(57)【要約】【課題】液晶パネルとその製造方法を提供する。【解決手段】液晶パネルは、実質上透明な第一基板４０１と、第一基板４０１と反対側にあり、実質上透明な第二基板４０２と、第一基板４０１上に配置されるゲートライン及びデータラインと、ゲートライン及びデータラインの交差点に形成されるスイッチと、第二基板４０２上に形成されるカラーフィルタ４２１，４２２，４２３と、第一基板４０１と第二基板４０２との間に配置される複数のボールスペーサ４７０と、第一基板４０１と第二基板４０２との間に配置される複数のフォトスペーサ４６０と、第一基板４０１と第二基板４０２との間に注入される液晶材料４８０とを備える。【選択図】図１ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質上透明な第一基板と、
前記第一基板と反対側にあり、実質上透明な第二基板と、
前記第一基板上に配置されるゲートライン及びデータラインと、
前記ゲートライン及び前記データラインの交差点に形成されるスイッチと、
前記第二基板上に形成されるカラーフィルタと、
前記第一基板と前記第二基板との間に配置される複数のボールスペーサと、
前記第一基板と前記第二基板との間に配置される複数のフォトスペーサと、
前記第一基板と前記第二基板との間に注入される液晶材料と
を備えることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】
前記ボールスペーサの分布密度は、少なくとも１６０／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル。
【請求項３】
前記ボールスペーサの分布密度は、約１６０〜３００／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル。
【請求項４】
前記ボールスペーサと前記フォトスペーサとは、圧力又は振動から生じる外力を吸収することを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル。
【請求項５】
前記圧力は、直接のハンドタッチを含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶パネル。
【請求項６】
前記振動は、前記液晶パネルの近くの増幅器からの高周波数の音の振動を含むことを特徴とする請求項４に記載の液晶パネル。
【請求項７】
前記ボールスペーサの断面形状は、多角形状又は円形状であることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル。
【請求項８】
前記フォトスペーサの断面形状は、多角形状又は円形状であることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネル。
【請求項９】
第一基板を提供する工程と、
第二基板を提供する工程と、
複数のフォトスペーサを前記第一基板上に形成する工程と、
複数のボールスペーサを前記第二基板上に形成する工程と、
液晶材料を前記第一基板上に又は前記第二基板上に滴下する工程と、
前記第一基板と前記第二基板とを結合する工程と
を有することを特徴とする液晶パネルの製造方法。
【請求項１０】
前記ボールスペーサの分布密度は、少なくとも１６０／ｃｍ２であることを特徴とする請求項９に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項１１】
前記ボールスペーサの分布密度は、約１６０〜３００／ｃｍ２であることを特徴とする請求項９に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項１２】
前記ボールスペーサと前記フォトスペーサとは、圧力又は振動から生じる外力を吸収することを特徴とする請求項９に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項１３】
前記圧力は、直接のハンドタッチを含むことを特徴とする請求項１２に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項１４】
前記振動は、前記液晶パネルの近くの増幅器からの高周波数の音の振動を含むことを特徴とする請求項１２に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項１５】
第一基板を提供する工程と、
第二基板を提供する工程と、
複数のフォトスペーサとボールスペーサとを前記第一基板上に形成する工程と、
液晶材料を前記第一基板上に又は前記第二基板上に滴下する工程と、
前記第一基板と前記第二基板とを結合する工程と
を有することを特徴とする液晶パネルの製造方法。
【請求項１６】
前記ボールスペーサの分布密度は、少なくとも１６０／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１５に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項１７】
前記ボールスペーサの分布密度は、約１６０〜３００／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１５に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項１８】
前記ボールスペーサと前記フォトスペーサとは、圧力又は振動から生じる外力を吸収することを特徴とする請求項１５に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項１９】
前記圧力は、直接のハンドタッチを含むことを特徴とする請求項１８に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項２０】
前記振動は、前記液晶パネルの近くの増幅器からの高周波数の音の振動を含むことを特徴とする請求項１８に記載の液晶パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル及びその製造方法であって、特に、好ましい光学特性を有する液晶パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の液晶ディスプレイ技術において、液晶パネルは、小体積、軽量、低電力消費、及びフルカラーディスプレイ等の特性を有するので、従来の陰極線管（ＣＲＴ，ブラウン管）の代替としての潜在力を有している。
【０００３】
一般的に、液晶パネルの製造には、ボールスペーサ（ball spacer）又はフォトスペーサ（photo spacer）が用いられる。
【０００４】
図３は、ボールスペーサを用いた従来の液晶パネルを示す図である。液晶パネルは、カラーフィルタ基板１０１とアレイ基板１０２とを備える。カラーフィルタ基板１０１とアレイ基板１０２との間は、ボールスペーサ１７０により隔てられており、その間に均一な厚さのセルギャップ（cell gap）１９０が形成される。カラーフィルタ基板１０１とアレイ基板１０２との間のセルギャップ１９０内には、液晶材料１８０が充填されており、電界を印加したときに液晶材料が回転する特性により、光の通過量を制御する。
【０００５】
図４は、フォトスペーサを用いた他の従来の液晶パネルを示す図である。液晶パネルは、カラーフィルタ基板２０１とアレイ基板２０２とを備える。カラーフィルタ基板２０１とアレイ基板２０２との間は、フォトスペーサ２６０により隔てられており、その間に均一な厚さのセルギャップ２９０が形成される。カラーフィルタ基板２０１とアレイ基板２０２との間のセルギャップ２９０内には、液晶材料２８０が充填されており、電界を印加したときに液晶材料が回転する特性により、光の通過量を制御する。
【０００６】
図５は、パネルと毛管との内部と外部との間の圧力差により、密閉パターンの開口により液晶材料をパネルに注入する従来の真空注型法のフローチャートである。
【０００７】
図５に示すように、製造工程は、カラーフィルタ基板とアレイ基板とをそれぞれ形成する工程（ステップ３０ａ，３０ｂ）と、二つの基板上に配向膜をそれぞれ形成する工程（ステップ３１）と、配向層をラビングし、連続形成される液晶材料の液晶分子を自由に配列する工程（ステップ３２）と、開口を有する封止パターンを形成する工程（ステップ３３）と、アレイ基板上にボールスペーサを分散させて、二つの基板の間に均一なセルギャップを維持させる工程（ステップ３４）と、二つの基板を結合する工程（ステップ３５）と、結合された大きい基板を複数の小さいパネルに切断する工程（ステップ３６）と、真空注型法により液晶材料を各パネルに注入する工程（ステップ３７）と、パネルの開口を封止する工程（ステップ３８）と、パネルを洗浄する工程（ステップ３９）とを有する。
【０００８】
米国特許出願公開第２００４／０１２５３１９号には、従来の真空注型法により製造される液晶装置が開示されており、これによれば、重力による輝度不均一の欠陥であるムラを解消している（特許文献１参照）。
【０００９】
単一型のスペーサは、通常、均一なセルギャップを維持するために用いられる。しかしながら、一種のスペーサのみが用いられていると、パネルサイズが増大するにつれて、接触ムラ（touch mura）又は振動ムラ（sound mura）が生じるおそれがある。
【００１０】
また、パネルの製造、特に、大きいパネルの製造において、真空注型法を用いるのは困難である。例えば、真空注型法により液晶材料を３０インチのパネルのセルギャップに注入するには、約５日かかり、かつ液晶材料の使用率はわずか６０％である。よって、パネルの製造において、注入時間を短縮し、接触ムラや振動ムラ等の問題を解決することができる液晶パネル及びその製造方法が必要とされる。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０１２５３１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の問題を解決することができる液晶パネル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、実質上透明な第一基板と、前記第一基板と反対側にあり、実質上透明な第二基板と、前記第一基板上に配置されるゲートライン及びデータラインと、前記ゲートライン及び前記データラインの交差点に形成されるスイッチと、前記第二基板上に形成されるカラーフィルタと、前記第一基板と前記第二基板との間に配置される複数のボールスペーサと、前記第一基板と前記第二基板との間に配置される複数のフォトスペーサと、前記第一基板と前記第二基板との間に注入される液晶材料とを備えることを特徴とする液晶パネルを提供する（請求項１）。
【００１３】
上記発明（請求項１）においては、前記ボールスペーサの分布密度は、少なくとも１６０／ｃｍ２であることが好ましく、また、前記ボールスペーサの分布密度は、約１６０〜３００／ｃｍ２であることが好ましい。また、上記発明（請求項１）においては、前記ボールスペーサと前記フォトスペーサとは、圧力又は振動から生じる外力を吸収することが好ましい（請求項４）。
【００１４】
上記発明（請求項４）においては、前記圧力は、直接のハンドタッチを含むことが好ましく（請求項５）、前記振動は、前記液晶パネルの近くの増幅器からの高周波数の音の振動を含むことが好ましい（請求項６）。
【００１５】
上記発明（請求項１）においては、前記ボールスペーサの断面形状は、多角形状又は円形状であることが好ましく（請求項７）、前記フォトスペーサの断面形状は、多角形状又は円形状であることが好ましい（請求項８）。
【００１６】
また、本発明は、第一基板を提供する工程と、第二基板を提供する工程と、複数のフォトスペーサを前記第一基板上に形成する工程と、複数のボールスペーサを前記第二基板上に形成する工程と、液晶材料を前記第一基板上に又は前記第二基板上に滴下する工程と、前記第一基板と前記第二基板とを結合する工程とを有することを特徴とする液晶パネルの製造方法を提供する（請求項９）。
【００１７】
上記発明（請求項９）においては、前記ボールスペーサの分布密度は、少なくとも１６０／ｃｍ２であることが好ましく（請求項１０）、前記ボールスペーサの分布密度は、約１６０〜３００／ｃｍ２であることが好ましい（請求項１１）。また、上記発明（請求項９）においては、前記ボールスペーサと前記フォトスペーサとは、圧力又は振動から生じる外力を吸収することが好ましい（請求項１２）。
【００１８】
上記発明（請求項１２）においては、前記圧力は、直接のハンドタッチを含むことが好ましく（請求項１３）、前記振動は、前記液晶パネルの近くの増幅器からの高周波数の音の振動を含むことが好ましい（請求項１４）。
【００１９】
さらに、本発明は、第一基板を提供する工程と、第二基板を提供する工程と、複数のフォトスペーサとボールスペーサとを前記第一基板上に形成する工程と、液晶材料を前記第一基板上に又は前記第二基板上に滴下する工程と、前記第一基板と前記第二基板とを結合する工程とを有することを特徴とする液晶パネルの製造方法を提供する（請求項１５）。
【００２０】
上記発明（請求項１５）においては、前記ボールスペーサの分布密度は、少なくとも１６０／ｃｍ２であることが好ましく（請求項１６）、前記ボールスペーサの分布密度は、約１６０〜３００／ｃｍ２であることが好ましい（請求項１７）。また、上記発明（請求項１５）においては、前記ボールスペーサと前記フォトスペーサとは、圧力又は振動から生じる外力を吸収することが好ましい（請求項１８）。
【００２１】
上記発明（請求項１８）においては、前記圧力は、直接のハンドタッチを含むことが好ましく（請求項１９）、前記振動は、前記液晶パネルの近くの増幅器からの高周波数の音の振動を含むことが好ましい（請求項２０）。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の液晶パネル及びその製造方法によれば、注入時間を短縮し、接触ムラや振動ムラなどの問題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１ａに示すように、カラーフィルタ基板４００は、第一基板４０１を有しており、第一基板４０１は、実質上透明で、好ましくは、ガラス、石英又はプラスチックからなるものである。第一基板４０１は、ブラックマトリクス４１０、カラーフィルタ４２１（赤Ｒ），４２２（緑Ｇ），４２３（青Ｂ）、透明導電層４３０、及び第一配向層４４１を備える。
【００２４】
ブラックマトリクス４１０は、クロム（Ｃｒ）、樹脂、又はその他の不透明材料からなる。Ｒ、Ｇ、Ｂの三色は、染色、顔料分散、印刷、電着塗装等の公知の方法により第一基板４０１上に形成されて、カラーフィルタ４２１，４２２，４２３を形成する。
【００２５】
透明導電層４３０は、１又は複数のインジウムスズ酸化層（ＩＴＯ）等の金属酸化層からなる。第一配向層４４１は、ポリイミド（ＰＩ）等のポリマーからなり、グラビアコーティング法等の公知の方法により約５００〜１０００Åの厚さの薄層として形成される。
【００２６】
均一なフォトスペーサ４６０は、所定距離でブラックマトリクス４１０上に形成されて、第一基板４０１と第二基板４０２とを支承し、均一なセルギャップ４９０を維持する（図１ｅ参照）。
【００２７】
本実施形態において、フォトスペーサ４６０は、データラインとゲートラインとの方向に、一つの画素を隔てて互いに離れて配置されている。フォトスペーサ４６０は、フォトリソグラフィ又はエッチングにより形成される。
【００２８】
フォトスペーサ４６０は、圧力又は振動からの力を吸収することにより、衝撃を和らげることができる。フォトスペーサ４６０は、カラーフィルタ基板４００上に配置されてもよいし、アレイ基板４００’上に配置されてもよいが、これに限定されるものではない。
【００２９】
フォトスペーサ４６０の断面は、四角形、六角形、八角形、多角形、円形等の様々な形状である。フォトスペーサ４６０は立方体、円柱、球体、四角柱、六角柱、八角柱、又はその他の多角柱である。
【００３０】
図１ｂは、本発明の具体例による液晶パネルの一部を示す図であり、アレイ基板４００’は、透明の第二基板４０２を有している。第二基板４０２は、好ましくは、ガラス、石英、又はプラスチックからなり、回路層４５０と第二配向層４４２がその上に形成されている。
【００３１】
図１ｂでは示されていないが、回路層４５０は、ゲートライン、データライン、スイッチ、保護層、及び、透明導電層を有する。第二配向層４４２は第一配向層４４１と同様の材料からなる。
【００３２】
図１ｃは、ボールスペーサの分散工程を示し、アレイ基板４００’上に、均一にボールスペーサ４７０を分散し、第一基板４０１と第二基板４０２とを支承して、ドライスプレイ又はウェットスプレイ等の公知の方法により、均一なセルギャップ４９０を維持する（図１ｅ参照）。
【００３３】
ボールスペーサ４７０の分布密度は、少なくとも１６０／ｃｍ２であり、好ましくは、１６０〜３００／ｃｍ２、１６０〜２５０／ｃｍ２、さらに好ましくは１６０〜２００／ｃｍ２である。ボールスペーサ４７０は、アレイ基板４００’上に配置されてもよいし、カラーフィルタ基板４００上に配置されてもよいが、これに限定されるものではない。
【００３４】
ボールスペーサ４７０の断面は、四角形、六角形、八角形、多角形、円形等の様々な形状である。ボールスペーサ４７０は、立方体、円柱、球体、四角柱、六角柱、八角柱、又はその他の多角柱である。ボールスペーサ４７０は、樹脂、シリカ、ガラスファイバー又は感光性材料である。
【００３５】
ボールスペーサ４７０は、圧力又は振動からの衝撃を吸収する。例えば、パネルをテストする際のハンドタッチやローラーによる２ｋｇｆの圧力を吸収することができ、また、パネル近くの増幅器からの音の振動を含む高周波数振動により生成される振動を吸収することができる。
【００３６】
図１ｄは、液晶滴下法（One Drop Fill，ODF）を示しており、カラーフィルタ４００上に液晶材料４８０を滴下する工程と、カラーフィルタ基板４００又はアレイ基板４００’上にプレコートした封止材料により、カラーフィルタ基板４００とアレイ基板４００’とを結合してパネルを形成する工程とを有する。
【００３７】
結合後、図１ｅに示すように、液晶材料４８０は二つの基板の間のスペースに充填される。液晶材料４８０は、カラーフィルタ基板４００上に滴下されてもよいし、アレイ基板４００’上に滴下されてもよいが、これに限定されるものではない。
【００３８】
図１ｅは、本実施形態に係る液晶パネルを示す。パネルは、透明の第一基板４０１と、第一基板４０１と反対側に位置する第二基板４０２とを備える。ゲートライン、データライン、スイッチ、保護層及び透明導電層を有する回路層４５０は、第二基板４０２上に形成される。
【００３９】
カラーフィルタ４２１，４２２，４２３は、第一基板４０１上に形成される。ボールスペーサ４７０は、第一基板４０１と第二基板４０２との間に形成される。ボールスペーサ４７０の断面は、四角形、六角形、八角形、多角形、円形等の様々な形状である。ボールスペーサ４７０は、立方体、円柱、球体、四角柱、六角柱、八角柱、又はその他の多角柱の形状を有する。
【００４０】
ボールスペーサ４７０の分布密度は、少なくとも１６０／ｃｍ２で、好ましくは、１６０〜３００／ｃｍ２、１６０〜２５０／ｃｍ２、さらに好ましくは１６０〜２００／ｃｍ２である。ボールスペーサ４７０は、圧力又は振動からの力を吸収することにより衝撃を和らげる。例えば、パネルをテストする際のハンドタッチやローラーによる２ｋｇｆの圧力を吸収することができ、パネル近くの増幅器からの音の振動を含む高周波数振動により生成される振動を吸収することができる。
【００４１】
フォトスペーサ４６０の断面は、四角形、六角形、八角形、多角形、円円形等の様々な形状である。フォトスペーサ４６０は、立方体、円柱、球体、四角柱、六角柱、八角柱、又はその他の多角柱の形状を有する。フォトスペーサ４６０もまた、上述のような衝撃を和らげることができる。液晶材料４８０は、二つの基板間に充填される。
【００４２】
図２は、本発明による液晶パネルの製造方法を示すフローチャートである。図２において、液晶パネルの製造方法は、二つの基板を形成する工程（ステップ５１）と、二つのスペーサを形成する工程（ステップ５２）と、液晶材料を形成する工程（ステップ５３）と、二つの基板を結合する工程（ステップ５４）とを有する。
【００４３】
上述の液晶パネルの製造方法は、カラーフィルタ基板を形成する工程（ステップ５１ａ）と、アレイ基板を形成する工程（ステップ５１ｂ）と、カラーフィルタ基板上にフォトスペーサを形成し、アレイ基板上にボールスペーサを形成する工程（ステップ５２ａ）と、カラーフィルタ基板上にボールスペーサを形成し、アレイ基板上にフォトスペーサを形成する工程（ステップ５２ｂ）と、カラーフィルタ基板上にフォトスペーサとボールスペーサとを形成する工程（ステップ５２ｃ）と、アレイ基板上にフォトスペーサとボールスペーサとを形成する工程（ステップ５２ｄ）と、カラーフィルタ基板上に液晶材料を滴下する工程（ステップ５３ａ）と、アレイ基板上に液晶材料を滴下する工程（ステップ５３ｂ）と、アレイ基板上とカラーフィルタ基板上とに液晶材料を滴下する工程（ステップ５３ｃ）と、二つの基板を結合し、パネルを形成する工程（ステップ５４）とからなる。
【００４４】
フォトスペーサとボールスペーサとを同時に適用する装置は、衝撃を和らげ、接触ムラや振動ムラ等の問題を解決する能力を呈する。ここで、「接触ムラ」とは、ハンドタッチ等の直接の接触により生じる不均一なディスプレイの問題で、「振動ムラ」とは、パネルの近くの増幅器による音の振動等の、高周波数振動により生じる不均一なディスプレイ問題のことである。
【００４５】
フォトスペーサ又はボールスペーサを単独で用いた従来の液晶パネルでは、パネルに振動を与えると振動ムラが生じてしまう。これに対して本実施形態に係る液晶パネルは、左から右へと２ｋｇｆの圧力でローラーを３回圧延しても接触ムラが観察されないばかりか、８０，１６０及び３２０ＭＨｚといった高周波数の振動でも振動ムラが観察されることはなかった。本実施形態に係る液晶パネルのセルギャップは約４．５μｍであり、フォトスペーサのサイズは約１８μｍ×１８μｍ×４．７μｍであり、フォトスペーサの分布密度は１スペーサ／画素であり、そして、ボールスペーサの直径は約４．６〜４．８μｍであり、ボールスペーサの分布密度は約１６０〜２００／ｃｍ２である。
【００４６】
本発明では好ましい実施例を上述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更・改良等を加えることができ、したがって本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１ａ】本発明の実施形態に係る液晶パネルの一部を示す図である。
【図１ｂ】本発明の実施形態に係る液晶パネルの一部を示す図である。
【図１ｃ】本発明の実施形態におけるボールスペーサを分散する工程を示す図である。
【図１ｄ】本発明の実施形態におけるＯＤＦ工程を示す図である。
【図１ｅ】本発明の実施形態に係る液晶パネルの一部を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液晶パネルの製造工程のフローチャートである。
【図３】一つのボールスペーサだけを用いた公知の液晶パネルを示す図である。
【図４】一つのフォトスペーサだけを用いた公知の液晶パネルを示す図である。
【図５】真空注型法を用いた公知の工程のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１０１，２０１，４００…カラーフィルタ基板
１０２，２０２，４００’…アレイ基板
１７０，４７０…ボールスペーサ
１８０，２８０，４８０…液晶材料
１９０，２９０，４９０…セルギャップ
２６０，４６０…フォトスペーサ
４０１…第一基板
４０２…第二基板
４１０…ブラックマトリクス
４２１，４２２，４２３…ＲＧＢカラーフィルタ
４３０…透明導電層
４４１…第一配向層
４４２…第二配向層
４５０…回路層
【図１ａ】
2006343720.tif 000003
【図１ｂ】
2006343720.tif 000004
【図１ｃ】
2006343720.tif 000005
【図１ｄ】
2006343720.tif 000006
【図１ｅ】
2006343720.tif 000007
【図２】
2006343720.tif 000008
【図３】
2006343720.tif 000009
【図４】
2006343720.tif 000010
【図５】
2006343720.tif 000011