(57)【要約】【課題】両基板の間隔を均一に維持することができる表示装置用基板と、これを含む液晶表示装置及びその製造方法を提供する【解決手段】液晶表示装置は画面表示部を有して互いに対向する両基板と、画面表示部外側の両基板の縁周に閉曲線模様で形成されていて両基板を支持する封印材と、両基板及び封印材で定義される内部に充填されている液晶物質層及び両基板の間に形成されており、他の面的で両基板と接して両基板を支持する基板間隔材とを含む。この時、画面表示部の中心に近いほど両基板と接する基板間隔材の面積が次第に広くなるのが好ましい。
2005534975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面表示部を有する絶縁基板と、
前記絶縁基板上部に形成されており、前記絶縁基板と接して前記絶縁基板を支持する基板間隔材を含む液晶表示装置用基板において、
前記画面表示部の中心に近いほど前記基板と接する前記基板間隔材の面積が次第に広くなる、液晶表示装置用基板。
【請求項２】
前記画面表示部の中央に位置した前記基板間隔材が基板に接する面積は、前記画面表示部の最も周縁に位置した前記基板間隔材が前記基板に接する面積に比べて３．２倍を超えない、請求項１に記載の液晶表示装置用基板。
【請求項３】
前記絶縁基板上部に形成されており、走査信号または映像信号のような電気的信号を伝達するための複数のゲート配線及びデータ配線と、
前記ゲート配線及び前記データ配線と電気的に接続されていて、映像信号を制御するためのスイッチング素子である薄膜トランジスタと、
液晶分子を駆動するために画素電圧が伝達される画素電極と、
をさらに含む、請求項２に記載の液晶表示装置用基板。
【請求項４】
前記絶縁基板上部に形成されている赤、緑、青のカラーフィルターをさらに含む、請求項２に記載の液晶表示装置用基板。
【請求項５】
画面表示部を有し、互いに対向する２つの基板と、
前記画面表示部外側の前記両基板の縁周に閉曲線模様で形成されていて、前記両基板を支持する封印材と、
前記両基板及び前記封印材と定義される内部に充填されている液晶物質層と、
前記両基板の間に形成されており、他の面的で前記両基板と接して前記両基板を支持する基板間隔材と、
を含む液晶表示装置。
【請求項６】
前記画面表示部の中心に近いほど前記両基板と接する前記基板間隔材の面積が次第に広くなる、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記画面表示部の中央に位置した前記基板間隔材が基板に接する面積は前記画面表示部の最も周縁に位置した前記基板間隔材が前記基板に接する面積に比べて３．２倍を超えない、請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
画面表示部を有する両基板のうちの１つの基板上部に、前記画面表示部に異なる接触領域で前記基板に接して前記基板を支持する基板間隔材を形成する段階と、
前記両基板のうちの１つの基板上部に封印材を塗布する段階と、
前記封印材が塗布されている前記基板の上部に液晶物質を落とす段階と、
真空状態で前記両基板を結合させる段階と、
を含む、液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記画面表示部の中央に近づくほど次第に広い面積で前記基板と接するように前記基板間隔材を形成する、請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記両基板の結合段階は、
前記両基板を整列する段階と、
前記両基板の間を真空にする段階と、
真空を利用して前記両基板を密着させる段階と、
大気圧を利用して前記両基板に圧力を加える段階と、
前記封印材によって両基板を接着する段階と、
前記封印材を硬化して前記両基板を結合させる段階と、
を含む、請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記両基板の結合段階において前記画面表示部の中央に位置した前記基板間隔材が基板に接する面積は前記画面表示部の最も周縁に位置した前記基板間隔材が前記基板に接する面積に比べて３．２倍を超えない、請求項１０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用基板とこれを含む液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に液晶表示装置は２枚の基板の間に注入されている異方性誘電率を有する液晶物質に電極を利用して電界を印加し、この電界の強さを調節して基板に透過する光量を調節することによって画像を表示する装置である。
【０００３】
このような液晶表示装置は電極が形成されている両基板及びその間に注入されている液晶物質を含み、両基板は周縁に印刷されていて液晶物質を封じ込める封印材で結合されており、両基板の間に塗布されている間隔材によって支持されている。
【０００４】
液晶表示装置の製造方法では、まず、両基板に液晶物質の液晶分子を配向するための配向膜を塗布し、配向処理を実施した後、そのうちの１つの基板に球形のスペーサを塗布し、液晶注入口を有する封印材を周囲に印刷する。次いで、両基板を整列した後、ホットプレス工程によって両基板を付着し、液晶注入口を通じて両基板の間に液晶物質を注入した後、液晶注入口を封止して液晶セルを作る。この時、画面として表示される表示領域内には別途に基板間隔維持用スペーサを塗布したり基板間隔材を形成し、封印材には他のスペーサを混合して基板の間隔を維持する。
【０００５】
一般に２枚の基板からなる液晶セルの間隔は画面で表示される基板の中央部及び封印材が形成されている縁部に分類して測定するが、液晶表示装置が大型化することによってガラス、プラスチックまたはセラミックで作られる両基板の間の間隔を均一に維持する工程開発がさらに重要になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする技術的課題は、両基板の間隔を均一に維持することができる表示装置用基板と、これを含む液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような本発明による液晶表示装置用基板及びその製造方法では画面表示部に形成されている基板間隔材は画面表示部の中心に近いほど基板と次第に広い面積で接して両基板の間隔を均一に支持している。
【０００８】
さらに詳しくは、本発明による液晶表示装置用基板には、画面表示部を有する絶縁基板の上部に他の面的で基板と接して基板を支持する基板間隔材が形成されている。
この時、画面表示部の中心に近いほど基板と接する基板間隔材の面積が次第に広くなるのが好ましい。
【０００９】
このような液晶表示装置用基板は走査信号または映像信号のような電気的信号を伝達するための複数のゲート配線とデータ配線、ゲート配線及びデータ配線と電気的に連結されていて、映像信号を制御するためのスイッチング素子である薄膜トランジスタ、液晶分子を駆動するために画素電圧が伝達される画素電極をさらに含むことができ、赤、緑、青のカラーフィルターをさらに含むことができる。
【００１０】
また、本発明による液晶表示装置は画面表示部を有し、互いに対向する２枚の基板、画面表示部外側の両基板縁周に閉曲線模様で形成されていて両基板を支持する封印材、両基板及び封印材と定義される内部に充填されている液晶物質層及び両基板の間に形成されていて両基板を支持するために異なる接触領域で両基板に接触する基板間隔材を含む。
【００１１】
この時、画面表示部の中心に近いほど両基板と接する基板間隔材の面積は次第に広くなるのが好ましい。
このような液晶表示装置の製造方法では基板上部に液晶物質を落として液晶物質層を形成し、真空を利用して両基板を結合させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画面表示部の中心に近いほど基板を支持する基板間隔材の面積を広く形成することによって、液晶セルギャップを均一に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様で相異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
【００１４】
図面で多様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。明細書全体にかけて類似な部分については同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“すぐ上”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。これと反対に、ある部分が他の部分の“すぐ上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。
【００１５】
以下で本発明の実施例による液晶表示装置用基板と、これを含む液晶表示装置及びその製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
液晶表示装置の製造方法は大別して２枚の基板をプレートに密着させ、プレートに圧力を加えて両基板を付着するホットプレス工程と、両基板と封印材で囲まれた空間を真空状態に維持した後、液晶パネルを待機状態で露出させて外部大気圧の圧力で両基板を付着する真空圧着工程がある。この時、真空圧着工程によって完成した液晶パネルの場合に、画面表示部の周縁にはあまり弾性のない硬いスペーサが混合された封印材が両基板を支持しているが、大部分の画面表示部は優れた弾性を有する基板間隔材が両基板を支持している。したがって、両基板及び封印材で囲まれた内部は真空状態が維持されるために、外部での大気圧による力が両基板に全面的に同一に加えられても、画面表示部中央には両基板の間隔が狭くなって両基板の間隔である液晶セルギャップが不均一になる問題点が発生する。これについて図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１Ａ及び図１Ｂは真空圧着工程によって完成した液晶パネルの画面表示部のセルギャップを示したグラフである。図１Ａ及び図１Ｂで横軸（X）は液晶パネルの横方向であり、縦軸（Y）は液晶パネルの縦方向である。
【００１７】
図１Ａ及び図１Ｂのように、画面表示部の縁部（A）は４．６〜４．８μmの範囲で測定され、画面表示部の中央部（C）は４．４〜４．５μm、画面表示部の縁部と中央部との間（B）は４．５〜４．６μmの範囲で測定され、全体的に液晶パネルのセルギャップが不均一に測定された。
【００１８】
本発明の実験例では基板を支持する基板間隔材の断面積変化による液晶セルギャップの変化に対する影響を評価した。この時、基板間隔材を写真エッチング工程によって１２画素ごとに１つずつ正六面体模様で形成し、基板を支持する基板間隔材面の面積は各々１８．８*１８．８μm2、２３．０*２３．０μm2、２６．６*２６．６μm2、液晶パネルの液晶物質層は液晶物質を基板上部に投下して形成する液晶投下方式を利用し、両基板は真空圧着工程によって付着した。ここで、液晶セルギャップは４．６μmに設定し、液晶物質量は設定された有効体積の９７％を投下し、液晶セルギャップは封印材から０mm、６mm、１２mm、１８mm、２４mmの距離で各々測定した。
【００１９】
図２は本発明の実験例で基板を支持する基板間隔材の断面積変化による液晶セルギャップの変化を示したグラフである。
図２のように、同一に液晶セルギャップを４．６μmに設定しても、封印材が形成された縁部は同一に４．６μmと測定されたが、基板を支持する基板間隔材面の面積が減少する場合には液晶セルギャップが減少すると測定されており、基板を支持する基板間隔材面の面積が増加する場合には液晶セルギャップが増加すると測定された。その結果、基板を支持する基板間隔材面の面積を増加させて液晶セル間隔を均一に補正できることが分かった。
【００２０】
また、セル間隔変化に与える要因としては液晶物質量、基板間隔材の高さ、基板間隔材の密度などがあるが、本発明の実施例では他の要因はセル間隔変化に影響をあまり与えないために無視し、液晶物質量と基板間隔材面の面積を変化させて液晶セルギャップの変化を測定した。この時、基板間隔材面の面積が最小１５*１５μm2で、液晶物質量が９６％である場合と、基板間隔材面積が最大３０*３０μm2で、液晶物質量が９８％である場合にも許容誤差範囲である４．６±０．１５μm内で液晶セルギャップが測定された。したがって、液晶セルギャップを均一に維持するために基板を支持する基板間隔材面の最小面積と最大面積の比は３を超えないのが好ましい。
【００２１】
次に、本発明の実施例による液晶物質を基板上部に投下して液晶層を形成する液晶投下方式を利用して完成された液晶表示装置用液晶パネル及びその製造方法について具体的に説明する。
【００２２】
図３は本発明の実施例による完成した液晶表示装置用液晶パネルの構造を示した構造を示した平面図であり、図４は図３でIV-IV'線に沿って切断した断面図であり、図５は単位液晶セル領域の画面表示部で基板間隔材の位置を示した配置図である。
【００２３】
図３及び図４に示したように、本発明の実施例による液晶表示装置の製造工程で液晶注入工程及び基板結合工程を終了した１つの液晶パネル１００は同時にいくつかの液晶表示装置用液晶セルを有する。例えば、図１のように、互いに対向する絶縁基板１１０、１２０及び両基板１１０、１２０の間に注入されている液晶物質層１３０を含む液晶パネル１００にはa及びbの点線で定義される４個の液晶セル領域が作られ、各々の液晶セル領域は画像が表示される画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４を有する。また、各々の液晶パネル１００には両基板１１０、１２０を平行に支持している基板間隔材１４１、１４２が形成されており、注入された液晶物質層１３０は両基板１１０、１２０の周縁に形成されている液晶セルの単位で形成されている封印材１５０によって封印されている。
【００２４】
この時、図５のように基板間隔材１４１、１４２は互いに異なる面積で両基板１１０、１２０と接して両基板１１０、１２０を支持するように配置されているが、封印材１５０に隣接した画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４の周縁から画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４の中央部へ行くほど基板間隔材１４１、１４２は両基板１１０、１２０を広い面積で接して支持している。この時、画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４の中央に位置した基板間隔材１４２が基板１１０、１２０に接する面積は画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４の最も周縁に位置した基板間隔材１４１が基板１００、２００に接する面積に比べて３．２倍を超えないのが好ましい。
【００２５】
一方、両基板１１０、１２０を平行に支持するために封印材１５０もスペーサを含むことができる。
このような本発明の実施例による液晶表示装置の製造方法で液晶パネル１００は液晶セルの単位で分離されなかった状態で液晶物質層１３０が注入されていても、そうでなくてもよく、図面符号a及びbは液晶注入及び基板結合工程を完了した後に液晶パネルをセル領域単位で分離するための切断線を示したものである。
【００２６】
このような液晶パネル１００の基板１１０、１２０のうちの１つには互いに交差して画素領域を定義する走査信号または映像信号のような電気的信号を伝達するための複数のゲート配線とデータ配線、ゲート配線及びデータ配線と電気的に連結されていて映像信号を制御するためのスイッチング素子である薄膜トランジスタ、液晶分子を駆動するために画素電圧が伝達される画素電極が形成されている薄膜トランジスタアレイ基板であり、他の１つは画素電極と対向して液晶分子を駆動するための電場を形成する共通電極及び画像を表示するのに要求される色相を表示するためのこと（R）、緑（G）、青（B）のカラーフィルターが画素領域に順次に形成されている対向基板である。この時、カラーフィルターまたは共通電極は薄膜トランジスタ基板と同一の基板に形成してもよい。
【００２７】
次に、このような本発明の実施例による液晶表示装置用液晶パネルを製造する方法について具体的に説明する。
まず、液晶パネル１００の１つの基板１１０に低抵抗を有するゲート配線及びデータ配線と、薄膜トランジスタ及び透明な導電物質または反射度を有する導電物質の画素電極などを形成し、有機絶縁物質を積層して写真エッチング工程でパターニングし画素領域の間に基板間隔材１４１、１４２を形成する。一方、他の基板１２０に共通電極及び赤、緑、青のカラーフィルターを形成する。前述したようにカラーフィルターまたは共通電極は薄膜トランジスタと同一の基板に形成することもできる。この時、基板間隔材１４１、１４２は作ろうとする液晶パネル１００の両基板１１０、１２０の間隔より１０％〜３０％程度大きく形成するのが好ましい。もちろん基板間隔材１４１、１４２は両基板１１０、１２０のうちのある基板に形成しても構わない。このように基板間隔材１４１、１４２を写真エッチング工程で形成する場合には基板間隔材１４１、１４２を均一な位置に配置することができるので、セル間隔を全体的に均一に維持することができ、薄いセル間隔を設計することができ、画素領域に基板間隔材１４１、１４２が配置されることを防止することができるので表示特性を向上させることができる。
【００２８】
次いで、基板間隔材１４１、１４２が形成された基板１１０、１２０の上部に封印材１５０を塗布する。この時、封印材１５０は液晶注入口を有しないように閉曲線模様で形成し、熱硬化材または紫外線硬化材で形成することができ、両基板１１０、１２０の間隔を支持するためのスペーサを含むことができる。本発明の実施例には封印材１５０に液晶注入口を形成しないために正確な量を調節することが重要であり、液晶物質の量が多かったり少ない場合に発生する問題点を解決するために封印材１５０は基板結合工程が終了しても液晶物質が充填されなかったバッファー領域を有するのが好ましい。一方、封印材１５０は液晶物質層１３０と反応する表面に反応防止膜を有するのが好ましい。
【００２９】
次に、両基板１１０、１２０のうちの１つの基板の上部に液晶塗布器を利用して液晶物質を塗布するか、または落下する。この時、液晶塗布器は液晶セル領域１０１、１０２、１０３、１０４に液晶物質を落下することができる注射器形態であってもよく、液晶セル領域１０１、１０２、１０３、１０４に全面的に液晶物質を塗布することができる噴霧器形態であってもよい。
【００３０】
その後、真空チャンバーからなる基板結合装置に両基板１１０、１２０を移送した後、両基板１１０、１２０と封印材１５０で囲まれた空間を真空状態に作って大気圧によって両基板１１０、１２０を密着させ所望のセルのギャップで両基板１１０、１２０の間隔を合せた後、露光装置を利用して紫外線を照射して封印材１５０を完全に硬化させ両基板１１０、１２０を結合して液晶パネル１００を完成する。ここで、両基板１１０、１２０を密着させたり封印材１５０に紫外線を照射する工程中にも両基板１１０、１２０は微細に整列させるのが好ましい。この時、画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４の周縁には弾性をあまり有しない封印材１５０とこれに混合されているスペーサが両基板１１０、１２０を支持しているが、大部分の画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４は優れた弾性を有する基板間隔材１４１、１４２が両基板１１０、１２０を支持している。したがって、両基板１１０、１２０及び封印材１５０で囲まれた内部は真空状態であるために外部での大気圧による力が両基板１１０、１２０に全面的に同一に加えられても、同一な面積で両基板１１０、１２０に接触して両基板１１０、１２０を支持する場合には画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４中央には両基板１１０、１２０の間隔が狭くなって両基板１１０、１２０の間隔であるセルギャップが不均一になる問題点が発生する。このような問題点を解決するために本発明では前述したように、封印材１５０に隣接した画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４の周縁から画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４の中央部へ行くほど基板間隔材１４１、１４２は両基板１１０、１２０を次第に広い面積で接して支持する。画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４の中央に位置した基板間隔材１４２が基板１１０、１２０に接する面積は画面表示部１０１、１０２、１０３、１０４の最も周縁に位置した基板間隔材１４１が基板１００、２００に接する面積に比べて３．２倍を超えないのが好ましい。
【００３１】
次に、完成された液晶パネル１００を切断装置を利用して液晶セル領域１０１、１０２、１０３、１０４で液晶パネル１００を分離して液晶表示装置用液晶セルに分離する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】真空圧着工程によって完成した液晶パネル画面表示部のセルギャップを示したグラフである。
【図１Ｂ】真空圧着工程によって完成した液晶パネル画面表示部のセルギャップを示したグラフである。
【図２】本発明の実験例で基板を支持する基板間隔材の断面積変化による液晶セルギャップ変化を示したグラフである。
【図３】本発明の実施例による完成された液晶表示装置用液晶パネルの構造を示した 平面図である。
【図４】図３でIV-IV'線に沿って切断した断面図である。
【図５】単位液晶セル領域の画面表示部で基板間隔材の位置を現れて配置図である。
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2005534975.tif 000009