紫外线固化的树脂制成的密封件与衬底边缘粘合来暂时地固定衬底，并且用热固性树脂的密封件来最终粘合衬底(例如可见日本未审查的特许公报No.2000-241821)。
在只采用可用紫外线固化的树脂的密封件来将这对衬底相结合的情况中，存在着在密封件固化之前衬底相互间发生偏移的可能性。这是因为与热固性树脂的密封件相比，可用紫外线固化的树脂的密封件具有更低的粘度和对衬底来说更低的粘合性。
在用可用紫外线固化的树脂的密封件暂时地固定一对衬底并用热固性树脂的密封件来进行最终粘合的情况中，由于为固化热固性树脂的密封件所施加的热量，耐热性更低的衬底可能会产生变形而隆起。
如
图10所示，当边缘被可用紫外线固化的树脂的密封件107a暂时地固定住的塑料衬底101被加热时，塑料衬底101发生膨胀。在此时，塑料衬底101无法平行于玻璃衬底102放置，而是在正交于玻璃衬底102的方向上发生变形。
由于在玻璃衬底102和塑料衬底101之间设有间隔物，塑料衬底101只在一个方向(与玻璃衬底102正交的方向)上发生变形。结果，塑料衬底101隆起。
在塑料衬底101处于隆起的状态下，玻璃衬底102和塑料衬底101由热固性树脂的密封件107b来固定。结果，玻璃衬底102和塑料衬底101之间的间距随着离可用紫外线固化的树脂的密封件107a的距离增大而大于预定的间距。因此，衬底间的间距无法保持均匀。这对显示元件110的显示质量有负面影响。
此外，热固性树脂的密封件107b在固化时常常产生气体成分。在气体成分进入到由密封件107b所形成的空间内时，存在着显示元件110的显示质量产生恶化的可能性。
根据本发明提供了一种显示元件，包括一对衬底；设置在衬底之间用于进行显示操作的显示层；和设置在衬底之间用于封住衬底之间的显示层的环形密封件；衬底具有不同的线性膨胀系数；环形密封件包括从内侧到外侧堆叠的多个树脂层，至少一个树脂层由热固性树脂制成，其余树脂层由可用紫外线固化的树脂制成。
在本发明中，用于暂时地固定住此对衬底的可用紫外线固化的树脂层和用于最终固定住此对衬底的热固性树脂层集成在密封件中。因此，在可用紫外线固化的树脂层和热固性树脂层之间没有间隙，这与可用紫外线固化的树脂的密封件和热固性树脂的密封件处于间隔开的关系的现有技术不同。
即使要结合的衬底具有不同的线性膨胀系数，也不存在衬底最终固定的位置关系与由可用紫外线固化的树脂密封件暂时固定的衬底的初始位置关系不同或者如同现有技术一样衬底最终固定的间距比预定间距更大的可能性。
由于可用紫外线固化的树脂层和热固性树脂层相互间不存在间隙，因此衬底最终固定成与衬底以预定间距暂时固定住时的位置关系相同的位置关系。
在这里定义的显示元件中，显示层夹持在衬底之间，显示层的周边被密封件所密封。用于执行显示操作的显示层构建成可提供多个像素或提供单个像素。
在本发明中，密封件形成了用于封住衬底之间的显示层的空间。
在本发明中，密封件包括从内侧堆叠到外侧的多个树脂层。至少一个树脂层由热固性树脂制成，其余树脂层由可用紫外线固化的树脂制成。
热固性树脂并无特殊的限制，可采用传统的热固性树脂作为显示装置的密封材料。例如，可采用环氧树脂粘合剂。
通常可采用所谓的可用紫外线固化的树脂粘合剂来作为可用紫外线固化的树脂。可用紫外线固化的树脂的优选示例为可从日本LockTight有限公司买到的LX1347(快速固化型)、可从Norland有限公司买到的NOA-61，以及可从Three Bond有限公司买到的AVR-100。
根据本发明的显示元件的衬底具有不同的线性膨胀系数。衬底的组合并无特殊的限制，它们的示例包括玻璃衬底和玻璃衬底的组合、玻璃衬底和塑料衬底的组合，以及塑料衬底和塑料衬底的组合。
在这些组合中，玻璃衬底和塑料衬底的组合能够有效地与根据本发明的显示元件的密封件一起使用，这是因为玻璃衬底和塑料衬底具有显著不同的线性膨胀系数。
在采用塑料衬底的组合的情况中，塑料衬底在线性膨胀系数方面可具有显著的不同，线性膨胀系数取决于塑料衬底的材料。在这种情况下，用于本发明的显示元件的密封件是有效的。当然，用于本发明的显示元件的密封件也适用于具有相同或基本上相同的线性膨胀系数的衬底组合。
玻璃衬底的代表性材料包括硼硅酸玻璃、钠/石灰玻璃、弱碱性玻璃、非碱性玻璃和石英玻璃。
塑料衬底可以为板或薄膜的形式。
塑料板衬底的例子包括厚度约为0.4mm的丙烯酸树脂衬底。
塑料薄膜衬底的例子包括厚度约为0.05mm到约0.2mm的聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚砜和聚酰亚胺树脂的衬底。可以分别在塑料薄膜衬底的相对的表面上设置乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇或SiOx的气体屏障层和环氧树脂的表面层。
在根据本发明的显示元件中，显示层可由液晶层和有机EL层中的一个以及设置在显示层的相对两侧上并用于驱动显示层的一对电极构成。
液晶层的液晶并无特别的限制，可采用各种已知的液晶，例如近晶型液晶和向列型液晶。
在显示元件为透射式的情况下，可采用已知的透明电极如由ITO制成的电极作为设置在显示层的相对两侧上的一对电极。在显示元件为反射式的情况下，可采用铝电极和透明电极的组合来作为此对电极。
有机EL层可以是只包括发光层的单一层结构或者多层的结构。在有机EL层为多层结构的情况下，有机EL层可具有这样的结构，即按此顺序堆叠的空穴传送子层和发光子层，或者按此顺序堆叠的空穴注入子层、空穴传送子层和发光子层，或者按此顺序堆叠的空穴注入子层、空穴传送子层、发光子层和电子传送子层。各子层的材料并无特别的限制，可以采用任何已知的用作有机EL层的各种材料。
可以采用例如ITO或SnO2的透明电极和由具有较小逸出功的金属材料制成的负电极的组合来作为设置在有机EL层的相对两侧上的电极对。具有较小逸出功的金属材料的例子包括金属如钙、钡、铝、镁和银，以及合金如镁/银合金、铝/锂合金、锂/氟合金和钙/氟合金。
在根据本发明的显示元件中，密封件可以为两层的结构，包括由热固性树脂制成的内层和由可用紫外线固化的树脂制成的外层。在采用具有这种结构的密封件将一对衬底相结合的情况下，用外树脂层将衬底暂时地固定住以防止衬底发生侧向偏移，并且用内树脂层将衬底最终固定住。
在衬底的热膨胀系数明显不同的情况下，具有更大线性膨胀系数的一个衬底因施加用于固化内树脂层的热量发生膨胀而隆起，而衬底上暂时被外树脂层固定住的部分保持成预定的间距。
衬底由位于与外树脂层基本上相同的位置处的内树脂层最终地固定住。因此，当在内树脂层完全固化后因受热膨胀的衬底收缩到初始尺寸时，衬底可以预定的间距和预定的位置关系精确地相结合。
在根据本发明的显示元件中，密封件最好为两层的结构，包括由可用紫外线固化的树脂制成的内层和由热固性树脂制成的外层。在采用具有这种结构的密封件将一对衬底相结合的情况下，用内树脂层将衬底暂时地固定住以防止衬底发生侧向偏移，并且用外树脂层将衬底最终固定住。因此，与采用上述密封件的情况一样，衬底可以预定的间距和预定的位置关系精确地相结合。
由于两层结构包括由可用紫外线固化的树脂制成的内层和由热固性树脂制成的外层，因此在外层固化时，从热固性树脂的外层中产生的气体成分不会进入到由密封件所形成的空间内，而是排出到由密封件所形成的空间之外。
因此，可以防止因气体成分进入到此空间内可能引起的显示元件的显示质量的降低。
由于用于最终固定衬底的热固性树脂层位于外侧，这样就防止了在衬底内的收缩应力集中在密封件上时可能引起的内、外树脂层的脱离。在这种情况下，需要热固性树脂层能承受衬底在固化后的收缩应力，这是因为热固性树脂层在衬底处于膨胀状态下时固化。
然而，当在平面内观看相结合的衬底时，环形密封件的内侧部分的面积大于环形密封件的外侧部分的面积，因此内侧部分承受更大的收缩应力。在热固性树脂层设置在具有两层结构的密封件的外侧而不是内侧的情况下，可以降低收缩应力，因此可防止内层和外层分离。
在根据本发明的显示元件中，密封件最好为三层的结构，包括由热固性树脂制成的中间层和均由可用紫外线固化的树脂制成的内层和外层。
在采用具有这种结构的密封件将一对衬底相结合的情况下，用内、外树脂层将衬底暂时地固定住以防止衬底发生侧向偏移，并且用中间树脂层将衬底最终固定住。因此，与采用上述密封件的情况一样，衬底可以预定的间距和预定的位置关系精确地相结合。
由于在具有上述结构的密封件中热固性树脂层夹在可用紫外线固化的树脂层之间，因此作用在热固性树脂层上的收缩应力最小。结果，可以防止中间层从内、外树脂层上脱离。
在密封件具有外树脂层由热固性树脂制成的两层结构的情况下，在用热固性树脂层将衬底最终固定住之后，衬底上的密封件周围的边缘可能会稍稍地发生翘曲。
更具体地说，衬底上围绕着密封件的边缘因所施加的用于固化密封件的热固性树脂层的热量而向外膨胀，而热固性树脂层随从衬底的膨胀，并且在膨胀状态下与衬底固化在一起。当衬底在此之后冷却到常温时，衬底收缩。此时，应力施加在衬底上被热固性树脂层固定住的部分上，使得热固性树脂层回到初始位置，因而衬底上的密封件周围的边缘会发生翘曲。
然而，具有中间热固性树脂层设置在可用紫外线固化的树脂层之间的三层结构的密封件能够抑制衬底上密封件周围的边缘的翘曲。
也就是说，当施加了用于固化热固性树脂层的热量时，具有三层结构的密封件的热固性树脂层的相对两侧已经被可用紫外线固化的树脂固定在衬底上。即使衬底发生膨胀，衬底上与热固性树脂层相接触的部分的运动也受到了限制。因此，可以减小随从衬底膨胀的热固性树脂层的运动。结果，当衬底冷却到常温从而收缩时，几乎没有应力作用在热固性树脂层上。因此，可以防止衬底上的密封件周围的边缘发生翘曲。
在根据本发明的显示元件中，具有三层结构的密封件的外层最好形成为带有间隙的不连续结构。
通过这种设置，在中间层固化时，从由热固性树脂制成的中间层中产生的气体成分通过外层的间隙而向外排出。
根据本发明的另一方面，提供了一种本发明的上述显示元件的生产方法，其包括步骤在第一衬底的表面形成环形密封件，此环形密封件包括从内侧到外侧堆叠的多个树脂层，至少一个树脂层由热固性树脂制成，其余树脂层由可用紫外线固化的树脂制成；将第二衬底与第一衬底结合成相面对的关系，并使密封件夹在第一衬底和第二衬底之间；用紫外线辐射来照射密封件，使可用紫外线固化的树脂层固化；加热密封件，使热固性树脂层固化；并且在由第一和第二衬底以及密封件所形成的空间内设置用于进行显示操作的显示层。
在根据本发明的生产方法中，第一和第二衬底可具有不同的线性膨胀系数。在这种情况下，生产方法还包括在第一和第二衬底中具有较小线性膨胀系数的衬底上设置用于与驱动电路相连以驱动显示层的连接端子的步骤。通过这种设置，在第一和第二衬底具有不同的线性膨胀系数的情况下可防止连接端子受损。
在根据本发明的生产方法中的密封件成形步骤中，密封件可形成在第一衬底的表面上并成为一种结构，使得结构的外树脂层为带有间隙的不连续结构。
特别是在密封件为包括由热固性树脂制成的中间层和由可用紫外线固化的树脂制成的内、外层的三层结构的情况下，当中间层固化时，从中间层中产生的气体成分不会进入到由密封件所形成的空间内，而是通过外层的间隙向外排出。
因此，可以促进中间层的固化，并且防止因气体成分进入到此空间内而可能引起的显示元件的显示质量的降低。
在根据本发明的生产方法中的密封件成形步骤中，可在第一衬底的表面上形成多个环形密封件。在这种情况下，生产方法还包括将相结合的第一和第二衬底划分成由各个密封件所形成的区域。通过这种设置，可以同时地生产出多个显示元件，以便提高生产效率。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于本发明上述的显示元件的生产方法，包括步骤在相互面对的第一衬底和第二衬底之间形成显示层；并且在第一和第二衬底之间形成环形密封件以密封第一和第二衬底，此环形密封件包括从内侧到外侧堆叠的多个树脂层，至少一个树脂层由热固性树脂制成，其余树脂层由可用紫外线固化的树脂制成；其中，密封件的成形步骤包括用紫外线辐射来照射密封件以使可用紫外线固化的树脂层固化，并且加热密封件以使热固性树脂层固化。
在下文中将参考附图并通过实施例来详细介绍本发明。然而，应当理解本发明并不限制在这些实施例中。在下面将介绍的实施例中，相似的标号表示相似的部件。第一实施例下面将参考图1来介绍根据本发明第一实施例的显示元件，图1为示意性地显示了根据第一实施例的显示元件(液晶显示元件)的结构的剖视图。
如图1所示，第一实施例的液晶显示元件10包括一对塑料薄膜衬底1a，1b，夹持在塑料薄膜衬底1a，1b之间并用于进行显示操作的显示层(未示出)，以及设置在塑料薄膜衬底1a和1b之间并用于封住塑料薄膜衬底1a和1b之间的显示层的环形密封件7。
塑料薄膜衬底1a，1b具有不同的线性膨胀系数。环形密封件7包括从内侧到外侧堆叠的树脂层3，4。树脂层3由热固性树脂制成，树脂层4由可用紫外线固化的树脂制成。
更具体地说，塑料薄膜衬底1a是厚度约为0.2mm的聚醚砜(PES)薄膜，塑料薄膜衬底1b是厚度约为2mm的聚酰亚胺树脂薄膜(例如由聚酰亚胺树脂制成并具有较小线性膨胀系数的Dupont公司生产的CAPTON FILM)。
在塑料薄膜衬底1b上设有电极图案5。电极图案5主要包括多个形成于塑料薄膜衬底1b上的ITO(铟锡氧化物)的像素电极(未示出)。各像素电极均具有TFT(未示出)。
各TFT包括设置在衬底上的栅电极、覆盖了栅电极的绝缘薄膜、位于绝缘薄膜上的岛图案中的半导体层，以及与各半导体层相接触的源电极和漏电极。栅电极、源电极和漏电极由钽制成。绝缘薄膜由氮化硅制成。半导体层是层叠的薄膜，其分别包括内在无定形硅层和掺有杂质的n+-无定形硅层。
各TFT的栅电极与一个栅极互连部分(未示出)相连。源电极与一个源极互连部分(未示出)相连，而漏电极与一个像素电极相连。
在塑料薄膜衬底1b上设有肋状间隔物(未示出)。肋状间隔物固定在塑料薄膜衬底1b上。通过在塑料薄膜衬底1b上涂覆光敏树脂并通过光刻方法对所得的光敏树脂层进行图案成形，可以形成肋状间隔物。
下面将介绍采用肋状间隔物来代替普通塑料熔珠(bead)作为间隔物的原因。
在第一实施例中所使用的塑料薄膜衬底1a，1b具有不同的线性膨胀系数。因此，当衬底因在衬底结合步骤中所施加的热量而膨胀时，衬底之间的间距增大。当采用塑料熔珠作为间隔物时，在衬底间的间距增大时熔珠会相对于衬底运动。这就很难使衬底间的间距保持均匀。
相反，肋状间隔物可固定在一个衬底上，这样，即使衬底间的间距发生变化，间隔物相对于衬底的位置也不会改变。因此，在衬底具有不同的线性膨胀系数的情况下肋状间隔物具有优势。
在塑料薄膜衬底1a上设有滤色片6。滤色片6包括设置成条形图案的红(R)、绿(G)和蓝(B)的颜色层，沿各颜色层的边界设置条形的黑底(BM)层，以及覆盖在各个颜色层和BM层上的外敷(OC)层。
OC层设置用于使滤色片的表面平整。在OC层上设有ITO的对电极(未示出)。
通过使电极图案5和滤色片6设置成预定的相对关系，可以将塑料薄膜衬底1a，1b相结合并在它们之间插入密封件7。
密封件7沿显示区域8的外周设置。密封件7的热固性树脂层3和可用紫外线固化的树脂层4从内侧到外侧堆叠。
在第一实施例中，通过使可用紫外线固化的树脂层4光固化来暂时地固定塑料薄膜衬底1a，1b，并且通过使热固性树脂层3热定形来最终固定(结合)。通过以上述方式固化具有上述结构的密封件7，可以将塑料薄膜衬底1a，1b以预定的间距和预定的位置关系精确地相结合。结果，液晶显示元件10具有优良的显示质量。
下面将参考图1来介绍根据第一实施例的液晶显示元件的生产方法。
首先将说明在塑料薄膜衬底1b上形成电极图案5和肋状间隔物的步骤。
首先通过溅射方法在塑料薄膜衬底1b上形成薄钽膜。然后，通过光刻方法对这样形成的薄膜进行图案成形，以便形成多个栅极互连部分和多个与各栅极互连部分相连的栅电极。另外，形成氮化硅的绝缘薄膜并使其覆盖各栅电极。
接着，通过化学气相沉积(CVD)方法在绝缘薄膜上形成内在无定形硅层，然后通过CVD方法在内在无定形硅层上形成掺有杂质的n+-无定形硅层。之后，通过光刻方法在岛图案中对内在无定形硅层和n+-无定形硅层进行图案成形。
然后，通过与形成栅极互连部分和栅电极相同的方法来用钽来形成源极互连部分以及与源极互连部分相连的源电极和漏电极。此时，采用源电极和漏电极作为掩膜来对源电极和漏电极之间的一部分n+-无定形硅层进行蚀刻，以便形成沟道区。因此，在栅极互连部分和源极互连部分之间的交叉区域附近形成了作为开关元件的TFT。
之后，通过溅射方法形成作为透明导电膜的ITO薄膜，并通过光刻方法进行图案成形以形成多个像素电极。像素电极通过先前形成的TFT与栅极互连部分和源极互连部分电连接。然后，在塑料薄膜衬底1b上涂覆光敏树脂，并通过光刻方法对所得到的光敏树脂层进行图案成形，以便形成肋状间隔物。
下面将说明在塑料薄膜衬底1a上形成滤色片6和对电极的步骤。
在塑料薄膜衬底1a上形成阻色层，并通过光刻方法进行图案成形。对R、G和B颜色重复此工艺。因此，形成了其中R、G和B颜色层均设置成条形图案的滤色片6。
然后通过背面暴露的方法并采用R、G和B颜色层作为掩膜来沿R、G和B颜色层的边界形成条形的黑底(BM)层。之后，形成外敷(OC)层使其覆盖在R、G和B颜色层及BM层上，以便使滤色片的表面平整。然后，通过溅射方法在OC层上形成ITO薄膜，并通过光刻方法进行图案成形以形成对电极。
接着将说明将塑料薄膜衬底1a，1b相结合并在其间插入密封件7的步骤。
首先通过柔性印刷方法在塑料薄膜衬底1a，1b的相对表面上形成对准薄膜(未示出)，并通过摩擦方法进行定向工艺。然后，通过采用分配器的方法在塑料薄膜衬底1a上沿显示区域8的外周环形地涂覆热固性树脂，以便形成热固性树脂层3。另外，通过采用分配器的方法沿热固性树脂层3的外周(如同围绕着树脂层3一样)环形地涂覆可用紫外线固化的树脂，以便形成可用紫外线固化的树脂层4。因此，可以在塑料薄膜衬底1a上形成未固化的密封件7。
热固性树脂和可用紫外线固化的树脂以约0.3mm的宽度和约20μm的厚度进行涂覆。热固性树脂和可用紫外线固化的树脂均含有约占2％重量的比例的球形间隔物。包含在热固性树脂和可用紫外线固化的树脂中的球形间隔物具有相同的直径。
虽然在第一实施例中热固性树脂和可用紫外线固化的树脂涂覆在塑料薄膜衬底1a上，然而热固性树脂和可用紫外线固化的树脂也可涂覆在塑料薄膜衬底1b上。或者，热固性树脂可涂覆在一个衬底上，而可用紫外线固化的树脂涂覆在另一衬底上，这样当衬底相结合时，热固性树脂层3和可用紫外线固化的树脂层4从内侧到外侧堆叠。
由于只需要在衬底处于结合状态时将热固性树脂层3和可用紫外线固化的树脂层4从内侧到外侧堆叠，因此将涂覆的热固性树脂和可用紫外线固化的树脂的图案没有特殊的限制。用于涂覆树脂的方法并不限于上述采用分配器的方法，也可以采用印刷方法如胶印方法。
然后，使塑料薄膜衬底1a，1b相互面对(或结合)，使得塑料薄膜衬底1b上的电极图案5和塑料薄膜衬底1a上的滤色片6处于预定的相对关系。因此，设置在塑料薄膜衬底1a上的密封件7夹持在塑料薄膜衬底1a和1b之间。
在这种状态下，采用紫外线压力装置(未示出)用紫外线辐射来照射可用紫外线固化的树脂层4，从而使树脂层4固化以暂时地固定住塑料薄膜衬底1a，1b。采用金属卤化物灯作为紫外线照射的光源。
之后，将这样形成的塑料薄膜衬底1a，1b加热到约140℃，在热固性树脂层3完全固化后使塑料薄膜衬底1a，1b逐渐地冷却到常温。因此，可以将塑料薄膜衬底1a，1b以预定的间距和预定的位置关系精确地相结合。
在固化热固性树脂层3的步骤中，塑料薄膜衬底1a扩展和收缩的程度比塑料薄膜衬底1b的更大。然而，可以防止在此时产生的应力在液晶显示元件中引起应变。
之后，将液晶注入到由塑料薄膜衬底1a，1b相结合的并插入有密封件7所形成的空间内。这样就完成了液晶显示元件10。
应当注意的是，根据第一实施例的密封件7可适用于采用一对母衬底同时生产出多个液晶显示元件的情况。第二实施例下面将参考图2来介绍根据本发明第二实施例的显示元件，图2为示意性地显示了根据第二实施例的显示元件(液晶显示元件)的结构的剖视图。
如图2所示，第二实施例的液晶显示元件20包括玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a，夹持在玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a之间并用于进行显示操作的显示层(未示出)，以及设置在玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a之间并用于封住玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a之间的显示层的环形密封件7。
玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a具有不同的线性膨胀系数。环形密封件7包括从内侧到外侧堆叠的树脂层3，4。树脂层3由热固性树脂制成，树脂层4由可用紫外线固化的树脂制成。
更具体地说，塑料薄膜衬底1a是厚度约为0.2mm的聚醚砜(PES)薄膜，玻璃衬底2由非碱性玻璃制成，其厚度约为0.7mm。
在玻璃衬底2上设有电极图案5。电极图案5包括多个形成于玻璃衬底2上的ITO(铟锡氧化物)的像素电极(未示出)。像素电极均具有TFT(未示出)。
各TFT包括设置在衬底上的栅电极、覆盖了栅电极的绝缘薄膜、位于绝缘薄膜上的岛图案中的半导体层，以及与各半导体层相接触的源电极和漏电极。栅电极、源电极和漏电极由钽制成。绝缘薄膜由氮化硅制成。半导体层是层叠的薄膜，其分别包括内在无定形硅层和掺有杂质的n+-无定形硅层。
各TFT的栅电极与一个栅极互连部分(未示出)相连。源电极与一个源极互连部分(未示出)相连，而漏电极与一个像素电极相连。
在玻璃衬底2上设有肋状间隔物(未示出)。肋状间隔物固定在玻璃衬底2上。通过在玻璃衬底2上涂覆光敏树脂并通过光刻方法对所得的光敏树脂层进行图案成形，可以形成肋状间隔物。
下面将介绍采用肋状间隔物来代替普通塑料熔珠作为间隔物的原因。
在第二实施例中使用的玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a具有不同的线性膨胀系数。因此，当衬底因在衬底结合步骤中所施加的热量而膨胀时，衬底之间的间距增大。当采用塑料熔珠作为间隔物时，在衬底间的间距增大时熔珠会相对于衬底运动。这就很难使衬底间的间距保持均匀。
相反，肋状间隔物可固定在玻璃衬底上，这样，即使衬底间的间距发生变化，间隔物相对于衬底的位置也不会改变。因此，在衬底具有不同的线性膨胀系数的情况下肋状间隔物具有优势。
在塑料薄膜衬底1a上设有滤色片6。滤色片6包括设置成条形图案的红(R)、绿(G)和蓝(B)的颜色层，沿各颜色层的边界设置的条形的黑底(BM)层，以及覆盖在各个颜色层和BM层上的外敷(OC)层。
OC层设置用于使滤色片的表面平整。在OC层上设有ITO的对电极(未示出)。
通过使电极图案5和滤色片6设置成预定的相对关系，可以将塑料薄膜衬底1a和玻璃衬底2相结合并在它们之间插入密封件7。
密封件7沿显示区域8的外周设置。密封件7的热固性树脂层3和可用紫外线固化的树脂层4从内侧到外侧堆叠。
在第二实施例中，通过使可用紫外线固化的树脂层4光固化来暂时地固定玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a，并且通过使热固性树脂层3热定形来最终固定(结合)。通过以上述方式固化具有上述结构的密封件7，可以将玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a以预定的间距和预定的位置关系精确地相结合。结果，液晶显示元件20具有优良的显示质量。
下面将参考图2来介绍根据第二实施例的液晶显示元件的生产方法。
首先将说明在玻璃衬底2上形成电极图案5和肋状间隔物的步骤。
首先通过溅射方法在玻璃衬底2上形成薄钽膜。然后，通过光刻方法对这样形成的薄膜进行图案成形，以便形成多个栅极互连部分和多个与各栅极互连部分相连的栅电极。另外，形成氮化硅的绝缘薄膜并使其覆盖各栅电极。
接着，通过CVD方法在绝缘薄膜上形成内在无定形硅层，然后通过CVD方法在内在无定形硅层上形成掺有杂质的n+-无定形硅层。之后，通过光刻方法在岛图案中对内在无定形硅层和n+-无定形硅层进行图案成形。
然后，通过与形成栅极互连部分和栅电极相同的方法用钽来形成源极互连部分以及与源极互连部分相连的源电极和漏电极。此时，采用源电极和漏电极作为掩膜来对源电极和漏电极之间的一部分n+-无定形硅层进行蚀刻，以便形成沟道区。因此，在栅极互连部分和源极互连部分之间的交叉区域附近形成了作为开关元件的TFT。
之后，通过溅射方法形成作为透明导电膜的ITO薄膜，并通过光刻方法进行图案成形以形成多个像素电极。像素电极通过先前形成的TFT与栅极互连部分和源极互连部分电连接。然后，在玻璃衬底2上涂覆光敏树脂，并通过光刻方法对所得到的光敏树脂层进行图案成形，以便形成肋状间隔物。
下面将说明在塑料薄膜衬底1a上形成滤色片6和对电极的步骤。
在塑料薄膜衬底1a上形成阻色层，并通过光刻方法进行图案成形。对R、G和B颜色重复此工艺。因此，形成了其中R、G和B颜色层均设置成条形图案的滤色片6。
然后通过背面暴露的方法并采用R、G和B颜色层作为掩膜来沿R、G和B颜色层的边界形成条形的黑底(BM)层。之后，形成外敷(OC)层使其覆盖在R、G和B颜色层及BM层上，以便使滤色片的表面平整。然后，通过溅射方法在OC层上形成ITO薄膜，并通过光刻方法进行图案成形以形成对电极。
接着将说明将玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a相结合并在其间插入密封件7的步骤。
首先通过柔性印刷方法在玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a的相对表面上形成对准薄膜(未示出)，并通过摩擦方法进行定向工艺。然后，通过采用分配器的方法在塑料薄膜衬底1a上沿显示区域8的外周环形地涂覆热固性树脂，以便形成热固性树脂层3。另外，通过采用分配器的方法沿树脂层3的外周(如同围绕着树脂层3一样)环形地涂覆可用紫外线固化的树脂，以便形成可用紫外线固化的树脂层4。因此，可以在塑料薄膜衬底1a上形成未固化的密封件7。
热固性树脂和可用紫外线固化的树脂以约0.3mm的宽度和约20μm的厚度涂覆。热固性树脂和可用紫外线固化的树脂均含有约占2％重量的比例的球形间隔物。包含在热固性树脂和可用紫外线固化的树脂中的球形间隔物具有相同的直径。
虽然在第二实施例中热固性树脂和可用紫外线固化的树脂涂覆在塑料薄膜衬底1a上，然而热固性树脂和可用紫外线固化的树脂也可涂覆在玻璃衬底2上。或者，热固性树脂可涂覆在一个衬底上，而可用紫外线固化的树脂涂覆在另一衬底上，这样当衬底相结合时，热固性树脂层3和可用紫外线固化的树脂层4从内侧到外侧堆叠。
由于只需要在衬底处于结合状态时将热固性树脂层3和可用紫外线固化的树脂层4从内侧到外侧堆叠，因此将涂覆的热固性树脂和可用紫外线固化的树脂的图案没有特殊的限制。用于涂覆树脂的方法并不限于上述采用分配器的方法，也可以采用印刷方法如胶印方法。
然后，使玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a相互面对(或结合)，使得玻璃衬底2上的电极图案5和塑料薄膜衬底1a上的滤色片6处于预定的相对关系。因此，设置在塑料薄膜衬底1a上的密封件7夹持在玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a之间。
在这种状态下，采用紫外线压力装置(未示出)用紫外线辐射来照射可用紫外线固化的树脂层4，从而使树脂层4固化以暂时地固定住玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a。采用金属卤化物灯作为紫外线照射的光源。
之后，将这样形成的玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a加热到约140℃，在热固性树脂层3完全固化后使衬底逐渐地冷却到常温。因此，可以将玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a以预定的间距和预定的位置关系精确地相结合。
在固化热固性树脂层3的步骤中，塑料薄膜衬底1a扩展和收缩的程度比玻璃衬底2的更大。然而，可以防止在此时产生的应力在液晶显示元件中引起应变。
之后，将液晶注入到由玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a相结合并插入有密封件7所形成的空间内。这样就完成了液晶显示元件20。
应当注意的是，根据第二实施例的密封件7可适用于采用一对母衬底同时生产出多个液晶显示元件的情况。第三实施例下面将参考图3到5来介绍根据第三实施例的液晶显示元件。图3是示意性地显示了根据第三实施例的液晶显示元件的结构的剖视图，图4是示意性地显示了在用于生产根据第三实施例的液晶显示元件的工艺中塑料薄膜衬底上的密封件周围的边缘发生翘曲的状态的剖视图。图5是说明了在采用一对母衬底以同时生产根据第三实施例的多个液晶显示元件的情况下的密封件设置的剖视图。
如图3所示，根据第三实施例的液晶显示元件30具有与根据第二实施例的液晶显示元件20(见图2)基本上相同的结构，但是其密封件37的结构与液晶显示元件20的密封件7的结构不同，并且在玻璃衬底2上设置了用于与驱动电路(未示出)相连的连接端子39。
如图3所示，根据第三实施例的液晶显示元件30的密封件37包括位于内侧上的可用紫外线固化的树脂层4和位于外侧上的热固性树脂层3。因此，当将玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a相结合时，位于内侧上的可用紫外线固化的树脂层4先固化，位于外侧上的热固性树脂层3最后固化。
当采用具有这种结构的密封件37时，可以防止在塑料薄膜衬底1a中出现的收缩应力集中在密封件37上时可能引起的热固性树脂层3和可用紫外线固化的树脂层4的分离。
在第三实施例中，在具有较小线性膨胀系数的玻璃衬底2上设置了用于连接驱动电路(未示出)的连接端子39。
在玻璃衬底2和塑料薄膜衬底1a采用根据第三实施例的密封件37相结合时，在热固性树脂层3固化后，塑料薄膜衬底1a上的密封件37周围的边缘会稍稍发生翘曲，如图4所示。
然而在第三实施例中，在引出连接端子39的步骤(使连接端子暴露在外的步骤)中沿位于翘曲部分附近的切割线38(见图4)将塑料薄膜衬底1a切开。因此，不存在位于玻璃衬底2上的连接端子39会被翘曲的塑料薄膜衬底1a的边缘损坏的可能性。
根据第三实施例的密封件37可适用于通过采用一对母衬底来生产多个液晶显示元件的情况。在这种情况下，具有上述结构的密封件如图5所示地设置，并将一对母衬底31，32相结合。之后，将相结合的一对母衬底31，32划分成由各密封件37所限定的区域。第四实施例下面将参考图6和7来介绍根据第四实施例的液晶显示元件。图6是示意性地显示了根据第四实施例的液晶显示元件的结构的剖视图，图7是示意性地显示了在用于生产根据第四实施例的液晶显示元件的工艺中将一对母衬底相结合的状态的剖视图。
根据第四实施例的液晶显示元件40具有与液晶显示元件20(见图2)基本上相同的结构，不同之处在于其密封件47的结构与液晶显示元件20的密封件7不同。在液晶显示元件40的生产工艺中，采用了一对母衬底41，42。
如图6所示，在第四实施例中采用的密封件47具有三层结构，包括可用紫外线固化的内树脂层4、中间热固性树脂层3和可用紫外线固化的外树脂层4。
当母衬底42(玻璃衬底)和母衬底41(塑料薄膜衬底)如图7所示地相结合时，密封件47的内、外可用紫外线固化的树脂层4先固化，然后密封件47的中间热固性树脂层3再固化。
在采用具有这种结构的密封件47时，可以防止在母衬底41内出现的收缩应力集中在密封件47上时可能引起的热固性树脂层3和可用紫外线固化的树脂层4的分离。另外，如同第三实施例一样，可以防止塑料薄膜衬底上的密封件47周围的部分产生翘曲。
当热固性树脂层3固化以通过插入根据第四实施例的密封件47来使一对母衬底41，42相结合时，热固性树脂层3的两相对侧已经通过可用紫外线固化的树脂层4固定在母衬底41，42上。因此，即使母衬底41膨胀，也可以限制母衬底41上与热固性树脂层3相接触的部分发生运动。因此，可以使热固性树脂层3随从母衬底41的膨胀而产生的运动最小。
结果，当塑料薄膜衬底41冷却到常温从而产生收缩时，几乎没有应力作用在热固性树脂层3上。因此，可以防止母衬底41上的各密封件47周围的部分产生翘曲(母衬底41上的位于相邻密封件47的对之间的部分产生翘曲)。
根据第四实施例的密封件47可适用于采用一对衬底来生产单个液晶显示元件的情况。第五实施例下面将参考图8和9来介绍根据第五实施例的液晶显示元件。图8是示意性地显示了根据第五实施例的液晶显示元件的结构的剖视图，图9是从图8中箭头方向A-A看去的液晶显示元件的剖视图。
根据第五实施例的液晶显示元件50具有与液晶显示元件40(见图6)基本上相同的结构，不同之处在于其密封件57的结构与液晶显示元件40的密封件47不同。如图8和9所示，在第五实施例中采用的密封件57为与密封件47相似的三层结构，但是与密封件47不同的是，密封件57的可用紫外线固化的外树脂层4a为带有间隙的不连续结构。
在采用具有这种结构的密封件57的情况下，在中间热固性树脂层3固化时，从中间热固性树脂层3中产生的气体成分通过可用紫外线固化的外树脂层4a中的间隙向外排出，因此可以促进中间树脂层3的固化。另外，可以防止从中间热固性树脂层3中产生的气体成分进入到由密封件57所包围的区域(显示区域)内。因此，可以防止液晶显示元件50的显示质量的降低。
根据本发明，密封件包括从内侧到外侧堆叠的多个树脂层。多个树脂层中的至少一个由热固性树脂制成，其余树脂层由可用紫外线固化的树脂制成。因此，当密封件固化时可以抑制衬底的变形和偏移，因此衬底可以预定的间距和预定的位置关系精确地相结合。
权利要求
1.一种显示元件，包括一对衬底；设置在所述衬底之间用于进行显示操作的显示层；以及设置在所述衬底之间用于封住位于所述衬底之间的所述显示层的环形密封件；所述衬底具有不同的线性膨胀系数；所述环形密封件包括从内侧到外侧堆叠的多个树脂层，至少一个所述树脂层由热固性树脂制成，其余树脂层由可用紫外线固化的树脂制成。
2.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于，所述显示层包括液晶层和有机EL层中的一个，以及位于所述显示层的相对侧面上并用于驱动所述显示层的一对电极。
3.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于，所述衬底为塑料衬底。
4.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于，所述衬底中的一个为玻璃衬底，所述衬底中的另一个为塑料衬底。
5.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于，所述密封件为两层的结构，包括由热固性树脂制成的内层和由可用紫外线固化的树脂制成的外层。
6.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于，所述密封件为两层的结构，包括由可用紫外线固化的树脂制成的内层和由热固性树脂制成的外层。
7.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于，所述密封件为三层的结构，包括由热固性树脂制成的中间层以及均由可用紫外线固化的树脂制成的内层和外层。
8.根据权利要求7所述的显示元件，其特征在于，所述外层形成为具有间隙的不连续结构。
9.一种用于根据权利要求1所述的显示元件的生产方法，所述生产方法包括步骤在第一衬底的表面上形成环形密封件，所述环形密封件包括从内侧到外侧堆叠的多个树脂层，至少一个所述树脂层由热固性树脂制成，其余树脂层由可用紫外线固化的树脂制成；将第二衬底与所述第一衬底结合成相对的关系，并使所述密封件夹在所述第一衬底和第二衬底之间；用紫外线辐射来照射所述密封件，使所述可用紫外线固化的树脂层固化；加热所述密封件，使所述热固性树脂层固化；并且在由所述第一和第二衬底以及所述密封件所形成的空间内设置用于进行显示操作的显示层。
10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，所述第一和第二衬底具有不同的线性膨胀系数，所述生产方法还包括在所述第一和第二衬底中具有较小线性膨胀系数的衬底上设置用于与驱动电路相连以驱动所述显示层的连接端子的步骤。
11.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，在所述密封件的成形步骤中，所述密封件形成于所述第一衬底的表面上并成为一种结构，使得所述外树脂层为带有间隙的不连续结构。
12.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，在所述密封件的成形步骤中在所述第一衬底的表面上形成多个环形密封件，所述生产方法还包括将相结合的所述第一和第二衬底划分成由各所述密封件所形成的区域。
13.一种用于根据权利要求1所述的显示元件的生产方法，所述生产方法包括步骤在相互面对的第一衬底和第二衬底之间形成显示层；以及在所述第一和第二衬底之间形成环形密封件以密封所述第一和第二衬底，所述环形密封件包括从内侧到外侧堆叠的多个树脂层，至少一个所述树脂层由热固性树脂制成，其余树脂层由可用紫外线固化的树脂制成；其中，所述密封件的成形步骤包括用紫外线辐射来照射所述密封件以使所述可用紫外线固化的树脂层固化，并且加热所述密封件以使所述热固性树脂层固化。
14.一种显示元件，包括一对衬底；设置在所述衬底之间用于进行显示操作的显示层；以及设置在所述衬底之间用于封住位于所述衬底之间的显示层的环形密封件；所述衬底具有不同的线性膨胀系数；所述环形密封件包括从内侧到外侧堆叠的多个树脂层，至少一个所述树脂层由热固性树脂制成，最内侧的一个所述树脂层由可用紫外线固化的树脂制成。
15.根据权利要求14所述的显示元件，其特征在于，所述密封件为两层的结构，包括由可用紫外线固化的树脂制成的内层和由热固性树脂制成的外层。
16.根据权利要求14所述的显示元件，其特征在于，所述密封件为三层的结构，包括由热固性树脂制成的中问层和由可用紫外线固化的树脂制成的内、外层。
17.根据权利要求14所述的显示元件，其特征在于，所述一对衬底中的一个具有比另一个更小的线性膨胀系数，并设有与驱动电路相连以驱动所述显示层的连接端子。
18.根据权利要求16所述的显示元件，其特征在于，所述外层形成为具有间隙的不连续结构。
全文摘要
一种显示元件，包括一对衬底；设置在衬底之间用于进行显示操作的显示层；和设置在衬底之间用于封住衬底之间的显示层的环形密封件；衬底具有不同的线性膨胀系数；环形密封件包括从内侧到外侧堆叠的多个树脂层，至少一个树脂层由热固性树脂制成，其余树脂层由可用紫外线固化的树脂制成。
文档编号G02F1/1339GK1434323SQ0310298
公开日2003年8月6日 申请日期2003年1月24日 优先权日2002年1月24日
发明者新屋博孝 申请人:夏普公司