DE19529701A1

DE19529701A1 - Liquid crystal display device and method of manufacturing the same

Info

Publication number: DE19529701A1
Application number: DE19529701A
Authority: DE
Inventors: Su-Yeon Jo
Original assignee: Samsung Display Devices Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-13
Also published as: GB9517497D0; GB2304916A

Abstract

A liquid crystal display is provided with spacer elements 26 for spacing apart the substrates 20, 23 of the display, the spacer elements being deposited only on the non-pixel or non- display areas of the display. The spacer elements are deposited electrostatically with a voltage being applied to the conductive lines 21 on one of the substrates which has the same polarity as the charge on the spacer elements so that electrostatic repulsion prevents deposition on the pixel areas of the display.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrich tung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren, das dazu dient, Abstandselemente so anzuordnen, daß ein gegebener Zellenzwischenraum zur Aufnahme des Flüssigkristallmaterials in einer Flüssigkristallanzeigevor richtung erhalten und beibehalten wird.The invention relates to a liquid crystal display device tion and a process for their production. It affects in particular a method that serves spacer elements like this to arrange that a given cell gap for inclusion of the liquid crystal material in a liquid crystal display direction is maintained and maintained.

Eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung enthält im allge meinen anisotrope dielektrische Flüssigkristalle, die zwischen zwei Platten mit einem Leitungsmuster und einer Lichtgeberein richtung zum Senden von Lichtstrahlen auf die Flüssigkristalle angeordnet sind. Eine Änderung in der Spannung, die in steuer barer Weise an dem Leitungsmuster liegt, führt zu einer Änderung im Reflexionsvermögen des Flüssigkristallmaterials. Diese Eigen schaft des Flüssigkristallmaterials wird zur Anzeige von Bildern ausgenutzt.A liquid crystal display device generally includes mean anisotropic dielectric liquid crystals between two plates with a wiring pattern and a light transmitter Direction for sending light rays onto the liquid crystals are arranged. A change in tension in tax is due to the line pattern leads to a change in the reflectivity of the liquid crystal material. This own The liquid crystal material is used to display images exploited.

Üblicherweise umfaßt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung in der in Fig. 6 dargestellten Weise ein oberes und ein unteres Verbundsubstrat 10, 11, 14, 15. Jedes Substrat weist eine trans parente Glasplatte 10, 11, eine Schicht aus einem transparenten Leitungsmuster 12, 13, die auf die Glasplatte aufgebracht ist, und eine Orientierungsschicht 14 auf, die auf das transparente Leitungsmuster aufgebracht ist. Die Schicht aus dem transparen ten Leitungsmuster besteht aus Indiumzinnoxid und dient als ge meinsame Elektrode oder Segmentelektrode. Das transparente Lei tungsmuster besteht aus einer Vielzahl von Leitungen, die als Bildpunkttreiberteile arbeiten, und einer Vielzahl von bild punktfreien Zwischenräumen zwischen den Leitungen. Die trans parente Glasplatte weist darüber hinaus eine Polarisationsplatte 15 auf, die an ihrer Außenfläche angebracht ist. Abstandselemen te 16 sind zwischen den Orientierungsschichten 14 des oberen und unteren Substrats angeordnet, um für einen Zellenzwischenraum zur Aufnahme des Flüssigkristallmaterials zu sorgen. Die Ab standselemente 16 werden über ein separates Verfahren und eine separate Vorrichtung angeordnet oder aufgebracht.Typically, a liquid crystal display device as shown in FIG. 6 includes an upper and a lower composite substrate 10 , 11 , 14 , 15 . Each substrate has a transparent glass plate 10 , 11 , a layer of a transparent line pattern 12 , 13 , which is applied to the glass plate, and an orientation layer 14 , which is applied to the transparent line pattern. The layer of the transparent line pattern consists of indium tin oxide and serves as a common electrode or segment electrode. The transparent line pattern consists of a multiplicity of lines, which work as pixel driver parts, and a multiplicity of pixel-free spaces between the lines. The transparent glass plate also has a polarizing plate 15 which is attached to its outer surface. Spacer elements 16 are disposed between the orientation layers 14 of the upper and lower substrates to provide a cell gap for receiving the liquid crystal material. From the stand elements 16 are arranged or applied via a separate method and a separate device.

Bei diesem herkömmlichen Verfahren werden die Abstandsele mente auf der Orientierungsschicht 14 gleichmäßig verteilt, so daß auch Bildpunkte, die durch die Schnittpunkte der transparen ten Leitungen 12 und 13 gebildet werden, von den Abstandselemen ten überdeckt sind, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Das führt zu einer Beeinträchtigung des Bildkontrastes der Flüssig kristallanzeigevorrichtung, da die auf die Bildpunkte auftref fenden Lichtstrahlen durch die verteilten Abstandselemente blockiert werden. Das kann weiterhin dazu führen, daß die Flüssig kristallzelle fehlerhaft arbeitet.In this conventional method, the distance elements are evenly distributed on the orientation layer 14 , so that pixels which are formed by the intersections of the transparent lines 12 and 13 are covered by the distance elements, as shown in FIG. 6. This leads to an impairment of the image contrast of the liquid crystal display device, since the light beams striking the pixels are blocked by the distributed spacer elements. This can also lead to the liquid crystal cell working incorrectly.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren zum Anordnen von Abstandselementen auf der Orientierungsschicht einer Flüssig kristallanzeigevorrichtung geschaffen werden, das vermeidet, daß Abstandselemente die Schnittpunkte der transparenten Leitun gen überdecken, so daß der Kontrast der Bilder nicht beeinträch tigt wird.The invention is intended to provide a method for arranging Spacers on the orientation layer of a liquid crystal display device that avoids, that spacer elements intersect the transparent lines cover so that the contrast of the images does not impair is done.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine Flüssigkristallan zeigevorrichtung geschaffen werden, die ein oberes und ein unteres Verbundsubstrat, die jeweils eine Glasplatte, eine Schicht eines transparenten Leitungsmusters, das auf die Glas platte aufgebracht ist, und eine Orientierungsschicht aufweisen, die auf das transparente Leitungsmuster aufgebracht ist, und Abstandselemente umfaßt, die zwischen den Orientierungsschichten des oberen und unteren Substrats angeordnet sind, um einen Zel lenzwischenraum zu bilden, wobei die Schicht aus dem transparen ten Leitungsmustern aus einer Vielzahl von Leitungen, die als Bildpunkttreiberteile dienen, und eine Vielzahl von bildpunkt freien Zwischenräumen zwischen den Leitungen besteht und die Abstandselemente nur an den Oberflächenbereichen der Orientierungsschicht über bildpunktfreien Zwischenräumen angeordnet sind.The invention is also intended to be a liquid crystal Pointing device to be created, the upper and one lower composite substrate, each a glass plate, one Layer of a transparent wire pattern on the glass plate is applied, and have an orientation layer, which is applied to the transparent line pattern, and Includes spacers between the orientation layers of the upper and lower substrates are arranged to form a cell lenzraum to form, the layer of the transparent th line patterns from a variety of lines, which as Pixel driver parts serve, and a variety of pixel there is free space between the lines and the Spacers only on the surface areas of the orientation layer arranged over pixel-free spaces are.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anordnen von Abstands elementen auf der Orientierungsschicht einer Flüssigkristallan zeigevorrichtung umfaßt die Schritte:The inventive method for arranging distance elements on the orientation layer of a liquid crystal Pointing device comprises the steps:

Elektrisches Aufladen der Abstandselemente, Elektrisches Aufladen der Schicht des transparenten Lei tungsmusters in der gleichen Polarität wie die Abstandselemente, Auswerfen der Abstandselemente über die Orientierungsschicht, wobei aufgrund der Abstoßungskraft zwischen den glei chen Ladungen an den Leitungen und den Abstandselementen sich die Abstandselemente nur auf Oberflächenbereichen der Orientie rungsschicht über bildpunktfreien Zwischenräumen absetzen.Electrical charging of the spacer elements, Electrically charging the layer of transparent lei pattern in the same polarity as the spacer elements, Ejecting the spacer elements over the orientation layer, being due to the repulsive force between the same Chen charges on the lines and the spacers the spacer elements only on surface areas of the Orientie Place the coating layer over spaces free of pixels.

Wenn zwischen der Glasplatte und der Orientierungsschicht eines Substrates ein Farbfilter mit Schwarzmatrix angeordnet ist, dann wird die Schwarzmatrix elektrisch in einer Polarität aufgeladen, die der Polarität der Abstandselemente entgegenge setzt ist. Dann setzen sich die Abstandselemente nur auf den Oberflächenbereichen der Orientierungsschicht über den bild punkt- freien Zwischenräumen ab.If between the glass plate and the orientation layer a color filter with a black matrix is arranged on a substrate then the black matrix becomes electrical in one polarity charged, the opposite of the polarity of the spacers sets is. Then the spacers only sit on the Surface areas of the orientation layer over the image point-free spaces.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung beson ders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher be schrieben. Es zeigenIn the following, the particular drawing will be used ders preferred embodiments of the invention be closer wrote. Show it

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Flüssigkristallanzei gefeldes, das nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä ßen Verfahrens hergestellt ist, Fig. 1 is a cross sectional view of a Flüssigkristallanzei gefeldes which is made according to an embodiment of the inventive method SEN,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Flüssigkristallanzei gefeldes, daß nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist, Fig. 2 is a cross sectional view of a Flüssigkristallanzei gefeldes that, according to a further embodiment of the process OF INVENTION to the invention is prepared,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 3 is a schematic diagram for explaining the method according to the invention,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Flüssigkristallanzei gefeldes, die dazu dient, den Schritt der Anordnung der Ab standselemente auf der Orientierungsschicht gemäß eines Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung darzustellen, Fig. 4 is a cross sectional view of a Flüssigkristallanzei gefeldes, which serves the step of arranging the elements from standing on the orientation layer according to an exporting approximately of the invention represent,

Fig. 5 in einer Fig. 4 ähnlichen Querschnittsansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung und FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of the invention in a cross-sectional view similar to FIG. 4

Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Flüs sigkristallanzeigevorrichtung. Fig. 6 is a cross sectional view of a conventional liquid crystal display device.

In Fig. 3 ist ein dicht abgeschlossenes Gehäuse 50 zur Aufnahme eines Verbundsubstrates 2a mit nach oben gewandter Orientierungsschicht dargestellt. Das Substrat 2a weist in der in Fig. 1 dargestellten Weise eine Glasplatte 20, eine Schicht 21 aus einem transparenten Leitungsmuster, die auf die Glasplat te 20 aufgebracht ist, und eine Orientierungsschicht 22 auf, die auf das transparente Leitungsmuster aufgebracht ist. Abstands elemente 26 sind zwischen den Orientierungsschichten des oberen und des unteren Substrates vorgesehen, um einen Zellenzwischen raum zu bilden. Die Schicht aus dem transparenten Leitungsmuster besteht aus einer Vielzahl von Leitungen, die als Bildpunkttrei berteile wirken, und aus einer Vielzahl von bildpunktfreien Zwischenräumen zwischen den Leitungen.In Fig. 3 a tightly sealed housing 50 is shown for receiving a composite substrate with a 2 upward-facing orientation layer. The substrate 2 a has in the manner shown in Fig. 1, a glass plate 20 , a layer 21 of a transparent line pattern, which is applied to the glass plate 20 , and an orientation layer 22 , which is applied to the transparent line pattern. Spacer elements 26 are provided between the orientation layers of the upper and lower substrates to form a space between cells. The layer of the transparent line pattern consists of a multiplicity of lines which act as pixel driver parts and a multiplicity of pixel-free spaces between the lines.

An der Außenseite des dicht abgeschlossenen Gehäuses 50 befindet sich ein Behälter 52, der Abstandselemente 26 enthält. Eine Auswerfeinrichtung ist dazu vorgesehen, die Abstandselemen te 26 im Behälter 52 über und auf die Oberfläche der Orientie rungsschicht 22 auszuwerfen. Ein Transformator 56 erzeugt eine Hochspannung, die an der Auswerfeinrichtung liegt, um die Ab standselemente 26 beim Durchgang durch die Auswerfeinrichtung elektrisch aufzuladen. Die Auswerfeinrichtung ist mit einem zum primären Transformator 56 in Kaskade geschalteten sekundären Transformator 53 versehen. Eine Hochspannung liegt vom sekundä ren Transformator 53 an der Auswerfeinrichtung, um eine Korona entladung hervorzurufen und dadurch die Abstandselemente elek trisch aufzuladen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Abstandselemente 26 in der in Fig. 4 und 5 darge stellten Weise positiv aufgeladen.On the outside of the sealed housing 50 there is a container 52 which contains spacer elements 26 . An ejection device is provided to eject the spacing elements 26 in the container 52 above and onto the surface of the orientation layer 22 . A transformer 56 generates a high voltage, which is located on the ejector to electrically charge the stand elements 26 as they pass through the ejector. The ejection device is provided with a secondary transformer 53 cascaded with the primary transformer 56 . A high voltage is from the secondary transformer 53 on the ejector to cause a corona discharge and thereby charge the spacer elec trically. In the present embodiment, the spacer elements 26 are positively charged in the manner shown in FIGS . 4 and 5.

Ein Gasbehälter 54, der Stickstoffgas unter Druck enthält, ist dazu vorgesehen, Gas unter Druck dem Behälter 52 für die Abstandselemente zu liefern, damit die Abstandselemente 26 über die Auswerfeinrichtung in das Innere des Gehäuses 50 ausgeworfen werden. Eine Energieversorgung 51 ist dazu vorgesehen, an die Leitungen 21 eine positive oder eine negative Spannung je nach dem zu legen, ob die Abstandselemente 26 positiv oder negativ elektrisch aufgeladen werden. Bei dem vorliegenden Ausführungs beispiel gemäß Fig. 4 werden die transparente Leitungen 21 in gleicher Weise wie die Abstandselemente 26 positiv aufgeladen. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist jedoch ein Farbfilter 27 mit einer Schwarzmatrix 270 zwischen der Glasplatte und der Leitungsschicht 21 vorgesehen und wird die Schwarzmatrix 270 negativ d. h. in einer Polarität aufgeladen, die der elektrischen Polarität der Abstandselemente 26 entgegengesetzt ist. Die Schwarzmatrix 270 ist in den bildpunktfreien Zwischenräumen B zwischen den Leitungen 21 angeordnet, die den Bildpunktbereichen A entsprechen, wie es in Fig. 1, 2, 4 und 5 dargestellt ist.A gas container 54 containing nitrogen gas under pressure is provided to supply gas under pressure to the container 52 for the spacers so that the spacers 26 are ejected into the interior of the housing 50 via the ejector. A power supply 51 is provided to apply a positive or a negative voltage to the lines 21, depending on whether the spacer elements 26 are electrically or positively charged. In the present embodiment example according to FIG. 4, the transparent lines 21 are positively charged in the same way as the spacer elements 26 . In the exemplary embodiment in FIG. 5, however, a color filter 27 with a black matrix 270 is provided between the glass plate and the line layer 21 and the black matrix 270 is charged negatively, ie in a polarity that is opposite to the electrical polarity of the spacer elements 26 . The black matrix 270 is arranged in the pixel-free spaces B between the lines 21 , which correspond to the pixel areas A, as is shown in FIGS. 1, 2, 4 and 5.

Die Anordnung zum Anbringen der Abstandselemente 26 gemäß Fig. 3 arbeitet in der folgenden Weise: Die Abstandselemente 26 werden durch die Auswerfeinrichtung vom Behälter 52 in das Ge häuse 50 ausgeworfen und fallen dort auf die Orientierungsschicht 22 des Verbundsubstrates 2a, während an den Leitungen 21 von der Energieversorgung 51 eine positive Spannung liegt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die Abstandselemente 26 sind durch den in Kaskade geschalteten sekundären Transformator 53 während des Durchgangs durch die Auswerfeinrichtung positiv aufgeladen worden. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, werden aufgrund der Abstoßungskraft zwischen den positiven Ladungen an den Leitungen 21 und den Abstandselementen 26 diese nur an den Oberflächenbe reichen B der Orientierungsschicht 22 über den bildpunktfreien Zwischenräumen abgelagert.The arrangement for attaching the spacer elements 26 according to FIG. 3 works in the following manner: The spacer elements 26 are ejected by the ejection device from the container 52 into the housing 50 and fall there onto the orientation layer 22 of the composite substrate 2 a while on the lines 21 there is a positive voltage from the power supply 51 , as shown in FIG. 4. The spacer elements 26 have been positively charged by the cascaded secondary transformer 53 during passage through the ejector. As shown in Fig. 2, due to the repulsive force between the positive charges on the lines 21 and the spacer elements 26, these are deposited only on the surface areas B of the orientation layer 22 over the pixel-free spaces.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel mit Farbfilter 27 wird die Schwarzmatrix 270 durch die Energiever sorgung 51 negativ aufgeladen. Das übrige Verfahren ist das gleiche wie im Fall von Fig. 4. In diesem Fall bewirkt jedoch die Anziehungskraft zwischen den Abstandselementen 26 und der Schwarzmatrix 270 eine Ablagerung der Abstandselemente 26 nur auf den Oberflächenbereichen der Orientierungsschicht 22 über den bildpunktfreien Zwischenräumen B. Der Aufbau des Bildes aus Bildpunkten der Flüssigkristallanzeige wird daher durch die Ab standselementen nicht nachteilig beeinflußt.In the embodiment shown in FIG. 5 with color filter 27 , the black matrix 270 is negatively charged by the energy supply 51 . The rest of the method is the same as in the case of FIG. 4. In this case, however, the attractive force between the spacer elements 26 and the black matrix 270 causes the spacer elements 26 to be deposited only on the surface regions of the orientation layer 22 above the pixel-free spaces B. The structure of the Images from pixels of the liquid crystal display is therefore not adversely affected by the stand-off elements.

Claims

1. A liquid crystal display device having an upper and a lower composite substrate, each having a glass plate, a layer of a transparent wiring pattern applied to the glass plate, and an orientation layer applied to the transparent wiring pattern, and with spacers are arranged between the orientation layers of the upper and lower substrates to form a cell gap, the layer consisting of the transparent line pattern consisting of a multiplicity of lines which serve as pixel driver parts and a multiplicity of pixel-free spaces between the lines, characterized in that that the spacer elements ( 26 ) are arranged only on the surface areas of the orientation layer ( 22 ) above the pixel-free spaces (B).

2. Liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that one of the substrates has a color filter ( 27 ) with a black matrix ( 270 ) which is arranged between the glass plate ( 20 ) and the orientation layer ( 22 ).

3. Method of manufacturing a liquid crystal display Device according to claim 1, characterized in that it is the includes the following steps:

Electrical charging of the spacer elements,
Electrically charging the layer of the transparent line pattern in the same polarity as that of the spacer elements,
Ejecting the spacer elements over the orientation layer, whereby due to the repulsion between the same charges on the lines and the spacer elements, these deposit only on the surface areas of the orientation layer above the image-free spaces.

4. The method according to claim 3, characterized in that a color filter with a black matrix between the glass plate and the orientation layer of one of the substrates before the spacers are electrically charged, and a voltage is applied to the black matrix, the one polarity other than that of the spacers.