JP2004163937A - 液晶フェンス形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板の損傷を減少することができる液晶フェンス形成装置を提供する。
【解決手段】液晶フェンス形成装置５００において、ベース本体１００には光硬化性物質からなるスペーサ４５０が形成された組立基板４００が配置され、ベース本体と離隔されて配置される光供給ユニット２００は組立基板４００に向かって光硬化性物質を硬化させる光を提供する。光が照射される経路上には組立基板４００のスペーサ４５０のみに光を提供するための開口３２０が形成された露光マスクユニット３００が提供される。スペーサ４５０に光を供給する光供給ユニット２００は赤外線をフィルタリングする赤外線フィルター２５０と赤外線フィルターを冷却するための冷却ユニット２６０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶フェンス形成装置に関するものであり、より詳細にはＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板の間に形成されて液晶を収納し、ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板とを結合させるための液晶フェンスを形成する液晶フェンス形成装置に関するものである。

液晶表示パネルにおいて、液晶は互いに違う製造工程を経て製作されたＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板の間に位置する。

液晶の配列は外部電源に応じてＴＦＴ基板とカラーフィルター基板との間に形成された電界に対応して変化し、これによって外部から供給された光の透過率を変化させる。

ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板はその間に液晶を注入できるように所定の距離で離隔されて結合し、このセルギャップの大きさは液晶の固有の特性によって異なる。例えば、ＴＮモード液晶表示パネルでのセルギャップは４．６μｍ位である。このようなセルギャップに液晶を供給する従来の方法としては真空を利用する方法と液晶を滴下する方法が使用されている。真空を利用する方法において、セルギャップが形成された液晶表示パネルは、液晶が収納された容器に部分的に浸される。続いて、セルギャップの内部を真空状態にすると、セルギャップ内部の圧力と液晶の圧力との差によって、液晶が圧力が低くなるセルギャップの内部に引き上げられる。このように真空を利用した液晶注入方法によれば、セルギャップの内部に、液晶が存在しない空間を残さずに、液晶をセルギャップ全体に満たすことができる。

しかし、真空を利用した液晶注入方法では、一般的にセルギャップ内部に望ましい液晶量より多い量の液晶が供給される。従って、真空圧を利用して液晶を注入した後にはセルギャップ内部に注入された液晶を逆に排出するプレス工程、液晶注入された後に液晶注入口を別の密封物質で密封する液晶密封工程、液晶表示パネルの外部面についている液晶を洗浄するための洗浄工程などが必要とされる。
滴下方式を用いた液晶供給方法では、カラーフィルター基板またはＴＦＴ基板は紫外線などにより硬化されるシーラントで液晶が収納される領域が画定され、シーラントで形成された内部領域に液晶が滴下される。液晶が滴下された後、ＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板は大気圧より低い圧力状態でアセンブリされる。アセンブリされたＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板が大気圧環境に露出されると、液晶は、ＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板の間の圧力とＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板の外側の圧力との差によって、ＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板の間で均一に広がる。続いて、ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板の間に形成されたシーラントが紫外線によって硬化される。

ここで、シーラントを硬化するために照射される紫外線はシーラントだけではなく組立てられたＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板及び液晶にも同時に照射される。このようにＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板に紫外線が照射される場合、ＴＦＴ基板に形成された配向膜が損傷し、液晶が劣化することも在り得る。

本発明はＴＦＴ基板とカラーフィルター基板の損傷を減少することができる液晶フェンス形成装置を提供することにある。

本発明の一特徴による液晶フェンス形成装置は、ベース本体、光供給ユニット及びマスクユニットを含む。

前記ベース本体には、少なくとも一つの液晶収納領域と前記液晶収納領域を囲む液晶フェンス領域とで構成され、二つの基板と、前記二つの基板の間で前記液晶フェンス領域を形成し、光によって硬化されるスペーサとを有する組立基板が搭載される。光供給ユニットは前記組立基板に向かって前記光を供給する。

前記露光マスクユニットは前記光の照射通路上に配置され、前記光のうち前記液晶収納領域に向かう第１光は遮断し、前記スペーサを液晶フェンスに変化させるために前記光のうち前記スペーサを露光するための第２光は透過させる。

本発明によると、ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板との間に形成されて前記二つの基板を相互接着させ、液晶を収納させるための光硬化性物質のみに選択的に光を供給することができる。従って、光硬化性物質が形成されない領域、例えば、液晶、配向膜などが劣化することを防止するという効果が得られる。
また、光硬化性物質に光を供給するときに発生する高熱によって組立基板、ランプ及びこれらの周辺の温度が上がることを防止するという効果も同時に得られる。

以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施形態をより詳細に説明する。

図１は本発明の望ましい一実施例による液晶フェンス形成装置を示す概念図である。図２は図１に図示された組立基板を示す平面図である。

図１及び図２を参照すると、液晶フェンス形成装置５００はベース本体１００、光供給ユニット２００及び露光マスクユニット３００を含む。

前記ベース本体１００には組立基板４００が搭載される。組立基板４００は、二つの基板４１０，４２０、二つの基板の間に少なくとも一つが形成された液晶収納領域４３０、液晶収納領域４３０の周縁部を囲む液晶フェンス領域４４０、及び、液晶フェンス領域４４０に形成されたスペーサ４５０で構成される。前記スペーサ４５０には、光によって硬化される光硬化性物質が含まれる。

図１に図示したように、前記ベース本体１００の上部にはベース本体１００に搭載された組立基板４００に向かって光を供給する光供給ユニット２００が設置される。ここで、光供給ユニット２００はスペーサ４５０を硬化させるための紫外線２０１を発生させる。

図３は本発明の一実施例による光供給ユニットを図示した斜視図である。

図３を参照すると、前記光供給ユニット２００はハウジング２１０、ランプ２２０及び集光カバー２３０を含む。

前記ハウジング２１０は前記ランプ２２０を出し入れするために一面が開口された直方体のボックス形状であり、ハウジング２１０の内部には集光カバー２３０が設置される。

前記集光カバー２３０は半円形形状を有し、光反射率が高い材質からなる。前記集光カバー２３０は、突き出た部分（半円形形状部分）の内面が外部に露出されるように前記ハウジング２１０に収納される。

前記ランプ２２０は、集光カバー２３０によって囲まれるように、ハウジング２１０に収納された集光カバー２３０の内部に設置される。本発明の一実施例において、前記ランプ２２０は３６５ｎｍでピーク波長を有する紫外線を発生させる水銀ランプである。ランプ２２０として３６５ｎｍのピーク波長を有する紫外線を発生する水銀ランプを使用するのは、図１に図示されたスペーサ４５０が３６５ｎｍの波長を有する紫外線で硬化するからである。前記ランプ２２０で放射状に発生した紫外線２０１は集光カバー２３０によって集光され、図１に図示された組立基板４００に照射される。

このような構成を有する光供給ユニット２００は移送装置によって移送されながら組立基板４００に紫外線を供給する。

図３に示した光供給ユニット２００のランプ２２０は、３６５ｎｍの波長を有する紫外線以外に、１０１４ｎｍ、１１２８ｎｍ、１３６７ｎｍの波長を有する赤外線も共に発生する。このとき、前記ランプ２２０から発生される赤外線には、１０１４ｎｍの波長の赤外線、１１２８ｎｍの波長の赤外線、１３６７ｎｍの波長の赤外線、及び１０１４ｎｍより小さいか１３６７ｎｍより大きい波長の赤外線が、各々、４５％、１７％、１５％及び２３％含まれている。
前記ランプ２２０で紫外線と共に発生した赤外線は熱線であるから、ランプ２２０及びランプ２２０の周辺、例えば、ランプ２２０の下部に配置された組立基板４００、ベース本体１００の温度を上昇させる。特に、組立基板４００が許容温度より高い温度の環境に長時間露出される場合、前記組立基板４００が損傷するような多様な問題点が発生する虞がある。これらの理由からランプ２２０で発生される熱は迅速に除去されるべきである。

図４は光供給ユニットで発生する熱を除去するための赤外線除去フィルター及び水冷式冷却ユニットを図示した概念図である。

図４を参照すると、前記ハウジング２１０でランプ２２０から発生された紫外線２０１が集光されて放出される経路、即ち、前記集光カバー２３０の開口部には赤外線フィルター２５０が設置され、赤外線フィルター２５０には水冷式冷却ユニット２６０が設置される。

前記赤外線フィルター２５０は板ガラスの上面に水ガラスを塗布して製作することができ、また、溶解炉で板ガラスの表面を溶融させた後冷却されて固体化になっていく途中で赤外線を吸収する赤外線吸収染料を板ガラスに塗布して製作することができる。

前記赤外線フィルター２５０は、スペーサ４５０を硬化させるのに使用される波長３６５ｎｍの紫外線２０１はそのまま透過し、波長が１０００ｎｍから１４００ｎｍの間の赤外線２０２は吸収するか前記集光カバー２３０の内部に反射する。赤外線フィルター２５０が赤外線を吸収することで光供給ユニット２００の内部では温度が上昇するが、光供給ユニット２００の外部での温度は上昇しない。

一方、赤外線フィルター２５０によって前記集光カバー２３０の内部に反射された赤外線によって内部温度が上昇した前記光供給ユニット２００は、前記水冷式冷却ユニット２６０により冷却され、その内部温度が下げられる。

前記水冷式冷却ユニット２６０は、パイプ形状を有し、前記赤外線フィルター２５０のエッジに接触して冷却水２６４が循環される循環配管２６２及び循環配管２６２の内部に冷却水２６４を循環させるための循環ユニット（図示せず）で構成される。

このようにランプ２２０から発生された赤外線２０２を赤外線フィルター２５０で遮断し、赤外線フィルター２５０を水冷式冷却ユニット２６０を利用して冷却すると、１０ｋＷ以上の高出力ランプ２２０を常時可動してもランプ２２０またはランプ２２０の周辺の温度は６０℃位で保持される。

図１を参照すると、光供給ユニット２００で発生した紫外線２０１は前記ベース本体１００上に設置されたマスクユニット３００に提供される。

前記マスクユニット３００は光供給ユニット２００で発生した紫外線２０１のうち、液晶収納領域４３０に向かう紫外線（以下、第１光と称し、図面符号２３０を付与する）は遮断し、前記スペーサ４５０に向かう光（以下、第２光と称し、図面符号２０４を付与する）は通過させる。
前記第２光２０４に露出された前記スペーサ４５０は、硬化して、高強度を有する液晶フェンスを形成する。

図５は本発明の一実施例による露光マスクユニットを示す平面図である。

図１及び図５を参照すると、前記露光マスクユニット３００は、透明基板３１０、及びスペーサ４５０に提供される前記第２光２０４を透過させるための開口３２０が形成された光遮断膜３３０を含む。
前記光遮断膜３３０はクロム物質を透明基板３１０にスパッタリング法で蒸着したクロム薄膜であり、開口３２０はクロム薄膜をフォトリソグラフィ（写真平板工程）でパターニングすることにより形成される。

前記透明基板３１０は望ましい一実施例として石英物質またはガラスで製作され、組立基板４００と同一の大きさを有する。透明基板３１０の厚さは、組立基板４００のＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板と同一の厚さ、即ち０．７ｍｍ、０．６３ｍｍ、０．５ｍｍのうちいずれかの厚さを採用することができる。
最近、前記組立基板４００の面積が段々増加されるのに応じて、露光マスクユニット３００の透明基板の大きさも増加されつつある。
しかし、前記組立基板４００はベース本体１００の上部に設けられているので平面積が増加しても組立基板４００の撓みのような問題はないが、前記露光マスクユニット３００の透明基板３１０はベース本体の上部から離隔されているので自重によって撓みが発生する可能性がある。

前記露光マスクユニット３００の透明基板３１０が曲がると、透明基板３１０に形成された光遮断膜３３０の形状も同時に変化し、第２光２０４は所望する位置と違う位置に提供される虞がある。

前記第２光２０４が組立基板４００のスペーサ４５０に照射されないか一部分だけが照射される場合、スペーサ４５０が完全に硬化されないか部分的に硬化されて液晶フェンスの強度が不均一になることが考えられる。前記液晶フェンスの強度が不均一である場合、前記ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板との間のセルギャップが一定に保持されないので、液晶表示パネルのディスプレー品質が低下してしまうという問題がある。または、前記セルギャップの不均一によって前記ＴＦＴ基板及びカラーフィルター基板が互いに分離し、強度が劣化した部分では前記ＴＦＴ基板とカラーフィルター基板との間に注入された液晶が漏れる可能性もある。

前記露光マスクユニット３００の透明基板３１０が自重によって曲がることを防止するために、前記露光マスクユニット３００には少なくとも一つの撓み防止部材が設置される。

図５に示すように、露光マスクユニット３００の透明基板３１０の撓みを防止するための撓み防止部材３５０として支持台３５０が図示されている。前記支持台３５０は前記透明基板３１０を充分に支持できる位の長さを有する透明の棒形状を有する。前記支持台３５０は前記露光マスクユニット３００の透明基板３１０を横切って形成される。

図６は本発明の一実施例による露光マスク支持台を図示した概念図である。

図６を参照すると、支持台３５０はその断面が長方形形状となるように製作されることができる。前記支持台３５０は、四つの側面（３５２、３５４、３５６、３５８）と、この四つの側面（３５２、３５４、３５６、３５８）を長さの方向（図面に垂直な方向）の両端部で互いに連結する二つの側面とを有する。このとき、第１側面３５２は露光マスクユニット３００の透明基板３１０に接触し且つ固定され、前記第１側面３５２と向き合う第２側面３５４は、第１側面３５２に対して平行に形成される。

前記第１側面３５２及び第２側面３５４を互いに平行に配置するのは、露光マスクユニット３００の上部で紫外線２０１が露光マスクユニット３００の透明基板３１０に対して垂直に入射される場合、透明基板３１０及び支持台３５０を通過する紫外線２０１が屈折することを最小化するためである。

図７は本発明の他の一実施例による露光マスク支持台を図示した概念図である。図７においては、露光マスク用支持台に図面符号３６０を付与する。

図７を参照すると、支持台３６０は露光マスクユニット３００の透明基板３１０の上部に形成された光遮断膜３３０上に配置される。支持台３６０は図５に図示されたように棒状に形成され、その断面は図６に示した実施例と同様に長方形とすることができる。また、前記支持台３６０で、前記光遮断膜３３０に接触される接触面とこの接触面と向き合う上面は、前記光供給ユニット２００から供給される紫外線２０１の屈折を減少させるために互いに平行に形成される。

図８は本発明の他の実施例による露光マスク支持台を図示した概念図である。図８において、露光マスク支持台に図面の符号３７０を付与する。

図８を参照すると、支持台３７０は円柱形状を有し、複数個の支持台３７０が前記露光マスクユニット３００の透明基板３１０の下端に並列に配置される。

図９は本発明の他の実施例による露光マスク用支持台を図示した概念図である。図９においては、露光マスク用支持台に図面符号３８０を付与する。

図９を参照すると、支持台３８０は円柱形状を有する。前記支持台３８０は、前記露光マスクユニット３００の透明基板３１０上に形成された光遮断膜３３０の上面に、複数個が並列に配置される。

図８及び図９に図示された円柱形状を有する支持台３７０，３８０は、図１０に図示されたように前記光供給ユニット２００が前記紫外線２０１を組立基板４００に関して傾くように照射する方式に適用する場合に、より優れた効果を得られる。

図１０は本発明の他の実施例による液晶フェンス装置を図示した概念図である。図１０に図示された実施例において、ベース本体１００及び組立基板４００は図１に図示されたベース本体及び組立基板と同一な構造及び機能を有するので具体的な説明は省略することにする。

図１０に図示したように、前記光供給ユニット２００は前記ベース本体１００の上面と垂直をなす想像線に対して傾斜した方向に紫外線２０５を照射する。前記紫外線２０５を前記ベース本体１００の上面と垂直をなす想像線に対して傾斜した方向に照射するために、図３に図示した光供給ユニット２００のハウジング２１０の開口部、即ち、前記紫外線２０５が放出される領域を、紫外線が前記想像線に対して所定の角度で傾斜するように適切に調節することができる。

前記光供給ユニット２００から紫外線２０５が前記想像線に対して傾くように照射されると、前記紫外線２０５は前記組立基板４００の構成要素、例えば、ブラックマトリクス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）、ゲートライン及びデータラインなどとは関係なしに、前記スペーサ４５０に容易に到達することができる。

従って、前記光供給ユニット２００から発生された紫外線２０５を前記想像線に対して傾斜するように照射する場合には、前記光供給ユニット２００から発生された紫外線２０５を前記想像線に対して平行に照射するときより良好な結果を得ることができる。

このとき、前記光供給ユニット２００から発生された紫外線２０５は、前記露光マスクユニット４００の光遮断膜３３０に形成された開口３２０を通じて前記組立基板４００に形成されたスペーサ４５０に到達する。

上述したように、本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明したが、本発明が属する技術分野の熟練した当業者ならば特許請求の範囲に記載した本発明の思想の範囲内で本発明を多様に修正及び変更することができることを理解することができる。

本発明の望ましい一実施例による液晶フェンス形成装置を示した概念図である。 図１に図示された組立基板を示した平面図である。 本発明の一実施例による光供給ユニットを図示した斜視図である。 光供給ユニットで発生する熱を除去するための赤外線除去フィルター及び水冷式冷却ユニットを図示した概念図である。 本発明の一実施例による露光マスクユニットを示した平面図である。 本発明の一実施例による露光マスク支持台を図示した概念図である。 本発明の他の一実施例による露光マスク支持台を図示した概念図である。 本発明の他の一実施例による露光マスク支持台を図示した概念図である。 本発明の他の一実施例による露光マスク支持台を図示した概念図である。 本発明の他の一実施例による液晶フェンス形成装置を図示した概念図である。

符号の説明

１００ ベース本体
２００ 光供給ユニット
２０１、２０５ 紫外線
２０２ 赤外線
２１０ ハウジング
２２０ ランプ
２３０ 集光カバー
２５０ 赤外線フィルター
２６０ 水冷式冷却ユニット
２６２ 循環配管
２６４ 冷却水
３００ 露光マスクユニット
３１０ 透明基板
３２０ 開口
３３０ 光遮断膜
３５０、３７０、３８０ 支持台
３５２、３５４、３５６、３５８ 側面
４００ 組立基板
４１０、４２０ 基板
４３０ 液晶収納領域
４５０ スペーサ

Claims (18)

1. 少なくとも一つの液晶収納領域と前記液晶収納領域を囲む液晶フェンス領域で構成され、二つの基板と、前記二つの基板の間に前記液晶フェンス領域を形成し、光によって硬化されるスペーサとを有する組立基板が搭載されたベース本体と、
   前記組立基板に向かって前記光を供給する光供給ユニットと、
   前記光の照射通路上に配置され、前記光のうち前記液晶収納領域に向かう第１光は遮断し、前記スペーサを液晶フェンスに変化させるために前記光のうち前記スペーサを露光させるための第２光は通過させる露光マスクユニットと、
   を含むことを特徴とする液晶フェンス形成装置。
2. 前記スペーサは紫外線硬化物質を含み、前記光供給ユニットで発生した前記光は紫外線であることを特徴とする請求項１記載の液晶フェンス形成装置。
3. 前記光供給ユニットは、紫外線を発生させるランプ、及び前記ランプで発生した紫外線を集光する集光カバーを含むことを特徴とする請求項１記載の液晶フェンス形成装置。
4. 前記光供給ユニットは前記ランプにおいて前記紫外線と共に発生した赤外線を遮断する赤外線遮断フィルターをさらに含むことを特徴とする請求項３記載の液晶フェンス形成装置。
5. 前記光供給ユニットは前記赤外線遮断フィルターを冷却するために冷却水を循環させる冷却ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項４記載の液晶フェンス形成装置。
6. 前記光供給ユニットは前記組立基板の表面に対して垂直方向に前記光を照射することを特徴とする請求項１記載の液晶フェンス形成装置。
7. 前記光供給ユニットは前記組立基板の表面に対して傾斜した方向に前記光を照射することを特徴とする請求項１記載の液晶フェンス形成装置。
8. 前記露光マスクユニットは、透明基板上に形成され、前記スペーサに向かう前記光を透過させるために部分的に開口された光遮断膜を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶フェンス形成装置。
9. 前記透明基板はガラス基板または石英基板であり、前記光遮断膜はクロム薄膜であることを特徴とする請求項８記載の液晶フェンス形成装置。
10. 前記露光マスクユニットに設けられた少なくとも一つの撓み防止部材をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の液晶フェンス形成装置。
11. 前記撓み防止部材は前記露光マスクユニットを横切る透明棒形状を有することを特徴とする請求項１０記載の液晶フェンス形成装置。
12. 前記撓み防止部材は、第１側面が前記組立基板に接しており、前記第１側面と向き合う第２側面が前記第１側面に対して平行に形成されており、前記撓み防止部材の断面は長方形形状であることを特徴とする請求項１１記載の液晶フェンス形成装置。
13. 前記光供給ユニットは、前記組立基板、前記第１側面及び前記第２側面に対して垂直方向に光を供給することを特徴とする請求項１２記載の液晶フェンス形成装置。
14. 前記撓み防止部材は円柱形形状であることを特徴とする請求項１１記載の液晶フェンス形成装置。
15. 前記光供給ユニットは、前記組立基板の表面に対して傾斜した方向に前記光を供給することを特徴とする請求項１４記載の液晶フェンス形成装置。
16. 前記撓み防止部材は石英で製作されることを特徴とする請求項１１記載の液晶フェンス形成装置。
17. 前記撓み防止部材は、前記露光マスクユニットの表面のうち前記光供給ユニットと向き合う表面に形成されることを特徴とする請求項１０記載の液晶フェンス形成装置。
18. 前記撓み防止部材は、前記露光マスクユニットの表面のうち前記ベース本体と向き合う表面に形成されることを特徴とする請求項１０記載の液晶フェンス形成装置。
    
    
    

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