(57)【要約】【課題】本発明は液晶表示装置に係り、特に、曲げられることのできる可撓性液晶表示装置に関するものである。【解決手段】第１絶縁基板、前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に形成されており、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間の間隔を一定に維持するスペーサ、及び前記第２絶縁基板の表面に形成されており、前記スペーサと前記第２絶縁基板を固着する高分子層を含む液晶表示装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁基板、
前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板、
前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層、
前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に形成されており、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間の間隔を一定に維持するスペーサ、及び
前記第２絶縁基板の表面に形成されており、前記スペーサと前記第２絶縁基板を固着する高分子層を含むことを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１絶縁基板上に形成されている第１電極、及び
前記第２絶縁基板上に形成されている第２電極
をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記スペーサは格子形態を有することを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶層は、前記スペーサによって複数の微小領域に分割されていることを特徴とする、請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記高分子層は、前記液晶層内に光硬化性単量体を混合した状態で光を照射して相分離させることによってなることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記光硬化性単量体を相分離させる光は紫外線であることを特徴とする、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記光硬化性単量体は、ノーランド（Norland）社のＵＶ硬化性エポキシＮＯＡ−６５であることを特徴とする、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１絶縁基板上に形成されており、前記第１電極に連結されている薄膜トランジスタをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第２絶縁基板上に形成されており、前記第２電極に連結されている薄膜トランジスタをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記スペーサは複数の棒形態に形成されており、前記スペーサと交差する線状高分子突起をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記スペーサは弾性重合体からなることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記スペーサはＰＤＭＳ［poly(dimethylsiloxane)］からなることを特徴とする、請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
第１絶縁基板、
前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板、
前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層、
前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に形成されており、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間の間隔を一定に維持するスペーサ、及び
前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間を固着する高分子突起を含むことを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項１４】
前記スペーサは複数の棒形態に形成されており、前記高分子突起は前記スペーサと交差する線状突起であることを特徴とする、請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記第１絶縁基板上に形成されている第１電極、及び
前記第２絶縁基板上に形成されている第２電極
をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記液晶層は、前記スペーサ及び前記高分子突起によって複数の微小領域に分割されていることを特徴とする、請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記高分子突起は、前記液晶層内に光硬化性単量体を混合した状態で光を照射して相分離させることによってなることを特徴とする、請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
前記光硬化性単量体を相分離させる光は紫外線であることを特徴とする、請求項１７に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
前記光硬化性単量体は、ノーランド（Norland）社のＵＶ硬化性エポキシＮＯＡ−６５であることを特徴とする、請求項１８に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】
前記第１絶縁基板上に形成されており、前記第１電極に連結されている薄膜トランジスタをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
前記第２絶縁基板上に形成されており、前記第２電極に連結されている薄膜トランジスタをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の液晶表示装置。
【請求項２２】
前記スペーサは弾性重合体からなることを特徴とする、請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項２３】
前記スペーサはＰＤＭＳ［poly(dimethylsiloxane)］からなることを特徴とする、請求項２２に記載の液晶表示装置。
【請求項２４】
第１絶縁基板上に第１電極を形成する段階、
前記第１電極上に固定スペーサを形成する段階、
前記固定スペーサが形成されている前記第１電極上に、高分子単量体を含む液晶物質を塗布する段階、
前記固定スペーサ上に第２絶縁基板を配置する段階、及び
前記高分子単量体を前記液晶物質から相分離させて前記第２絶縁基板の表面に凝着させることによって、前記スペーサと前記第２絶縁基板を固着する段階
を含むことを特徴とする、液晶表示装置の製造方法。
【請求項２５】
前記第２絶縁基板の一表面には第２電極が形成されており、前記第２絶縁基板を前記スペーサ上に配置する際に前記第２電極が前記スペーサと接触することを特徴とする、請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２６】
前記液晶物質を塗布する段階以前に、前記固定スペーサ上に配向膜を塗布しラビングする段階をさらに含むことを特徴とする、請求項２４に記載の液晶表示装置。
【請求項２７】
前記固定スペーサを形成する段階は、
前記第１電極上に感光剤を塗布する段階、
前記感光剤を所定のマスクを通して露光する段階、及び
露光された前記感光剤を現像する段階
を含むことを特徴とする、請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２８】
前記固定スペーサを形成する段階は、
スペーサ枠組を形成する段階、
前記スペーサ枠組上に弾性重合体を塗布する段階、及び
前記第１電極が形成されている前記第１絶縁基板を前記弾性重合体上に載せて加圧及び加熱する段階
を含むことを特徴とする、請求項２６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２９】
前記スペーサ枠組を形成する段階は、
ＳＵ−８感光剤を塗布する段階、
前記ＳＵ−８感光剤を所定のマスクを通して露光する段階、及び
露光された前記ＳＵ−８感光剤を現像する段階
を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３０】
前記高分子単量体を前記液晶物質から相分離させて前記第２絶縁基板の表面に凝着させることによって、前記スペーサと前記第２絶縁基板を固着する段階は、前記第２絶縁基板の外側から前記高分子単量体を含む液晶物質に紫外線を照射して進行することを特徴とする、請求項２４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３１】
前記紫外線照射は所定のマスクを通して行われることを特徴とする、請求項３０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に係り、特に、曲げられることのできる可撓性液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な液晶表示装置は、電界生成電極が備えられた二つの表示板とその間に入っている誘電率異方性（dielectric  anisotropy）を有する液晶層を含む。電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、この電場の強さを調節することによって液晶層を通過する光の透過率を調節して所望の画像を得る。この時の光は、別途に備えられた人工光源が提供するものであることもでき、自然光であることもできる。
【０００３】
このような液晶表示装置において、二つの表示板の間の間隔（cell  gap）は液晶が満たされる空間であって、液晶表示装置が正しく表示されるためにはセルギャップが均一に維持されなければならない。
一方、紙のように曲げられることのできる表示装置を開発するための研究が進められており、プラスチック基板を使用する液晶表示装置が可撓性表示装置として有力視されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、可撓性液晶表示装置を曲げる場合、セルギャップが一定に維持されないという問題がある。セルギャップが一定に維持されないと所望の画像を表示できなくなる。
本発明が目的とする技術的課題は、液晶表示装置のセルギャップを均一に維持することができる手段を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、液晶表示装置の上下表示板を堅固に固定することができる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような技術的課題を解決するために、本願第１発明は、液晶に光重合される単量体を混合して置き、後で光重合させることによって高分子層を形成して、スペーサを基板に堅固に固定する。
具体的には、第１絶縁基板、前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に形成されており、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間の間隔を一定に維持するスペーサ、及び前記第２絶縁基板の表面に形成されており、前記スペーサと前記第２絶縁基板を固着する高分子層を含む液晶表示装置を用意する。
【０００６】
スペーサにより第１及び第２基板間を一定に保つことができる。また、高分子層により、スペーサと第２基板とを固着することで、液晶表示装置を曲げる場合に発生し得る基板の浮き立つ現象やセルギャップの変動を防止することができる。また、スペーサのばらつきが必要ないので、ロール−ツ−ロール（roll-to-roll）工程に適している。
本願第２発明は、第１発明において、前記第１絶縁基板上に形成されている第１電極、及び前記第２絶縁基板上に形成されている第２電極をさらに含むことができる。
【０００７】
本願第３発明は、第１発明において、前記スペーサは格子パターンを有することができる。
本願第４発明は、第３発明において、前記液晶層は、前記スペーサによって複数の微小領域に分割されていることができる。
本願第５発明は、第１発明において、前記スペーサは、感光剤を露光及び現像してなることができ、前記高分子層は、前記液晶層内に光硬化性単量体を混合した状態で光を照射して相分離させることによってなることができる。例えば、光によって重合される高分子の単量体を液晶と混合して滴下注入する。光の照射を受けた高分子単量体は、重合され始めながら液晶から相分離され、上部基板の画素電極と保護膜の表面に固着して高分子層を形成する。この高分子層によりスペーサを基板に堅固に固定する。したがって、液晶表示装置を曲げる場合に発生し得る基板の浮き立つ現象やセルギャップの変動を防止することができる。
【０００８】
また、スペーサのばらつきが必要ないので、ロール−ツ−ロール（roll-to-roll）工程に適している。
本願第６発明は、第５発明において、前記光硬化性単量体を相分離させる光は紫外線であることを特徴とする。
本願第７発明は、第６発明において、前記光硬化性単量体を相分離させる光は紫外線であり、前記光硬化性単量体は、ノーランド（Norland）社のＵＶ硬化性エポキシＮＯＡ−６５であることができる。
【０００９】
本願第８発明は、第２発明において、前記第１絶縁基板上に形成されており、前記第１電極に連結されている薄膜トランジスタをさらに含むことができる。
本願第9発明は、第２発明において、または、前記第２絶縁基板上に形成されており、前記第２電極に連結されている薄膜トランジスタをさらに含むことができる。
本願第１０発明は、第１発明において、前記スペーサは複数の棒パターンに形成されており、前記スペーサと交差する線状高分子突起をさらに含むことができる。
【００１０】
本願第１１発明は、第１発明において、前記スペーサは弾性重合体からなることができる。
本願第１２発明は、第１１発明において、前記スペーサは、ＰＤＭＳ［poly(dimethylsiloxane)］からなることができる。
本願第１３発明は、第１絶縁基板、前記第１絶縁基板と対向している第２絶縁基板、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に注入されている液晶層、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間に形成されており、前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間の間隔を一定に維持するスペーサ、及び前記第１絶縁基板と前記第２絶縁基板との間を固着する高分子突起を含む液晶表示装置を用意する。
【００１１】
本願第１４発明は、第１３発明において、前記スペーサは複数の棒パターンに形成されており、前記高分子突起は、前記スペーサと交差する線状突起であることができる。
本願第１５発明は、第１３発明において、前記第１絶縁基板上に形成されている第１電極、及び前記第２絶縁基板上に形成されている第２電極をさらに含むことができる。
本願第１６発明は、第１３発明において、前記液晶層は、前記スペーサ及び前記高分子突起によって複数の微小領域に分割されていることができる。
【００１２】
本願第１７発明は、第１３発明において、前記スペーサは感光剤を露光及び現像してなることができ、前記高分子突起は、前記液晶層内に光硬化性単量体を混合した状態で光を照射して相分離させることによってなることができる。
本願第１８発明は、第１７発明において、前記光硬化性単量体を相分離させる光は紫外線である。
【００１３】
本願第１９発明は、第１８発明において、前記光硬化性単量体は、ノーランド（Norland）社のＵＶ硬化性エポキシＮＯＡ−６５であることができる。
本願第２０発明は、第１５発明において、前記第１絶縁基板上に形成されており、前記第１電極に連結されている薄膜トランジスタをさらに含む。
本願第２１発明は、第１５発明において、前記第２絶縁基板上に形成されており、前記第２電極に連結されている薄膜トランジスタをさらに含むことができる。
【００１４】
本願第２２発明は、第１３発明において、前記スペーサは弾性重合体からなることができる。
本願第２３発明は、第２２発明において、前記スペーサは、ＰＤＭＳ［poly(dimethylsiloxane)］からなることができる。
本願第２４発明の液晶表示装置は、第１絶縁基板上に第１電極を形成する段階、前記第１電極上に固定スペーサを形成する段階、前記固定スペーサが形成されている前記第１電極上に高分子単量体を含む液晶物質を塗布する段階、前記固定スペーサ上に第２絶縁基板を配置する段階、及び前記高分子単量体を前記液晶物質から相分離させて前記第２絶縁基板の表面に凝着させることにより、前記スペーサと前記第２絶縁基板を固着する段階を含む方法によって製造する。
【００１５】
本願第２５発明は、第２４発明において、前記第２絶縁基板の一表面には第２電極が形成されており、前記第２絶縁基板を前記スペーサ上に配置する際、前記第２電極が前記スペーサと接触することができる。
本願第２６発明は、第２４発明において、前記液晶物質を塗布する段階以前に、前記固定スペーサ上に配向膜を塗布しラビングする段階をさらに含むことができる。
【００１６】
本願第２７発明は、第２４発明において、前記固定スペーサを形成する段階は、前記第１電極上に感光剤を塗布する段階、前記感光剤を所定のマスクを通して露光する段階、露光された前記感光剤を現像する段階を含むことができる。
本願第２８発明は、第２６発明において、前記固定スペーサを形成する段階は、スペーサ枠組を形成する段階、前記スペーサ枠組上に弾性重合体を塗布する段階、前記第１電極が形成されている前記第１絶縁基板を前記弾性重合体上に載せて加圧及び加熱する段階を含むことができる。
【００１７】
本願第２９発明は、第２８発明において、前記スペーサ枠組を形成する段階は、ＳＵ−８感光剤を塗布する段階、前記ＳＵ−８感光剤を所定のマスクを通して露光する段階、露光された前記ＳＵ−８感光剤を現像する段階を含むことができる。
本願第３０発明は、第２４発明において前記高分子単量体を前記液晶物質から相分離させて前記第２絶縁基板の表面に凝着させることによって前記スペーサと前記第２絶縁基板を固着する段階は、前記第２絶縁基板の外側から前記高分子単量体を含む液晶物質に紫外線を照射して進行することができる。
【００１８】
本願第３１発明は、第３０発明において、前記紫外線照射は所定のマスクを通して行われることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、液晶表示装置のセルギャップを均一に維持することができる手段を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付した図面を参照して、本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相違した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。
【００２１】
図面においては、いろいろな層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似な部分については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上にある”とする場合、これは他の部分の直上にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。
以下では、図１及び図２を参照して本発明の一実施例による液晶表示装置について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例による液晶表示装置の斜視図であり、図２は、図１の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板にスペーサが形成されている状態の斜視図である。
図１を見れば、上部絶縁基板１１０と共通電極２７０が形成されている下部絶縁基板２１０の間に格子パターンのスペーサ３２１が配置されており、上部絶縁基板１１０の下面には高分子層３３１が形成されている。
【００２３】
ここで、二つの絶縁基板１１０、２１０の間の間隔はスペーサ３２１によって維持され、二つの絶縁基板１１０、２１０の間の空間は、スペーサ３２１によって複数の微小領域に分割されている。ここで、各微小領域は画素領域と一致したり、または複数の画素領域を合わせた大きさに形成されることができる。各微小領域内にはネマチック（nematic）液晶３が満たされる。
【００２４】
スペーサ３２１は、感光剤を下部基板２１０上に塗布し、所定の光マスクを通して露光及び現像して形成したものであって、格子パターン以外の他の形態を有することもできる。ただし、格子パターンが構造的に丈夫であるので、上下両基板１１０、２１０を強く結合するのに有利である。また、スペーサ３２１は、後述のように、弾性重合体などの他の物質で形成することもできる。
【００２５】
上部絶縁基板１１０の下面に形成されている高分子層３３１は、上部基板１１０とスペーサ３２１を付着している。高分子層３３１は、紫外線（ＵＶ）によって高分子化される単量体、例えばノーランド（Norland）社のエポキシＮＯＡ−６５を液晶３に混合して注入し、上部基板１１０をスペーサ３２１上に配置した後、上部基板１１０の外側から紫外線を照射することによって単量体を高分子化させたものである。単量体は、高分子化しながら液晶から非等方的に相分離されて上部基板１１０の表面に固着する。
【００２６】
それでは、図１の実施例による液晶表示装置について、図３を参照してより詳細に説明する。
図３は、図１の実施例による液晶表示装置の断面図である。
図３は、図１とは上下が逆になった状態で示されている。
まず、上部基板１１０について説明する。
【００２７】
図３を見れば、上部基板１１０の内部表面にゲート電極１２４と維持電極１３３が形成されている。ゲート電極１２４は、ゲート線（図示せず）の一部であって走査信号を供給し、維持電極１３３は、維持電極線（図示せず）の一部であって、保持容量を形成するための所定の電圧の印加を受ける。
ゲート電極１２４と維持電極１３３の上にはゲート絶縁膜１４０が形成されている。
【００２８】
ゲート絶縁膜１４０の上には非晶質シリコンパターン１５４が形成されており、非晶質シリコンパターン１５４上には、抵抗性接触層１６３、１６５が形成されて両側に分離されている。
抵抗性接触層１６３、１６５上には、データ線（図示せず）に連結されているソース電極１７３と、ソース電極１７３と所定の距離離隔して対向しているドレーン電極１７５とが形成されている。
【００２９】
ソース電極１７３及びドレーン電極１７５の上には、窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機絶縁膜、樹脂などの有機絶縁膜、ＰＥＣＶＤ（plasma  enhanced  chemical  vapor  deposition）方法によって蒸着されたａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ膜またはａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆ膜（低誘電率ＣＶＤ膜）などからなる保護膜１８０が形成されている。
保護膜１８０には、ドレーン電極１７５の一部を露出する接触孔が形成されており、保護膜１８０上には、接触孔を介してドレーン電極１７５と接触する画素電極１９０が形成されている。画素電極１９０は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）またはＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの透明な導電体からなる。反射型液晶表示装置の場合には、画素電極１９０をアルミニウムなどの光反射特性に優れた導電体で形成する。
【００３０】
次に、下部基板２１０について説明する。
下部基板２１０の内部表面に、画素境界部での光漏れを遮断するための遮光膜２２０が形成されており、遮光膜２２０によって区画される各画素領域に赤色、緑色、及び青色の色フィルター２３０が形成されている。色フィルター２３０は、白色光をそのまま透過させる白色色フィルターをさらに含んだり、黄色（yellow）、青緑色（cyan）、深紅色（magenta）色フィルターからなることもできる。
【００３１】
色フィルター２３０上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質からなる共通電極２７０が形成されている。
共通電極２７０上には、液晶層３の液晶を所定の方向に配向するための配向膜２３が形成されている。
このような上部基板１１０と下部基板２１０との間にはスペーサ３２１が形成されている。スペーサ３２１は、高分子層３２２によって上部基板１１０の保護膜１８０及び画素電極１９０と堅固に固着されている。
【００３２】
スペーサ３２１によって形成された両基板１１０、２１０の間の空間には、液晶物質が満たされて液晶層３を形成している。
上部基板１１０の外側表面には第１偏光フィルム１２が配置されており、下部基板１１０の外側表面には、補償フィルム２１と第２偏光フィルム２２が配置されている。ここで、補償フィルム２１は省略されたりまたは複数に配置されることができ、第１偏光フィルム１２と上部基板１１０との間にも補償フィルムを配置することができる。
【００３３】
以下、このような構造の液晶表示装置を製造する方法について説明する。
まず、上部絶縁基板１１０に薄膜トランジスタをなどの素子を形成する過程を説明する。
絶縁基板１１０上に金属を蒸着し、写真エッチングして、ゲート電極１２４を含むゲート線及び維持電極１３３を含む維持電極線を形成し、ゲート電極１２４を含むゲート線及び維持電極１３３を含む維持電極線上に、ゲート絶縁膜１４０、非晶質シリコン層、及びｎ型不純物が高濃度にドーピングされた非晶質シリコン層を連続して蒸着する。
【００３４】
非晶質シリコン層とドーピングされた非晶質シリコン層を同時に写真エッチングして、非晶質シリコンパターン１５４と分離される前の未完成抵抗性接触層１６３、１６５を形成する。
未完成抵抗性接触層１６３、１６５上に金属層を蒸着し、写真エッチングして、ソース電極１７３を含むデータ線とドレーン電極１７５を形成する。
【００３５】
次に、ソース電極１７３とドレーン電極１７５をエッチングマスクとして露出されている抵抗性接触層１６３、１６５をエッチングして、抵抗性接触層１６３、１６５を両側に分離して完成する。
データ線とドレーン電極１７５上に保護膜１８０を蒸着または塗布し、写真エッチングして、ドレーン電極１７５を露出する接触孔を形成する。
【００３６】
保護膜１８０上にＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質を蒸着し、写真エッチングして、画素電極１９０を形成する。
次に、下部基板２１０に色フィルターなどを形成する過程を説明する。
下部基板２１０上にクロムまたはクロムと酸化クロムの二重層を蒸着し、写真エッチングして、各画素領域または画素列を区画する遮光膜２２０を形成する。
【００３７】
遮光膜上に顔料を含む感光剤を塗布、露光、及び現像する過程を繰り返して、赤色、緑色、及び青色色フィルター２３０を形成する。
色フィルター２３０上にＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質を蒸着して共通電極２７０を形成する。
このような下部基板２１０と上部基板１１０とを結合する方法を説明する。
【００３８】
下部基板２１０の共通電極２７０上に感光膜を塗布し、所定のマスクを通して露光し現像して、スペーサ３２１を形成する。
次に、スペーサ３２１上に配向剤を塗布しラビングして、配向膜２３を形成する。
次に、スペーサ３２１によって区画されている各微小領域に、紫外線によって重合される高分子の単量体を液晶と混合して滴下注入する。紫外線によって重合される高分子の単量体としては、ノーランド（Norland）社のＵＶ硬化性エポキシＮＯＡ−６５などがある。
【００３９】
次に、スペーサ３２１上に、薄膜トランジスタと画素電極１９０などが形成されている上部基板１１０を位置させ、上部基板１１０側から紫外線を照射する。紫外線の照射を受けた高分子単量体は、重合され始めながら液晶から相分離され、上部基板１１０の画素電極１９０と保護膜１８０の表面に固着して高分子層３３１を形成する。
このような高分子層３３１は、スペーサ３２１を上部基板１１０に堅固に付着する役割を果たす。
【００４０】
図４は、図１の実施例によって形成されたスペーサを上から見た正面図であり、図５は、図１の実施例によって形成されたスペーサの斜視図である。
図４及び図５に示したように、１００μｍ×３００μｍの単位格子領域を有する格子パターンスペーサを製作して実験に使用した。このようなパターンに形成されたスペーサを有する液晶表示装置の二つの駆動電極に電圧を印加してブラック状態とホワイト状態を撮影した写真を、図６及び図７に示した。
【００４１】
図６は、図１の実施例による液晶表示装置のブラック状態の写真であり、図７は、図１の実施例による液晶表示装置のホワイト状態の写真である。
図８は、図１の実施例による液晶表示装置の電圧透過率グラフである。
図８から分かるように、電圧が０Ｖである時に最高の光透過率を示し、電圧が高まるほど光透過率が落ちるノーマリホワイト（normally  white）モード液晶表示装置の典型的なＶ−Ｔ曲線を示す。
【００４２】
図９は、図１の実施例による液晶表示装置の応答時間グラフである。
図９において、黒い点は電圧印加時の応答速度を示し、白い点は電圧除去時の応答速度を示す。電圧印加時と電圧除去時全て３０ｍｓ以下の応答速度を示すので、表示装置として使用するのに問題がないことが分かる。
図１０及び図１１は、各々図１の実施例による液晶表示装置の合着されていた二つの表示板を分離した状態の写真である。図１０は上部基板であり、図１１は下部基板である。
【００４３】
図１０及び図１１によれば、図１１の下部基板と図１０の上部基板とを接合していた高分子層が、両基板を分離することで引き剥がされようとしている様子がわかる。特に、下側基板に形成されているスペーサが上側基板表面に固着される高分子層によって堅固に付着されていたことが分かる。
図１２は、本発明の他の実施例による液晶表示装置の斜視図であり、図１３は、図１２の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板にスペーサが形成されている状態の斜視図である。
【００４４】
図１２を見れば、上部絶縁基板１１０と共通電極２７０が形成されている下部絶縁基板２１０の間に複数の棒パターンのスペーサ３２２が互いに並んで配置されており、スペーサ３２２と交差する線状高分子突起３３２が形成されている。
ここで、二つの絶縁基板１１０、２１０の間の間隔はスペーサ３２２によって維持され、二つの絶縁基板１１０、２１０の間の空間は、スペーサ３２２と線状高分子突起３３２によって複数の微小領域に分割されている。ここで、各微小領域は、画素領域と一致したり、または複数の画素領域を合わせた大きさに形成されることができる。各微小領域内にはネマチック（nematic）液晶３が満たされる。
【００４５】
スペーサ３２２は、感光剤を下部基板２１０上に塗布し、所定の光マスクを通して露光及び現像して形成したものである。また、スペーサ３２２は、後述のように、弾性重合体などの他の物質で形成することもできる。
線状高分子突起３３２は、上部基板１１０とスペーサ３２２及び下部基板２１０を付着している。線状高分子突起３３２は、紫外線（ＵＶ）によって重合されて高分子化する単量体、例えばノーランド（Norland）社のエポキシＮＯＡ−６５を液晶３に混合して注入し、上部基板１１０をスペーサ３２１上に配置した後、上部基板１１０または下部基板２１０の外側から所定のマスクを通して紫外線を照射することによって単量体を重合させて形成したものである。単量体は、重合されながら液晶から非等方的に相分離され、上部基板１１０と下部基板２１０との間に突起を形成する。
【００４６】
上下部基板１１０、２１０には図３に示したように、薄膜トランジスタ、画素電極、共通電極などが形成されている。
このような構造の液晶表示装置を製造する方法において、下部基板２１０と上部基板１１０を結合する方法を図１４を参照して説明する。
図１４は、図１２の実施例による液晶表示装置を製造するために紫外線を照射する工程図である。
【００４７】
下部基板２１０の共通電極２７０上に感光膜を塗布し、所定のマスクを通して露光し現像して、スペーサ３２２を形成する。
次に、スペーサ３２２上に配向剤を塗布しラビングして、配向膜（図示せず）を形成する。
次に、スペーサ３２２が区画する領域に、紫外線によって重合される高分子の単量体を液晶と混合して滴下注入する。紫外線によって重合される高分子の単量体としては、ノーランド（Norland）社のＵＶ硬化性エポキシＮＯＡ−６５などがある。
【００４８】
次に、スペーサ３２２上に薄膜トランジスタと画素電極などが形成されている上部基板１１０を位置させ、上部基板１１０または下部基板２１０側から紫外線を照射する。ここで、紫外線照射は、図１４に示したように、複数のスリットが並んで形成されている光マスクを通して進行する。紫外線の照射を受けた高分子単量体は、重合され始めながら液晶から相分離され、上部基板１１０と下部基板２１０との間に固着して線状高分子突起３３２を形成する。
【００４９】
このような線状高分子突起３３２は、スペーサ３２２と下部基板２１０を上部基板１１０に堅固に付着する役割を果たす。
図１５は、図１２の実施例による液晶表示装置のホワイト状態の写真であり、図１６は、図１２の実施例による液晶表示装置のブラック状態の写真である。
図１５及び図１６によれば、図１２の実施例による液晶表示装置もホワイトとブラック表示が可能であることが分かり、同時に階調表示も可能である。
図１７及び図１８は、各々図１２の実施例による液晶表示装置の合着されていた二つの表示板を分離した状態の写真である。図１７は上部基板であり、図１８は下部基板である。
図１７及び図１８によれば、図１７の下部基板と図１８の上部基板とを接合していた高分子層が、両基板を分離することで引き剥がされようとしている様子がわかる。特に、下側基板に形成されているスペーサが下側基板と上側基板との間に固着される線状高分子突起によって堅固に付着されていたことが分かる。
【００５０】
図１９Ａ乃至図１９Ｅは、本発明の他の実施例によって液晶表示装置を製造する過程を示す工程断面図である。
図１９Ａ乃至図１９Ｅは、弾性重合体を使用してスペーサを形成する方法を示す。
まず、図１９Ａに示したように、ＳＵ−８のような感光剤を塗布し、所定の光マスクを通して露光した後、現像して、スペーサを印刷するための枠組を形成する。
【００５１】
次に、図１９Ｂに示したように、ＰＤＭＳ［poly(dimethylsiloxane)］などの弾性重合体の単量体を枠組上に塗布し、その上にＩＴＯが蒸着されている絶縁基板を載せる。
次に、図１９Ｃに示したように、絶縁基板を加圧しながら１００度で１０分間ベイキングし、枠組を絶縁基板から剥がせば、ＰＤＭＳからなるスペーサが絶縁基板上に残る。
次に、図１９Ｄに示したように、スペーサ上に配向膜をスピンコーティングしラビングして、配向膜を形成する。次いで、配向膜上に液晶、例えばメルク（Merck）社のＥ７ネマチック液晶と紫外線によって重合される光重合体の単量体、例えばノーランド（Norland）社のエポキシＮＯＡ−６５を９５：５程度の比率で混合して滴下し、ＩＴＯが蒸着されてある絶縁基板をスペーサ上に配置する。
【００５２】
次に、図１９Ｅに示したように紫外線を照射して、液晶に混ざっている単量体を重合させて高分子層を形成する。実際に試験のための試片製作時には約３５０ｎｍの波長を有する紫外線を使用しており、紫外線のソースとしては、２００Ｗの電力を使用するゼノン（Xenon）ランプを使用した。
このように、枠組を使用してスペーサを印刷するスタンピング（stamping）方法を使用すれば、スペーサを形成する工程を単純化して製造費用を節減することができる。
【００５３】
図２０は、図１９Ａ乃至図１９Ｅの実施例に使用するためのスタンプのＳＥＭ写真であり、図２１は、スタンプを使用して形成したスペーサのＳＥＭ写真であり、図２２は、図２１の円部分に対する拡大断面図である。
図２０乃至図２２によれば、スタンピング方法によってもスペーサを均一に形成することができることが分かる。
【００５４】
図１９Ａ乃至図１９Ｅの実施例では、感光膜を塗布し、露光及び現像して枠組を形成し、枠組上にＰＤＭＳのような弾性重合体の単量体を塗布してスペーサを形成したが、これと反対に、ＰＤＭＳのような弾性重合体で枠組を形成し（写真エッチング工程などを通じて形成）、感光膜を使用してスペーサを形成することもできる。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、各々図１９Ａ乃至図１９Ｅの実施例によって製造した液晶表示装置のブラック状態とホワイト状態の写真であり、図２３Ｃ及び図２３Ｄは、図１９Ａ乃至図１９Ｅの実施例によって製造した液晶表示装置の中間階調（各々階調電圧を３Ｖと６Ｖに印加した場合）写真である。
【００５５】
図２３Ａ乃至図２３Ｂによれば、スタンピング方法を通じて製造した液晶表示装置も階調表示をするには何らの問題も無いことが分かる。ただし、図２３Ａを見れば、ブラック状態で少しの光漏れが現れることが分かる。しかし、このような光漏れは遮光膜を形成することによって容易に遮断することができる。
図２４は、本発明の他の実施例による液晶表示装置の斜視図である。
【００５６】
図２４の実施例は、図１２の実施例で高分子突起３３２と共に上部基板１１０表面に形成されている高分子層をさらに含む構造の液晶表示装置である。
スリットを有する光マスクを通した紫外線照射を通じて高分子突起３３２を形成した以降に残留し得る光重合体の単量体を液晶から分離するために、全面的な紫外線照射を追加的に実施して得られた構造である。
【００５７】
なお、高分子の単量体と液晶とを挟み込む上部基板と下部基板とにおいて、上部基板側から紫外線を照射するために、上部基板側に高分子層が形成される。つまり、上部基板側から紫外線を照射すると、上部基板側に位置する高分子単量体が重合し、上部基板側に高分子層が形成される。よって、紫外線は、高分子層を形成したい基板側から照射すればよい。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者のいろいろな変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例による液晶表示装置の斜視図である。
【図２】図１の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板にスペーサが形成されている状態の斜視図である。
【図３】図１の実施例による液晶表示装置の断面図である。
【図４】図１の実施例によって形成されたスペーサを上から見た正面図である。
【図５】図１の実施例によって形成されたスペーサの斜視図である。
【図６】図１の実施例による液晶表示装置のブラック状態の写真である。
【図７】図１の実施例による液晶表示装置のホワイト状態の写真である。
【図８】図１の実施例による液晶表示装置の電圧透過率グラフである。
【図９】図１の実施例による液晶表示装置の応答時間グラフである。
【図１０】及び
【図１１】各々図１の実施例による液晶表示装置の合着されていた二つの表示板を分離した状態の写真である。
【図１２】本発明の他の実施例による液晶表示装置の斜視図である。
【図１３】図１２の実施例による液晶表示装置用共通電極表示板にスペーサが形成されている状態の斜視図である。
【図１４】図１２の実施例による液晶表示装置を製造するために紫外線を照射する工程図である。
【図１５】図１２の実施例による液晶表示装置のホワイト状態の写真である。
【図１６】図１２の実施例による液晶表示装置のブラック状態の写真である。
【図１７】図１２の実施例による液晶表示装置の合着されていた二つの表示板を分離した状態の写真である。
【図１８】図１２の実施例による液晶表示装置の合着されていた二つの表示板を分離した状態の写真である。
【図１９Ａ】本発明の他の実施例によって液晶表示装置を製造する過程を示す工程断面図（１）である。
【図１９Ｂ】本発明の他の実施例によって液晶表示装置を製造する過程を示す工程断面図（２）である。
【図１９Ｃ】本発明の他の実施例によって液晶表示装置を製造する過程を示す工程断面図（３）である。
【図１９Ｄ】本発明の他の実施例によって液晶表示装置を製造する過程を示す工程断面図（４）である。
【図１９Ｅ】本発明の他の実施例によって液晶表示装置を製造する過程を示す工程断面図（５）である。
【図２０】図１９Ａ乃至図１９Ｅの実施例に使用するためのスタンプのＳＥＭ写真である。
【図２１】スタンプを使用して形成したスペーサのＳＥＭ写真である。
【図２２】図２１の円部分に対する拡大断面図である。
【図２３Ａ】図１９Ａ乃至図１９Ｅの実施例によって製造した液晶表示装置のブラック状態の写真である。
【図２３Ｂ】図１９Ａ乃至図１９Ｅの実施例によって製造した液晶表示装置ホワイト状態の写真である。
【図２３Ｃ】図１９Ａ乃至図１９Ｅの実施例によって製造した液晶表示装置の中間階調（階調電圧を３Ｖを印加した場合）写真である。
【図２３Ｄ】図１９Ａ乃至図１９Ｅの実施例によって製造した液晶表示装置の中間階調（各々階調電圧６Ｖを加した場合）写真である
【図２４】本発明の他の実施例による液晶表示装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
３  液晶
１２  第１偏光フィルム
２１  補償フィルム
２２  第２偏光フィルム
２３  配向膜
１１０  上部絶縁基板
１２４  ゲート電極
１３３  維持電極
１４０  ゲート絶縁膜
１５４  非晶質シリコンパターン
１６３、１６５  抵抗性接触層
１７３  ソース電極
１７５  ドレーン電極
１８０  保護膜
１９０  画素電極
２１０  下部絶縁基板
２２０  遮光膜
２３０  色フィルター
２７０  共通電極
３２１、３２２  スペーサ
３３１  高分子層
３３２  高分子突起
【図１】
2006259728.tif 000003
【図２】
2006259728.tif 000004
【図３】
2006259728.tif 000005
【図８】
2006259728.tif 000006
【図９】
2006259728.tif 000007
【図１２】
2006259728.tif 000008
【図１３】
2006259728.tif 000009
【図１９Ａ】
2006259728.tif 000010
【図１９Ｂ】
2006259728.tif 000011
【図１９Ｃ】
2006259728.tif 000012
【図１９Ｄ】
2006259728.tif 000013
【図１９Ｅ】
2006259728.tif 000014
【図２４】
2006259728.tif 000015
【図４】
2006259728.tif 000016
【図５】
2006259728.tif 000017
【図６】
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【図７】
2006259728.tif 000019
【図１０】
2006259728.tif 000020
【図１１】
2006259728.tif 000021
【図１４】
2006259728.tif 000022
【図１５】
2006259728.tif 000023
【図１６】
2006259728.tif 000024
【図１７】
2006259728.tif 000025
【図１８】
2006259728.tif 000026
【図２０】
2006259728.tif 000027
【図２１】
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【図２２】
2006259728.tif 000029
【図２３Ａ】
2006259728.tif 000030
【図２３Ｂ】
2006259728.tif 000031
【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
2006259728.tif 000033