DE102005060337B4

DE102005060337B4 - Flüssigkristallanzeige-Paneel und Verfahren zur Herstellung von diesem

Info

Publication number: DE102005060337B4
Application number: DE102005060337A
Authority: DE
Inventors: Sung Hoe Goyang Yoon
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2025-12-17
Also published as: TWI321245B; US20060244894A1; JP4404368B2; KR101114233B1; FR2885233B1; FR2885233A1; DE102005060337A1; JP2006309138A; GB2425612B; KR20060114464A; TW200638095A; CN1854824A; GB0525457D0; CN100576026C; US7518694B2; GB2425612A

Abstract

Flüssigkristallanzeige-Paneel, aufweisend:
– ein erstes Array-Substrat und ein zweites Array-Substrat, die einander gegenüber positioniert sind;
– einen Flüssigkristall, der zwischen dem ersten Array-Substrat und dem zweiten Array-Substrat positioniert ist;
– einen Vorsprung, der von dem zweiten Array-Substrat hervorsteht; und
– einen Abstandhalter, der zwischen dem ersten Array-Substrat und dem zweiten Array-Substrat positioniert ist, wobei der Abstandhalter einen ersten Abschnitt, der den Vorsprung kontaktiert, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der das erste Array-Substrat kontaktiert, und wobei der erste Abschnitt des Abstandhalters einen ersten Grad an Vernetzung aufweist, der größer als der Grad der Vernetzung in dem zweiten Abschnitt des Abstandhalters ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, und insbesondere ein Flüssigkristallanzeige-Paneel und ein Herstellungsverfahren von diesem. Obwohl die Erfindung für einen weiten Bereich von Anwendungen geeignet ist, ist sie insbesondere zum Verhindern einer Welligkeit in dem Flüssigkristallanzeige-Paneel und zum Aufrechterhalten eines Zellenzwischenraums des Flüssigkristallanzeige-Paneels geeignet.
Allgemein steuert eine Flüssigkristallanzeige(liquid crystal display, LCD)-Vorrichtung die Lichtdurchlässigkeit von Füssigkristallzellen gemäß einem Videosignal, wodurch ein Bild auf dem Flüssigkristallanzeige-Paneel angezeigt wird, das dem Videosignal entspricht. Genauer weist die Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung ein Flüssigkristallanzeige-Paneel auf, bei dem Flüssigkristallzellen in einer Matrix angeordnet sind. Ansteuerschaltungen zum Ansteuern der Flüssigkristallzellen sind auch an dem Flüssigkristallanzeige-Paneel positioniert.
1 ist eine Querschnittsdarstellung eines Flüssigkristallanzeige-Paneels nach dem Stand der Technik. Das in 1 gezeigte Flüssigkristallanzeige-Paneel weist ein oberes Array-Substrat 2, welches auch als ein Farbfilter-Array-Substrat 2 bekannt ist, und ein unteres Array-Substrat 22 auf, welches auch als ein Dünnschichttransistor-Array-Substrat bekannt ist. Ein Flüssigkristallbereich 5 befindet sich in einem Zellenzwischenraum zwischen dem oberen Array-Substrat 2 und dem unteren Array-Substrat 22. Der Zellenzwischenraum des Flüssigkristallbereichs 5 wird durch Abstandhalter 13 aufrechterhalten, die zwischen dem oberen Array-Substrat 2 und dem unteren Array-Substrat 22 positioniert sind.
Eine erste Dünnschichtstruktur 4, wie zum Beispiel eine Schwarzmatrix und ein Farbfilter, ist auf dem oberen Array-Substrat 2 ausgebildet. Eine zweite Dünnschichtstruktur 24, wie zum Beispiel ein Dünnschichttransistor, eine Signalleitung und eine Pixelelektrode, ist auf dem unteren Array-Substrat 22 gebildet. Die Abstandhalter 13 sind an dem oberen Array-Substrat 2 ausgebildet, damit der Flüssigkristallbereich 5 durch Aufrechterhalten eines Zellenzwischenraums zwischen dem oberen Array-Substrat 2 und dem unteren Array-Substrat 22 festgelegt wird.
Bei solch einem Flüssigkristallanzeige-Paneel nach dem Stand der Technik werden das obere Array-Substrat 2 und das untere Array-Substrat 22 bereitgestellt, und dann wird ein Flüssigkristall-Tropfprozess zum Verteilen des Flüssigkristalls über zumindest dem oberen Array-Substrat 2 oder dem unteren Array-Substrat 22 ausgeführt. Anschließend werden das obere Array-Substrat 2 und das untere Array-Substrat 22 mit sowohl den Abstandhaltern 13 als auch dem Flüssigkristallbereich 5 zwischen dem oberen Array-Substrat 2 und dem unteren Array-Substrat 22 miteinander verbunden.
Gleich nachdem der VALC-Prozess nach dem Stand der Technik ausgeführt wurde, konzentriert sich der Flüssigkristall an einem mittleren Abschnitt des Flüssigkristallanzeige-Paneels. Daher ist gleich nach dem Verbindungsprozess der Zellenzwischenraum des mittleren Abschnitts des Flüssigkristallanzeige-Paneels dicker als der Rest des Flüssigkristallanzeige-Paneels. Nach einer Weile breitet sich der Flüssigkristall schrittweise aus, so dass sich der Zellenzwischenraum des mittleren Abschnitts des Flüssigkristallanzeige-Paneels verringert, während sich der Zellenzwischenraum des Restes des Flüssigkristallanzeige-Paneels vergrößert. Der Zellenzwischenraum wird schließlich entsprechend der Höhe der Abstandhalter 13 über das gesamte Flüssigkristallanzeige-Paneel hinweg gleichförmig.
Es tritt Reibung auf zwischen dem Abstandhalter 13 und einem Bereich des unteren Array-Substrats 22, der in Kontakt mit dem Abstandhalter 13 ist. Diese Reibung kann ein Problem dahingehend verursachen, dass innere Strukturen des Flüssigkristallanzeige-Paneels, wie zum Beispiel die Signalleitungen, beschädigt werden können. 2 ist eine Querschnittsdarstellung des Flüssigkristallanzeige-Paneels nach dem Stand der Technik mit einem Abstandhalter in Kontakt mit einem Vorsprung 25 an dem unteren Array-Substrat. Der Vorsprung 25 an dem unteren Array-Substrat 22 ist ausgebildet, um solch eine Beschädigung der inneren Struktur zu verhindern, und der Vorsprung 25 kontaktiert den Abstandhalter 13, wie in 2 gezeigt. Dementsprechend ist das Problem einer Reibungskraft zwischen dem Abstandhalter 13 und dem unteren Array-Substrat 22, die eine Beschädigung hervorruft, gelöst.
Wie in dem Teilausschnitt mit dem gestrichelten Kreis von 2 gezeigt ist, konzentriert sich der Druck an einem mittleren Abschnitt des Abstandhalters 13, der in Kontakt mit dem Vorsprung 25 ist. Dieser Druck verhindert, dass sich der Abstandhalter 13 entlang des unteren Array-Substrats 22 bewegt. Jedoch kann dieser Druck das Problem verursachen, dass man nicht in der Lage ist, wegen der großen statischen Reibung zwischen dem Abstandhalter und dem Vorsprung die Welligkeit in dem oberen Array-Substrat 2 zu verringern. Die Welligkeit vermindert die Gleichmäßigkeit des Zellenzwischenraums über das Flüssigkristallanzeige-Paneel hinweg. Beispielsweise wird in DE 10 2004 052 042 A1 ein solches System mit Abstandshaltern und Vorsprüngen beschrieben.
3 ist ein Diagramm der Welligkeit in einem oberen Array-Substrat. Das obere Array-Substrat 2 kann vor dem Verbindungsprozess eine Welligkeit mit einer Periode von 5–20 mm und einer Größe von 0.02~0.03 μm haben. Gleich nachdem das obere Array-Substrat 2 mit dem unteren Array-Substrat 22 verbunden wurde, ist eine Kraft FEXT, die von der Außenseite auf die Innenseite des Flüssigkristallanzeige-Paneels aufgebracht wird, größer als eine Kraft FINNER, die von der Innenseite des Flüssigkristallanzeige-Paneels auf die Außenseite des Flüssigkristallanzeige-Paneels aufgebracht wird. Die mathematische Beziehung der Kräfte ist wie folgt: FEXT > FINNER, (FINNER = FLC + FCS) (1)wobei

FEXT: = eine Kraft, die von der Außenseite auf die Innenseite des Paneels aufgebracht wird,
FINNER: = eine Kraft, die von der Innenseite auf die Außenseite des Paneels aufgebracht wird, die entgegengesetzt zu der Kraft von der Außenseite ist,
FLC: = eine Kraft, mit welcher der Flüssigkristall das Substrat drückt, und
FCS: = eine Kraft, mit welcher der Vorsprung den Abstandhalter drückt.

Die Welligkeit verteilt sich über das gesamte Flüssigkristallanzeige-Paneel hinweg, nachdem einige Zeit vergangen ist, so dass die von der Außenseite auf die Innenseite des Flüssigkristallanzeige-Paneels aufgebrachte Kraft FEXT gleich der von der Innenseite auf die Außenseite des Flüssigkristallanzeige-Paneels aufgebrachten Kraft FINNER wird.
Ein oberes Array-Substrat 2 mit solch einer Welligkeit kann geebnet werden, wenn die von der Außenseite auf die Innenseite des Flüssigkristallanzeige-Paneels aufgebrachte Kraft FEXT gleich der von der Innenseite auf die Außenseite des Flüssigkristallanzeige-Paneels aufgebrachten Kraft FINNER ist, wie unten in der Formel (2) gezeigt ist. FEXT = FINNER, (FINNER = FLC + FCS), (FCS = PCS·ACS) (2)wobei

PCS: = ein Druck, der auf eine Kontaktfläche zwischen dem Abstandhalter und dem Vorsprung aufgebracht wird, und
ACS: = ein Bereich der Kontaktfläche zwischen dem Abstandhalter und dem Vorsprung.

Jedoch können die Abstandhalter 13, die die Vorsprünge 25 kontaktieren, nur teilweise niedergedrückt werden, und sie werden an der Stelle an den Vorsprüngen gehalten, was zu einer Kontaktdichte zwischen den Abstandhaltern 13 und den Vorsprüngen 25 von etwa 50 ppm und einem Wiederherstellungsgrad des Abstandhalters 13 führt, der bei etwa 60% oder darunter liegt. 4 sind experimentelle Daten, die die Ungleichmäßigkeit eines Zellenzwischenraums bei einem Flüssigkristallanzeige-Paneel nach dem Stand der Technik zeigen. Da die Vorsprünge 25 nur teilweise niedergedrückt werden können, was eine statische Reibung zwischen einigen der Abstandhalter und der Vorsprünge hervorruft, wird ein Druck bis hoch zu dem gesamten oberen Array-Substrat 2 durch einige der Abstandhalter 13 übertragen, so dass die Welligkeit des oberen Array-Substrats 2 nicht geebnet werden kann und der Zellenzwischenraum ungleichmäßig ist, wie es in dem in 4 gezeigten experimentellen Ergebnis dargestellt ist. Die Ungleichmäßigkeit des Zellenzwischenraums verursacht Unvollkommenheiten in den Bildern auf dem Flüssigkristallanzeige-Paneel.
In US 5,757,451 A wird eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung beschrieben, die einen Abstandshalter aufweist, der aus drei verschiedenen Farbfilterschichten aufgebaut ist. Die Farbfilterschichten liegen unter der Elektrodenschicht und diese unter der Ausrichtungsschicht, so dass weder die härteste Farbfilterschicht noch die härteste Elektrodenschicht einen Vorsprung auf dem Substrat kontaktieren.
JP 03-015824 A beschreibt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung die aus einem ersten Array-Substrat und einem zweiten Array-Substrat, einem Vorsprung und einem Abstandshalter besteht, wobei der Abstandshalter aus Schichten mit unterschiedlicher Härte aufgebaut ist. Über die genaue Zusammensetzung des Abstandshalters ist nichts ausgesagt.
US 2003/0214623 A1 beschreibt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die unter anderem einen Abstandshalter aufweist, der aus Schichten unterschiedlicher Härte aufgebaut ist, wobei sich die Härte nicht kontinuierlich von einem Ende zum anderen ändert.
Die vorligende Erfindung ist auf ein Flüssigkristallanzeige-Display und ein Herstellungsverfahren von diesem gerichtet, mit denen eines oder mehrere der Probleme infolge von Begrenzungen und Nachteilen des Standes der Technik im Wesentlichen vermieden werden.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein Flüssigkristallanzeige-Paneel und ein Herstellungsverfahren von diesem bereitzustellen, bei dem verhindert ist, dass sich ein erstes, oberes Array-Substrat des Flüssigkristallanzeige-Paneels bei Druck wellt, und bei dem sichergestellt ist, dass der Zellenzwischenraum des Flüssigkristallanzeige-Paneels gleichmäßig mit dem Flüssigkristall gefüllt ist, um fehlerfreie Bilder liefern zu können.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus dieser ersichtlich, oder sie können durch Anwendung der Erfindung erlernt werden. Die Ziele und anderen Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur realisiert und erreicht, die insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen hiervon sowie der beigefügten Zeichnung dargelegt ist.
Um diese und andere Ziele der Erfindung zu erreichen, weist ein Flüssigkristallanzeige-Paneel gemäß einem Aspekt der Erfindung ein erstes Array-Substrat und ein zweites Array-Substrat, die einander gegenüber positioniert sind; einen Flüssigkristall, der zwischen dem ersten Array-Substrat und dem zweiten Array-Substrat positioniert ist; einen Vorsprung, der von dem zweiten Array-Substrat hervorsteht; und einen Abstandhalter auf, der zwischen dem ersten Array-Substrat und dem zweiten Array-Substrat positioniert ist, wobei der Abstandhalter einen ersten Abschnitt, der den Vorsprung kontaktiert, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der das erste Array-Substrat kontaktiert, und wobei der erste Abschnitt einen ersten Grad an Vernetzung aufweist, die größer als der Grad der Vernetzung in dem zweiten Abschnitt des Abstandshalters ist.
In einem weiteren Aspekt weist die Erfindung ein Herstellungsverfahren eines Flüssigkristallanzeige-Paneels auf, das das Bilden eines Abstandhalters an einem ersten Array-Substrat, das erste Dünnschichtstrukturen hat, wobei der Abstandhalter einen ersten Abschnitt mit einer ersten Härte und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Härte aufweist; das Bilden eines Vorsprungs an einem zweiten Array-Substrat, das zweite Dünnschichtstrukturen hat; das Auftragen eines Flüssigkristalls auf dem ersten Array-Substrat oder dem zweiten Array-Substrat; und das Verbinden des ersten Array-Substrats und des zweiten Array-Substrats derart aufweist, dass der erste Abschnitt des Abstandhalters den Vorsprung kontaktiert und der zweite Abschnitt des Abstandhalters das erste Array-Substrat kontaktiert, wobei die erste Härte größer als die zweite Härte ist, wobei der Abstandhalter durch Vernetzen eines multifunktionellen Monomers, eines multifunktionellen Oligomers und eines multifunktionellen Polymers und eines Photoinitiators gebildet wird und wobei der erste Abschnitt einen höheren Grad an Vernetzung als der zweite Abschnitt erhält aufgrund einer unterschiedlichen Konzentration des vernetzten multifunktionellen Monomers und multifunktionellen Oligomers, die sich vom ersten Abschnitt des Abstandhalters zum zweiten Abschnitt verringert.
Ebenfalls wird ein Flüssigkristallanzeige-Paneel beschrieben, das ein erstes Array-Substrat und ein zweites Array-Substrat, die einander gegenüber positioniert sind; einen Flüssigkristall, der zwischen dem ersten Array-Substrat und dem zweiten Array-Substrat positioniert ist; einen Vorsprung, der von dem zweiten Array-Substrat hervorsteht; und einen Abstandhalter hat, der zwischen dem ersten Array-Substrat und dem zweiten Array-Substrat positioniert ist, wobei der Abstandhalter einen ersten Abschnitt, der den Vorsprung kontaktiert, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der das erste Array-Substrat kontaktiert, und wobei der erste Abschnitt des Abstandhalters eine erste Molekülkettenstruktur mit einer Kompaktheit aufweist, die größer als die einer zweiten Molekülkettenstruktur in dem zweiten Abschnitt des Abstandhalters ist.
Es versteht sich, dass sowohl die vorherige allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung exemplarisch und erläuternd sind und dazu gedacht sind, für eine weitere Erklärung der Erfindung, wie sie beansprucht ist, zu sorgen.
Die für die Schaffung eines weiteren Verständnisses der Erfindung beigefügte Zeichnung, die in diese Beschreibung inkorporiert ist und einen Teil von ihr bildet, stellt Ausführungsformen der Erfindung dar und dient zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 ist eine Querschnittsdarstellung eines Flüssigkristallanzeige-Paneels nach dem Stand der Technik.
2 ist eine Querschnittsdarstellung eines Flüssigkristallanzeige-Paneels nach dem Stand der Technik, das einen Abstandhalter in Kontakt mit einem Vorsprung an dem unteren Array-Substrat aufweist.
3 ist eine Darstellung der Welligkeit in einem oberen Array-Substrat eines Flüssigkristallanzeige-Paneels nach dem Stand der Technik.
4 stellt experimentelle Daten dar, die die Ungleichmäßigkeit eines Zellenzwischenraums in dem Flüssigkristallanzeige-Paneel nach dem Stand der Technik zeigen.
5 stellt experimentelle Daten dar, die zeigen, dass die Gleichmäßigkeit des Zellenzwischenraums verbessert ist, da eine Kontaktdichte zwischen Vorsprüngen und Abstandhaltern erhöht ist.
6 ist eine Querschnittsdarstellung eines Flüssigkristallanzeige-Paneels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
7 ist eine Darstellung, die eine Struktur von Molekülen darstellt, die einen Abstandhalter in einer Ausführungsform der Erfindung bilden.
8A und 8B sind Darstellungen einer Verteilung der Moleküllage und einer Molekülkettenstruktur des in 7 gezeigten Abstandhalters vor der Belichtung.
9A und 9B sind Darstellungen der Verteilung der Moleküllage und der Molekülkettenstruktur des Abstandhalters nach der Belichtung.
10 ist eine Darstellung einer inneren Struktur des Abstandhalters nach der Belichtung und dem Entwicklungsprozess in 9B.
11 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Funktion des Abstandhalters in einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit dem Flüssigkristallanzeige-Paneel.
Es wird nun ausführlich Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, von der Beispiele in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind. Nachstehend werden mit Bezug auf die 5 bis 11 die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
5 zeigt experimentelle Daten, die darstellen, dass die Gleichmäßigkeit des Zellenzwischenraums verbessert ist, da eine Kontaktdichte zwischen Vorsprüngen und Abstandhaltern erhöht ist. Es ist bekannt, dass die Gleichmäßigkeit des Zellenzwischenraums in dem Fall erhöht wird, dass der Vorsprung und der Abstandhalter so ausgebildet werden, dass die Kontaktdichte des Abstandhalters und des Vorsprungs etwa 50~100 ppm wird, während die Druckkonzentration an den Abstandhaltern verringert wird, da die Kontaktfläche, an der die Vorsprünge und die Abstandhalter miteinander in Kontakt sind, erhöht wird, wie es das in 5 dargestellte experimentelle Ergebnis zeigt. Wenn die Kontaktdichte der Abstandhalter und der Vorsprünge erhöht wird, gibt es ein Problem der Verschlechterung der Bildqualität, wie zum Beispiel des Erzeugens einer ungleichmäßigen Schwarzhelligkeit.
Um ein Problem der Welligkeit eines ersten Array-Substrats und ein Problem der Ungleichmäßigkeit des Zellenzwischenraums nach dem Stand der Technik zu lösen, schlägt der Anmelder eine Technologie einer reduzierten Kontaktreibung zwischen dem Abstandhalter und dem Vorsprung vor. Das heißt, es wird eine Fläche des Kontakts zwischen den Abstandhaltern und den Vorsprüngen durch Reduzierung der Kontaktreibung zwischen den Vorsprüngen und den Abstandhaltern vergrößert, um die Konzentration der Kraft an nur einigen Kontaktpunkten zwischen dem Vorsprung und dem Abstandhalter abzubauen. Dementsprechend wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Abstandhalter gebildet wird, der aus einem Material mit einer hohen Widerstandskraft besteht, und bei dem eine Kontaktdichte der Abstandhalter und der Vorsprünge niedrig ist, um dadurch eine Ungleichmäßigkeit der Schwarzhelligkeit zu verhindern, den Zellenzwischenraum aufrechtzuerhalten und die Welligkeit in dem ersten Array-Substrat zu verringern.
6 ist eine Querschnittsdarstellung eines Flüssigkristallanzeige-Paneels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das in 6 gezeigte Flüssigkristallanzeige-Paneel weist auf: ein erstes Array-Substrat 102, ein zweites Array-Substrat 122 gegenüber dem ersten Array-Substrat 102, mit einem Flüssigkristallbereich 105 dazwischen; einen Vorsprung 125, der in Richtung des ersten Array-Substrats 102 von dem zweiten Array-Substrat 122 vorsteht; und Abstandhalter 113, die einen Zellenzwischenraum zwischen dem ersten Array-Substrat 102 und dem zweiten Array-Substrat 122 aufrechterhalten. Die Abstandhalter 113 haben eine relativ große Härte in einem Abschnitt 113a, der den Vorsprung 125 kontaktiert.
Eine erste Dünnschichtstruktur 104, die eine Schwarzmatrix, die einen Zellenbereich definiert, und einen Farbfilter in dem durch die Schwarzmatrix unterteilten Zellenbereich aufweist, ist an dem ersten Array-Substrat 102 gebildet. Eine zweite Dünnschichtstruktur 124, die eine Gateleitung und eine Datenleitung, die die Gateleitung kreuzt, einen Dünnschichttransistor, der benachbart zu der Stelle ausgebildet ist, an der sich die Gateleitung und die Datenleitung kreuzen, und eine an den Dünnschichttransistor angeschlossene Pixelelektrode aufweist, ist an dem zweiten Array-Substrat 122 gebildet. Der Vorsprung 125 ist gebildet, dass er von dem unteren Array-Substrat 122 vorsteht und in direktem Kontakt mit dem Abstandhalter 113 ist, damit ein direkter Kontakt zwischen dem Abstandhalter 113 und dem zweiten Array-Substrat 122 verhindert wird.
Der Abstandhalter 113 ist auf dem ersten Array-Substrat 102 durch einen Photolithographieprozess gebildet, so dass er eine Struktur hat, bei der seine Breite in Richtung des zweiten Array-Substrats 122 schmaler wird. Nachstehend wird ein Abschnitt des Abstandhalters 113, der eine relativ geringe Breite hat und in direktem Kontakt mit dem Vorsprung 125 ist, als ein ”erster Abstandhalter-Abschnitt 113a” bezeichnet, und ein anderer Abschnitt, der eine relativ größere Breite hat und in Kontakt mit dem ersten Array-Substrat 102 ist, als ein ”zweiter Abstandhalter-Abschnitt 113b” bezeichnet.
Der Abstandhalter 113 in Ausführungsformen der Erfindung ist so ausgebildet, dass er Abschnitte mit unterschiedlichen Härten aufweist, so dass eine Reibung zwischen den Vorsprüngen 125 und den Abstandhaltern reduziert werden kann, während der Abstandhalter noch ein Maß an Elastizität hat. Im Ergebnis ist es nach dem Ausführen eines Verbindungsprozesses möglich, dass das erste Array-Substrat 102 geebnet wird und ein gleichmäßiger Zellenzwischenraum erhalten werden kann. Nachstehend wird mit Bezug auf die 7 bis 11 der Abstandhalter der Erfindung spezieller erläutert.
In Ausführungsformen der Erfindung wird, um ein Problem im Stand der Technik einer großen statischen Reibung zu lösen, die auftritt, weil sich eine Kraft auf einem Bereich des Abstandhalters 113 konzentriert, der mit dem Vorsprung 125 in Kontakt stehende erste Abstandhalter-Abschnitt 113a so hergestellt, dass er eine Härte aufweist, die größer als die des zweiten Abstandhalter-Abschnitts 113b ist. Dementsprechend weist der erste Abstandhalter-Abschnitt 113a in direktem Kontakt mit dem Vorsprung 125 eine geringere statische Reibung auf, so dass zusätzliche Abstandhalter und Vorsprünge miteinander in Kontakt kommen können, so dass bei einer Kontaktdichte von etwa 50 ppm ein Wiederherstellungsgrad nicht kleiner als 80% ist, selbst wenn einige der ersten Abstandhalter-Abschnitte 113a durch die Vorsprünge 125 leicht niedergedrückt werden. Im Ergebnis wird, sogar wenn sich die Kraft an den ersten Abstandhalter-Abschnitten 113a konzentriert, die Kraft gleichmäßig auf die zweiten Abstandhalter-Abschnitte 113b verteilt, weil sich die ersten Abstandhalter-Abschnitte 113a bezüglich der Vorsprünge 125 bewegen können, so dass die Kraft über mehr erste Abstandhalter-Abschnitte 113a verteilt werden kann. Dementsprechend verschwindet die Welligkeit des ersten Array-Substrats 102 nach Ablauf eines gewissen Zeitraums nach dem Verbindungsprozess.
Die Abstandhalter 113 enthalten ein multifunktionelles Monomer (multifunctional monomer, MFM), ein multifunktionelles Oligomer (multifunctional oligomer, MFO), ein multifunktionelles Polymer (multifunctional polymer, MFP), einen Photoinitiator (photo-initiator, PI) und ein Additiv. Hierbei kann das MFM ein multifunktionelles Acrylat-Monomer sein, das MFO kann ein bifunktionelles Acrylat-Oligomer sein, das MFP kann entweder ein Acrylat-Copolymer oder ein reaktives Polymer sein, und der PI kann 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanon-1 (Irgacure^®369) oder Terephthalsäure (TPA) sein. Der PI reagiert auf Licht, wobei er dazu dient, die Reaktion anderer Moleküle zu initiieren. MFM, MFO und MFP reagieren auf Licht, um eine gewünschte Schicht zu bilden, und sie werden in die Abstandhalter 113 eingefügt, ohne dass sie auf einen Entwicklungsprozess hin entfernt werden. Das Additiv dient dazu, die Eigenschaft der Beschichtung, die Gleichmäßigkeit der Schicht und die Verklebungseigenschaft mit der unteren Schicht zu steuern.
7 ist eine Darstellung, die Strukturen von Molekülen zeigt, die einen Abstandhalter in Ausführungsformen der Erfindung bilden. 7 zeigt Formeln der Molekularstruktur von multifunktionellem Acrylat-Monomer, bifunktionellem Acrylat-Oligomer, Acrylat-Copolymer, reaktivem Polymer, Iracure-369, Terephthalsäure u. s. w., und Wellenlängebereiche der Absorption von Irgacure^®369 und Terephthalsäure. Hierbei ist bekannt, dass Irgacure^®369 Licht eines Wellenlängebereichs absorbiert, der unterhalb dem von Terephthalsäure liegt.
In Ausführungsformen der Erfindung ist der Abstandhalter 113, der Abschnitte mit unterschiedlichen Härten aufweist, unter Verwendung eines einzigen Materials und eines Photolithographieprozesses gebildet. Nachstehend wird ein Herstellungsprozess des Abstandhalters 113 in Verbindung mit einem Herstellungsprozess des Flüssigkristallanzeige-Paneels erläutert. Zuerst wird das erste Array-Substrat 102 mit der ersten Dünnschichtstruktur 104, einschließlich der Schwarzmatrix und des Farbfilters versehen, und das zweite Array-Substrat 122 wird mit der zweiten Dünnschichtstruktur 124, einschließlich der Signalleitungen, des Dünnschichttransistors und der Pixelelektrode versehen. Dann wird ein Photolithographieprozess aus Belichtungs- und Entwicklungsprozess ausgeführt, nachdem ein Abstandhalter-Material, das MFM, MFO, MFP, PI und ein Additiv enthält, auf dem ersten Array-Substrat 102 gebildet ist. In dem Belichtungsprozess wird die Fläche des ersten Substrats, wo der Abstandshalter 113 gebildet werden soll, durch einen Transmissionsteil einer Maske Licht ausgesetzt.
Die 8A und 8B sind Darstellungen einer Verteilung der Moleküllage und einer Molekülkettenstruktur des in 7 gezeigten Abstandhalters vor der Belichtung. Zuerst sind die Moleküle innerhalb des Abstandhalter-Materials 110 vor der Belichtung zufällig angeordnet, wie in 8A gezeigt. Das heißt, MFM-Moleküle 152, MFO-Moleküle 154 und MFP-Moleküle 156 sind überall in dem gesamten Abstandhalter-Material 110 gleichverteilt. Dementsprechend weist auch die Molekülkettenstruktur, wie in 8B gezeigt, kein Überwiegen in einem bestimmten Abschnitt des Abstandhalter-Materials 110 auf, so dass sie in dem gesamten Abstandhalter-Material 110 gleichverteilt ist.
Die 9A und 9B sind Darstellungen der Verteilung der Moleküllage und der Molekülkettenstruktur in dem Abstandhalter nach der Belichtung. Wenn eine Belichtung beginnt, schwächt sich die Dichte der Belichtung ab, wenn sie einen ersten Bereich des Abstandhalter-Materials zu seinem zweiten Bereich durchläuft, dadurch werden das MFM 152 und das MFO 154 hauptsächlich in dem ersten Bereich des Abstandhalter-Materials 110 angeordnet, und das MFP 156 wird hauptsächlich in dem zweiten Bereich des Abstandhalter-Materials 110 angeordnet. Dementsprechend werden das MFM 152 und das MFO 154 in dem ersten Bereich des Abstandhalter-Materials 110 fest miteinander verbunden, während die Belichtung durchgeführt wird, und das MFM 152 und das MFO 154 bilden ein Konzentrationsgefälle, das von dem ersten Abschnitt des Abstandhalter-Materials 110 zu seinem zweiten Abschnitt abfällt. Im Ergebnis wandert das MFP 156 von dem ersten Abschnitt des Abstandhalter-Materials 110 zu dem zweiten Abschnitt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des MFP 156 ist gering, da das Molekulargewicht hoch ist und weil es mit einer kleinen Menge des MFM 152 und des MFO 154 reagiert. Auf diese Weise wird eine Molekülkettenstruktur geschaffen, die in dem ersten Abschnitt des Abstandhalter-Materials 110 kompakt ist, damit die Härte erhöht wird, und die Kompaktheit der Molekülkettenstruktur in dem zweiten Abschnitt des Abstandhalter-Materials wird relativ gering, um so die Härte zu verringern, wie in 9B gezeigt ist. D. h. der erste Abschnitt des Abstandshalters weist einen ersten Grad an Vernetzung auf, die größer ist als der Grad an Vernetzung in dem zweiten Abschnitt des Abstandshalters.
Dann wird der Entwicklungsprozess ausgeführt, um dabei den Abstandhalter 113 zu bilden, in welchem die Dichte der Molekülkettenstruktur (oder der Quervernetzung) von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt hin abnimmt, wie in 10 gezeigt ist. Dementsprechend weist der Abstandhalter 113 in einer Ausführungsform der Erfindung eine Struktur auf, in der die Härte von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt hin abnimmt, so dass der erste Abschnitt (A) des Abstandhalters so gebildet ist, dass er durch eine durch den Vorsprung 125 aufgebrachte Last nicht deformiert wird, und dass der zweite Abschnitt (B) des Abstandhalters die durch den Vorsprung 125 aufgebrachte Last absorbiert, wodurch die Last gleichmäßig verteilt wird.
Wenn der Verbindungsprozess des ersten Array-Substrats 102 und des zweiten Array-Substrats 122 durch Verwendung des Abstandhalters 113 ausgeführt wird, weist der erste Abschnitt (A) des Abstandhalters 113 eine große Härte auf, um die Deformation zu verhindern, die durch die konzentrierte Last an dem Vorsprung 125 hervorgerufen wird, und weist der zweite Abschnitt (B) des Abstandhalters 113 eine geringe Härte auf, um die an dem ersten Abschnitt (A) des Abstandhalters 113 konzentrierte Last zu absorbieren, damit die Last gleichmäßig absorbiert und verteilt wird.
11 ist eine Darstellung, die einen Prozess der Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Zellenzwischenraums des Flüssigkristallanzeige-Paneels und des Ebnens des gebogenen ersten Array-Substrats unter Verwendung des Abstandhalters einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wie in 11 gezeigt, konzentriert sich durch den Vorsprung 125 eine Kraft an einem Punkt des ersten Abschnitts 113a des Abstandhalters gleich nach dem Verbinden des ersten Array-Substrats 102 und des zweiten Array-Substrats 122, aber der erste Abschnitt 113a des Abstandhalters weist eine große Härte auf, so dass er nahezu wiederhergestellt wird, selbst wenn der erste Abschnitt 113a etwas niedergedrückt wird. In diesem Moment wird die an dem ersten Abschnitt 113a des Abstandhalters konzentrierte Kraft auf den zweiten Abschnitt 113b des Abstandhalters verteilt, und der gebogene Bereich des ersten Array-Substrats 102 wird durch den gesamten Abstandhalter 113 gedrückt. Dementsprechend wird der von der Außenseite auf das Flüssigkristallanzeige-Paneel aufgebrachte Druck Patm gleich dem auf die Außenseite des ersten Array-Substrats 102 aufgebrachte Druck Pglass und dem Druck Pcs, mit dem der Abstandshalter 113 das erste Array-Substrat 102 drückt. Auf diese Weise wird das wellige erste Array-Substrat 102 geebnet, und die Gleichmäßigkeit des Zellenzwischenraums wird erhalten.
Auf diese Weise halten das Flüssigkristallanzeige-Paneel und das Herstellungsverfahren von diesem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung den Zellenzwischenraum zwischen dem ersten Array-Substrat 102 und dem zweiten Array-Substrat 122 durch Verwendung des Abstandhalters 113 aufrecht, in welchem die Härte von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt hin abnimmt. Im Ergebnis kann der an einigen der Vorsprünge 125 konzentrierte Druck gleichmäßig auf den gesamten Abstandhalter 113 durch all die Vorsprünge verteilt werden, wodurch die Welligkeit des ersten Array-Substrats 102 geebnet und der Zellenzwischenraum gleichmäßig wird.
Der in einer Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagene Abstandhalter kann leicht auf ein Flüssigkristallanzeige-Paneel des ISP(in plane switching)-Verfahrens, ferner auf Flüssigkristallanzeige-Paneele des ECB(electrically controlled birefringence)-Verfahrens und des VA(vertical alignment)-Verfahrens sowie ein Flüssigkristallanzeige-Paneel des TN(twisted nematic)-Verfahrens angewendet werden.
Wie oben beschrieben, halten das Flüssigkristallanzeige-Paneel und das Herstellungsverfahren von diesem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung den Zellenzwischenraum zwischen dem ersten Array-Substrat und dem zweiten Array-Substrat durch Verwendung eines Abstandhalters aufrecht, wobei die Härte von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt des Abstandhalters abnimmt. Der erste Abschnitt des Abstandhalters weist die hohe Federkraft und hohe Wiederherstellungskraft auf. Somit wird durch den Druck, der durch den Vorsprung aufgebracht wird, fast keine Deformation erzeugt, der untere Bereich des Abstandhalters verteilt die auf den erste Abschnitt des Abstandhalters aufgebrachte Kraft durch den Abstandhalter, und es gibt weniger Reibung zwischen dem Abstandhalter und dem Vorsprung, so dass andere Abstandhalter Teile einer Kraft von anderen Vorsprüngen aufnehmen können. Im Ergebnis wird die Welligkeit des ersten Array-Substrats abgebaut, und die Gleichmäßigkeit des Zellenzwischenraums wird verbessert.
Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Paneel und dem Herstellungsverfahren von diesem vorgenommen werden können, ohne den Geist oder Bereich der Erfindung zu verlassen. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung die Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, sie liegen innerhalb des Bereichs der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.

Claims

Flüssigkristallanzeige-Paneel, aufweisend: – ein erstes Array-Substrat und ein zweites Array-Substrat, die einander gegenüber positioniert sind; – einen Flüssigkristall, der zwischen dem ersten Array-Substrat und dem zweiten Array-Substrat positioniert ist; – einen Vorsprung, der von dem zweiten Array-Substrat hervorsteht; und – einen Abstandhalter, der zwischen dem ersten Array-Substrat und dem zweiten Array-Substrat positioniert ist, wobei der Abstandhalter einen ersten Abschnitt, der den Vorsprung kontaktiert, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der das erste Array-Substrat kontaktiert, und wobei der erste Abschnitt des Abstandhalters einen ersten Grad an Vernetzung aufweist, der größer als der Grad der Vernetzung in dem zweiten Abschnitt des Abstandhalters ist.
Flüssigkristallanzeige-Paneel gemäß Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt des Abstandhalters eine erste Härte hat, die größer als die des zweiten Abschnitts ist, wobei der Abstandhalter durch Vernetzen eines multifunktionellen Monomers, eines multifunktionellen Oligomers und eines multifunktionellen Polymers unter Verwendung eines Photoinitiators gebildet ist und wobei der erste Abschnitt den höheren Grad an Vernetzung als der zweite Abschnitt hat aufgrund einer unterschiedlichen Konzentration des vernetzten multifunktionellen Monomers und multifunktionellen Oligomers, die sich vom ersten Abschnitt des Abstandhalters zum zweiten Abschnitt verringert.
Flüssigkristallanzeige-Paneel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das multifunktionelle Monomer multifunktionelles Acrylat-Monomer ist, das multifunktionelle Oligomer bifunktionelles Acrylat-Oligomer ist, das multifunktionelle Polymer Acrylat-Copolymer ist und der Photoinitiator 2-Benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanon-1 und/oder Terephthalsäure ist.
Flüssigkristallanzeige-Paneel gemäß Anspruch 1, wobei das erste Array-Substrat eine Schwarzmatrix, die einen Zellenbereich definiert, und ein Farbfilter aufweist, das in dem durch die Schwarzmatrix unterteilten Zellenbereich angeordnet ist, und wobei das zweite Array-Substrat Signalleitungen, die einander kreuzen, einen Dünnschichttransistor, der benachbart zu der Stelle angeordnet ist, an der sich die Signalleitungen kreuzen, und eine Pixelelektrode aufweist, die an den Dünnschichttransistor angeschlossen ist.
Herstellungsverfahren eines Flüssigkristallanzeige-Paneels, aufweisend: – Bilden eines Abstandhalters an einem ersten Array-Substrat, das erste Dünnschichtstrukturen hat, wobei der Abstandhalter einen ersten Abschnitt mit einer ersten Härte und einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Härte aufweist; – Bilden eines Vorsprungs an einem zweiten Array-Substrat, das zweite Dünnschichtstrukturen hat; – Auftragen eines Flüssigkristalls auf das erste Array-Substrat oder das zweite Array-Substrat; und – Verbinden des ersten Array-Substrats und des zweiten Array-Substrats derart, dass der erste Abschnitt des Abstandhalters den Vorsprung kontaktiert und der zweite Abschnitt des Abstandhalters das erste Array-Substrat kontaktiert, wobei die erste Härte größer als die zweite Härte ist, wobei der Abstandhalter durch Vernetzen eines multifunktionellen Monomers, eines multifunktionellen Oligomers und eines multifunktionellen Polymers unter Verwendung eines Photoinitiators gebildet wird und wobei der erste Abschnitt einen höheren Grad an Vernetzung als der zweite Abschnitt erhält aufgrund einer unterschiedlichen Konzentration des vernetzten multifunktionellen Monomers und multifunktionellen Oligomers, die sich vom ersten Abschnitt des Abstandhalters zum zweiten Abschnitt verringert.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Bilden eines Abstandhalters aufweist: – Auftragen eines Abstandhalter-Materials auf das erste Array-Substrat, wobei das Abstandshalter-Material das multifunktionelle Monomer, das multifunktionelle Oligomer, das multifunktionelle Polymer und den Photoinitiator aufweist; – Belichten des Abstandhalter-Materials; und – Entfernen des Abstandhalter-Materials mit Ausnahme eines belichteten Bereichs durch einen Entwicklungsprozess.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 5, wobei die ersten Dünnschichtstrukturen eine Schwarzmatrix, die einen Zellenbereich definiert, und ein Farbfilter aufweist, das in dem durch die Schwarzmatrix unterteilten Zellenbereich angeordnet ist, und wobei die zweiten Dünnschichtstrukturen Signalleitungen, die einander kreuzen, einen Dünnschichttransistor, der benachbart zu der Stelle angeordnet ist, an der sich die Signalleitungen kreuzen, und eine Pixelelektrode aufweist, die an den Dünnschichttransistor angeschlossen ist.